科學(xué)創(chuàng)新故事

前言

康德說(shuō)過(guò)：“世界上有兩樣?xùn)|西最使人敬畏，那就是頭上的星空和心中的道德?！鳖^上的星空，可以理解為大自然。自從有人類以來(lái)，人們就一刻也沒(méi)有停止對(duì)大自然的探索，也沒(méi)有停止對(duì)自身的認(rèn)識(shí)和提升。大約在500年前，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在歐洲開始萌芽并得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。新技術(shù)的大量使用，思想觀念上的進(jìn)一步解放，科學(xué)體系逐步建立，科學(xué)的方法逐步完善，科學(xué)的領(lǐng)域逐步擴(kuò)展。更重要的是實(shí)事求是，追求真理的科學(xué)精神得到發(fā)揚(yáng)?？茖W(xué)發(fā)展的過(guò)程是十分曲折艱難的，科學(xué)家的研究和工作也不都是會(huì)得到掌聲和鮮花，在探討大自然的真理的時(shí)候，他們常常需要付出超出常人的努力，也常常要和固有的陳規(guī)陋習(xí)發(fā)生沖突，有時(shí)甚至需要付出鮮血和生命的代價(jià)。這些過(guò)去的故事在今天看來(lái)依然是那樣感人至深。當(dāng)今的年輕人學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)很重，在學(xué)習(xí)大量教科書的同時(shí)，也應(yīng)該從課堂里走出來(lái)，放松一下，看看課外圖書，學(xué)習(xí)一些科普知識(shí)，提升科學(xué)素質(zhì)，開闊視野。讓科學(xué)為我們的人生增添一些亮色。這些是我們編寫這套書的初衷。這是一套大型的科普叢書，我們力圖在弘揚(yáng)科學(xué)精神，提倡科學(xué)方法，普及科學(xué)知識(shí)上下功夫。使這套書成為一部全方位啟迪人生智慧的生動(dòng)教材，化為一曲有關(guān)科學(xué)的絢麗多彩而又妙趣無(wú)窮的華彩樂(lè)章。在編寫過(guò)程中，我們盡量全方位地展示科學(xué)發(fā)展的方方面面以及科學(xué)家的完整形象，盡量避免像教科書那樣平鋪直敘地展現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的“一般知識(shí)”。那樣做不但枯燥無(wú)味，而且會(huì)使許多科學(xué)發(fā)明發(fā)現(xiàn)的漫長(zhǎng)、曲折、艱辛的荊棘之路，被夷為短捷、直線、輕松的鮮花坦途；科學(xué)精神、科學(xué)信念、科學(xué)思想、科學(xué)方法等都沒(méi)有了蹤影。這套叢書，我們盡量不用平淡的實(shí)錄和乏味的說(shuō)教，而是用或波譎云詭、動(dòng)人心魄，或懸念迭起、引人人勝，或山重水復(fù)、云遮霧障，或柳暗花明、煙消日出的故事，讓讀者在輕松閱讀的同時(shí)，領(lǐng)略到科學(xué)的神奇魅力。這套叢書，盡量不用枯燥的筆調(diào)、華麗的辭藻、冗長(zhǎng)的堆砌，而是力圖簡(jiǎn)介，同時(shí)把大量的詩(shī)詞格言、民間諺語(yǔ)、趣味謎語(yǔ)、流行歌曲等鑲嵌在書中。這樣，讀者既可以領(lǐng)略到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)之美，又充分享受到濃濃的人文關(guān)懷。這套叢書，不僅是科學(xué)史的“錄音機(jī)”和“錄像機(jī)”，還是現(xiàn)實(shí)的“攝像機(jī)”，我們盡量把握時(shí)代的脈搏，把最新的科技進(jìn)展收入到書中。這套叢書，我們不僅展示了科學(xué)家們光輝燦爛并大氣磅礴的“正面形象”；同時(shí)還展示了一些“背面”的縮影(有時(shí)是“陰暗”的)，例如他們的彷徨與吶喊、失誤和悲劇，甚至是一些錯(cuò)誤。然而，這些使他們“大打折扣”的“陰影”，絲毫不會(huì)掩蓋他們的功績(jī)，反而讓人體驗(yàn)到他們“有血有肉”的黎民本色和歷史局限，因此更加親近與真實(shí)。這本身也體現(xiàn)出了一種實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。這種體驗(yàn)，也許有利于拉近這些科學(xué)偉人和我們“凡人”之間的距離，堅(jiān)定我們未來(lái)攀登科學(xué)高峰的信念。讓我們一道聆聽那動(dòng)人的科學(xué)樂(lè)章，登上科學(xué)的天梯，步入科學(xué)的殿堂吧！陳仁政2008年3月

內(nèi)容概要

　　《科學(xué)創(chuàng)新故事：“禾下乘涼夢(mèng)”這樣開始》力圖在弘揚(yáng)科學(xué)精神，提倡科學(xué)方法，普及科學(xué)知識(shí)上下功夫?！犊茖W(xué)創(chuàng)新故事：“禾下乘涼夢(mèng)”這樣開始》講述了幾十個(gè)科學(xué)史上的創(chuàng)新故事，以改變?nèi)藗冋J(rèn)為科學(xué)研究枯燥無(wú)味，使《科學(xué)創(chuàng)新故事：“禾下乘涼夢(mèng)”這樣開始》成為一部全方位啟迪人生智慧的生動(dòng)教材，化為一曲有關(guān)科學(xué)的絢麗多彩而又妙趣無(wú)窮的華彩樂(lè)章。

作者簡(jiǎn)介

陳仁政，1943年生于重慶，曾從事多科中學(xué)教學(xué)。在《數(shù)學(xué)通報(bào)》《中小學(xué)數(shù)學(xué)》《數(shù)學(xué)教學(xué)通訊》《物理通報(bào)》《物理教學(xué)》《中學(xué)物理教學(xué)參考》《物理教師》《中學(xué)物理》《中學(xué)物理教學(xué)》《物理實(shí)驗(yàn)與儀器》《物理教學(xué)探討》《化學(xué)教學(xué)》《知識(shí)就是力量》《世界發(fā)明》《百科知識(shí)》《科學(xué)世界》《光明日?qǐng)?bào)》《中國(guó)電子報(bào)》等40多種報(bào)刊上，發(fā)表過(guò)文章130多篇。出版過(guò)《站在巨人肩上》（叢書一套9冊(cè)）等10多部專著；其中《站在巨人肩上》獲2003年北方十五省市圖書評(píng)獎(jiǎng)的一等獎(jiǎng)。曾在1979年主持發(fā)明中國(guó)第一塊磁性教學(xué)板，發(fā)現(xiàn)電學(xué)中的“并阻定理”（載《物理教學(xué)》1995年第7期）等。

書籍目錄

1　“3．14”從幾何走向迭代——從阿基米德到“沙一波”2　地球“小”、月球“近”——“難事”并非難事3　“為國(guó)爭(zhēng)光”得獎(jiǎng)賞——韋達(dá)妙解45次方程4  自殺者為何修改遺囑——“費(fèi)馬難題”遺韻幾百年5　歐拉巧用“類比”——伯努利級(jí)數(shù)面前的創(chuàng)新6　刪繁就簡(jiǎn)“通向自由”——?dú)W拉的“七橋”和萊特的飛機(jī)7　從“9+9”到“1+2”——在通往“1+1”的道路上8　從伽利略到愛(ài)因斯坦——“兩面神”引出新理論9　制服“雷公”保平安——從尖鐵棒到等離子帶10　測(cè)量高溫的“尺子”——從熱電偶到光學(xué)高溫計(jì)11　借得“古董”解“難題”——一路走來(lái)的制冷技術(shù)12　數(shù)學(xué)教師“變魔術(shù)”——巴耳末巧得波長(zhǎng)公式13　“山重水復(fù)”時(shí)的“檳榔”——狹義相對(duì)論面前的創(chuàng)新14　從韋伯到索末菲——原子結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)立15　慢高爾夫球更容易進(jìn)球洞——費(fèi)米破解“慢中子之謎”16　殺了“回馬槍”之后——梅曼的激光比太陽(yáng)還亮17　摩擦力為什么會(huì)“消失”——神奇的多氧素18　從門捷列夫到查德威克——元素周期律風(fēng)雨兼程19　從路布蘭到侯德榜——純堿生產(chǎn)200年20　“假飼喂”引出真學(xué)說(shuō)——巴甫洛夫探秘“望梅止渴”21　窺視人體內(nèi)的奧秘——從X光到MRI22　“血液學(xué)掀起新革命”——王振義和他的學(xué)生陳竺23　創(chuàng)新為了小麥高產(chǎn)——金善寶和李振聲各辟蹊徑24　“水稻沒(méi)有雜交優(yōu)勢(shì)”嗎——“禾下乘涼夢(mèng)”這樣開始25　只有地上的“光學(xué)”也不行——從“液體”到“哈勃”26　從“21勇士”到“坦普爾”——“深度撞擊”演“太空焰火”27　高樓反而不易倒塌——房屋抗震“八仙過(guò)?！?8　從“打水漂”到“冒黑金”——“中國(guó)貧油”面前的創(chuàng)新29　“射水打樁”馴服“無(wú)底”河——茅以升錢塘巧造橋30　借得“細(xì)絲”看“諸侯”——神奇的光導(dǎo)纖維31　強(qiáng)盜為何空手而歸——全息照相以假亂真32　“桌子前”移到了“脖子前”——從留聲機(jī)到MP333　從“無(wú)線電的心臟”到IC——電子放大器件的更新34　從SOS到GPS一無(wú)線電定位100年35　從尼普科夫到貝爾德——借得圓盤傳圖像36　從貝爾德到茲沃里金——電視如何走進(jìn)千家萬(wàn)戶37　從“巨人”到“光腦”——“巴貝奇的夢(mèng)圓了”38　“蘋果”和IBM爭(zhēng)霸——“PC”如何走進(jìn)千家萬(wàn)戶39　自我“推銷”之后——磁盤這樣誕生40　借得磁芯造電腦——王安這樣成“巨人”41　多媒體面前辟蹊徑——沈望博“嫁接”聲霸卡42　從“古畢■”到“今畢舁”——“激光照排”的發(fā)明43　用點(diǎn)陣掃描中文——從“五筆”到“百花齊放”44　信息交流從“冷戰(zhàn)”開始一互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)立45　21世紀(jì)的狂奔——跨世紀(jì)工程“信息高速公路”46　金屬也有“大腦”——神奇的記憶合金47　從巴基球到碳納米管——方興未艾的納米技術(shù)48　測(cè)速雷達(dá)和其他——“多普勒效應(yīng)”奏華章49　掘地千米見(jiàn)鹽鹵——世界之最：“卓筒”和“粲?！?0　牧羊老人“走到今天”——從馬格尼特到磁懸浮列車51　此處“被動(dòng)”勝“主動(dòng)”——夜視設(shè)備的新發(fā)展52　春種“油樹”秋收石油——生產(chǎn)石油新思路53　牛頓生年和十月革命之謎——?dú)v法改革從“舊”到“新”54　從羊皮帶到光量子一密碼一路走來(lái)55　火箭能飛出地球嗎——“自帶”“大氣”遨游宇宙56　易碎“china”與炭的革命——兩院士的“堅(jiān)強(qiáng)如鋼”57　欲說(shuō)還休探太空——從“航天”到“空天”主要參考書

章節(jié)摘錄

從伽利略到愛(ài)因斯坦——“兩面神”引出新理論趙玉祥——山西省一個(gè)“不起眼”的中學(xué)生?？删褪沁@個(gè)中學(xué)生，在1986年竟使制造保險(xiǎn)鎖的工程師們大吃一驚。趙玉祥的巧妙發(fā)明是：他去上學(xué)的時(shí)候，在外面用普通門鎖把門鎖上，屋里的人照樣可以開門出去；屋里的人插上插銷，外面的人也可以開門進(jìn)去。當(dāng)然，這只有拿鑰匙的自家人才能做到。這項(xiàng)發(fā)明說(shuō)來(lái)也很簡(jiǎn)單：用一長(zhǎng)一短兩片門鎖搭扣，重疊起來(lái)，都釘在門框上，短的在里面固定，長(zhǎng)的在外面，可以活動(dòng)，而且朝屋里的一端做成鉤狀，以便鉤住插銷。這樣，外面的人雖然用鎖鎖上，但屋里的人拉開插銷照樣可以開門出去；屋里的人插上插銷，外面的人只要把那片活動(dòng)門鎖搭扣往下按動(dòng)，鉤子離開插銷，也可以把門打開。趙玉祥用了兩面神思維和逆向思維方法，巧妙的解決了保險(xiǎn)鎖才能解決的問(wèn)題，從而獲得了第三屆全國(guó)青少年科學(xué)創(chuàng)造發(fā)明一等獎(jiǎng)。那什么是兩面神思維，這種方法的要點(diǎn)又是什么呢？原來(lái)，古羅馬神話中的門神，有兩副表情截然不同的面孔，能同時(shí)轉(zhuǎn)向兩個(gè)相反的方向，從兩個(gè)相反的方向去觀察事物。人們稱它為“兩面神”。近代精神病學(xué)家盧森堡曾把具有創(chuàng)造性的人物的思維歸結(jié)為“兩面神思維”。所謂兩面神思維，是指同時(shí)積極地構(gòu)想出兩個(gè)或更多并存的，或同樣起作用的，或同樣正確的相反的或?qū)α⒌母拍?、思想或印象。假如能把這些事物合并成一個(gè)事物，這樣就容易產(chǎn)生創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)或者發(fā)明來(lái)。最常見(jiàn)的例子是一枚硬幣同時(shí)有兩個(gè)面：一個(gè)字面，一個(gè)畫面。還有一種正反面都可以穿著的兩用風(fēng)衣或兩用茄克衫。在科學(xué)史上，許多有創(chuàng)造才能的科學(xué)家、發(fā)明家，都經(jīng)常用兩面神思維去思考問(wèn)題，從而引出驚人的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造。400多年前，意大利科學(xué)家伽利略(1564～1642)正是運(yùn)用了兩面神思維方法，推翻了大科學(xué)家亞里士多德(公元前384～前322)的一個(gè)被世人深信了近2000年的理論——重物體比輕物體落得快。伽利略這樣設(shè)想：如果亞里士多德的理論正確的話，那么把一個(gè)重物和輕物捆綁在一起，落下去情況將怎樣？無(wú)非有兩種可能：一種是比原來(lái)的一個(gè)重物落得更快，因?yàn)閮蓚€(gè)物體比原來(lái)的一個(gè)更重；另一種可能是下降速度介于兩者之間。因?yàn)橹匚镆铀?，輕物要減速。然而這兩種情況互不相容。這就證明了亞里士多德的錯(cuò)誤。1672年，牛頓(1643～1727)向英國(guó)皇家學(xué)會(huì)遞交了一篇《關(guān)于光和色的新理論》的論文，提出了光的微粒說(shuō)光由許多機(jī)械微粒組成。雖然他的同胞胡克(1635～1703)認(rèn)為微粒說(shuō)不具有惟一性和必然性，荷蘭科學(xué)家惠更斯(1629～1695)等主張光的波動(dòng)說(shuō)一光是一種在媒質(zhì)中傳播的機(jī)械波，但在當(dāng)時(shí)微粒說(shuō)更符合人們的直覺(jué)，加上牛頓的威望等因素，微粒說(shuō)占了上風(fēng)。1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·揚(yáng)(1773～1829)在皇家學(xué)會(huì)宣讀了《關(guān)于薄片顏色》的論文，提出了干涉、波長(zhǎng)等概念，用著名的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)支持了波動(dòng)說(shuō)，使沉寂了近百年的波動(dòng)說(shuō)又復(fù)活起來(lái)。同時(shí)，法國(guó)科學(xué)家菲涅耳(1788～1827)給光的偏振現(xiàn)象建立了經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的數(shù)學(xué)模型，英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋(1831～1879)提出了光的電磁場(chǎng)理論，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的速率等于光速，光作為一種電磁波得到了舉世公認(rèn)。這樣，在19世紀(jì)下半葉，光的波動(dòng)說(shuō)就占了統(tǒng)治地位。為了解釋黑體輻射，德國(guó)科學(xué)家普朗克(1858～1947)在1900年提出了一個(gè)大膽的能量子假說(shuō)——黑體輻射的能量變化不是連續(xù)的。然而，他只是將能量量子化作為一種方便的計(jì)算手段，并沒(méi)有賦予它真實(shí)的物理意義；更沒(méi)有意識(shí)到把能量量子化，根本背離了經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)。就在普朗克猶豫徘徊，大多數(shù)物理學(xué)家對(duì)他的能量子假說(shuō)不以為然的時(shí)候，愛(ài)因斯坦的論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個(gè)試探性觀點(diǎn)》發(fā)表了。論文不但提出了著名的光量子假說(shuō)，并運(yùn)用它成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，以及一系列與光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化有關(guān)的問(wèn)題；而且明確地認(rèn)識(shí)到量子概念的重要性，又強(qiáng)調(diào)了光的粒子性。這就解決了微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的矛盾。光量子的出現(xiàn)，必然要求人們把微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)這兩種對(duì)立的學(xué)說(shuō)一起融入到光的波粒二象性理論之中。但是，波粒二象性理論卻使經(jīng)典物理學(xué)面臨著“光的波粒二象性悖論”的挑戰(zhàn)。因?yàn)樵诮?jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是對(duì)立的、互不相容的——一種物質(zhì)不可能既是粒子又是波。光有時(shí)是波，有時(shí)又必須是粒子——在經(jīng)典物理學(xué)中這種矛盾無(wú)法調(diào)和。顯然，在經(jīng)典物理學(xué)中這個(gè)悖論無(wú)法解決。對(duì)此，愛(ài)因斯坦曾經(jīng)這樣說(shuō)：“我們面對(duì)的重大問(wèn)題無(wú)法在我們制造出這些問(wèn)題的思考層次上解決?！碑?dāng)人們不容納光量子的時(shí)候，愛(ài)因斯坦已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越當(dāng)時(shí)的認(rèn)識(shí)水平——把光看成既是粒子又是波。這種新觀點(diǎn)認(rèn)為波動(dòng)和粒子圖像在輻射理論中可以彼此相容——實(shí)際上解決了上述悖論。光電效應(yīng)和1923年美國(guó)物理學(xué)家康普頓(1892～1962)、中國(guó)物理學(xué)家吳有訓(xùn)(1897～1977)發(fā)現(xiàn)的“康普頓效應(yīng)”，無(wú)可辯駁地證明光具有波粒二象性。當(dāng)然，愛(ài)因斯坦不止一次使用兩面神思維。1913年夏，居里夫人和愛(ài)因斯坦結(jié)伴，帶著他們各自的子女到瑞士東部的一個(gè)風(fēng)光秀麗的山地旅游。當(dāng)他們攀登到一個(gè)山頂?shù)臅r(shí)候，愛(ài)因斯坦突然抓住居里夫人的手臂喊到：“夫人，你想，我需要知道的，就是當(dāng)一個(gè)升降機(jī)掉進(jìn)空中時(shí)，那里的乘客會(huì)出現(xiàn)什么情況？”這突如其來(lái)的“滑稽憂慮”，使在場(chǎng)的孩子們哄然大笑。其實(shí)，孩子們哪里會(huì)想到愛(ài)因斯坦正以激動(dòng)人心的兩面神思維方法，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的秘密，那就是升降機(jī)里的重力感覺(jué)，恰恰是加速度上升的慣性所引起的，由此揭開了震驚科學(xué)界的一個(gè)重要原理。這個(gè)原理正是愛(ài)因斯坦在兩年以后提出的廣義相對(duì)論的重要理論基礎(chǔ)。從這兩個(gè)故事可以看出，愛(ài)因斯坦顯示出超人的智慧、令人驚嘆的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)和大膽的創(chuàng)新精神——典型地運(yùn)用了兩面神思維?！皠?chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂?！?/pre>




編輯推薦
《科學(xué)創(chuàng)新故事:"禾下乘涼夢(mèng)"這樣開始》全方位地展示科學(xué)創(chuàng)新發(fā)展的方方面面以及科學(xué)家的完整形象，盡量避免像教科書那樣平鋪直敘地展現(xiàn)科學(xué)技術(shù)的“一般知識(shí)”?！犊茖W(xué)創(chuàng)新故事:"禾下乘涼夢(mèng)"這樣開始》用或波譎云詭、動(dòng)人心魄，或懸念迭起、引人入勝，或山重水復(fù)、云遮霧障，或柳暗花明、煙消日出的故事，讓讀者在輕松閱讀的同時(shí)，領(lǐng)略到科學(xué)創(chuàng)新的神奇魅力。





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