科學(xué)機(jī)遇故事

前言

康德說過：“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，人們就一刻也沒有停止對大自然的探索，也沒有停止對自身的認(rèn)識和提升。    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。更重要的是實事求是，追求真理的科學(xué)精神得到發(fā)揚。    科學(xué)發(fā)展的過程是十分曲折艱難的，科學(xué)家的研究和工作也不都是會得到掌聲和鮮花，在探討大自然的真理的時候，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，有時甚至需要付出鮮血和生命的代價。這些過去的故事在今天看來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，也應(yīng)該從課堂里走出來，放松一下，看看課外圖書，學(xué)習(xí)一些科普知識，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，我們力圖在弘揚科學(xué)精神，提倡科學(xué)方法，普及科學(xué)知識上下功夫。使這套書成為一部全方位啟迪人生智慧的生動教材，化為一曲有關(guān)科學(xué)的絢麗多彩而又妙趣無窮的華彩樂章。    在編寫過程中，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"。那樣做不但枯燥無味，而且會使許多科學(xué)發(fā)明發(fā)現(xiàn)的漫長、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)方法等都沒有了蹤影。    這套叢書，我們盡量不用平淡的實錄和乏味的說教，而是用或波譎云詭、動人心魄，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，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、冗長的堆砌，而是力圖簡介，同時把大量的詩詞格言、民間諺語、趣味謎語、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)實的“攝像機(jī)”，我們盡量把握時代的脈搏，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”；同時還展示了一些“背面”的縮影(有時是“陰暗”的)，例如他們的彷徨與吶喊、失誤和悲劇，甚至是一些錯誤。然而，這些使他們“大打折扣”的“陰影”，絲毫不會掩蓋他們的功績，反而讓人體驗到他們“有血有肉”的黎民本色和歷史局限，因此更加親近與真實。這本身也體現(xiàn)出了一種實事求是的科學(xué)態(tài)度。這種體驗，也許有利于拉近這些科學(xué)偉人和我們“凡人”之間的距離，堅定我們未來攀登科學(xué)高峰的信念。    讓我們一道聆聽那動人的科學(xué)樂章，登上科學(xué)的天梯，步人科學(xué)的殿堂吧！    陳仁政    2008年3月

內(nèi)容概要

《科學(xué)機(jī)遇故事(鬼怪挑戰(zhàn)熱力學(xué))》全方位地展示科學(xué)機(jī)遇發(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”?！犊茖W(xué)機(jī)遇故事(鬼怪挑戰(zhàn)熱力學(xué))》用或波譎云詭、動人心魄，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，領(lǐng)略到科學(xué)機(jī)遇的神奇魅力。本書由陳仁政主編。

作者簡介

陳仁政，1943年生于重慶，中學(xué)教師，長期從事數(shù)學(xué)等學(xué)科教育。在《數(shù)學(xué)通報》、《知識就是力量》、《光明日報》等50多種報刊上發(fā)表過文章200多篇（次）。出版過《站在巨人肩上》叢書、《七彩學(xué)生文庫·科學(xué)天梯》叢書、《說不盡的π》、《不可思議的e》等專著20多種。其中《說不盡的π》與《不可思議的e》獲2009年度“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎”二等獎；《七彩學(xué)生文庫·科學(xué)天梯》叢書獲2010年第一屆“中國科普作家協(xié)會優(yōu)秀科普作品獎”提名獎。

書籍目錄

1　生日盛宴上的發(fā)現(xiàn)——“綽號”最多的定理
2　奇妙的三角形——賈憲三角形
3　夢中蒼蠅“帶路”之后——笛卡兒發(fā)明解析幾何
4　玉米葉上的秘密——有趣的梅比烏斯帶
5　浴盆中解答“金冠難題”——“瘋子”發(fā)現(xiàn)浮力定律
6　從寺院鬧鬼到橋毀人亡——共振效應(yīng)引發(fā)災(zāi)難
7　教堂吊燈的秘密——伽利略發(fā)現(xiàn)單擺規(guī)律
8　水為什么抽不高——大氣壓的發(fā)現(xiàn)
9　孩子游戲的啟示——卡文迪許測定萬有引力恒量
10　靜脈血為什么更紅——醫(yī)生發(fā)現(xiàn)能量守恒定律
11　羅素偶見“河上奇觀”——離奇水波引出“孤子”
12  十年面壁和八年破壁    狹義與廣義相對論的誕生
13　橋斷和船裂之后——斷裂力學(xué)的誕生
14　飛機(jī)失事引出新學(xué)科——疲勞力學(xué)的誕生
15　從傅科擺到澡盆漩渦——科氏力如此“直觀”
16　解決聲音渾濁之后——賽賓奠基建筑聲學(xué)
17　一箭雙雕的發(fā)現(xiàn)——“熱質(zhì)”與“燃素”的覆滅
18　它們?yōu)楹巍邦B固不化”——氣體臨界點的發(fā)現(xiàn)
19　物質(zhì)是否都有“生命”——布朗運動的發(fā)現(xiàn)
20　“鬼怪”挑戰(zhàn)熱力學(xué)——姆潘巴效應(yīng)之謎
21　光線為啥一變?yōu)槎衿娴碾p折射現(xiàn)象
22　旅途看海之后——拉曼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)
23　死蛙腿為何會抽搐——“生物電”的發(fā)現(xiàn)
24　“打開黑暗的大門”——奧斯特發(fā)現(xiàn)“電生磁”
25　意外火花的啟示——亨利發(fā)現(xiàn)“自感”現(xiàn)象
26　十年徘徊止于“剎那”——法拉第發(fā)現(xiàn)“磁生電”
27　“科學(xué)史上最激動人心的事件之一”——赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波
28　大火燒出來的“隱士”——短波通信的發(fā)現(xiàn)
29　黑暗中的膠片為何感光——貝克勒爾發(fā)現(xiàn)放射性
30　光照射金屬生電子——外光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)
31　新的“煉金術(shù)”——盧瑟福發(fā)現(xiàn)人工核反應(yīng)
32　驚見波長增大以后——康普頓效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)
33　詩意般的金魚池實驗——慢中子效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)
34　閑置冰箱這么用——冷卻“核堆”建奇功
35　算出的“新嶗山道士”——約瑟夫森效應(yīng)
36　大炮報廢和飛機(jī)失事——“氫脆”的發(fā)現(xiàn)
37　紫羅蘭為何不艷麗——二氧化硫漂白作用的發(fā)現(xiàn)
38　看魔術(shù)引出的發(fā)現(xiàn)——卡文迪許破譯水的組成
39　開庫勒夢中的發(fā)現(xiàn)——苯的環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)
40　葡萄酒為何變酸——催化作用的發(fā)現(xiàn)
41　鐵棒猛撞鐵鍋之后——李比希改進(jìn)柏林藍(lán)生產(chǎn)法
42　失誤中“撿”來的大獎——田中倒錯甘油之后
43　家燕為何來回飛——補鞋匠揭開候鳥遷徙之謎
44　啤酒變質(zhì)之后——巴斯德發(fā)明消毒法
45　仔豬為何像先父——難解的“間接遺傳”之謎
46　神秘的無頭奇案——“恐怖城堡”為何殺人
47　不速之客樗蠶蛾——朱洗引種蓖麻蠶
48　兒童游戲的啟發(fā)——哈維創(chuàng)立血液循環(huán)說
49　救人引出的發(fā)明——孫思邈治腳氣病、夜肓病
50  藍(lán)襪子與紅襪子——道爾頓發(fā)現(xiàn)色盲病
51　瘟神絕跡僅此一例——無私詹納征服天花
52　肚子被炸破之后——戰(zhàn)爭解開消化酶之謎
53　豚鼠為何癲癇——一個持續(xù)了150多年的謎
54　塵埃和水草的啟示——李斯特發(fā)明石炭酸消毒法
55　適量光照會有益——芬森發(fā)明光線治療法
56　輸血致死之后——蘭茨坦納發(fā)現(xiàn)人類血型
57　兇殺案破獲之后——山本茂發(fā)現(xiàn)植物血型
58　冷水洗耳為何眩暈——巴拉尼測定平衡功能
59  兩個雞蛋打破騾馬糞結(jié)——李留栓“捶結(jié)”治結(jié)癥
60　從治癲癇病開始——“大腦半球分工”的發(fā)現(xiàn)
61  偶然發(fā)現(xiàn)“噪聲”之后——射電天文學(xué)這樣誕生
62　哈氣與冰晶——“耕云播雨”朗繆爾
63　“圣嬰”為何釀災(zāi)——洛倫茨發(fā)現(xiàn)“蝴蝶效應(yīng)”
64　游雁蕩山的發(fā)現(xiàn)——險峰聳立源于流水侵蝕
65  臥病中看地圖——魏格納創(chuàng)立大陸漂移說
66　家貓?zhí)Ｗ詺⒅蟆畟R病驚現(xiàn)小漁村
67　有規(guī)律的自然現(xiàn)象——杜威發(fā)現(xiàn)循環(huán)周期律
68　黏土為何含銥多——恐龍滅絕說的誕生
69　讓形象永駐人間——達(dá)蓋爾發(fā)明攝影術(shù)
70　惡作劇、紅油傘和紅糖紙——鍍膜攝影與“去色漬翻拍”
71 愛女逼出來的發(fā)明——蘭德發(fā)明一次成像術(shù)
72　小小蠟筆立大功——平版印刷術(shù)的誕生
73　“無錢收信”之后——希爾開創(chuàng)現(xiàn)代郵政系統(tǒng)
74  只因身邊沒有小刀——阿切爾發(fā)明郵票齒孔
75　忘吃稀粥以后——杜康發(fā)明釀酒法
76　誤開高壓電源之后——蘭斯伯格發(fā)明靜電噴漆術(shù)
77　忘關(guān)機(jī)掉下的“寶貝”——金剛石薄膜生成新技術(shù)
78　洗碗水油污的啟示——皮爾金頓發(fā)明浮法
79　受絲綿啟發(fā)之后——蔡倫發(fā)明造紙術(shù)
80　群猴嬉戲和人闖禍——宣紙和特殊紙生產(chǎn)術(shù)
81  聽軍官講課之后——布萊葉發(fā)明盲文
82　乘船邂逅同鄉(xiāng)之后——莫爾斯發(fā)明電報
83　電子計算機(jī)的起源——朋友偶然交談之后
主要參考書

章節(jié)摘錄

兒童游戲的啟發(fā)——哈維創(chuàng)立血液循環(huán)說    經(jīng)過30多年的研究，英國醫(yī)學(xué)家威廉·哈維終于在1628年出版了《心血運動(論)》一書。這部“生理學(xué)史上最重要的名著”，為醫(yī)學(xué)做出了劃時代的貢獻(xiàn)。他在這部名著中提出了著名的血液循環(huán)(流動)說，它的要點是：人體內(nèi)的血液不停地通過一個閉合的血管循環(huán)體系，而促使血液流動的力量是由心臟提供的。    那么，哈維又是怎么創(chuàng)立血液循環(huán)說的呢？    公元前5世紀(jì)，古希臘醫(yī)學(xué)家恩培多克勒首次提出血液流進(jìn)流出的學(xué)說，并指出心臟是人體的中心。但是，由于沒有得到科學(xué)的論證和實驗證實，所以當(dāng)時他的學(xué)說影響不大。到了公元前2世紀(jì)，古羅馬醫(yī)學(xué)家蓋倫(約130～199)則認(rèn)為，血液在活機(jī)體內(nèi)是流動的，血液產(chǎn)生于肝臟，存在于靜脈之中進(jìn)入右心室后由室壁滲透流入左心室，經(jīng)過全身并在周身耗盡。由于他的權(quán)威地位，使這個基本上不正確的血液流動說持續(xù)了1000多年。直到16世紀(jì)，意大利科學(xué)家達(dá)·芬奇(1452～1519)才首次對蓋倫的學(xué)說提出異議一一他經(jīng)過對70多具人的尸體解剖之后得知，心臟是四腔而不是蓋倫所說的兩腔。1543年，意大利醫(yī)學(xué)家維薩里(1514～1564)在《人體的構(gòu)造》一書中，第一次用系統(tǒng)的人體解剖事實揭示了人體的結(jié)構(gòu)，為人體血液流動學(xué)說的研究提供了解剖學(xué)基礎(chǔ)。16世紀(jì)，西班牙生理學(xué)家塞爾維特(1511～1553)發(fā)現(xiàn)，血液從右心室流到肺，再由肺送回左心室的循環(huán)過程。    然而，這些學(xué)說都不能正確圓滿地回答血液在體內(nèi)流動的所有問題。    從16歲起，哈維就讀于劍橋大學(xué)。讀書的時候，他得了一場病。當(dāng)時請來的醫(yī)生用流行的“放血法”治療，即割開右臂上的靜脈血管放出一點血來，包扎好。經(jīng)過幾次放血治療，病果然好了。雖然哈維并不相信放血療法，但是這次偶然的治病機(jī)會，卻使他知道血液在體內(nèi)是流動的。但是，血液究竟是怎樣流動的，原動力又來自何處？這一系列問題，卻一直在伴隨著他。    又是一次意外的機(jī)遇啟發(fā)了他的研究。一天雨過之后，他偶然發(fā)現(xiàn)幾個小孩子在街上的“小溪”里筑起了一下小壩在攔水玩。一會兒，壩的“上游”水越積越多，“下游”卻干涸了。這種兒童游戲使他受到了啟發(fā)：用這種方法研究血液流動的情況不是很好嗎？于是，他用繩子扎住動物的動脈，結(jié)果在血管的“上游”即離心臟較近的部位，血管鼓了起來；而“下游”即離心臟遠(yuǎn)的部位，血管癟了下去。將繩子放開后，血管又恢復(fù)了正常。用同樣的方法結(jié)扎靜脈血管，正好鼓起和癟下的地方與結(jié)扎動脈時的情況正好相反。這就對血液的流向有了一個大致的了解。他還通過對心臟的解剖，弄清了心臟是血的原動力產(chǎn)生之地。    哈維還測出心臟每分鐘跳動72次，估計每次跳動的排血量約56.7克。用簡單的乘法，就可以算出每小時約245.16千克的血液從心臟流出來，進(jìn)入主動脈。245.16千克，顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一個正常人的整個體重，更超過了血液本身的重量一這個重量明顯小于體重。這樣，只有用血液“循環(huán)”說，而不是前面蓋倫所說的“周身耗盡”說才能解釋得清楚的——否則多達(dá)245.16千克的血，是從哪里來的呢？哈維利用簡單的數(shù)學(xué)計算加以邏輯推理，從而發(fā)現(xiàn)了真理的方法，是值得現(xiàn)代人學(xué)習(xí)和借鑒的。    “糟粕所傳非粹美，丹青難寫是精神。”就這樣，哈維終于在1616年公布了他所發(fā)現(xiàn)的血液循環(huán)說，并在12年之后成書出版。    哈維的血液循環(huán)說，也被列入“影響世界的100件大事”。他被美國學(xué)者邁克爾·哈特在《歷史上最有影響的100人》一書中，排在第57位的高位。對此，肯定有人會持異議——在今天看來，婦孺皆知的血液循環(huán)說是非常簡單、通俗和理所當(dāng)然的。但是，現(xiàn)在看來如此簡單明了的東西對早期生物學(xué)家、解剖學(xué)家和醫(yī)學(xué)家們來說，又是那樣迷惑不解。請看當(dāng)時主要學(xué)者的一些觀點：①食物在心臟內(nèi)轉(zhuǎn)變成血液；②心臟給血液加熱；③動脈里充滿了空氣；④心臟產(chǎn)生“元氣”；⑤靜脈血和動脈血都有漲有落，它們有時向心臟流入，有時從心臟流出。這些錯誤或片面的觀點，反襯了哈維的確不同凡響。    血液循環(huán)說的意義不但在于直接應(yīng)用，更重要的還在于使人們對人體的工作原理有了一個正確和基本的了解——它是現(xiàn)代生理學(xué)的起點。    血液循環(huán)說的誕生是艱難曲折的。除了當(dāng)時科學(xué)水平的限制外，宗教的偏見也阻礙了血液循環(huán)說的盡早誕生?！靶陆掏皆谄群ψ匀豢茖W(xué)的自由研究上超過了天主教徒。塞爾維特正要發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)過程的時候，加爾文就燒死了他，而且還活活地把他烤了兩個鐘頭；而宗教裁判所只是把喬爾丹諾·布魯諾簡單地?zé)谰托臐M意足了?！倍鞲袼惯@么說。塞爾維特被燒死的原因是，他在《基督教信仰的復(fù)興》一書中提出的血液循環(huán)說違反了教規(guī)。類似的例子還有，維薩里的人體解剖學(xué)研究也觸犯了宗教教義，受到了宗教的迫害，1563年被迫流落耶路撒冷，在次年的返回途中死于輪船遇難。    也正是由于以上兩方面的原因，哈維的血液循環(huán)說發(fā)表以后，雖然名聲大噪，但是在當(dāng)時并沒有得到普遍的承認(rèn)。在他死后4年即1761年，意大利解剖學(xué)家馬爾比基(1628～1694)用顯微鏡找到了毛細(xì)血管一正是它們把動脈和靜脈連接成了一個“可循環(huán)的管道”。此時哈維的學(xué)說才得到普遍的認(rèn)同——科學(xué)和事實終于戰(zhàn)勝了無知和偏見。P182-185

媒體關(guān)注與評論

　　給我一個支點，我將移動整個地球。　　——阿基米德

編輯推薦

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