自古以来，天、地、水、火都在向人类诠释着大自然运行的密码。地球世纪的更替，冰川山河的回环，海啸和火山的肆虐，这一切都是大自然在悄悄向我们讲述、倾诉她自己。然而，人类却一直懵懂无知，直到隐伏千年的病毒再现，直到骇人听闻的冰川期重临。人类应该如何应对?

中国发展出版社和北京大陆桥文化传媒的品牌电视节目《传奇》强强联手，共同打造“科学零距离系列”图书。丛书以影像为主导，展现了古今世界的种种传奇。本书是丛书之一《自然密码》，共六章，内容包括地球的诞生、火山大喷发、冰川期到来、千年病毒、海啸大逃离以及滑坡等，向你诠释大自然运行的密码。

第1章 地球的诞生

生命的发源地

意外收获月球

水从哪里来

最初生命轨迹

第2章 火山大喷发

形形色色的火山

火山口伸出的魔掌

火山的呼吸——火山气

爆发的征兆——地面变形

火山爆发的温度计

地震波

未来的火山预测

第3章 冰川期到来

多变的气候

火山与地球为冷

下一个冰川期

第4章 千年病毒

文明背后的黑手

天花、埃博拉以及结核病

肆虐的黑死病和霍乱

流感风暴

艾滋病

预防病毒

第5章 海啸大逃离

可怕的海啸

海啸的成因

预测海啸

第6章 滑坡

滑坡及其成因

泥石流与岩崩

火山泥流与大灾难

  20世纪60年代后，科学技术发展非常迅速，为地球测量开辟了多种途径，高精度的微波测距、激光测距，特别是人造卫星上天，再加上电子计算机的运用和国际问的合作，使人们可以精确地测量地球的大小和形状了。现已精确地测出地球的平均赤道半径为6738．14千米，极半径为6357千米，赤道周长和子午线周长分别为40075千米和3994l千米，北极地区约高出18．9米，南极地区低下去24～30米。有人说地球像一只倒放着的大鸭梨。其实，地球的这些不规则部分对地球来说是微不足道的。从人造地球卫星拍摄的地球照片来看，它更像是一个标准的圆球。

可以说，当人类跨入宇航时代并步入太空的时候，才真正有机会从地球以外来俯视我们这颗星球的全貌。原来，它是一颗蓝色的星球，表面蓝色的海洋与蜿蜒相接的大陆美景交辉，飘忽变幻的白云环绕其上，堪称宇宙间最美丽的天体。

伴随着视野的逐渐开阔，人们把目光投向了遥远的神秘星空，那里，深藏着许多宇宙的秘密。当世界上所有的大型望远镜都在全神贯注地观察宇宙中那些最遥远的天体、绘制宇宙优美的细节时，天文学正步入发展的黄金时代。

而目前我们知道的是，在广袤的宇宙中只有一个地方适合人类繁衍生息，那就是地球。似乎它是专为我们建造的，它为我们提供饮用水、食物和呼吸所需要的空气。它是我们唯一的家园，是我们在孤独的宇宙中仅有的栖身之所，它是我们生存的根本保障。

关于地球的年龄，中国古人曾经推测：“自开辟至于获麟(指公元前481年)，凡三百二十六万七千年。”17世纪西方国家的一个神甫宣称，地球是上帝在公元前4004年创造的。不过，如此等等说法，纯属臆想，毫无科学根据。

最早尝试用科学方法探究地球年龄的是英国物理学家哈雷。他提出，研究大洋盐度的起源，可为解决地球年龄问题提供依据。l 854年，德国伟大的科学家赫尔姆霍茨根据他对太阳能量的估算，认为地球的年龄不超过2500万年。l 862年，英国著名物理学家汤姆生说，地球从早期炽热状态中冷却到如今的状态，需要2000万～4000万年。不过，这些数字远远小于地球的实际年龄，但这样的早期尝试还是有益的。

1896年，一位名叫安东尼·汉瑞·白克勒尔的法国物理学家在研究某个课题时偶然发现金属铀可产生一种当时尚无人知的射线。1898年，法国物理学家、化学家居里夫人经过进一步的研究，发现该射线是由某种放射物质发出的。铀和钍(一种与铀有着相似特性的金属元素)都可产生这种射线。英国化学家弗瑞德瑞奇·苏第在1914年提出，作为放射的结果，铀和钍原子可衰变为某种较为简单的原子，该原子又进一步衰变，而变成其他物质微粒，直至新的原子核产生后，不再继续衰变，于是形成了所谓的衰变产物，从而完成了衰变的全过程。

苏第的合作伙伴、新西兰人俄涅斯特·如瑟佛德指出，所有放射性元素都具有所谓“半衰”特性。换句话说就是一定数量的放射物在放射过程中，其化学键经一定时间后产生断裂，其中一半形成其他物质，而另一半保存下来。这就意味着我们可以通过一定量的铀或钍的研究计算出它们衰变的时间。

铀和钍的衰变过程和它们的形成是一样缓慢的。铀衰减到原来的一半要历时45亿年，而钍则需漫长的140亿年。如此缓慢的过程可以证实地球的年龄即使像哈雷所说的那样有10亿年，铀和钍也一定可以存在产现在的地壳中。另外，根据这一论据也可推断出地球年龄的上限为l万亿年，因为只有经历了这样漫长的时间后，地球上的铀和钍才能完全衰变尽。

1907年，美国物理学家博特瑞姆·波登·鲍特伍德在物质衰变理论尚未完全成熟的情况下就指出，如果某块岩石中含有铀，那么铀将会以一个恒定速率衰变成铅。这样，就可以利用测定岩石中铅的含量计算出这块岩石以其不变的形态存在的时间。这一理论的实现是有一定难度的。因为岩石中可能一开始就存在一定量的铅，而铅可用四种同位素的状态存在，其中一种同位素并非是衰变的产物，我们可以通过对这种同位素在岩石中的含量来测定并计算出所有四种同位素在岩石中的总含量。

lO亿年前的岩石在地球上几乎比比皆是，因此，哈雷的论点也不再被看成是“无稽之谈”。实际上，人们于1931年就发现了20亿年前的岩石。而此后在格陵兰岛西部又发现了更为古老的岩石，它的年龄大约是38亿年。

不过鲍特伍德的方法只能计算出我们在地球上发现的各种岩石的年龄，而地球的形成可能比这要早得多。因为在38亿年前，一次又一次的火山爆发熔化了大量的岩石。它们不可能在这么长的时间中总保持固体状态。

又经过多年的不懈探索研究，现在，科学家们公认的地球年龄为46亿年。

那么，地球是怎样诞生的呢?我们知道，地球是太阳系的八大行星之一，在银河系中还有无数颗性状不一的行星。探索地球起源，其实就是在研究行星的起源问题，这可以追溯到17世纪。

1644年，法国哲学家笛卡尔在其《哲学原理》中提出了行星起源的涡流说，认为在最初的混沌中，物质微粒获得涡流运动，在涡流中形成了太阳、行星和卫星。1745~，法国博物学家布丰在他的《自然史》中提出了灾变说，认为厅星是由巨大的彗星与恒星撞击后形成的。1755年和1796年，德国哲学家隶德和法国数学家拉普拉斯分别提出了相似的星云说，认为我们的太阳系是由一团旋转的星云组成的。

其实，历史上关于行星起源的假说不下40种，绝大多数都与布丰的灾变说和康德一拉普拉斯的星云说大同小异，它们实际上只是一些加入了新的科学研究成果的灾变说或星云说。然而，不论人们对灾变说或星云说的“矫正”速度有多快，却永远跟不上科学发展的速度，新的灾变说或星云说总是在更新的科学面前出现瑕疵。

望远镜超强的观察视野为我们透视出宇宙的过去。科学家们由此提出了著名的宇宙大爆炸理论——宇宙诞生于120亿年前的一次大爆炸。 根据大爆炸宇宙学的观点，大爆炸的整个过程是：在宇宙的早期，温度极高，在100亿摄氏度以上。物质密度也相当大，整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。但是因为整个体系在不断膨胀，结果温度很快下降。当温度降到10亿摄氏度左右时，中子开始失去自由存在的条件，它要么发生衰变，要么与质子结合成重氢、氦等元素；I{二学元素就是从这一时期开始形成的。温度进一步下降到100万摄氏度后，早期形成化学元素的过程结束。

在宇宙大爆炸之后，整个宇宙中充斥着大量的气体、尘埃以及其他漂浮物，它们漫无目的地在太空漂游着。在某些时候，一些气体、尘埃以及其他漂浮物或与其他物质发生碰撞，或被高能光子和宇宙线轰击，从而带上一定的电荷。这些带电气体和尘埃，在电磁力和万有引力的怍用下，相互吸引、聚积，形成一些固体球状或不规则的块状物体，它们是行星形成的种子，称之为星子。……P7-11

自20世纪初到现在的100多年里，我们生活的世界发生了巨大的变化，这在很大程度上，应归功于科学技术的飞速发展。过去的短短1 00年时间里所产生的知识量和信息量，远远超过了以往几千年的知识量和信息量的总和。科学技术促进了人类社会的进步，同时也不断地改变着我们的认识结构，开阔了我们的视野，使我们更加理性，更加睿智。

然而，虽然我们认识和改造世界的能力比以往有了很大程度的提高，但相对于人类有限的知识，这个世界还存在着太多的未知，相对于变幻莫测的大自然，人类还显得稚嫩和渺小。深邃的宇宙，原始的森林，浩瀚的沙漠，远古的神话，时空的缝隙，所有这些地方都有我们未知的难解之谜。

从人类文明的曙光出现，有关怪物、巨人、食人魔以及巫师的种种传说就在地球上流传开来。史前大洪水的泛滥，诺亚方舟的救赎，超异能力的传奇，诡异的通灵术，亦真亦幻，玄妙无比，然而，这些又到底有什么科学依据?

自古以来，天、地、水、火都在向人类诠释着大自然运行的密码。地球世纪的更替，冰川山河的回环，海啸和火山的肆虐，这一切都是大自然在悄悄向我们讲述、倾诉她自己。然而，人类却一直懵懂无知，直到隐伏千年的病毒再现，直到骇人听闻的冰川期重临。人类应该如何应对?

在遥远的太空中，星光闪耀，是否人类也能在那无际的天空遨游?是否那些璀璨的星球上也存在着另外的智能生命?那玄妙的世界之门会是在哪里呢?爱因斯坦的相对论揭开了时空的面纱，有人说，人类将能够穿越幽深的黑洞，到达另外一个世界；也能够回到过去，探索未来，甚至还能寻找到遥远的地外文明，这到底是真实，还是人类的幻想?

科技不断将人类的视野无限地向远方延伸，也让我们更加了解自己，包括自己的身体和灵魂。神奇的基因技术让人类能够创造完美的自己吗?人类对爱情的科学解读能分析一个人是否花心吗?纳米技术是否能够在若干年后让我们死而复生?尼斯湖幽邃的水底究竟隐藏着什么?所有的一切，只有科学能给我们答案。

科学为我们的疑惑提供答案。科学将是人类生活坚实的土壤，是人类明晰世间万物的工具，只有与她进行零距离的亲密接触，才能真正明白她的魅力所在。人类的聪明、智慧、经验使得我们在自然界中有了特殊的地位，同时也有了特殊的责任。虽然，现在我们对身边的世界还存在很多的疑问，虽然各种灾难仍在威胁着我们的生命，但我们相信，只要我们努力了解科学、追求科学，随着科学技术的不断进步，随着人类智慧的不断增长，人类的明天一定会更加美好。

编 者

2007年6月