人们在对科学的不断探索中，不知不觉地改变了人类文明的历史进程，改变了人类对世界的认知。本书是讲述人类对科学的认知过程的一本书，内容涉及天文、数学、生物、物理和化学等众多学科，它像一个导游一样，通过提出一个个有趣的问题，运用生动的语言，深入浅出地带你穿越时间和空间，进行一次“科学之旅”。让你也能体会一下科学探索的艰难、曲折，以及乐趣。

在人类漫长的进化过程中，人们对科学真理的探索之旅是曲折而艰难的，有许多在今天看来似乎理所当然、简单寻常的认知，也曾经历过漫长的摸索、曲折的考证。

对科学真理的认识，人类有两点值得称赞：一是好奇心，一是想像力。在好奇心的驱使下，人类就像剥竹笋一样，通过一代又一代人的努力，一层又一层“剥皮”，终于揭开真理的神秘“面纱”；加上丰富的想像力，人类就像“拼地图”一样，把那些看似毫无联系的知识片断拼接在一起，通过一代又一代人的修订、补充，终于拼成一幅又一幅较完整的“科学地图”，建立起一座座内容丰富、结构合理的科学大厦。

人类就是这样在对科学的不断探索和认知中，不知不觉地改变了人类文明的历史进程，改变了人类对世界的认知，从而建立了我们如今异彩纷呈的世界。

本书是讲述人类对科学的认知过程的一本书，内容涉及天文、数学、生物、物理和化学等众多学科，它就像一次带你穿越时间和空间的趣味科学旅行，让你也能体会一下科学探索的艰难、曲折，以及乐趣。

太阳系的诞生和地球的形成

生命是怎样开始的

生存的本能——好奇心

科学从石头开始

神话的形成

火与人类

最早的农业和畜牧业

最早的数学和天文学——苏美尔人的智慧

最早发明几何学的人——古巴比伦人

古希腊第一位哲学家——泰勒斯

毕达哥拉斯——数是世界的本原

希波克拉底——世界上第一所医院的创立者

德谟克里特——“原子学说”的创始人

亚里士多德——百科全书式的学者

欧几里得——数学教科书

阿基米得——浴盆中的惊喜

埃拉托色尼——测量地球直径的人

东方古国的天文学发展

海隆和他的蒸汽玩具

托勒密的天空

炼金术士的智慧

从古希腊到古罗马

波利尼西亚——研究自然的民族

印度人的智慧——阿拉伯数字

阿拉伯民裤——收集知识的人

造纸术——承载文明的基石

印刷术的发明——文化传播的需求

伊本·西拿——点燃文艺复兴明灯的人

航海罗盘——改变世界的伟大发明

火箭的发明

教会产生的新想法

朱世杰——树立中国数学的里程碑

奥卡姆的剃刀

列奥纳多·达·芬奇

哥白尼——太阳为中心

麦哲伦——环游世界

哥白尼的地动说

安德烈斯·维萨里——《人体的构造》

第谷·布拉赫

摆锤之谜

新奇的吸引力

显微镜中的世界

身体的秘密

“小地球”实验

弗兰西斯·培根

伽利略测光速的实验

罗麦的发现

望远镜的发明

从望远镜窥见的世界

浩瀚的宇宙

开普勒——天空立法者

牛顿——经典力学之父

卢内·笛卡儿

摩擦起电机

克里斯蒂安·惠更斯

牛顿和七色光

细胞学的发展

《自然哲学的数学原理》

富兰克林

生物学的突破——新的分类

蒸汽机和工业革命

“光行差”现象

身体记得的疾病

化学之父——拉瓦锡

莱顿瓶

电荷守恒原理

大风筝实验

瓦特的蒸汽机

元素的命名

青蛙和电池

测星空的方法——视差

电力

琴纳和“牛痘”

原子的想法

蒸汽机和新生活

现代火箭的诞生序曲

暗线

电和磁石

游动的花粉

地层和化石

迈克尔·法拉第发明电动机

恒星周年视差的发现

海王星的发现

电报机的发明

爱迪生

光的速度

物种起源

豌豆的遗传

塞麦尔维斯的悲剧

葡萄酒的赠礼

麦克斯韦方程组

人类的起源

自由思考和创造能力的重要

与霍乱奋战

“火箭之父”——齐奥尔科夫斯基

染色体和遗传

电磁波

X射线

马可尼和无线电通信装置

诺贝尔和诺贝尔奖

贝克勒尔的大发现

玛丽亚·居里

α射线和β射线

电的真面目——电子的发现

给人类插上“翅膀”的莱特兄弟

爱因斯坦的1905年——狭义相对论

遗传基因的发现

卢瑟福原子模型

变星——测量银河的工具

跳跃的电子

广义相对论

火箭发动机

质子

电子的行踪和量子力学

抗生素

远去的星星

中子

原子能

曼哈顿计划

V-2火箭

宇宙为什么会膨胀

DNA

生命的起源

世界上第一颗人造卫星

激光

加加林——人类历史上第一位成功上天的宇航员

大爆炸与恒常宇宙

阿波罗登月计划

遗传基因的转换

科学与人类的未来

生命是怎样开始的

太阳系诞生了，地球也初具模样了，一个迫切想知道的问题出现了：地球上的生命是怎样开始的？为什么八大行星中，只有我们地球才有生命存在？

关于生命的起源，科学界还没有定论。有的说起源于火山爆发——俄罗斯科学家就在火山爆发的熔岩沸水中发现了生命的存在；有的说起源于地壳的运动；当然也有人说起源于外来生命，可能是乘坐陨石从外星球飞来的——美国科学家从火星上带回的陨石中，就发现了最初生命的痕迹。不过最有说服力的说法是起源于地球大气。地球大气在猛烈的闪电下，形成了一种奇怪的分子，它就是生命最初的有机物——脱氧核糖核酸，也就是我们通常所说的“DNA”。这些DNA分子有些幸运地找到水，它们就在恶劣的环境中生存了下来，组成了一个适宜的生存组。这些小小的生存组在漫长的演化过程中，成为一个个脏兮兮的细菌，最初的生命就这样开始了。(考你一个问题：最初的细菌是厌氧型的，还是喜氧型的？它们以什么为食？)

在简述了一下生命的起源后，我们接下来讨论一下为什么只有地球才有生命。

这里有一个简单的问题要考考你：生命的存在最离不开的物质是什么？其实上面我们已提到，那就是水。地球在形成之初，就幸运地抓住了水，并且将水保存了下来，这就为生命的繁衍提供了最初的物质保障。别的行星可能在形成之初也有水，可能也有最初的生命出现，遗憾的是它们没能锁住水分。水分消失了，最初的生命形式也就失去了进一步进化的可能，就是已经出现过的生命形式也因水分的消失而绝迹。

哇！我们的地球真的好幸运哟！

讲完上面两个问题后，我们再来看看地球以及它上面的生命最初的进化，它们是怎样互相协调合作，创造出一个美丽的地球的。

我们前面讲过地球形成之初，它的表面是一片熔岩之海，不存在固体岩石，更没有液态水组成的海洋。经过约5亿至6亿年的冷却，地壳和海洋才开始形成。

大约在35亿年以前，我们上面说的DNA分子出现了。30亿年以前，DNA进化成像细菌一样的东西，它只有一个细胞。在以后漫长的岁月中，这种单细胞的小生命遍布海洋，孤独地生活了大约20亿年。这时我们的地球依然是那么空旷、荒凉。当时，大气有毒，根本无法进行呼吸。大气中没有氧气，也没有保护生命的臭氧层，直射地面的强烈紫外线只要辐射一个小时就可以杀死绝大多数生命。

唉！早期的生命多可怜啊！不过谢天谢地，它们熬过来了！

大约在7亿年以前，单细胞生物演变成多细胞生物，如藻类。最早的地球生命就从简单的单细胞生物进化成一些更复杂的生命。这是生命的重大突破。

这些多细胞生物体内有大量的叶绿素，它们呈现绿色，能利用太阳的能量，将水和二氧化碳转化为糖作为食物，呼出氧气，就像今天的植物进行光合作用一样。经过漫长的不断的努力，地球大气中充满了氧气，我们的地球开始变成蓝色的星球了。(特别注意：氧气的出现，毒死了大多数食硫黄细菌。也就是说，最早的生命是厌氧型的，它们以硫黄为食。)

科学界把距今7.5亿年到5.3亿年这一段时期称为隐生宙和显生宙的转换时期，也就是地球从没有可见生命的荒芜状态向环境适宜、生物繁茂的现代蓝色星球转变的关键时期。

不过这时的生命还生活在水里，陆地上到处是光秃秃的山脉和大地，除了石头就是沙子，没有任何生命，也没有生命赖以生存的土壤。直到4.25亿年前，海藻才在地球大气中积累了足够的氧气，形成臭氧层来保护暴露在阳光下的生命，生物才可能浮出水面，向陆地进军！

最早登陆的生命是地衣。正是由于地衣分解岩石，再加上自然的风化，才为后来登陆的生物打开了一片天地，形成植物赖以生长的土壤。生命从海洋爬上陆地后，前赴后继地经营出了我们赖以生存的环境，并不断地开发新的栖息地，直至布满地球上的每一个角落。在南极零下23摄氏度的严寒冰层中，有自在生活的藻类和真菌；在海底火山附近达到沸点的开水中，也有安详生活的生命。

哇！生命真是无处不在，好厉害哟！

生命在拓展自己的生存空间时，不断适应新占领的环境，成功了的，留下了自己的后代；失败了的，就从此灭绝。地球生命30多亿年的进化史上，曾经生活着数以亿计我们未曾见过的动物、植物和微生物，它们都是生命为创造今天的地球生态系统所付出的代价。恐龙在约6500万年前灭绝，巨犀是地球上生活过的最大哺乳动物，也在7000万年到2400万年间灭绝。而我们当今的生命，只是它们中间的幸存者。生命变得如此多种多样，也正是它们几十亿年来与生态环境共同演化的结果。

我们要感谢它们！P4-P6

一次穿越时空的趣味科学旅行

现在的人们，对上网、看电视，或者坐火车、飞机去旅行，甚至是一到晚上就为我们照明的电灯、轻轻一拨号就可以和朋友聊天的电话……这样一类的事物已经习以为常了。但是设想一下，如果我们能有一架可以穿越时间和空间的飞船，回到过去，会发现什么呢？

如果回到1946年以前，我们是不可能看到电脑的；再回到早一些——1937年以前，世界上没有电视可看(从这一点来说，现在的人们是不是比那个时候的国王或者贵族都要幸福呢？呵呵)；如果再回到1920年以前，现在我们已经不屑一顾的收音机，那个时候都还没有呢，不过还有电影可以看；如果再回到1895年以前，则连电影都看不到。

如果回到20世纪初期，最有钱的人，也不可能乘飞机旅行；如果是19世纪，在前五分之四的时间里，汽车也是没有的。

说到电灯，大家都知道是爱迪生发明的，所以，在爱迪生发明之前，也是没有电灯的。但你可能没有想到的是，电话却在电灯发明之前就有了，所以再早一些时候，还有电话可以用。

如果我们的飞船行进得快一点儿，回到更早以前：

16世纪的人们，还以为是太阳围绕地球转呢；而在16世纪初期，人们确信我们居住的地方是一块平坦的大陆，四周围绕着海洋(所以那个时候的人们说“大地”，而不说“地球”，因为他们根本不知道地球是圆的)。

1596年前，最高级的住宅或酒店，都没有抽水马桶。

1291年前，窗玻璃都是没有的。

不过让人有点儿吃惊的是，在1600年前，就有“整形手术”了；但是很多普通的东西，比如咖啡，在1200年前人们是喝不到的；如果回到1300年前，想要喝茶，门儿都没有。

……

你现在可能在暗地里想：要是这样，就是有这样的飞船，我也不要回到过去！

是的，随着科学的发展，我们的生活已经进步很多了。通过回到过去的方法，我们了解了原来科学不是一直都是这个样子的。而且，如果我告诉你，人类最开始的“科学”就是神话，你肯定不敢相信，因为现在连小孩子都知道神话只是人们编的故事。

所以，如果不回到过去去生活，而只是去看看，看看科学的发展历史，倒是一件非常有趣的事情。

我们会发现，科学是一些有极强好奇心的人创造的，甚至是一些有了闲暇而“无聊透顶”的人，为了使他们的大脑保持活动，问那些看起来毫无用处的问题，并设法寻找问题的答案，于是才推动了科学的发展。

还有，很多东西都是“懒人”创造的，因为他们总是希望更轻松、更快而且更好；更奇妙的是，很多时候科学除了需要严肃的研究以外，天马行空的想象力更能帮上大忙呢。

人们就是这样在对科学的不断探索中，不知不觉地改变了人类文明的历史进程，改变了人类对世界的认知。我们乘坐的时空飞船，会像一个导游一样，通过提出一个个有趣的问题，运用生动的语言，深入浅出地带你穿越时间和空间，进行一次“科学之旅”。

在旅程中，你可能会焦急，因为有许多在今天看来早就习以为常的现象，我们的先人就是弄不明白，老是犯错，就是走不出那关键的一步；

你也可能会感到难过，因为有许多近在咫尺、再往前走一步就可能揭开的真理面纱，由于先哲们没有坚持走下去，而错过揭开面纱的最好时机，这一错过有时是几百甚至上千年；

你也可能会感到惋惜，因为有许多本已揭开的面纱，因为先哲们的疏忽而错过；  当然更多的是惊喜，有许多面纱的揭开，真的应了那句老话：“踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫”；

还有更多的刺激，更多的紧张，因为一层又一层科学面纱的揭开过程有时就像试爆原子弹……

有太多太多的感受需要你亲自去体会，我就不描述啦。回到过去的旅程，将会极大地满足你的好奇心和丰富你的想象力，也许会彻底改变你分析问题、解决问题的方式。说实话，也许这能送我们回到过去的“时空飞船”还需要等你来发明制造呢！