本书以人类科技发展史上意义最为重大、传奇色彩最为浓厚的20大灵感的诞生为主题，向读者讲述在那些耳熟能详的科学发现背后一些不为人熟知的逸事，从一个侧面对科学发现的规律进行深入探索和思考，道出这些“灵感”的本质和意义。

在灵光闪现的一瞬间，整个世界都为之改变!本书以人类科技史上最具传奇色彩的20大灵感的诞生为主题，介绍导致重大科技发现的灵感是如何发生的。作者用通俗的语言，纵横驰骋于多个知识领域，将科学原理和故事轶事融合得十分巧妙、自然，文笔流畅、轻快，配以大量丰富多彩的图片，向读者讲述在那些耳熟能详的科学发现背后的一些鲜为人知的轶事……

正如爱因斯坦所说：“那1%的灵感是最重要的，甚至比那99%的汗水都要重要。”

前言

1．“尤里卡!尤里卡!”——阿基米德定律的诞生

2．工业革命的“起点”——瓦特改进蒸汽机

3．来自一本书的启迪——生物进化论的创立

4．听出人体内的声音——叩诊法和听诊器的发明

5．食人土著的长矛——缝纫机的发明

6．梦中旋转的蛇——苯环结构的发现

7．破译化学密码的美梦——员素周期表的诞生

8．百分之一的灵感≠留声机的发明

9．空中帝国的王冠——真空三极管的发明

10．病床上的偶然发现——大陆漂移说的提出

11．思想实验的威力——爱因斯坦与广义相对论

12．“连环梦”激起灵感火花——神经递质的发现

13．一粒灰尘引起的伟大发现——青霉素的发现

14．中学教师的飞天梦——齐奥尔科夫斯基和多级火箭

15．荧光屏上的智慧火花——雷达的发明

16．螺旋的“楼梯”——DNA双螺旋结构的发现

17．灵感的跨越——激光的发现

18．驾车途中的奇想——PCR技术的发明

19．宇宙尘埃与足球分子——C60的发现

20．“不可能”的成功——高温超导体的发现

“尤里卡!尤里卡!”——阿基米德定律的诞生

在人类文明的历史长河中，公元前3世纪堪称一座巍然耸立的高峰。在这个时代，发源于爱琴海边的古希腊文明达到它的鼎盛时期，创造了灿烂的古希腊文化。而几乎与此同时，在遥远的东方，则正是百家争鸣、群星闪耀的春秋战国时期——中国历史上思想最活跃、生命力最旺盛的黄金时代。这种惊人的巧合，不能不令我们感叹造化之神奇。

正是在这个时代，科学的种子开始萌芽：数学、物理学、力学……许许多多的学科在古代哲人的不断思考中逐渐成形，不计其数的科学发现次第出现。

在这些人类早期的科学发现中，阿基米德的浮力定律无疑是非常重要的一条，而且可以毫不夸张地说，它的发现过程也是最富传奇色彩的。 

一位最伟大的学者

如果让时光倒流数千年，回到公元前3世纪的古希腊，你一定时常会在叙拉古的海滩上，看到一位鬈发长须、白袍披身的长者，时而埋头作图，时而抬头自语……他就是古代大科学家阿基米德。

阿基米德的一生充满了传奇色彩。有关他的种种轶事，至今仍流传不衰。他被罗马时代的历史学家普林尼誉为“数学之神”，因发明各种奇妙器械而被冠以“天才机械师”之名；更因发现作为静力学基础的浮力定律和杠杆原理而被尊为“力学之父”。后人还把他和牛顿、高斯并列为史上三个最伟大的数学家。除了牛顿和爱因斯坦，我们很难再找到一个人像他那样为人类的进步做出过这样大的贡献——可即便是牛顿和爱因斯坦，也都曾从他身上汲取过智慧和灵感。

阿基米德大约在公元前287年出生于地中海西西里岛的叙拉古(今天的意大利锡拉库萨)附近的一个小村庄。他的家庭属于贵族阶层，还和叙拉古的亥厄洛国王有亲戚关系。阿基米德的父亲是名天文学家兼数学家，学识渊博，为人谦逊。也许是受家庭的影响，阿基米德从小就对数学、天文学特别是几何学产生了浓厚兴趣。刚满11岁时，借助与王室的关系，他被送到埃及的亚历山大城去学习，师从当时著名的科学家欧几里得的学生柯农，学习哲学、数学、天文学、物理学等知识。

亚历山大城位于尼罗河口，是当时西方的文化中心之一。公元前3世纪，亚历山大大帝建立了地跨欧、亚、非三洲的帝国，国力强盛。公元前332年，亚历山大在尼罗河下游建造了亚历山大城，在这里聚集了希腊哲学、东方神秘主义和埃及工艺学三股潮流，形成了一个古典文化中心。同时，亚历山大大帝还资助修建了缪斯学院，聚集了很多著名学者，也培养了很多学生，在亚历山大城营造了浓厚的文化学术气氛，由此形成了世界上第一个伟大的科学时代，后人称之为希腊化文化，这也是近代科学的先声之一。亚历山大城有雄伟的博物馆、图书馆，人才荟萃，被世人誉为“智慧之都”。阿基米德在这里学习和生活了许多年，眼很多学者密切交往。他兼收并蓄了东方和古希腊的优秀文化遗产，在数学、天文学和物理学(特别是力学)方面取得了很深的造诣，成为古希腊著名的物理学家和数学家。

撬动地球的人

阿基米德继承了欧几里得在科学上的严谨性，力争对每一个问题都进行精确、合乎逻辑的证明。同时，他在某些方面还超越了欧几里得，他把数学研究和力学、机械学紧密联系起来，用数学研究力学和实际问题，把抽象的理论和工程技术的具体应用结合了起来。后人把阿基米德和欧几里得、阿波罗尼乌斯并称为亚历山大时期的三大家。

阿基米德不仅是个理论家，也是个实践家。在希腊化时期，学者们都比较重视理论思辨，不怎么看得起机械技巧之类的东西。尽管阿基米德也不能免俗，但或许是个人兴趣的原因，他一生热衷于将其科学发现应用于实践，从而把二者结合起来。阿基米德在亚历山大城求学期间，经常到尼罗河畔散步，在久旱不雨的季节，他看到农民吃力地一桶一桶地把水从尼罗河中提上来浇地，十分辛苦。为了减轻农民的劳累，他发明了一种螺旋提水器，通过螺杆的旋转把水从河里取上来，节省了农民很大力气。这种螺旋提水器也是当代用于水中和空中的一切螺旋推进器的雏形。

阿基米德不仅将他的科学发现应用于实践，同时他通过观察生活实践，也作出了很多非常有意义的发现。杠杆原理的发现就是这样一个例子。从公元前1500年左右开始，埃及就有人用杠杆来抬起重物，例如埃及农民提水用的“沙杜佛”(吊杆)和奴隶们撬石头用的撬棍。阿基米德通过仔细观察和研究这些活动后发现，在借助杠杆来达到省力的目的时，手握的地方距离支点的长度越长，就越省力气。由此，他提出了这样一个定理：力臂和力(重量)的关系成反比例，这就是杠杆原理。

当时，亥厄洛国王制造了一条船，体积很大，相当重，因此无法挪动，搁浅在海岸上已经很多天了。阿基米德利用杠杆原理，设计了一套复杂的杠杆滑轮系统安装在船上。他将绳索的一端交到国王手上，国王轻轻拉动绳索，奇迹出现了——大船缓缓地挪动起来，最终下到海里。国王惊讶之余，十分佩服阿基米德，并派人贴出告示：“今后，无论阿基米德说什么，都要相信他。”

发现杠杆原理后，阿基米德曾发出豪言壮语：“假如给我一个支点，我就能撬动整个地球。”对于阿基米德的这句话，我们不必刻意去追究它的可行性到底有多少，我们更应该感受的，是阿基米德那种豪迈的科学气概。

阿基米德真能凭一己之力移动地球吗?我们不妨做一个简单的计算。现在知道，地球的质量是6×10的27次克，如果用60千克力(相当于一个人全身的重量)，那么力臂应该是重臂的10的23次倍。也就是说，要举起地球万分之一毫米，力臂一端的阿基米德必须移动到10的13次公里以外的地方去。就算是每天24小时都以百米短跑的速度奔跑，要跑完这段距离也至少要用3000万年！

P1-5

在一般人心目中，要想在科学事业上取得成功，需要的是“99%的汗水加上1%的灵感”。从某种意义上讲，这固然不错。但从重要性上衡量，“那1%的灵感是最重要的，甚至比那99%的汗水都要重要”（爱迪生语）。纵观科学发展史，我们会发现，大凡具有重大意义的科技突破，往往都源于科学家的灵感。科学研究是一种高度复杂而又难以捉摸的活动，需要的是突破常规的创新思维，而灵感正是这种创新的基础。灵感可能来自长久思索后的直觉，也可能来自对偶然机遇的把握，或者来自天马行空般的想象力。正如爱因斯坦所言：“我相信直觉、灵感和想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”

在智慧之光闪现的一瞬间，整个世界都为之改变。可以说，一部科技发展史，实际上就是由那一个个在科学家头脑中灵光闪现的瞬间组成的。这些绽放的智慧火花引导着科学家们获得创新的突破口，做出了改变科技进程的伟大发现。

本书以人类科技发展史上意义最为重大、传奇色彩最为浓厚的20大灵感的诞生为主题，旨在从灵感如何促进科技发展这一全新视角，探究导致重大科技发现的非凡创新是如何孕育的。全书运用通俗生动的语言，配以大量丰富多彩的图片，向读者讲述在那些耳熟能详的科学发现背后一些不为人熟知的逸事，从一个侧面对科学发现的规律进行深入探索和思考，道出这些“灵感”的本质和意义。对于今天的读者来说，科学史上的这些“灵感”本身可能已经并不重要，真正重要的是能从中得到什么“灵感”，进而培养科技创新精神。