植物也有喜怒哀乐，人体极限之谜，笑之奥秘，机器人与人类，克隆羊，绿色化学，低碳生活，原子弹……翻开由《中小学生科学阅读文库》编写组组编的这本《机器人与人类》，它将带你了解更多有关生物、化学、天文、物理、医学等方面的科学知识。

南京师范大学出版社推出的《中小学生科学阅读文库》当是一个有益的尝试——让学生在阅读中享受科学的乐趣，在潜移默化中感悟科学思想，在不知不觉中培养科学精神，当然，也在赏图悦读中学到科学知识。

《中小学生科学阅读文库》编写组组编的这本《机器人与人类》就是该文库中的其中一本。它主要介绍了生物、化学、天文、物理、医学等方面的科学知识。

《机器人与人类》由南京师范大学出版社出版发行。

青霉素——“二战”期间的重要发现

阿司匹林：历经百年的药坛奇葩

人与大肠杆菌：两个世纪的“孽缘”

植物也有喜怒哀乐

笑之奥秘

人工改造生命

人体极限之谜

机器人与人类

太空生活趣事多

认识物联网

克隆羊

过去是未来的钥匙——气候变化与社会历史的联系

第六次物种灭绝：人祸而非天灾

在更暖的世界里幸存

科学与减灾

给大自然标价

节能从我做起

低碳生活，保护环境

绿色化学：为生态安全护航

原子弹：这一千个太阳却在世界上投下了一千个阴影

切尔诺贝利，未醒的噩梦

科学的双刃剑

青霉素——“二战”期问的重要发现

20世纪40年代以前，人类一直未能掌握一种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。当时，流行着许多传染病，如猩红热、白喉、脑膜炎、淋病、梅毒等，这些疾病严重威胁着人们的生命。若某人患了肺结核，就意味着此人不久就会离开人世。由于没有有效的治疗方法，人们只能眼睁睁看着一个个病人悲惨地死去。而弗莱明的发现改变了这一现状。

弗莱明从小立志学医，1901年，他考取了伦敦大学的圣玛丽医学院，投身医学书海苦心钻研。1908年，他获得医学学士和理学学士双学位，毕业时又获得了伦敦大学的金质奖章。1909年，弗莱明成为英国皇家外科学会的会员。

从1906年起，弗莱明师从英国著名传染病理学家和抗菌治疗学家赖特，从事痘苗治疗和预防传染病的研究。第一次世界大战爆发后，弗莱明以中尉军衔参加了皇家军医部队，在赖特上校领导的实验室工作。在那里，他看到许多伤员因伤口感染而被迫截肢或痛苦地死去，还有大批伤员因消毒药物进入血液而病情加重。当时，除防腐剂外，还找不到更好的灵丹妙药控制病情，而防腐剂在尚未消灭侵袭病人的细菌之前，会大量杀伤人体的白细胞。通过实验，弗莱明还证明化学防腐剂对于某些创伤无效。第一次世界大战结束后，弗莱明回到母校圣玛丽医学院附属医院，继续从事研究，探索消灭病菌的方法。由于人体伤口化脓的主要原因之一是伤口存在葡萄球菌，弗莱明在一只只小碟子里倒人营养丰富的培养剂，培育出葡萄球菌，然后再试验用各种药剂消灭葡萄球菌。他在初步研究过自己培养的细菌后，往往顺手把那些玻璃器皿随便地放置起来。过一个星期以后再打开来看看发生了变化没有。

1928年9月的一个早晨，弗莱明来到实验室，他在逐个检查培养皿时，发现一只没有加盖的培养皿上长出了一团青霉菌。这是空气中的青霉菌飘落到培养皿上造成的。但是令人奇怪的是，凡是培养物与青色霉菌接触的地方，黄色的葡萄球菌正在变得半透明，最后完全溶解了，培养皿中显现出干干净净的一圈。毫无疑问，青色霉菌消灭了它接触到的葡萄球菌。

弗莱明迅速地从培养皿中刮出一点霉菌，小心地放在显微镜下，发现那种能使葡萄球菌逐渐溶解死亡的菌种是青霉菌。随后，他把剩下的霉菌放在一个装满培养基的罐子里继续观察。几天后，这种特异青霉菌长成了菌落，培养汤呈淡黄色。他又惊讶地发现，不仅这种青霉菌具有强烈的杀菌作用，而且就连黄色的培养汤也有较好的杀菌能力。于是他推论，真正的杀菌物质一定是青霉菌生长过程中的代谢物，他称之为“青霉素”。

整整4年，弗莱明专门研究这种特异青霉菌。他把青霉菌接种到肉汤培养液里，让它迅速繁殖。然后，又把这种长满了绿色霉菌的液体小心地过滤，最后得到一小瓶滤液。他把滤液滴在原先长满葡萄球菌的培养皿上，几个小时后，葡萄球菌被消灭得干干净净。最后，他进行了毒性实验，把这种滤液注射到兔子的静脉里，兔子没有丝毫的异样反应。这说明青霉素是一种杀菌威力强大而又无毒副作用的新药。弗莱明终于实现了他寻找新药的愿望。

但是，青霉素滤液中仅含极微量的青霉素。据计算，即使治疗人体皮肤上一个微小的化脓性伤口，也需要几千毫升滤液，如果要杀死人体内的病菌，那就得用几万毫升滤液！从何处弄到这么多滤液呢？人的血管又如何容纳得下这么多的滤液呢？弗莱明无法解决这些问题。他把这项极有价值的发现写成一篇论文，发表在英国一家学术刊物上，鼓励别人继续这项_T作。他坚信青霉素是有价值的，总有一天人们将利用它的力量去拯救生命。因此，他没有轻易丢掉所培养的青霉菌，反而耐心地把它在培养基上定期传代。

20世纪30年代，病理学教授霍华德·弗洛里博士组织了一批人研究溶菌酶的效能。1935年，29岁的生物化学家厄恩斯特·钱恩博士加入这个研究小组。在一个图书馆查找以往的文献时，在一本积满灰尘的医学杂志上，他意外地发现了弗莱明lO年前发表的关于青霉素的文章。他们立刻把全部工作转到对青霉素的专门研究上来。同年，钱恩和弗洛里在牛津发现了一株青霉葡萄球菌氧化酶培养物，这一菌种同弗莱明首次发现的特异青霉菌一模一样。然后他们一鼓作气，开始了试验和分离青霉素的工作。

不知经过多少个不眠之夜，到了年底，钱恩终于成功地分离出像玉米淀粉似的黄色青霉素粉末，并把它提纯为药剂。各种各样的实验结果证明，这些黄色粉剂即使被稀释3 000万倍仍然有效。1940年春天，他们又进行多次动物感染实验，结果非常令人满意。于是同年8月，钱恩和弗洛里等人把对青霉素重新研究的全部成果都刊登在著名的《柳叶刀》杂志上。

这篇文章极大地震动了一个人，那就是青霉素的发现者弗莱明。他这10年来始终密切注视着抗菌物质的研究动态。当他看到钱恩和弗洛里的报告后，立刻动身赶到牛津会见这两个人。当钱恩等人得知弗莱明还活着时，惊喜之情溢于言表。后来，弗莱明毫不犹豫地把自己培养了多年的青霉素产生菌送给了弗洛里。利用这些产生菌，钱恩等人培养出效力更大的青霉素菌株。经过一年多的辛勤努力，七八十种病菌的试管实验和动物试验，都证明青霉素对引起多种疾病的病菌都有较大的杀伤作用。他们还提纯出一些结晶状态下的青霉素。

为了把人类从各种疾病和传染病的威胁中彻底解救出来，必须在工业上大规模生产青霉素。弗洛里等人四处奔波，希望英国的药厂能大量投产这一大有前途的新药，遗憾的是，多数药厂都借口战时困难而置之不理。最后，他们只能远涉重洋，来到美国。1941年12月，美国军方宣布青霉素为优先制造的军需品。农业部和私人工业也在全力以赴地寻找成批生产这种新药的方法。1944年，英美联军在诺曼底登陆，开辟了第二战场，开始大规模地同德国法西斯作战，受伤的士兵越来越多，青霉素的需求量也越来越大，其治疗效果也引起了军事指挥人员的关注。

到1942年末，有20余家美国公司开始大量生产青霉素。待战争结束时，产量已能满足一年治疗700万病人的需要。那些曾经严重危害人类的疾病，比如猩红热、白喉、梅毒、淋病，以及各种结核病、白血病、肺炎、伤寒等，都得到了有效的抑制。

青霉素奇迹般的疗效，促使人们在世界各地到处寻找新的抗菌物质。一时间，许许多多医药工作者纷纷来到污水沟旁、垃圾堆上、田野之中，采集样本，筛选菌种。终于在1943年，生化学家瓦克斯曼博士发现另一种有效的抗菌素——链霉素。此后，在短短20余年内，人们又陆续地发现了氯霉素、金霉素等数十种各有功效的抗菌素。

为表彰弗莱明等人对人类做出的杰出贡献，1945年的诺贝尔医学奖授予了弗莱明、弗洛里和钱恩三人。

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科学是什么？

就科学的外延来看，有自然科学、社会科学和人文科学三大门类。这是广义上的科学，我们这里讲狭义上的科学，指自然科学。自然科学主要是以求取自然世界的“本真”为目的的。由此我们不难发现科学的价值在于“求真”——使我们尽可能地认识最客观的世界，不仅是表面的世界，而且是内在联系着的，具有各种规律的世界。进而可以推演出科学的另一个价值——改变和创造，人类可以根据正确的认识和内在的规律创造出先进的生产力。正是科学的发展，带来了日新月异的变化、翻天覆地的奇迹。千百年来，人们为科学的这种无与伦比的力量而震撼，为科学应用所创造的奇迹而惊讶，为隐身于世界内部的各种科学规律而吸引，为探究规律过程中的种种曲折而痴迷，为发现或者贴近规律而喜悦。

科学史研究之父萨顿在其所著《科学史和新人文主义》中文版序言中说：“(人们)大多数只是从科学的物质成就上去理解科学，而忽视了科学在精神方面的作用。科学对人类的功能绝不只是能为人类带来物质上的利益，那只是它的副产品。科学最宝贵的价值不是这些，而是科学的精神，是一种崭新的思想意识，是人类精神文明中最宝贵的一部分……”萨顿告诉我们科学不仅仅是科学知识本身，在某种程度上，科学更重要的价值是科学思想、科学方法和科学精神。中国科学院院长路甬祥概括了科学精神的内涵，包括“理性求知精神、实证求真精神、质疑批判精神、开拓创新精神”等四个方面。事实就是这样，人不是知识的容器，他不可能掌握所有的知识、认识所有的真理，然而科学思想、科学方法和科学精神却能引领一个人一步步接近真理，而且能够使他正确地运用科学，使科学为人类造福，而不是走向反面。

这些综合起来就是当下社会所倡导的人的科学素养。科学素养不仅关系到公民个体生存发展的方方面面，还关系到一个民族、一个国家的未来。人民日报曾经发表过一篇社论，社论说：“公众素养是科技发展的土壤。离开了这个群众基础，即使我们能够实现‘上天入地’，也很难持续不断地推动创新。”提高公众的科学素养是我们当下较为紧迫的任务，而教育应该是完成这一任务最为主要的途径。欣喜的是，我们的教育已经关注到了这一点。新修订的《义务教育初中科学课程标准》明确指出：“具备基本的科学素养是现代社会合格公民的必要条件，是学生终身发展的必备基础。科学素养包含多方面的内容，一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具备一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”应该说，这是对科学素养的一种立体诠释。

问题在于我们的学校科学素养教育应该如何开展？仅凭学校开设的自然和科学，甚或数理化等课程是不够的，即便这些课程已经尽力关注并安排了科学思想和科学精神的内容，但限于课时、限于课程结构体系，无法让学生在完成课业目标的同时从科学认知走进科学情意，也无法让学生在学习知识方法的同时加强科学价值观的培养，学生甚至难以体会到科学精神在日常生活中的应用，更不用说在社会生活中的应用了。南京师范大学出版社推出的《中小学生科学阅读文库》当是—个有益的尝试——让学生在阅读中享受科学的乐趣，在潜移默化中感悟科学思想，在不知不觉中培养科学精神，当然，也在赏图悦读中学到科学知识。从这套读本的编排可以看到策划者以及作者对人文、科学和教育的理解与热忱、投入与功力。我相信，有了这样的读物，这样的尝试，一定会给科普工作打开一扇新的窗口，对素质教育也是—件非常有益之事。

我深深相信，一定会有更多的科学工作者、教育工作者、出版工作者联起手来，投身到科学素养教育的事业中来。

是为序。

江苏省科学技术协会副主席冯少东

本书在编辑过程中，参阅了不少当代著述与期刊，撷取了很多珍贵的精神食粮，为读者打开了一片晴空，作者那充满智慧的文字定会在与读者的心灵碰撞中进发闪光。

由于各种原因，未能及时与本书有些作品的作者、编者取得联系。本着对书稿质量的追求，又不忍将美文割爱，故冒昧地将文章选录书中。鉴于此，还请作者诸君谅解为盼，并请作者及时与编者联系，支取为您留备的稿酬。谢谢！

编者