如果你知道下面这些问题的答案，书里面一定还有你不知道的！

为什么近代科学诞生于意大利，而不是春秋时期的中国？你知道苏格拉底、柏拉图、亚里士多德之间的关系吗？阿基米德是如何保卫国家的，而他为何又要裸奔？为什么英国的炮弹打不中阿根廷的军舰？坐飞机，为什么有人肺被“压瘪”了？飞机里的空调究竟是制冷还是制热？在坠落的电梯里，人能存活吗？你会区分生鸡蛋和熟鸡蛋吗？你知道如何制造小太阳吗？柠檬和橙子有什么区别？微波炉能把猫烘干吗？为什么企鹅不怕冷？氢气能变金属吗？

一本大人、孩子都爱读的趣味物理故事书！它在里面告诉你：为什么近代科学诞生于意大利，而不是春秋时期的中国？你知道苏格拉底、柏拉图、亚里士多德之间的关系吗？阿基米德是如何保卫国家的，而他为何又要裸奔？为什么英国的炮弹打不中阿根廷的军舰？坐飞机，为什么有人肺被“压瘪”了？飞机里的空调究竟是制冷还是制热？在坠落的电梯里，人能存活吗？你会区分生鸡蛋和熟鸡蛋吗？你知道如何制造小太阳吗？……

这本书能够培养学生的科学能力，增长成人的科学常识。书中收录的“故事”大部分都是摘自《浦项工大新闻》、《浦项工大消息》、《岭南日报》、《韩国高校新闻》。

给读者的话

1 物理历史故事

 科学是怎样产生的

 古代中国的自然观

 古希腊的两大科学家：泰利斯和毕达哥拉斯

 老师和弟子：苏格拉底、柏拉图和亚里士多德

 成吉思汗帝国和欧洲的文艺复兴

 为什么是在意大利

 伽利略的后继者、牛顿

 机械论的世界观和物质的原子论

 机械论哲学和热力学第一法则

 化学的产生

 从古典力学到量子力学的转换期

 量子论的产生

 量子论：科学思想的革命

2 有关物体运动的故事

 物体的运动和牛顿定律

 惯性

 滑冰时，如何能旋转得更快

 小偷也要懂牛顿

 为什么好多车上都装ABS

 通信卫星有多高

 “正确答案”不正确

 为什么英国的炮弹在阿根廷就不好使了

 下雨天，你是走还是跑

 上秆了，不许动

 旋转木屋究竟发生了什么

 人能在坠落的电梯里存活吗

 链球金牌背后的秘密

 为什么一天内出现两次涨潮和落潮

 如何测量到星星的距离

 茶杯上的自然图画：龟裂条纹

 你会区分生鸡蛋和熟悉鸡蛋吗

3 关于热的故事

 地球接收了多少太阳能

 晾衣服时，衣服为什么从上面开始干

 干冰有妙用

 企鹅保温有绝招

 “夜太漫长，凝结迈出霜”

 如何防止眼镜上的雾气

 为什么动车组没有噪音

 雾在哪儿产生的

 海水的热能可以助船前行吗

 飞机里的空调是制热还是制冷

4 关于压力的敝攀

 为什么在闷热的夏天，山上有风

 下雨后，土地变得更结实

 坐飞机，为什么肺被“压瘪”了

 为什么花瓣和石头不同时着地

 最舒服的床是什么样的

 太极旗飘摇

 网球比赛中，为何经常换球

 为什么热水杯会自然滑动

 台风和飞机

 如何躲避洗澡时遭受的攻击

 阿基米德为什么裸奔

 电梯和阿基米德定律

 在人造卫星里也能点亮蜡烛吗

 浮在水中的蜡烛什么时候熄灭

 是水把石头磨平的吗

 用高能音波能做什么

 超音速飞行的冲击波

5 关于光和电的故事

 为什么几千伏的静电没对我造成伤害

 如果闪电能被回收利用，该多好啊

 微波炉能烘干猫咪吗

 为什么人的神经信号传递这么慢

 为什么远处的山看起来更亮

 拿破伦的沙漠困惑

 为什么湿的沙子看起来是暗色的

 为什么铅笔的影子是两截的

 日光灯和白炽灯

 白炽灯为什么爆炸

 星星为什么一闪一闪的

 你见过两条彩虹同时出现吗

 氢气能成为金属吗

 文物几岁了

 柠檬和橙子有什么不同

 人造小太阳

1 物理历史故事

科学是怎样产生的

让我们一起想想科学是如何从古代社会发展至今的。

科学是人类伟大发明创造的结晶。探讨人类特性，也许能找到科学产生的原因。人类和动物最大的区别可能就在于人类有逻辑性、合理性的思考能力。

人类最初用石头或棍子捕捉动物时，已经直观地感受到了力量和重量的概念。不经意间，位置、距离还有时间的概念就产生了。也就是说，他们已经意识到向远处扔石头和向近处扔石头时，肌肉所感受到的差异。在移动物体的过程中，能量的概念产生了。

善于思考的人类用手将石头托起时，通过亲身的触觉，感知了压力的概念；通过冷暖直觉掌握了温度的概念，还有人类的视觉不仅能感受光线强弱，还能分辨颜色。人类的听觉不仅能分辨声音大小，而且能直观感知音量的高低。人类直观地感觉到的这些，日后都被定义为物理学中使用的物理量。人类观察自然、理解自然的方法日后也就成为物理学。人类的其他感觉，如嗅觉和味觉在化学界也发挥着重要的作用。

人类早期依靠打猎和采摘植物来解决生存问题。随着打猎技术的进一步提高，人们捕获的猎物越来越多了，于是也就出现了最初的商品交换。但最初只是进行简单的物物交换，所以人类还没有感到精确测量长度或重量的必要性。也就是说当时不需要测量出长度、体积、重量、时间等物理量单位，也没有那样的社会组织。然而，当越来越多的人聚集并生活在一起时，为了商品交易和维持公平，开始需要规则。制定并维持规则，需要有社会组织。产生社会组织后，为了维持组织的运行，则要增收税钱，于是农耕社会里产生了测量土地的需求。随着社会的需要，产生了很多定量化的概念。

中国和埃及在古代农耕社会里是用谷物来交税的，所以需要精确地了解谷物的量。谷物的量由体积来测定，于是产生了体积的单位。因为需要了解生产谷物的土地面积，精确测量土地的宽度，于是产生了长度和宽度的单位，这也成为几何学发展的契机。我们现在去商店，店员会告诉我们每千克大米多少钱。像这样用重量衡量谷物的习惯是后来产生的，因为用体积来衡量更简单。我上大学时，用斗来测量大米，有升和斗等体积计量单位。即使是现在去原来的旧市场，仍然可以看到有贴着一升多少钱的价格标签。

我们来看一下古埃及的情况。古埃及文明是从尼罗河下游发展起来的。由于周期性地发生洪水灾害，尼罗河流域农地的边界都消失了，可以耕作的土地大小也发生了变化。为了维护社会安定，需要精确测量土地面积的技术。正是因为这种需要，人类发明了测量长度和宽度单位的方法，也创造了在土地上画图形的技术。所以公元前2000年的埃及不光土地测量法发达，计算方法也相当发达。在介绍宽度和体积的计算方法（比如，金字塔的体积计算法）文献中，甚至还记录了制作一定量面包所需的谷物量。但是收集取之于生活又服务于生活的知识只是为了统一理解，尚未提升到理论化的高度。即使用逻辑证明，好像也没有对自然法则的存在做出理解的介绍。

在受尽洪水、台风等自然灾害磨难的农耕社会里，人们发现气候周期性地发生变化，洪水也周期性地泛滥。人们还观察到太阳和月亮的位置也有周期性，并且发现太阳的位置和气候变化有关。他们开始相信天上有掌管世间万物的神灵存在，所以古埃及将太阳奉为最高的神。美索不达米亚的古巴比伦人仔细观察了太阳的运动轨迹，他们发现太阳在天冷时转到天空低处，天热时则位于高处，一个周期大概360天左右。那是一个相信太阳围着地球转的年代，记录下来转动一圈的角度是360度。

古代中国的自然观

曾经坚信所有自然现象都是按照神的旨意安排发生的人类社会，产生新的自然观的历史还不长。中国古代的殷商时期，统治者将天“人格化”，称之为“帝”或“上帝”。周代提出“天命”观念，这好像赋予了天以宗教性的信仰。

春秋战国时期出现了怀疑、否定“天命”的思潮。孔子虽然肯定“天命”，但同时提出“罕言天道”。墨子批判“天命”，却主张“天志”。孟子以“性”贯通天人，而之后荀子则既肯定了“天人有分”，又扬弃了“天人合一”，做出了辨证的解释。东汉的王充在《论衡》中破除了对天神的迷信，指出天是自然，而不是神。天和地一样，是客观存在的平正无边的物质实体，有自己的运行规律。

从这些思想中，我们可以看出中国春秋战国时期已经出现了近代科学的萌芽，但为什么说近代科学产生于2000年后遥远的意大利呢？

第一个原因就是秦始皇。秦始皇统一中国后，开始镇压知识分子，中断了各学派间的交流，绝对性的权威主义阻碍了学术的发展。诸子百家学说大都也随之消失。秦国灭亡后，当汉武帝登台时，他为了实现中央集权，开始传播作为统治理念的“天人感应论”，主张天主宰万物，具有最高的道德。天是有意识的，通过天文自然现象来表明自己的意识。皇帝的政治行为对天地阴阳有影响作用，同时也影响着自然现象的变化。

所以“天人感应论”在汉朝皇帝集权的过程中发挥了重要作用，之后的历代封建王朝也一直延续使用了这一学说。强势的中央集权和权威主义是中国近代科学没有发展起来的最大原因之一。这与罗马帝国强权时期和罗马教廷实施绝对权位时期，欧洲的科学不仅没有得到发展反而退步是一脉相通的。

秦汉时期，中国的阴阳五行说这一朴素的唯物论得到发展。阴阳说和五行说原来是各自发展的。阴阳说形成时间长，中心理念是气，分为阴气和阳气。所有现象是由于阴和阳的作用产生的。五行包括水、火、木、金、土，它们原来象征物质的代表性性质，用于事物分类。

所有的现象分阴阳，后来又用五行分类，将自然现象和社会现象的变化法则理论化，这正是阴阳五行说。举例来说，统治是阳，顺从是阴。南方是火，东方是木，北方是水，西方是金，中央是土。找出所有事物间的关系理解自然，这和近代科学的方法是相似的，但阴阳五行说不是通过观察、实验后得到理论的，而是将自然现象与事先制定的理论对号入座得来的。

古希腊的两大科学家

在大致与中国春秋时期时间相仿的古希腊，泰勒斯从埃及旅行回来，他提出尼罗河泛滥是因为季风风向与尼罗河水流方向相反所致的观点。不过之后当风向和江水流动方向一致时也出现泛滥时，这个观点不攻自破。然而这一观点提出的重大意义在于它是欧洲第一次试图抛弃自然现象是由强悍的神自由操纵而产生的思想，而从现象之间找联系来理解自然。

不仅如此，泰勒斯还将在埃及发现的一些几何现象证明了出来，几何学第一次出现了逻辑性结构导入。比如泰勒斯整理证明的“等腰三角形的两底角度数相等”理论，流传至今。

泰勒斯之后不久，有一个叫毕达哥拉斯的人在比较平和自由的古希腊城邦克罗顿（现属意大利），开办了一所宗教性质的学校，指导学生达到“心灵的净化”。毕达哥拉斯原来生活在小亚细亚海边都市萨摩斯岛，为了逃避波斯的统治而来到此地。

当时古希腊人在希腊、小亚细亚、意大利的海边等地创建城邦，围着地中海开发农业生产，所以相对于在固定区域从事农业生产的埃及或巴比伦人来说，他们还是属于未开化的人，不用观测天文，也不需要测量被洪水吞噬的农田面积。不仅如此，他们甚至连数字都没有。因为没有数字，只好用字符来代替。之后阿基米德发明了纪录大数字的方法，他也因为这个发明而闻名于世。

古希腊人是到处游走的商人，有很多机会接触其它事物，想法也就自由不拘束。他们通过商业活动积累了大量财富后，相应出现了很多有空闲时间的人。虽然当时是奴隶社会，但得益于相当发展的民主主义制度，人们有思考和舆论的自由。这种情况和近代科学始祖伽利略生活的大约2000年后的意大利城邦类似。

当时很多年轻的希腊自由人去先进国家巴比伦和埃及留学。毕达哥拉斯也是在埃及和巴比伦旅行时发现埃及人利用三边长度比是3、4、5的三角形，斜边对角是直角的原理在地上画图形的。还有在巴比伦，他看到那里的人们利用长度比是5、12、13的三角形画图。毕达哥拉斯回去以后整理得出了32+42=52，52+122=132这样的等式，并给出了证明，这就是我们熟知的“毕达哥拉斯定理”。类似这样的讨论和证明也是古希腊科学的特征。

毕达哥拉斯的最大贡献是他开启了数学自然观的新篇章。他研究了希腊弦乐器里拉琴的弦长与和声的关系，发现与琴弦所承受的张力相似，长度比率是简单正数比的情况下，能产生和声。这一发现是人类第一次用数学解释了自然界法则。在某种意义上，我们可以说是毕达哥拉斯将一个新元素带人了近代科学，这是一个伟大的创举。

发现了和声的问题以后，毕达哥拉斯学派开始在所有的自然现象中使用数学关系。他们相信有理数的构成要素是所有存在的构成要素。太阳、月亮还有行星的运动，它们和地球的距离比和希腊弦乐器弦长比是一样的。他们还认为10是个完美的数字，主张天体的数也应该是十个。当时已经普遍认可了地球太阳、月球、五大行星和一个恒星，这些固定的天球一共是9个，所以他们假定的第十个天体存在，并取名为对地星。他们还发表了静止状态是物体的基本状态的见解。看来，毕达哥拉斯虽然对近代科学的贡献很大，但他的理论还是存在一定的时代局限性啊！

我尊敬的朋友、浦项工大名誉校长金浩吉博士说过“科学也是人发明的”，这句话久久回响在我耳边。科学是因人类的好奇心、观察力、思考能力和实验能力而创造出来的人类遗产。

引发了时间和空间概念革命的爱因斯坦谦虚地说：“人们随着年龄的增长，逐渐从小时候产生的对时间和空间的好奇中解脱出来，但我成长得慢，上了岁数还是好奇心十足。”就像这段话表达的那样，小孩子好奇心都很重，大人都曾被小孩提问过。科学要向前发展，一定不能缺少这种探究能力，没有必要对大人们说它的重要性了吧！

对于科学家来说，最重要的素质之一就是观察力。好奇心诱使人们观察自然现象，观察后进行提问和合理性思考，之后进行实验，才能达到新的理解。用这样科学的方法，人类获得理解、预测自然现象的能力，使人类从迷信中解放，实现现代文明。

现代文明使人类在物质生活上更丰富，同时，也会引起人口密度的急剧增加和严重的环境污染。迅速得到普及的互联网使社会更加开放，但也有可能使人类社会进入一个更加混乱的状态，即科学给人类社会带来进步的同时，也引发了一些要解决的问题。这些问题更复杂、更困难，所以没有科学的发展和适当的应用是无法解决的。为了人类的将来，我们不仅要培养优秀的科学家，而且要使科学更加通俗，使一般市民也容易理解，使整个社会科学化。

我认为通过出现在我们周围的一些现象，随处发现科学是最自然最有效的教育方法。提高观察能力，提出问题的能力，理解并应用基本原理的能力不是自然诱导出来的，而要以主要概念为中心，组织并贯穿我们学过的知识。这样不仅能记得久，而且也容易应用。所以这本书中记载的内容是尽量有助于对成为科学家必需的知识能力的开发，同时这些知识的组织是以主要概念为中心，将相关内容串联在一起。

希望这本书能够成为培养学生的科学能力，增长成人的科学常识，人人都爱读的趣味科学故事书。本书中收录的“故事”大部分都是摘自《浦项工大新闻》、《浦项工大消息》、《岭南日报》、《韩国高校新闻》。

我马上就要退休了，我对那些帮助过我的人们表示感谢，对在从小学到博士后这段漫长的求学道路上给与我帮助指导的老师们，特别是中学时的郑基浩、许北、安炳泰老师，大学期间的崔圭元、金顺京、金泰丰教授美国的John Rose、stuart Rice教授，致以我深切地谢意。

我对该书编写过程中给予我很大帮助的浦项工大的李美善、金惠敬、赵贤淑，还有李银实博士、郑硕民教授，表达我真诚地谢意，也对为出版好书而努力的CMG图书出版代理公司的金洪硕会长和HAN SEUNG出版社的金韩胜社长表示感谢。

最后我将所有的荣光给予在过去40年间无怨无悔地与我风雨共度的妻子，希望我未来有更多时间来报答她的相知之情。

崔相壹(壹志轩)

领导韩国物理学界的浦项工大崔相壹教授，利用科学原理，生动解答我们身边的自然现象的奥秘。

──《民族报》

借着科学原理，简单明了地说明我们经常接触到的自然现象和日常生活当中的问题。

──《京乡新闻》