这是风靡全球的经典科普读物。它用最简单生动、通俗易懂的语言解释世间万物的运作，把科学普及与人们的日常生活和兴趣所在紧密联系在一起。通过阅读该书，你将发现，科学不只意味着高深莫测的理论，一台小小的复印机、一束阳光，甚至连我们的心脏跳动都蕴含着很多有趣的科学原理。

本书是由“它们是如何工作的”(www.HowStuffWorks.com)网站汇集多年精华，并由网站负责人马歇尔·布瑞恩主编出版的与网站同步的同名图书。全书分为生活、公共设施、科学等11部分，用简单生动、通俗易懂的语言解释了世间万物的运作，把科学普及与人们的日常生活紧密联系在一起，将那些原来离我们很遥远的各种科学理论，应用到解释身边的所有事物中。由于撰稿人大都是知名的科普作家，且内容精彩、语言生动，本书一经出版就成为全球畅销书，创造了科普图书的销售神话，成为《它们是如何工作的》诸多版本中最受读者喜爱的一本。目前，《它们是如何工作的》已经成为全世界科学普及的经典读物，其影响如同《十万个为什么》之于中国读者。

第1章 生活

 水枪是如何向外喷水的？

 彩弹枪发射彩弹的原理是什么？

 为什么抛出去的溜溜球能够自动回到手中？

 冲浪泳池是怎样做到无风起浪的？

 电脑下棋时是怎样“思考”布局的？

 为什么电子游戏机能受到大众的欢迎？

 三维眼镜是怎样显示立体图像的？

 玩老虎机赢钱的奥秘是什么？

 投币式台球桌的内部结构是怎样的？

 弹球机的内部部件包括哪些？

 空手道选手为什么能够劈砖断木？

 谁拆了我的自行车？

第2章 公共设施

 水塔是怎样解决用水紧张这一难题的？

 桥梁为什么能够转移压力？

 摩天大楼是怎样设计建造的？

 怎样利用内爆法拆除大型建筑？

 ATM是怎样进行资金结算的？

 典当行是怎样开展业务的？

 组成UPC的数字是怎样得到的？

 成品油是怎样提炼出来的？

 垃圾填埋场如何处理垃圾？

 水电站利用流水发电的原理是什么？

 冲红灯摄像机是怎样拍摄汽车闯红灯的？

 怎样制造大屏幕电视？

 洗车行是如何做到“旧”车进“新”车出的？

第3章 重型设备

 钢铁是怎样炼成的？

 液压系统为什么能够驱动液压机？

 “生命之钳”包括哪些工具？

 为什么说反铲装载机是建筑设备中的“瑞士军刀”？

 滑移装载机分为哪些部分？

 塔式起重机如何调整自己的高度？

 消防车的各部分是如何工作的？

 自动扶梯是怎样向上移动的？

 雪枪制造雪的秘密是什么？

 原油是怎样开采出来的？

第4章 自然

 飓风为什么能影响大片区域？

 龙卷风拥有巨大破坏力的原因是什么？

 为什么会暴发洪水？

 闪电的形成与云层有什么关系？

 地球板块运动是怎样引发地震的？

 火山喷发是怎么回事？

 野火是怎样形成并迅速蔓延的？

 怎样从离岸急流中逃生？

 为什么说雨林是地球重要的生命摇篮？

 动物是怎样在伪装中求生的？

 捕蝇草是怎样“吃肉”的？

第5章 太空

 恒星的生命历程是怎样的？

 熊熊“燃烧”的太阳其结构是怎样的？

 为什么会发生日食？

 怎样通过黑洞周围的物体来探测黑洞？

 人类是怎样探测小行星的？

 彗星为什么会拖着长“尾巴”？

 流星是怎样跑到地球上的？

 HST是怎样观测宇宙的？

 为什么国际空间站能成为太空探索的基地？

 宇航员在太空中失重的原因是什么？

 怎样寻找系外行星？

第6章 科学

 钻石是怎样形成并被切割的？

 为什么能通过光看到物体？

 灯泡发光的原因是什么？

 荧光灯为什么能发光？

 荧光棒是怎样利用化学反应发光的？

 激光器靠什么发射激光？

 怎样把绝缘体变成半导体？

 LED是怎样做到高效节能的？

 为什么太阳能电池能将太阳能转化为电能？

 怎样通过光学显微镜观察物体？

 为什么基因库会扩增和收缩？

 怎样利用克隆技术克隆生物？

 木乃伊是怎样制成的？

第7章 健康

 人是如何运动的？

 怎样通过人工呼吸来急救？

 急诊室怎样安排病人接受治疗？

 为什么超声波能检查身体？

 X光机是如何使身体“透明”的？

 CAT扫描为什么能形成身体的三维图像？

 MRI是怎样把身体内部看清楚的？

 PET扫描不用开刀就能检查身体的原因是什么？

 为什么矫正眼镜能矫正视力？

 人造心脏是怎样延续生命的？

第8章 家庭

 气雾罐是怎样喷出液体的？

 灭火器为什么能灭火？

 热水器能将水烧热的原因是什么？

 洗衣机为什么能又快又好地洗衣服？

 烘干机是怎样将衣物烘干的？

 腐化池是怎样处理废水的？

 缝纫机为什么能穿针引线？

 真空吸尘器吸除灰尘的原理是什么？

 怎样利用咖啡机在家里制作咖啡？

 冰块是怎样在制冰器中制成的？

 怎样利用烤架烧烤食物？

 灭虫器是怎样杀死蚊虫的？

 怎样利用锁来保护安全？

 钉子枪发射钉子的原理是什么？

 加湿器通过什么方式增加空气湿度？

 等离子显示器是怎样利用等离子气体成像的？

第9章 办公室

 扫描仪为什么能扫描文件？

 复印机是如何“克隆”文件的？

 传真机为什么能远程传送文件？

 怎样利用平版胶印印刷术印刷报刊书籍？

 为什么说VPN是安全、可靠的沟通方式？

 喷墨式打印机为什么能在多种材料上进行打印？

 浪涌电压保护器是怎样起到保护作用的？

 为什么说PDA是小型电脑？

 CD刻录机是怎样刻录CD的？

 怎样利用屏幕保护保护电脑？

 老板是怎样实施工作场所监视的？

第10章 网络与无线电

 即时通讯是如何快速传送信息的？

 怎样利用加密技术保护信息的安全？

 摄像头是怎样进行监控的？

 为什么雷达测速仪能检查超速驾驶？

 利用IP电话通话的原理是什么？

 雷达应用的原理是什么？

 寻呼机是怎样接收信号的？

 为什么能通过远程输入来控制汽车？

 EAS系统是怎样防盗报警的？

 警用、军用和防务装备

第11章 机关枪是如何发射子弹的？

 夜视仪能够夜视的原理是什么？

 防弹衣是怎样做到防弹的？

 军队如何利用伪装来隐藏人员和装备？

 为什么防毒面具能够过滤有毒物质？

 电击枪是如何用来自卫防身的？

 喷火器是怎样喷出火焰的？

 怎样引爆手榴弹？

 反人员地雷是如何爆炸的？

 为什么“阿帕奇”直升机是令敌人恐惧的对手？

 窃听器是怎样进行窃听的？

 怎样利用测谎仪进行测谎？

 为什么核弹拥有毁灭性的破坏力？

索引

为什么抛出去的溜溜球能够自动回到手中？

从表面上看，溜溜球是一个再简单不过的玩具：它只是一个系在一段绳子上的线轴而已。不过如果玩法得当，溜溜球可以变得十分奇妙：一个出色的溜溜球玩家可以把溜溜球抛向各个方向，使它在空中盘旋，然后再猛地把它收回来。在溜溜球上，普通的绳子和塑料绳也焕发出了无限的生机。

玩溜溜球的感觉像变魔术，但实际上溜溜球是有原理可循的。不论是经典的溜溜球，还是近年来新出现的较复杂的自动溜溜球，都极好地运用了基本的科学原理。

一个好旋转

溜溜球是最受欢迎、经久不衰的玩具之一。早在2 500多年前，古希腊人就开始玩陶制的溜溜球。也有证据表明，中国人在更早的时候就发明了类似的玩具。无论就哪种情况而言，溜溜球都拥有悠久的历史，是除玩偶之外最古老的玩具。

早期溜溜球的绳子都紧紧地系在轮轴上。现代的溜溜球在20世纪20年代从菲律宾传入美国，它的绳子是绕在而非系在轮轴上的。这使得溜溜球可以进行“睡眠”：在绳子末端进行旋转，而不立刻转回来。

溜溜球的物理原理非常简单。当我们把溜溜球放在手掌上时，它就具有了一定的势能。溜溜球的势能有两种不同的形式。

◇溜溜球可以向上抛入空中，这使它具有重新落回地面的势能。

◇溜溜球的绳子绕在轮轴上，这样当轮轴上的绳子松开时，它就具有了可以进行旋转的势能。

松开溜溜球时，这两种势能转化为动能，溜溜球的线轴就会垂直落到地面(溜溜球的玩家也可以晃动手腕来加速其落地)。当溜溜球落地时，产生了一定的线动量(以直线形式存在的动量)。同时，绳子松开后，线轴发生旋转，产生角动量(旋转动量)。当到达绳子末端后，溜溜球就无法再下落了。但由于具有大量的角动量，溜溜球还可以继续旋转。

这种旋转运动使溜溜球具有回转稳定性，即旋转物体可以不受旋转轴的影响。这一属性使溜溜球在转速足够快时，旋转轴可以与绳子保持垂直。

由于线轴不是牢牢系在绳子上的，因此松开线轴时，溜溜球可以自由旋转。溜溜球的玩家只要把绳子稍稍抛出，就可以把溜溜球拉回来。拉力增大了绳子与轮轴之间的摩擦，轮轴会再次把绳子绕起来。当轮轴把绳子重新绕起时，就为绳子提供了摩擦力，使更多的绳子被绕起。

在线轴上“睡眠”

怎样才能使溜溜球的线轴可以像溜溜球爱好者所描绘的那样，在绳子的末端“睡眠”呢？这一问题使溜溜球变得更加有趣。溜溜球爱好者们想尽各种办法使线轴保持“睡眠”状态，与此同时，他们也对绳子做出各种花式，使溜溜球按照这些花式进行旋转。另一项溜溜球技巧是“遛狗”：使旋转的线轴沿着地面滚动，再将其拉回来。

多年来，溜溜球的制造商们对溜溜球进行了很多改进，使玩家们能够更容易地实现这些技巧。其中一项最简单的改进就是对溜溜球的质量进行重新分配，以改变其转动惯量。一个物体的转动惯量可以衡量该物体对旋转变化产生的反作用力。转动惯量由两个因素决定：物体的质量和物体与旋转轴之间的距离。物体质量越大，旋转就越困难，停止旋转也就越困难；物体与旋转轴之间的距离越大，旋转就越困难，停止旋转也就越困难。制造商们通过把溜溜球的质量集中在转盘边缘的方式，提高了溜溜球的使用性能。

另一个办法是进一步减小溜溜球的绳子与轮轴之间的摩擦。一个普遍采用的方法是在溜溜球的轮轴周围安装一个球状轴承组件，把轮轴与绳子分开。如果轴承润滑充分，它将大大减小摩擦力。摩擦力减小后，轮轴旋转起来会更容易，“睡眠”时间也会变长。

启动离合器

20世纪90年代，新款自动溜溜球问世。自动溜溜球的头号制造商Y0mega公司在进行产品推介时，称这些溜溜球是“有头脑的溜溜球”。听起来这些溜溜球似乎真的具有一定的智商，它们准确地知道睡觉和起床的时间。不过，这里的“头脑”实际上是指一种离心式离合器。

和装有球状轴承的溜溜球一样，自动溜溜球里的绳子也不直接接触轮轴，而是绕在一个心轴上。轮轴装在溜溜球的两部分之间，旋转时从心轴的中间通过，但轮轴与心轴并不连接在一起。

当溜溜球转速较慢时，心轴与轮轴运转一致。离合器把轮轴与心轴固定在一起。离合器装在溜溜球的一个转盘中，包括两个带弹簧的金属臂。这两个金属臂一端承重，另一端与溜溜球的主体相连。当溜溜球处于静止状态或低速旋转时，弹簧向上挤压金属臂，阻止心轴运动。但当溜溜球旋转加快时，离心力会把金属臂承重的一端向外推出，阻止弹簧运动。这时金属臂把心轴松开，心轴和溜溜球的其他部分各自转动。

当你把溜溜球抛出时，它开始慢慢旋转。离合器被锁住，放松的心轴带动转盘旋转。当溜溜球的绳子快要接近末端时，溜溜球的转速变快，使得离合器把心轴松开。转盘的角动量使溜溜球继续旋转，但心轴可自行停止转动。最后，转盘的旋转也开始变慢，作用于金属臂上的离心力变小。当作用于承重端上的向外的离心力小于弹簧向内的作用力时，心轴上的金属臂就会收紧。此时，转盘的旋转运动重新从心轴开始，心轴把线重新缠绕，溜溜球就会回到你手中了。

今天的溜溜球比古希腊的陶制溜溜球复杂得多，魅力更胜过当年。只需转动一下你的手腕，一个普通的线轴就会变成一个生机盎然的旋转掌中宝，这就是溜溜球的魔力！

……

P7-9

美国人马歇尔·布瑞恩创办的“它们是如何工作的”(www.HowStuffWorks.com)网站，希望能“用最简单生动、通俗易懂的语言，解释世间万物的运作”。这个网站的出现，为人们提供了一个充分发挥想象、自由提问的平台，把科学普及与人们的日常生活和兴趣所在紧密联系在一起。一问一答中，不仅满足了人们的好奇心和求知欲，更使其感受到了科学带来的快乐。因为人们发现，科学不只意味着“量子力学”、“基因工程”这样高深莫测的理论，一台小小的复印机、一束阳光，甚至连我们的心脏跳动都蕴含着很多有趣的科学原理。那些原来离我们很遥远的各种科学理论，其实可以解释身边的所有事物，这真是一件美妙的事。很快，这个网站便成为世界上点击率最高的科普网站，连续两年入选美国《时代》周刊评选的“生活中不可或缺的25个网站”，还获得了互联网界的“奥斯卡”奖——威比奖。同时，出版界也纷纷出版各种版本的同名图书，用这种深受读者喜爱的形式讲解科学知识，在全球范围内掀起了阅读热潮，不仅为广大青少年读者所喜爱，而且还深深地吸引了众多的成年人。一些教育机构更是将其作为青少年的必读书向社会、家长和学生推荐。如今，《它们是如何工作的》已经成为全世界科学普及的经典读物，其影响如同《十万个为什么》之于中国读者。

本书则是由“它们是如何工作的”(www.HowStuffWorks.com)网站汇集多年精华，并由网站负责人马歇尔·布瑞恩主编出版的与网站同步的同名图书。该书由于其撰稿人大都是知名的科普作家，且内容精彩、语言生动，因而一经出版就成为全球畅销书，势头甚至盖过了同期出版的畅销小说等其他类型的图书，创造了科普图书的销售神话，成为《它们是如何工作的》诸多版本中最受读者喜爱的一本。

“生活就是一座知识的宝库，只有善于发现的人，才能获得真正的宝贝。”

——美国著名科普作家 保罗·道金斯

“通过阅读该书，人们发现，科学不只意味着高深莫测的理论，一台小小的复印机、一束阳光，甚至连我们的心脏跳动都蕴含着很多有趣的科学原理。”

——欧洲科技教育协会理事 大卫·李

“马歇尔·布瑞恩及他的网站www.HowStuffWorks.com在引导人们从生活中发现科学方面做得很优秀，因此，他的《它们是如何工作的》成为畅销图书也就不足为奇了。”

——《时代》周刊