为什么说伽利略是近现代科学的奠基人?为什么牛顿自认为是“站在巨人的肩膀上”?是谁奠定了近代化学学科的基础?达尔文之前人们是怎样理解地球物种演变与消亡的现象的?谁揭开了雷电的神秘面纱,令人们开始掌握电的力量?通过阅读本书,小读者们可以近距离地观察到哥白尼、伽利略、笛卡尔和牛顿等科学巨人思考和工作的场景,感受到这些先驱者们筚路蓝缕的艰辛和锐意探索的勇气,从清晰的历史细节中全面了解科学的童年。
《艰难的启蒙》为乔万尼·迪·帕斯瓜尔编著的《科学技术史少年读本》系列之一,内容通俗易懂,图文并茂,对孩子们理解科学技术在人类历史发展中的巨大作用,培养科学精神和掌握科学方法,增强科技意识,普及科学技术知识,拓宽知识面,提高科学文化素质,都有很大帮助。它是中小学生学习科学技术史的理想读本。
乔万尼·迪·帕斯瓜尔编著的《科学技术史少年读本》是一套献给少年朋友的科学技术史小丛书。它从纷繁芜杂的历史中精选大量具有代表意义的科学人物和事件,按照一定的时间和逻辑顺序,依次为小读者介绍了五个阶段的科学技术发展演进概况,系统地勾勒出科学技术发展的历史脉络,较为全面地呈现出人类科学技术从无到有并不断壮大的全息景象,可以帮助小读者站在历史的高度了解科学技术内部蕴涵的独特价值观念及其对人类世界产生的深刻影响,更为深刻和直观地感悟到科学技术的魅力。
《艰难的启蒙》为其中一册。
《艰难的启蒙》让孩子们近距离接触科技史上的巨人,最为直接地感悟科学的精神。
生物的分类
林奈是一位植物学家,是瑞典王室的御医。他出生在瑞典,从少年开始就对植物表现了浓厚的兴趣。他的足迹遍布整个斯堪的纳维亚、大不列颠和中欧各地,并发现了上百种新的植物。1735年,林奈出版了《自然系统》一书。在这本书里,他为许多植物进行了分类。在后来的版本中,他又对动物界进行了分类。
17世纪的植物学家根据果实是否相同来区分植物的物种。林奈为植物创造了一种新的分类方法,即根据它们的性特征来分类。首先,根据花蕊的数目、大小和特征把各类植物分为不同纲,然后再根据它们的果实、叶子等作更细的划分。
林奈是计划把所有生物囊括在一个完整系统内进行分类的第一位科学家。他还提出了双名命名法和把生物分成纲、目、属、种的归类法。他所提出的方法一直沿用到今天。林奈认为创建一个稳定的命名法十分重要,只有这样,所有的科学家才能用同一个名字来称呼同一个物种。为此,他制定了完善的、精确的规则。这些规则现在几乎为大家普遍接受。他的命名法使得整个动物界和植物界的命名变得简单而合理。而在此之前,动植物的名字常常又繁杂又不确切。林奈把一组有着共同特征的生物确定为一个种。每个种的名字由两部分组成:首先是属名,。属名为所有类似的物种所共有,然后是自己特有的种名。由于林奈的创造,所有动植物都被联系在一个系统之中,而且以后不断发现的新物种都可以插入这个系统。相似的物种归纳为属,相似的属归纳为目,相似的目归纳为纲。整个系统就像一棵大树,大树枝上分出小树枝,小树枝又分出更小的树枝,依次类推。
地球的丈量
根据牛顿有关引力的理论,可以推想出来,地球并不是一个纯粹的圆球体,而应该有点像橘子那样,是个中间宽、两头扁的球状体。换句话说,由于离心力的作用,地球在赤道上的直径要比两极问的直径要长。也就是说,两极的每一纬度的距离要比赤道附近每一纬度的距离要大。
为了证实这一理论,法国政府于1735年组织了两次考察。考察队的任务是通过对子午线弧度的测量,精确地计算出地球的形状和大小。第一支考察队由拉康达明率领,他们在深入到位于赤道附近的秘鲁安第斯山区时遇到了许多困难。两年后,第二支考察队由马保梯率领,去了北欧的拉普兰地区,那是当时欧洲人所能到达的最靠近北极的地区。由于恶劣的气候条件和仪器的敏感度很高,这两次考察不仅耗费时日,而且历尽周折。但是,在历时数年的艰苦工作中,他们所收集到的数据和得出的计算结果证实了牛顿的想法。北极附近的一个纬度要比赤道附近的一个纬度长1%。赤道部位的地球要比两极部位的更圆。今天我们知道,赤道区域的海平面要比两极地区的海平面离地球的中心远21千米。 化石的解读
18世纪,和其他学科一样,人类在地质学方面也进行了精确的观察并对观察到的现象给予了可以称为神奇的解释。中世纪和古希腊罗马的科学遗产,同《圣经》的权威一样,正在崩溃。然而,它们对宇宙学中的某些重大问题仍然有很大的影响。而关于地球的科学恰恰与之有着直接的联系。
当时争论到白热化程度的问题之一就是化石的来源。人们早就发现了那些印在岩石上的动植物图案。达·芬奇和派里西早就说过,化石是远古生物的遗骸,但是大多数科学家仍然认为它们是岩石的自然形态,虽然它们的成因无法解释。英国收藏家惠伊德认为化石是由散落在岩石中的种子长成的,而意大利医生兰希斯则认为它们是受到星球的影响而形成的。
有个非常有意思的例子。18世纪时,一位名叫贝林格的德国教授确信化石是上帝的造物。他发现了一些刻有希伯来文字和其他符号的化石,并于1726年出版了一本描述这些化石的书。一天,他居然发现了一块刻着他名字的化石,这才明白他的化石都是他的学生为他制作出来的。这位重要的科学家为了捍卫自己的理论而受到了愚弄。当时许多人想在科学的解释和《圣经》的经文之间找到联系。如果接受了化石来源于有机生物的看法,就等于承认它们属于一些已经灭绝的物种。这种假设显然和上帝按照他的安排创造了一个完美的、永远不变的世界的说法是对立的。
最早的自动装置
精密机械制造业取得了巨大进步,人们有能力制造出小型的但又非常复杂的机器,于是制造这种机器成了一种时尚。安装有活动舞台、机械画或会唱歌的小鸟的钟表和烟盒风行整个欧洲。18世纪,受笛卡尔理论的影响,机械论在科学界和哲学界占了统治地位,人们通常把整个世界看成一部大机器,而动物和人都是在这部大机器中活动的小机器。
在他们看来,所谓认识现实世界,就要解释这些机器是如何运转的,并把它们复制出来。一些从事钟表和机械制造的人士,亲自制造出了会模仿人和动物动作的机器。在这些机器中,许多是用钢发条或重力坠作为动力的。但也有用水流或沙流来推动驱动齿轮的装置。在这些机器的制造者中,法国人伏嘉松是最重要的一位。在1737年到1738年之间,他制造出了许多类似装置,其中最特殊的有:一个会吹12首奏鸣曲的笛子演奏家,不仅会模仿把空气吹进笛子,而且还会模仿手指的动作;一只会叫、会扇动翅膀、会啄食麦粒,还会用化学方法消化食物的鸭子,以及一个会吹笛子和打鼓的牧人。伏嘉松所制造的自动音乐装置之所以特别新奇,在于它们不仅模仿某一个动作,而是像真的在演奏一样,吹笛子的不仅会吹气,而且连舌头、嘴唇和手指都一起动作。
P16-25
人在孩童时期最真诚,最容易让人读懂。科学技术在它的初创之时也最易深入理解。
科学技术正在深刻而迅速地改变着我们思索、认知、生活的方式和整个世界的面貌,已经悄然从抽象的概念变为我们生活中随处可及的一部分。
然而,事情的另一方面却是,在尽情地享受着自然科学创造的巨大物质财富的同时,我们也正在逐渐远离对它的本质内涵的认识和了解。很少有人关心科学技术是怎样诞生的,又是如何逐渐发展壮大成为影响和塑造我们本身与世界的巨大力量。除了带来充盈的物质成果,它对我们到底还意味着什么?诚如戴维·林德伯格在《西方科学的起源》一书中所言:“如果我们希望理解生活在近代科学的世界里到底意味着什么,我们就不能无视把我们引向近代科学的发展历程。”因此,了解科学技术发展的历程是一种必要的重新认识,尤其是对正处于探索和认知力最为旺盛时期的青少年朋友们而言。这也是科学技术史类书籍的独特价值。
这是因为通过阅读科学技术发展史,我们得以明了,科学技术不只是一种改变世界的力量,更是一种世界观和宇宙观。从早期与巫术、宗教混沌不分,到中世纪扮演服侍神学的婢女,最终成为点燃人们智慧、推动人类文明进步的直接驱动源,促成科技发展至今天之气象的,是包含于其中的大胆的怀疑精神、独立的探索意识和严谨的实证作风。自始至终,科学始终将怀疑、探索和实证放置在高于绝对信条、服从与臆想的位置,最终演化成一种特别的价值理念。正是凭借着这种理念,科学技术才能在影响和改变我们以及整个世界中发挥艺术、哲学和宗教等其他文明领域所不能替代的作用。
这是因为通过阅读科学技术发展史,我们得以看见,人类是怎样在认识大自然、征服大自然而又服从大自然的文明演化道路中筚路蓝缕,前赴后继。从最初的圆形车轮、青铜工具的问世缓解了人类生存劳作的困顿,到造纸术和活字印刷术对思想、知识传播的极大促进,再到瓦特改良的蒸汽机和格拉姆改良的电动机对工业生产的带动,再到以芯片、互联网、移动电话为标志的现当代科技革新,无数的巨人和天才不断引领着我们的文明前行,而这些带给我们的感受,并不亚于信奉宗教的人目睹上帝创世纪,喜爱文学的人诵读莎士比亚和李白。正是通过这样一种形式,科学技术对我们的影响才并不仅仅局限于现有的成果,而变为了一种更为深刻的启迪和震撼。
正如著名科技史学者丹皮尔的代表作《科学史及与哲学和宗教的关系》中所言:“没有什么故事能比科学思想发展的故事更有魅力了——这是人类世世代代努力了解他们所居住的世界的故事。”因此,青少年朋友们阅读一些科学技术史类图书,是培养科学精神、获得正确的世界观、迈向成功人生的必要而又趣味无穷的事情。
是为序。
——中科院院士、南方科技大学校长 朱清时
科学始终将怀疑、探索和实证放置在高于绝对信条、服从和臆想的位置,最终演化成一种特别的价值理念。正是凭借着这种理念,科学技术才能在影响和改变我们以及整个世界中发挥艺术、哲学和宗教等其他文明领域所不能替代的作用。
——中科院院士、南方科技大学校长 朱清时