从阿基米德的浴缸到牛顿的苹果，科学以“故事”的形式深深地烙印在人类的集体想象中，为宇宙如何运行、我们如何来到这个世界的宏大叙述增添了迷人色彩。本书从广袤的科学星空之中提炼出科学对故事的热爱——17个科学灵感的诞生，深入17位科学家站在重大发现边缘时的人性，直抵改变世界的“尤里卡时刻”。

闾佳，资深译者，主攻大众经济学、社会心理学、经济管理及科普读物的翻译，已出版多部广受好评的译作，包括《牛奶可乐经济学》（2008年获文津图书奖）、《影响力》《理性乐观派》等。

序
01 心跳
后记——1639年：杰雷米亚·霍罗克斯和金星凌日
02 耐心
后记——1869年：德米特里·门捷列夫和元素周期表
03 斯万，1914
后记——1880年：约瑟夫·斯万和电灯泡
04 狭义相对论
后记——1905年：阿尔伯特·爱因斯坦和狭义相对论
05 一切都在运动，一切都相关联
后记——1908年：赫尔曼·闵可夫斯基和时空
06 丈量天空的女人
后记——1912年：亨丽爱塔·勒维特和周光关系
07 什么样的狗
后记——1924年：伊万·巴甫洛夫和超限抑制
08 水晶之夜
后记——1939年：莉泽·迈特纳和核裂变
09 形态发生
后记——1952年：艾伦·图灵和形态发生学
10 丹尼斯·诺布尔的心
后记——1960年：丹尼斯·诺布尔和心脏细胞的数学建模
11 让水母发光
后记——1961年：下村修和绿色荧光蛋白
12 和昆虫一起生活
后记——1964年：威廉·汉密尔顿和广义适合度
13 寻找宁静
后记——1965年：阿诺·彭齐亚斯、罗伯特·威尔逊和宇宙微波背景辐射
14 新娘山
后记——1971年：布伦达·米尔纳、HM 和海马体
15 那会怎么样？
后记——1983年：凯利·穆利斯和聚合酶链式反应
16 有样学样
后记——2003年：贾科莫·里佐拉蒂和镜像神经元
17 就是这样的一天
后记——1981年至今：艾滋病的发现和治疗
注释
致谢

20世纪90年代初，我
还是个物理学专业本科生
。有一次，一位美国导师
向我透露了一个“秘密”，
那是他的教授告诉他的，
我教授的教授亲身参与了
“曼哈顿计划”。在这个故
事里，有一天，一位年轻
的物理学家（也就是我教
授的教授的朋友）正在实
验室工作时，突然注意到
钚核靠近了实验箱的中子
源，情况十分危险。年轻
的物理学家意识到熔毁即
将发生，他把同事们赶出
了房间，不顾个人安危，
打破了伽马射线防护玻璃
罩，赤手移开了钚。这一
举动挽救了整个曼哈顿计
划，而这位物理学家却缓
慢而痛苦地熬了两天才死
去。
这个故事似乎立刻就
能叫人信以为真。它蕴含
着一种虚构不出来的自相
矛盾的英雄主义，还有一
种苦乐参半的讽刺感：一
个人应该为了更伟大的“
善”作出这样大的牺牲，
尽管这种“善”从根本上就
值得怀疑。过了近20年，
在与一位物理学历史学家
交谈时，我才终于驱散了
这个谬论。洛斯阿拉莫斯
国家实验室的确曾因为同
一块钚发生过两起致命事
故（所以这块钚被人叫成
“恶魔之核”），上述英勇
科学家的故事大概就是当
时流传开来的（可能是为
了鼓舞士气），但所有的
证据都暗示它们是单纯的
事故：物理学家意外掉落
或不当处理了实验材料，
后死于核暴露。没有牺牲
，没有英雄，仅仅是失误
。事后看来，也许我不应
该被这个故事所欺骗。事
实上，我应该早就察觉出
，这个故事明显带有科学
启示录的色彩。各种勇于
牺牲的科学家故事渗透到
流行文化里：从漫画书里
的超级英雄“太阳博士”，
到《星际迷航2》里的斯
波克之死。事实上，无辜
科学家暴露在核辐射之下
，是大多数地球超级英雄
的常见“起源故事”（比如
漫威漫画里的“浩克博士”
，“蜘蛛侠”的真身彼得·
帕克，DC漫画里的“曼哈
顿博士”）。
科学启示录有一种病
毒般的特点。它们迅速在
公众的想象之中赶走了研
究论文和出版传记，以神
话和夸张的修辞取代了复
杂而微妙的历史事实。克
里斯汀·波尔森的故事告
诉我们，一段核苷酸能够
搜索大量DNA链，挑选出
与自己匹配的特定序列，
然后，在某种酶的帮助下
复制这些序列。公众的想
象力也以同样的方式运作
。它似乎沿着导致科学突
破的庞大历史事件序列前
进，但只挑选和复制那些
自己认同的少数片段——
些讽刺性的转折，或是突
然发生的戏剧性瞬间。它
只复制历史的这一部分，
丢弃其余部分。科学进程
里更广泛的现实——失败
的尝试、不同的方法、长
长的实验目录——所有这
些都被扔进了垃圾桶。
那么，我们的“神话核
苷酸”是什么样的呢？我
敢打赌，它包含至少两个
关键要素。其一是一种几
乎人皆有之的信念：科学
承诺为我们提供无懈可击
的答案，就像一块最权威
的“试金石”，能一劳永逸
地消除一切怀疑。我们向
科学提出一个问题，答案
“嘭”地一下就能跳出来，
然后结束。构建神话的第
二个要素仅仅是一幅画面
：孤身埋头工作的科学家
遇到了标志性的“尤里卡
时刻”’，就像罗丹的“沉思
者”，一颗灯泡突然在沉
思者的头顶亮起。
这两个要素当然都是
虚构的。任何科学史学家
都会告诉你，其实并不存
在那灵光一闪的瞬间。仔
细地审视历史记录，或者
进入当时科学家的视角，
这种所谓的“尤里卡时刻”
便会灰飞烟灭。取而代之
的是，我们发现，一起重
要事件由无数其他同样重
要的事件所包围，每一起
事件都有助于科学突破的
实现。时间，更重要的是
教育，将这座发生着无数
实验和讨论的“动物园”提
炼成了一个戏剧性的瞬间
，它们为科学教师提供了
一种宝贵的工具，让教师
们快速地触探到传记之中
，攫取少许理想化的科学
片段。
同样地，任何科学家
都会告诉你，从决定性证
据的意义的角度而言，根
本没有绝对的试金石。一
如卡尔·波普尔所说的，
科学的工具包里唯一拥有
的证据就是反证。唯一能
确定的，只有怀疑。
……
撰写这些故事时，作
者的工作条件很艰苦，正
如他们笔下的科学家一样
。每个作者背后都有一个
指定顾问盯着，就像探头
探脑的主管，或是好管闲
事的金主。许多故事的主
人公仍然在世，还有3位
作者甚至得到了所写的科
学家本人的反馈［3位科
学家分别是丹尼斯·诺布
尔（第10节）、凯利·穆
利斯（第15节）和贾科莫
·里佐拉蒂（第16节），
不过，穆利斯并未亲自撰
写后记］。
不可避免地，一些作
者将写作视为一桩挑战，
希望将科学的物理世界与
故事主人公的内在、哲学
或精神世界结合起来。因
此，旧有的紧张关系并没
有完全消失——宗教和科
学的“不重叠的权威”（美
国科普作家史蒂芬·杰伊·
古尔德之语）获得了适当
的重叠，非常和谐。例如
，弗兰克·科特雷尔·博伊
斯用宗教赞美诗来颂扬“
天文学界的济慈”杰雷米
亚·霍罗克斯（第1节）。
也有的地方不那么和谐，
如肖恩·奥布莱恩的《斯
万，1914》（第3节）。
此外，还有些时候，如在
迈克尔·杰克斯的故事和
吉姆·艾尔－哈利利教授
的后记中，科学挺

本书以独特的方式，力求更好地处理科学与讲故事之间的关系。
聚集在这里的17位作者受邀撰写真正与科学相关的发现故事，并把目光放到不那么众所周知的科学突破上。
这些故事让我们看到了复杂的、受困的、不夸张的、不完美的人，只不过他们碰巧是勤奋的科学家。在许多事件的发展过程中，运气和优秀品质享受到了同等的荣誉。

1639年：杰雷米亚·霍
罗克斯和金星凌日
最早预测金星凌日的
是约翰内斯·开普勒。他
研究了行星的运动，并预
测金星会穿过太阳的盘面
。凌日本身类似于日食，
行星从地球和太阳之间穿
过，投下阴影。尽管金星
比月球大4倍，但月球离
地球要近得多，故此会挡
住更多的阳光。
金星凌日比日食更加
罕见。金星的轨道相对于
地球的轨道是倾斜的，所
以，当地球和金星的轨道
重合时，大部分时候，金
星会在天空中从太阳盘面
的上方或下方掠过。然而
，有一种每隔243年出现
的模式是，两者轨道的交
叠会带来金星凌日。
凌日遵循的具体模式
是这样的：隔121.5年发
生，随后隔8年发生，再
接着隔105.5年，然后又
是8年，周而复始。霍罗
克斯（Jeremiah Horrox
）对凌日的观测能够让我
们精确地计算出地球到太
阳的距离（Astronomical
Unit，天文单位，缩写为
AU）。通过视差法，人
们可以用简单的三角函数
进行计算。
1639年，杰雷米亚·霍
罗克斯在普雷斯顿附近的
马奇胡尔观测到了第一次
凌日现象，他的同事“北
方天文学家”威廉·克拉布
特里（Williarn Crabtree）
在曼彻斯特的索尔福德进
行了同步观测（尽管克拉
布特里的观测因当地云层
断断续续的遮挡受到了一
些妨碍）。凭借在马奇胡
尔的晴空观测结果，再加
上克拉布特里的佐证，霍
罗克斯估算出地球到太阳
的距离为0。639AU（约
为实际距离的2／3），这
比之前记录的任何测量数
值都更精确。要获得更高
的精确度，便需要在全世
界范围内进行观测。霍罗
克斯1641年就去世了（
年仅22岁），他的估算结
果直到1661年才得以公
开发表。杰雷米亚·霍罗
克斯证明了凌日现象是可
观测的，这使得人们能在
下一次预测凌日现象发生
之前（分别是1761年和
1769年）完成进一步的
研究。
金星凌日和日食除了
可以告诉我们两个天体之
间的距离，还可以说明两
者之间的对齐情况。
1761年，来自英国、奥
地利和法国的科学家们走
遍世界各地，前往不同的
地点观察下一次金星凌日
（这是国际合作最早的例
子之一）。依靠这些观测
结果，米哈伊尔·罗蒙诺
索夫预测地球周围存在大
气层。当金星穿过太阳的
边缘时，人们观测到金星
边缘围绕着一道尚未与太
阳接触的光环。罗蒙诺索
夫猜测，这是光线通过地
球大气层时发生折射而产
生的。
1769年的第二次凌日
或许是最著名的一次凌日
现象。当时，英国天文学
家查尔斯．格林在詹姆斯
·库克船长的“奋进号”考
察船上，于塔希提岛观测
到了这一现象。在这次航
行中，法国人（在“七年
战争”后的动荡岁月里一
直与英国人交战）获令不
得攻击这艘船，因为它执
行的任务是为了所有人的
利益。这是科学界团结一
致、科学本身促进国际合
作的一个美好例子。
通过1769年的凌日，
科学家计算出地球到太阳
的距离是1.53亿公里，而
现在我们所知的距离为1
．5亿公里。受限于黑滴
效应（Black Drop Effect
），这是当时能够进行的
最精确的测量。黑滴效应
是在金星开始移出太阳的
盘面时被发现的，即一个
“泪滴”连接着金星和太阳
的边缘。这个问题使得人
们难以确定金星到达太阳
盘面边缘的确切时刻，故
此也就难以进行精确测量
。（事实上，这一效应的
存在让格林受到了“观测
不良”的指责。由于他在
返航途中去世，库克不得
不出面为他洗脱罪名。）
据信，黑滴效应是地球大
气层引起的。今天，我们
有了更先进的光学技术，
2004年金星凌日之时，
人们并没有广泛观测到这
一现象。
观测日食和金星凌日
继续为物理学的其他领域
提供着决定性的重要信息
。1915年，爱因斯坦在
《广义相对论》中提出，
空间会因大质量物体的存
在而发生扭曲。第一次世
界大战期间，亚瑟·爱丁
顿爵士和皇家天文学家弗
兰克·沃森·道尔组织了一
次远征来证明这一理论。
1919年，爱丁顿在非洲
西海岸普林西比岛观测了
日食，其他人则在巴西同
时观测。根据广义相对论
，来自遥远恒星的光线掠
过太阳边缘时会被太阳弯
曲，因此，从地球上看，
太阳附近的星星位置会发
生明显偏移。通过观测这
种位移，可以计算出光的
弯曲量，爱丁顿也得以证
明爱因斯坦的广义相对论
。这是一个巨大的进步，
不仅是因为这一次观察，
也是因为一个英国人在第
一次世界大战的不久后就
证明了一个德国人提出的
理论。这是科学促进国际
合作和和平精神的又一事
例。
直至今天，人们仍然
会观测日食，不仅因为它
是一种奇异的自然现象，
也是为了开展科学研究。
日食期间，可以看到太阳
的外层日冕。通常，太阳
的光球太亮，以至于无法
观测到这一密度较低的暗
层。日冕相当于太阳的大
气层，由于温度极高（原
因尚不清楚），它有一些
不寻常的特性和特征，天
文学家致力于研究日冕，
以便更好地了解这颗离我
们最近的恒星。
回到霍罗克斯的成就
，我们现在应该明白，确
定与天体（哪怕是太阳这
个离我们如此之近的天体
）的精确距离对天文学来
说至关重要。事

一部非常生动、富有
启发性的文集。
——《观察者报》
雅致的……具有吸引力
的。
——《新科学家》
对好奇心的致敬！
——《卫报》

我们从一拍心跳开始。21岁的杰雷米亚·霍罗克斯的心跳。一颗赢弱、不稳当的心脏发出的不安的跳动。一拍害怕被发现的心跳。
1639年11月的一个寒冷的早晨，杰雷米亚抱着自己的床单，蹑手蹑脚地穿过屋子，躲进了可以俯瞰果园的小屋，把床单盖在画架上，用书压住。
心跳漏了一拍。
他身后有人。是他的一名学童——小男孩阿比泽。阿比泽盯着床单，“霍罗克斯牧师，”他说，“您是要在安息日工作吗？”
这是一户清教徒家庭。斯通家族不相信世俗的权威，国王、主教、祭司——全都是“野兽的遮羞布”。他们是放逐之人，这所房子是以斯通牧师为首的一座小小乌托邦。杰雷米亚负责教导孩子们并诵读祷文。没有人会在星期天工作，星期天要用来品味上帝的话语，再无其他。不工作、不玩耍，就连去教堂也不行——教堂的社交性质太强了，走到那儿去的路途也会叫人分心。
杰雷米亚带着孩子，召集了其他人，唱起赞美诗。《诗篇八》：“耶和华我们的主啊，你的名在全地何其美！谁将你的荣耀高举诸天！”趁着众人品味赞美诗，他想着——也许我的确要去工作，也许我不该这么做。但他也在想着——我必须得把望远镜安装好。
他让孩子们去神父那里祷告求取祝福。8个孩子，8轮祝福，每一轮祝福还会详细点评孩子们的缺点。这样应该能给他挤出点时间来。
心恢复了跳动，他小心翼翼地小跑起来。回到里屋，他开始安装从曼彻斯特买到的望远镜。望远镜花了他2先令6便士，他一年挣40先令。他用尺子测算，固定好望远镜的位置。毫无疑问，任何涉及尺子和纸张的事情，必然需要工作。真的，他不应该在安息日这么做。
但上帝一定希望让他看到这个！
在剑桥时，他遇到了开普勒，还有行星围绕太阳和谐旋转的观点。这太精彩了，但他立刻看出，它在数学上存在错误。那年他20岁，对真理有一股持久的热忱，他自己做了观测，进行了计算。1639年，他预言金星将在1639年11月24日凌日，用日晷仪就能看到。观察行星的运动，窥见太阳系的发条一这一天他等了好久，总担心自己的心脏在那之前衰竭。但他还活着，就是今天。
但今天是个安息日。而且，职责琐务把他困住了。钟声响起，早餐时间到了。他跑到餐厅，在全家人吃饭时诵读巴克斯特的《难忘的恩典》。为了留在剑桥，他当过仆人，在水上破冰，把柴火拖到学生宿舍。或许，他的心脏就是在那时变差的。
早餐终于吃完了。回房间。
还不行，斯通牧师要跟他说话。
“一起去花园走走吗？”
不要。“当然可以！”
斯通牧师敞开了心扉。他心存怀疑，时常焦虑。他焦虑自己不是蒙主选中的人，不是那得救之人。这焦虑逼得他产生了绝望，他常常想自我了断。
霍罗克斯想着——天要阴了，云飘过来了。如果今天有云怎么办？金星今天就要凌日，下一次再出现就是121.5年之后了。如果今天看不到，一切就白费了。
“您怎么想，霍罗克斯牧师？”
“天阴了，云压上来了……”
“什么？”
“但是有风，会把云吹走。我希望是这样。”
“什么？”
啊，杰雷米亚意识到自己压根儿就没在听。看到斯通在抹眼泪，不免微微一惊。
“我懂了！”斯通说，“您是说，只要我有耐心，这些怀疑就会过去！它们是一种考验，它们反映出了人的灵魂的气象。”
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