科学之源:自然哲学家的启示:it begins in Greece

令人神往的科学故事

科学从来没有像今天这般深刻地改变着我们。真的，我们一天都离不开科学。科学显得艰涩与深奥，简单的E = mc2 竟然将能量与质量联系在一块。然而，科学又有那么多诱人的趣味，居然吸引了众多的科学家陶醉其中，忘乎所以。

有鉴于此，上海教育出版社从Smithsonian 出版社引进了这套“The Story of Science”（科学的故事）丛书。

丛书由美国国家科学教师协会大力推荐，成为受美国中小学生爱不释手的科学史读本。我们不妨来读一下这几段有趣的评述：“如果达芬奇也在学校学习科学，他肯定会对这套丛书着迷。”“故事大师哈基姆将创世神话、科学、历史、数学、地理、艺术与数学巧妙地融合在一起，并以孩子们喜欢的方式讲出来了。”“在她的笔下：你将经历一场惊险而刺激的科学冒险。”……

原版图书共三册，为方便国内读者阅读，出版社将中文版图书拆分为五册。在*册《科学之源——自然哲学家的启示》中，作者带领我们回到古希腊，与毕达哥拉斯、亚里士多德、阿基米德等先哲们对话，领会他们对世界的看法，感受科学历程的迂回曲折、缓慢前行的过程。第二册《科学革命——牛顿与他的巨人们》，介绍了以伽利略、牛顿为代表的物理学家，是如何揭开近代科学革命的序幕，刷新了人们的宇宙观。在第三册《经典科学——电、磁、热的美妙乐章》中, 拉瓦锡拉开了化学的序幕，道尔顿、阿伏伽德罗、门捷列夫等引领我们一探原子世界的究竟，法拉第、麦克斯韦等打通了电与磁之间的屏障，相关的重要学科因此发展了起来。第四册《量子革命——璀璨群星与原子的奥秘》，则呈现了一个奥妙无穷的崭新领域——量子世界。无数的科学巨匠们为此展开了一场你追我赶式的比拼与协作，开创了一个辉煌多彩的量子时代。第五册《时空之维——爱因斯坦与他的宇宙》中，作者带领我们站在相对论的高度，来认识和探索浩瀚宇宙及其未来……

第1 章 探索天地的起源

“宇宙”一词的*初含义是“天和地”。

一些聪明的人经过细致的观察和深刻的思考后认为，天就像是一个倒扣在我们头顶上方的大汤碗的半球形穹顶，而且是和碗一样的固体。有人也将它称作“天穹”。

有人说它是用锡制成的。也有人说它是由美丽晶莹的蓝宝石构成的。还有人认为天是由三层半透明的晶体构成的，而群星则是天上的火透过这种金壁辉煌的天穹上的孔洞射出来的光。晶体层间贮有水。当布满天穹的无数小孔打开后，这些水就从晶体层中漏出来而形成了雨。

那么，大地呢？它则是被海洋围起来的扁平的盘子状坚实固体。

大地下面存在着一个广袤的地下世界。每天夜里，太阳从天空中落下后造访那里，月亮也每月造访这里一次。

生命来自哪里？来自永恒的海洋，而且所有的生物都发源于此。这些是5 000 年前闪米特人的想法，他们可能创造了世界上首个伟大的文明。他们在今天的伊拉克地区建立起了包含有寺庙和学校的城市。

他们认为自己是现代人。确实也如此。地球是古老的，人类出现的历史也很久远。在数千年中，人们带着牲畜和粮食随着季节的变化而迁徙。可以猜想：某人可能于某天遗漏了几粒种子，他注意到有作物从掉种子处长出来。某个有科学头脑的人将种子、泥土、时间和生长联系到了一起。当这种联系被认识到后，人类便开始种植农作物，并以群落的方式定居下来。

远在闪米特人出现很久之前，人类就学会了种植植物和饲养牲畜，并生活在有围墙的村落之中。位于以色列和约旦之间的绿洲之城杰里科，已有10 000 余年的历史了。闪米特人的城市与古代其他的人类定居点有所不同。在其他城市中，几乎所有人都要从事种植或养殖工作。而在闪米特人的城市中，工作以新的方式作了划分：一部分人是祭司或官员，其他人再被分为工匠、商人、农民等劳作者。

城市运转良好，人民富足。市民分为服务和统治两个阶层。农田用来生产农作物，人造沟渠用来灌溉和日常生活用水，贸易则带来远方的货物和思想。

社会分工意味着一部分居民要忙于日复一日、枯燥乏味的劳作之中，而其他人则可以将时间用于学习、规划、发明和思考。

他们对法律、数学、艺术、政治和建筑等进行了思考，学会了使用轮子。他们甚至发明了文字，并相互教习写作。他们还研究天上星星的运行规律，观察月亮，并利用月亮的运行规律编制出了阴历，还为每个月份都命了名，苏美尔人崇拜被称为南娜（Nanna）的月亮女神。

这种年历中含有按月球运行周期而制定的12 个月，并由它们构成了四季，也构成了具有12 个月的年。我们每个人都能感受到季节如车轮般周而复始地变化。“这是南娜所设的迷局吗？它的谜底是什么？”苏美尔人当时肯定提出过此类的问题。

距离苏美尔水草茂盛的肥沃土地800 千米的地方，埃及人居住在另一大河流域。埃及已经进入了将人分为从奴隶到贵族的古代等级社会。他们也研究天空并用来预报季节的变化。然而他们通过观察太阳，而不是月球来达到这一目的。他们崇拜太阳神并创造了阳历。相比较而言，阳历比阴历有着更多的优点。

在公元前3 世纪的天文学家哈克比（Harkhebi）的陵墓上，镌刻着如下墓志铭：

他的文字中透射出智慧的光芒……他用清澈的眼睛观察星空，所做的记录正确无误……他观察天上每一颗星星的兴衰……他正确无误地用小时细分昼夜……他通晓在天空中能够见到的一切。

“他正确无误地用小时细分昼夜。”每个人都知道，通过观察天空积累的知识，能够用于校准日期，提醒农民何时农作，并确保节日或庆典在一年中固定的日期举行。

很久以前的人们具有和我们一样的思维能力。由于那时的夜晚除了来自月球和群星

对明亮的星星的了解就像对邻近的房屋一样熟悉。在观察星星时，他们一定也好奇地想知道：它们是由什么构成的？它们为什么能每夜穿越天空？又是如何穿越的？

这些正是科学要解答的问题，而当时科学尚处于婴儿期，犹如爬出摇篮的婴儿蹒跚学步一样。所以，尽管当时那些凝望星星的人进行了有用的观察并作了记录，但他们仍不能解答这些大问题。人类一直在追问，天空是如何形成的？宇宙是如何运行的？