书城科普读物智慧百科(科学卷)
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第1章 科学

什么是科学

相信科学

作为21世纪的青少年,我们要充分相信科学。科学的魅力不仅仅在于它让我们过上了以前不曾想象到的幸福生活,而且在思想上也有了很大的进步。我国经历了漫长的封建社会,封建迷信思想根深蒂固,既然我们说要破除迷信思想,可它为什么依然存在了这么多年呢?因为我们的科学还在发展中,还没有达到足以完全破除迷信的地步,比如说以前人们夜晚常在墓地附近看到飘着的“鬼火”,不懂科学的人都说是阎罗王在巡视所点的灯笼,而现在的科学给了我们很好的解释,原来那是人身体的磷在尸体腐烂后形成了磷化氢,而磷化氢可以自燃,便形成了所谓的“鬼火”。以前有很多去埃及的考古学家们在考察完法老陵墓金字塔后都莫名其妙的死去了,当地的人们都说是他们侵犯了法老圣地受到了法老诅咒,听上去好像很恐怖,其实他们是因为受到了真菌的感染。发掘者们在这黑暗而潮湿的陵墓里随处可见一团一团奇怪的东西,经研究发现它们就是以木乃伊、陪葬食品以及渗入的尼罗河水带入的养分为食物的一种真菌,这些家伙几乎不需要多少氧气也能生活的很好,正是它们使考古学家们受了感染而导致死亡的,可见世界上根本没有什么法老诅咒。类似这样的例子还有很多,当然现在的科学还在发展阶段,还有一些目前无法解释的现象,但我们有理由相信在不久的将来科学家们都会以科学的方法给我们一个很好的解释。

古代中国的科学

瓷器

中国是瓷器的故乡,瓷器的发明是中华民族对世界文明的伟大贡献,在英文中“瓷器”(china)一词已成为“中国”的代名词。大约在公元前16世纪的商代中期,中国就出现了早期的瓷器。因为其无论在胎体上,还是在釉层的烧制工艺上都尚显粗糙,烧制温度也较低,表现出原始性和过渡性,所以一般称其为“原始瓷”。瓷器脱胎于陶器,它的发明是中国古代先民在烧制白陶器和印纹硬陶器的经验中,逐步探索出来的。烧制瓷器必须同时具备三个条件:一是制瓷原料必须是富含石英和绢云母等矿物质的瓷石、瓷土或高岭土;二是烧成温度须在1200℃以上;三是在器表施有高温下烧成的釉面。

造纸术

纸是用以书写、印刷、绘画或包装等的片状纤维制品。一般由经过制浆处理的植物纤维的水悬浮液,在网上交错的组合,初步脱水,再经压缩、烘干而成。中国是世界上最早发明纸的国家。根据考古发现,西汉时期(公元前206年至公元前8年),我国已经有了麻质纤维纸。质地粗糙,且数量少,成本高,不普及。

蔡伦

蔡伦认真总结了前人的经验,他认为扩大造纸原料的来源,改进造纸技术,提高纸张质量,就可以使纸张为大家接受。蔡伦首先使用树皮造纸,树皮是比麻类丰富得多的原料,这可以使纸的产量大幅度的提高。树皮中所含的木素、果胶、蛋白质远比麻类高,因此树皮的脱胶、制浆要比麻类难度大,这就促使蔡伦改进造纸的技术。西汉时利用石灰水制浆,东汉时改用草木灰水制浆,草木灰水有较大的碱性,有利于提高纸浆的质量。元兴元年(公元105年)蔡伦把他在尚方制造出来的一批优质纸张献给汉和帝刘肇,汉和帝很称赞他的才能,马上通令天下采用。这样,蔡伦的造纸方法很快传遍各地。

印刷术

印刷术是中国古代四大发明之一。它开始于隋朝的雕版印刷,经宋仁宗时的毕升发展、完善,产生了活字印刷,并由蒙古人传至了欧洲,所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的先导,为知识的广泛传播、交流创造了条件。

印刷术发明之前,文化的传播主要靠手抄的书籍。手抄费时、费事,又容易抄错、抄漏。既阻碍了文化的发展,又给文化的传播带来不应有的损失。印章和石刻给印刷术提供了直接的经验性的启示,用纸在石碑上墨拓的方法,直接为雕版印刷指明了方向。中国的印刷术经过雕版印刷和活字印刷两个阶段的发展,给人类的发展献上了一份厚礼。

火药

中国古代四大发明之一,人类文明史上的一项杰出的成就。火药又被称为黑火药,是在适当的外界能量作用下,自身能进行迅速而有规律的燃烧,同时生成大量高温燃气的物质。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和推进剂及其它驱动装置的能源,是弹药的重要组成部分。唐朝末年,火药已被用于军事。

唐昭宗天佑元年(公元904年)杨行密的军队围攻豫章,部将郑璠以所部发机飞火,烧龙沙门,带领壮士突火先登入城,焦灼被体(《九国志-郑璠传》)。这里所说的飞火就是火炮、火箭之类。火炮是把火药制成环状,把吊线点燃后用抛石机抛掷出去;火箭则是把火药球缚于箭镞之下,将吊线点燃后用弓射出。到了宋代,战争接连不断,促进火药武器的加速发展。北宋政府建立了火药作坊,先后制造了火药箭,火炮等以燃烧性能为主的武器和霹雳炮、震天雷等爆炸性较强的武器。南宋在公元1259年造出了以巨竹为筒,内装火药的突火枪。到了元代又出现铜铸火铳为铜将军,这些都是以火药的爆炸为推动力的武器,在战争中显示了前所未有的威力。

指南针

指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极,利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

指南针的发明是我国劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动,人们接触了磁铁矿,开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质,后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究,终于发明了可以实用的指南针。

《黄帝内经》

《黄帝内经》是早期中国医学的理论典籍,世人简称之为《内经》。最早着录于刘歆《七略》及班固《汉书·艺文志》,原为18卷。医圣张仲景“撰用素问、九卷、八十一难......为伤寒杂病论”,晋皇甫谧撰《针灸甲乙经》时,称“今有针经九卷、素问九卷,二九十八卷,即内经也”,《九卷》在唐王冰时称之为《灵枢》。至宋,史嵩献家藏《灵枢经》并予刊行。由此可知,《九卷》、《针经》、《灵枢》实则一书而多名。宋之后,《素问》、《灵枢》始成为《黄帝内经》组成的两大部分。《黄帝内经》作为中医药文化的源头,仍然具有非常重要的现实意义和实用价值,应做为中华民族的瑰宝传承下去。

《本草纲目》

《本草纲目》是明朝医学家李时珍30余年心血的结晶,全书共有190多万字,记载了1892种药物,分成60类,其中374种是李时珍新增加的药物。绘图1100多幅,并附有11000多个药方。它是几千年来祖国药物学的总结。这本药典,不论从它严密的科学分类,或是从它包含药物的数目之多和流畅生动的文笔来看,都远远超过古代任何一部本草着作。

李时珍是一个富有求实精神的医药家;为了完成修改本草书的艰巨任务,他几乎走遍了湖北、湖南、江西、安徽、江苏等地的名川大山,行程不下万里。同时,他又参阅了800多家书籍,经过3次修改稿,终于在6l岁(公元1578年)那年,编成了《本草纲目》。后来又在他的学生、儿子、孙子的帮助下,使《本草纲目》更加完整,更加精美。

古代印度的科学

阿拉伯计数法

古代印度人发明了包括“零”在内的十个数字符号,还发明了现在一般通用的定位计数的十进位法。由于定位计数,同一个数字符号因其所在位置不同,就可以表示不同数值。如果某一位没有数字,则在该位上写上“0”。“0”的应用,使十进位法臻于完善,意义重大。十个数字符号后来由阿拉伯人传人欧洲,被欧洲人误称为阿拉伯数字。由于采用计数的十进位法,加上阿拉伯数字本身笔画简单,写起来方便,看起来清楚,特别是用来笔算时,演算很便利。因此随着历史的发展,阿拉伯数字逐渐在各国流行起来,成为世界各国通用的数字。

五大元素的世界

古代印度早期,人们认为世界的本源是风,也有人认为是水,后来认为是水、地、火、风四种元素组成世界。再后来又认为是水、地、火、风、空五大元素构成了世界。古印度的这种元素说起源早于希腊的四元素说,是人类朴素自然观的发端。

古代埃及的科学

金字塔

金字塔是埃及古代奴隶社会的方锥形帝王陵墓,是世界七大奇迹之一,而且数量众多,分布广泛。开罗西南尼罗河西古城孟菲斯一带最为集中。吉萨南郊8公里处利比亚沙漠中的3座尤为着名,称吉萨金字塔。其中第四王朝法老胡夫的陵墓最大,建于公元前二十七世纪,高146.5米相当于40层高的摩天大厦,底边各长230米,由230万块重约2.5吨的大石块叠成,占地53,900平方米。塔内有走廊、阶梯、厅室及各种贵重装饰品。全部工程历时30余年。塔东南有巨大的狮身人面像。

木乃伊

木乃伊即“人工干尸”。此词译自英语mummy,源自波斯语mumiai,意为“蜡”。世界许多地区都有用防腐香料或用香油(或药料)涂尸防腐的方法,而以古埃及的木乃伊为最着名。

古埃及人在很早时,就有灵魂不死的观念。他们把人的死亡,看成是到另一个世界“生活”的继续,因而热衷于制干尸、修坟墓。他们用盐水、香料、膏油、麻布等物将尸体泡制成“木乃伊”,再放置到密不透风的墓中,就可经久不坏。深藏墓中不会腐烂的尸体,静静等待着死的灵魂重新回来依附于肉体。

古代巴比伦的科学

楔形文字

楔形文字(cuneiform),来源于拉丁语,是cuneus(楔子)和forma(形状)两个单词构成的复合词。楔形文字也叫“钉头文字”或“箭头字”,古代西亚所用文字,多刻写在石头和泥版(泥砖)上。

笔画成楔状,颇像钉头或箭头。约在公元前3000年左右,青铜时代的苏美尔人用泥板通过图画的形式记录账目。渐渐的这些符号演化为表意符号,至于那些无法描绘的东西则用任意指定的办法来表达。

泥板书

用楔形文字刻在泥板上的书叫泥板书,这是世界上最古老的图书之一。泥板书是先用黏土加工制成泥板,再上面刻写文字后再去烘晒干,便成为坚硬的书板。然后按照顺序编号放在木架上,若干块泥板组成了一部书,阅读时一块块取下,阅读完再一块块放回去即可。

空中花园

当人们一提到巴比伦文明,令人津津乐道、浮想联翩的首先是“空中花园”。它被誉为世界七大奇迹之一。

巴比伦的空中花园当然从来都不是吊于空中,这个名字的由来纯粹是因为人们把原本除有“吊”之外,还有“突出”之意的希腊文“kremastos”及拉丁文“pensilis”错误翻译所致。千百年来,关于“空中花园”有一个美丽动人的传说。新巴比伦国王尼布甲尼撒二世(NebuchadrezzarII,在位605BC~562BC)娶了米底的公主米梯斯为王后。公主美丽可人,深得国王的宠爱。可是时间一长,公主愁容渐生。尼布甲尼撒不知何故。公主说:“我的家乡山峦叠翠,花草丛生。而这里是一望无际的巴比伦平原,连个小山丘都找不到,我多么渴望能再见到我们家乡的山岭和盘山小道啊!”原来公主害了思乡病。于是,尼布甲尼撒二世令工匠按照米底山区的景色,在他的宫殿里,建造了层层叠叠的阶梯型花园,上面栽满了奇花异草,并在园中开辟了幽静的山间小道,小道旁是潺潺流水。工匠们还在花园中央修建了一座城楼,矗立在空中。巧夺天工的园林景色终于博得公主的欢心。由于花园比宫墙还要高,给人感觉像是整个御花园悬挂在空中,因此被称为“空中花园”,又叫“悬苑”。当年到巴比伦城朝拜、经商或旅游的人们老远就可以看到空中城楼上的金色屋顶在阳光下熠熠生辉。所以,到公元2世纪,希腊学者在品评世界各地着名建筑和雕塑品时,把“空中花园”列为“世界七大奇观”之一。从此以后,“空中花园”更是闻名遐迩。

古希腊的科学

古希腊的科学,既不同于地理意义上的希腊也不同于政治历史意义上的希腊,而是指科学史上的一个时代。在这个时代出现了一大批科学家,其中包括科学之父泰勒斯,他提出世界是什么;毕达哥拉斯,他提出数即万物;阿基利斯;柏拉图,为了阐述其师苏格拉底的思想提出了很多理论,柏拉图学园被称为哲学王的理想国;还有一位百科全书式的学者亚里士多德。