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科學(xué)百科彩圖館
全書分為基礎(chǔ)科學(xué)、天文學(xué)、地球地理、人體科學(xué)、生命醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)、科技發(fā)明與應(yīng)用科學(xué)、軍事科學(xué)、交通與通信、科學(xué)未解之謎10大部分,為讀者展示了一個豐富多彩、奧妙無窮的科學(xué)世界。
科學(xué)包含了世界的全部奧妙,是揭開自然之謎的鑰匙,是通向未來世界的橋梁,它的不斷進(jìn)步給世界帶來了翻天覆地的變化。掌握了科學(xué)的人,就像搭上了一列高速列車,向著美好的未來飛奔而去。科學(xué)是青少年的主要功課,而且,當(dāng)今的世界對他們的要求也越來越高,因此,廣大的青少年朋友需要一條獲得科學(xué)知識的捷徑。對于廣大青少年來說,雖然未必人人會成為科學(xué)家,但作為一個21世紀(jì)的現(xiàn)代人,不了解基本的科學(xué)知識,是難以想象的。
基于此,我們精心編寫了這本《科學(xué)百科彩圖館》,它專為中國青少年量身打造,就像一片神奇的帆,能將你輕松帶進(jìn)浩瀚的科學(xué)海洋,讓你開開心心地愛上科學(xué),成為有科學(xué)頭腦的人。 本書按照學(xué)科種類組織編寫,并考慮到讀者的閱讀習(xí)慣,將紛繁復(fù)雜的科學(xué)內(nèi)容歸納為基礎(chǔ)科學(xué)、天文學(xué)、地球地理、人體科學(xué)、生命醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)、科技發(fā)明與應(yīng)用科學(xué)、軍事科學(xué)、交通與通信、科學(xué)未解之謎10大部分,從浩瀚的知識海洋中精心選取最有了解價值的內(nèi)容,具體而直觀地介紹當(dāng)今主要學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識、歷史進(jìn)展、核心概念、主要成就、科學(xué)趣談和最新應(yīng)用等,幫助讀者系統(tǒng)全面地架構(gòu)起科學(xué)知識體系的框架,開闊視野,啟迪思維,一步步進(jìn)入神秘而有趣的科學(xué)王國。全書以探索精神和人文關(guān)懷貫穿始終,為讀者展示了一個豐富多彩、奧妙無窮的科學(xué)世界,是一本融知識性和趣味性于一體的理想科普讀物。書中的每一節(jié)都獨立成篇,以通俗生動的語言闡述一個個科學(xué)專題,結(jié)構(gòu)完整,講解準(zhǔn)確清晰,能使讀者于趣味盎然中輕松受益,且便于隨時翻閱,可從任一頁讀起。 全書配有600余幅精美插圖,有珍貴的實物照片、現(xiàn)場照片、手繪插圖,也有大量原理示意圖和結(jié)構(gòu)清晰、解釋詳盡的分解圖等,再配以簡潔、準(zhǔn)確的圖注,與文字相輔相成,幫助讀者形象、直觀地理解各學(xué)科知識,激發(fā)讀者熱愛科學(xué)、學(xué)習(xí)知識的興趣,拓展其想象空間,使他們能在充滿趣味的閱讀中,輕松增長知識,并啟發(fā)其思維與創(chuàng)造能力。另外,本書還設(shè)置了“知識檔案”欄目作為知識鏈接,或?qū)I(yè)術(shù)語進(jìn)行通俗解釋,或?qū)ο嚓P(guān)知識進(jìn)行補(bǔ)充延伸,或為實用性較強(qiáng)的提示說明,或為與之相關(guān)的歷史檔案,讓讀者有豁然開朗、觸類旁通之感,并留下深刻印象。 厚厚一大本,卻不感到沉重枯燥,帶領(lǐng)讀者步入輕松、有趣、絢爛的彩色讀書之旅;對科學(xué)知識的講述既簡明通俗,但在專家眼里,又達(dá)到了準(zhǔn)確的要求;內(nèi)容編排上既注重各章節(jié)間的內(nèi)在聯(lián)系和邏輯順序,又符合一般讀者的認(rèn)知規(guī)律;既圖文并茂,又與現(xiàn)代審美有機(jī)結(jié)合,用新穎科學(xué)的體例、版式和裝幀設(shè)計,全面打造一個融匯文字、圖片等元素的全新視讀世界,彰顯其欣賞價值與藝術(shù)價值。這些就是本書的突出特點。 今天,“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的觀念已深入人心,崇尚科學(xué)的精神正成為時代的主旋律,F(xiàn)代社會要求每個勞動者對博大精深的科學(xué)知識體系有個概貌的了解,形成與之相匹配的知識結(jié)構(gòu),以便能夠與時俱進(jìn)地進(jìn)行知識更新。這樣,才會理解和應(yīng)對自然界的各種現(xiàn)象和社會上有關(guān)科學(xué)的各種問題。愿每位讀者都能確立科學(xué)的觀點、科學(xué)的方法和科學(xué)的精神,具備較為豐富的科學(xué)素養(yǎng)。
任媛媛,出版社編輯,喜歡讀書,涉獵極廣,包括社科、勵志、歷史、經(jīng)管、散文、小說、詩歌等諸多國內(nèi)外著作。
基礎(chǔ)科學(xué)
源于古希臘人的自然科學(xué)萌芽 2 阿基米德的發(fā)明與發(fā)現(xiàn) 4 黃金分割律的發(fā)現(xiàn) 6 人類對圓周率的探索歷程 7 數(shù)學(xué)的進(jìn)展 9 萬有引力定律的誕生 11 無所不在的電 12 熱能的隱秘生活 16 光的性質(zhì) 19 紅外線與紫外線的發(fā)現(xiàn) 20 赫茲捕捉電磁波 21 光速是如何測出來的 23 門捷列夫與元素周期表 25 倫琴發(fā)現(xiàn)X射線 26 絕對零度的神奇世界 28 愛因斯坦與相對論 29 亞原子粒子 30 原子核裂變 32 量子力學(xué) 33 神秘的電子 35 新化學(xué)元素 36 金屬為何有“記憶” 37 天文學(xué) 古巴比倫的天文學(xué) 40 古希臘的天文學(xué) 41 哥白尼和日心說 44 開普勒探究天體運行的規(guī)律 46 伽利略發(fā)明天文望遠(yuǎn)鏡 47 行星的早期發(fā)現(xiàn)者 48 赫羅圖的發(fā)明 51 屬于愛因斯坦的宇宙 52 宇宙是怎樣產(chǎn)生的 54 宇宙為什么在不斷地膨脹 55 什么是黑洞 57 銀河系的結(jié)構(gòu)是什么樣的 58 恒星的光度和亮度 59 恒星的運動和特點 62 太陽的結(jié)構(gòu) 63 太陽系中最大的行星——木星 65 土星與神奇的土星光環(huán) 66 揭開月球的秘密 68 發(fā)現(xiàn)海王星與冥王星 70 水星上有什么 73 金星探奇 75 隕石來自何處 76 探尋彗星活動的周期 78 小行星會不會撞擊地球 80 射電望遠(yuǎn)鏡 81 行星探測器 83 繪制月球與火星地圖 84 阿波羅計劃 86 航天飛機(jī) 87 哈勃太空望遠(yuǎn)鏡 89 地球地理 地球是怎樣誕生的 92 藍(lán)色的行星——地球 93 地球的轉(zhuǎn)動 94 地球氣候帶 95 大陸漂移 96 地震 97 陸地水資源 98 如何測定地球的年齡 100 地理大發(fā)現(xiàn) 102 青藏高原從海底到世界屋脊的變遷 103 南極冰蓋下的秘密 104 煤是怎樣形成的 107 石油來源于動物遺體嗎 108 閃電是怎樣形成的 109 彩虹中隱藏的秘密 110 霧的種類與成因 112 極光形成之謎 113 颶風(fēng)的成因與危害 114 揭開海市蜃樓的奧秘 116 造福人類的洋流 117 美麗的海底“花園” 118 探尋夏威夷群島的成因 120 冰川運動對地理環(huán)境的影響 122 冰雹是怎樣形成的 124 關(guān)于地球是否存在“溫室效應(yīng)”的爭論 125 如何保護(hù)臭氧層 129 “厄爾尼諾”現(xiàn)象 132 人體科學(xué) 人體組織和器官 136 骨骼是身體的支架 137 人體的發(fā)動機(jī) 138 人體的信息網(wǎng) 139 心臟怎樣為你“努力工作” 140 體內(nèi)的物質(zhì)運輸系統(tǒng) 141 我們是怎樣呼吸的 142 食物是怎樣被消化的 143 食物的加工廠 145 腎臟是怎樣制造尿液的 146 什么是內(nèi)分泌系統(tǒng) 147 生命從哪里來 148 胎兒在母腹中的生活 149 大腦的構(gòu)造是怎樣的 151 大腦怎樣工作 152 你睡得好嗎 153 你是怎樣看到圖像的 154 視錯覺是怎樣產(chǎn)生的 155 你怎樣聽到聲音 156 嗅覺、味覺和觸覺面面觀 157 頭發(fā)中的學(xué)問 158 一專多能的舌頭 159 如何塑造優(yōu)美體形 160 威脅健康的因素 162 人體中的生物鐘 163 人體血型的發(fā)現(xiàn) 163 常見的無意識反應(yīng) 164 人體的兩大殺手 165 人體的防御戰(zhàn) 166 人體的創(chuàng)傷與自我修復(fù) 167 生命醫(yī)學(xué) 醫(yī)學(xué)的誕生 170 亞里士多德和蓋侖 172 解剖科學(xué) 174 哈維發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)的機(jī)理 175 對患病原因的探究 177 疾病預(yù)防科學(xué) 180 巴斯德與巴氏消毒法 182 色盲與遺傳 183 班廷與胰島素的發(fā)現(xiàn) 184 細(xì)菌與病毒 186 青霉素和抗生素 187 仍未解開的疾病難題 188 合成藥物的發(fā)明與應(yīng)用 190 營養(yǎng)和新陳代謝 191 癌癥 193 麻醉劑是怎樣發(fā)明的 196 藥物療法和自然療法 197 運動損傷及其治療 198 遺傳學(xué)和DNA的發(fā)現(xiàn) 199 人類基因組 203 激素的作用 205 對精神疾病的治療策略 207 聆聽大腦的聲音 209 常見呼吸問題的急救 211 諸種傷后處理方法 212 肌肉和骨頭受傷的處理 214 動物咬傷和蜇傷的處理 215 生物科學(xué) 獅子為什么要吼叫 218 獵豹的領(lǐng)地保護(hù)策略 220 猴類與人類相似性的局限 222 蝙蝠與昆蟲的“斗法” 224 吸血蝙蝠間的“利他行為”研究 225 大群有蹄類動物定期遷徙之謎 227 取食與植物性防御 229 吼猴的能量保存策略 231 非洲森林中的跨種聯(lián)系 233 梳理毛發(fā)與家族生活 234 當(dāng)首領(lǐng)要付出的代價 236 小鼠基于氣味的溝通方式 238 蠑螈的反捕食武器 240 蝌蚪的頑強(qiáng)生存之道 242 鹿群集展示的交配體系 244 馬鹿對性別比例的控制 245 猴類和猿類中的“殺嬰行為” 247 橄欖狒狒兩性之間的“友誼” 249 在生育后代上的“投資策略” 251 加州海獅的繁殖策略 253 弱勢雄性的選擇性交配策略 255 無微不至的親代照料 257 虎鯨的狩獵策略 260 紅大馬哈魚驚人的遠(yuǎn)程洄游 261 毛蟲的防御措施 263 對孔雀炫耀行為的研究 264 艱難的繁殖賽跑 266 大型企鵝的極地生存策略 268 植物也有語言嗎 269 森林是怎樣調(diào)節(jié)氣候的 271 根據(jù)年輪可判斷樹木的年齡 272 沒有根的花中之王 272 秋天樹葉為什么發(fā)紅 273 胡楊為什么不怕干旱和鹽堿地 274 能吃蟲的植物 275 有益微生物群的神奇作用 277 科技發(fā)明與應(yīng)用科學(xué) 紙張的生產(chǎn)及應(yīng)用 280 畢昇和他的活字印刷術(shù) 281 風(fēng)車的改進(jìn)與推廣 283 水車的廣泛應(yīng)用 284 改變世界的指南針 286 鐘和表的發(fā)明與改進(jìn) 287 氣壓計與真空 288 改變世界的望遠(yuǎn)鏡 290 煉鐵的歷史與進(jìn)展 291 加速工業(yè)革命的紡織機(jī) 293 農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)明與應(yīng)用 294 富蘭克林與避雷針 295 攝影的誕生 296 留聲機(jī)、電燈、蓄電池的發(fā)明 298 內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明與改進(jìn) 299 諾貝爾和安全炸藥 301 電冰箱的發(fā)明 302 人造纖維的發(fā)明與普及 303 第一臺計算機(jī) 305 激光的誕生 306 半導(dǎo)體的應(yīng)用與推廣 308 超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用 309 如何讓海水變成淡水 311 神通廣大的微型機(jī)器人 313 巧用海浪發(fā)電 314 軍事科學(xué) 槍和火藥 316 改變戰(zhàn)爭面貌的機(jī)槍 317 無聲槍為什么“沒有”聲音 319 槍之最 320 炮之最 322 地雷和防御工事 323 穿著鎧甲的坦克 324 反坦克武器 326 戰(zhàn)時通訊 327 空降部隊 328 戰(zhàn)時運輸 329 間諜武器 330 性能各異的水雷家族 331 潛水艇的改進(jìn)與應(yīng)用 332 “海上巨無霸”——航空母艦 333 戰(zhàn)時偵察 335 防毒面具的研制 336 隱身軍服的發(fā)明 336 隱形飛機(jī)為什么能隱形 338 改變世界的火箭 338 能追蹤敵機(jī)的“響尾蛇”導(dǎo)彈 340 “長著眼睛”的巡航導(dǎo)彈 341 導(dǎo)彈之最 342 化學(xué)武器和原子彈 344 太空“間諜”——偵察衛(wèi)星 345 交通與通信 鐵路運輸 348 公路運輸 349 水上運輸 350 空中運輸 352 運河的開鑿與作用 353 蒸汽機(jī)車的誕生 354 海上航行 355 蒸汽船的發(fā)明與應(yīng)用 357 改變世界的電報 358 用電來傳遞聲音——電話的發(fā)明 360 第一輛汽車 361 改變世界的飛機(jī) 362 第一臺電視機(jī) 364 個人電腦的發(fā)明與普及 365 磁懸浮鐵路及其應(yīng)用前景 367 通訊方式 368 光導(dǎo)纖維的發(fā)明與信息高速公路 369 移動電話的發(fā)明 370 大眾傳媒 371 神通廣大的全球定位系統(tǒng) 372 傳真技術(shù)的發(fā)明與進(jìn)步 374 種類繁多的人造衛(wèi)星 376 改變世界的萬維網(wǎng) 377 科學(xué)未解之謎 宇宙中真的存在反物質(zhì)嗎 380 地球生命來自何處 383 暗物質(zhì)之謎 386 外星人之謎 388 尋找消失的大西洲 390 太陽系地外生命探疑 393 金星上的城墟之謎 395 恐龍滅絕之謎 396 尼斯湖怪獸到底是什么 399 是否存在“野人” 400 神秘冰人奧茲之謎 402 人類起源之謎 404 法老陵墓的造訪者離奇死亡之謎 407 人類為何會得癌癥 410 艾滋病從何而來 412 人為什么會做夢 414 破譯人體輝光之謎 416 肉身不腐之謎 418 球形閃電之謎 420 水存在著一種新的形態(tài)嗎 422 神秘巨石陣的含義 424
源于古希臘人的自然科學(xué)萌芽
與古希臘人最早在幾何學(xué)、代數(shù)學(xué)和天文學(xué)等領(lǐng)域取得成就一樣,對自然進(jìn)行研究的科學(xué)(即物理學(xué))同樣起源于古希臘。早期的自然哲學(xué)家對物質(zhì)世界提出了質(zhì)疑。物質(zhì)世界是如何形成的?宇宙的主要物質(zhì)是什么?是氣、水、火還是一些由它們組合而成的物質(zhì)形態(tài)?物質(zhì)能夠無中生有嗎?究竟有沒有一個造物主?生命是故意被創(chuàng)造出來的,還是所有的事物都是一種偶然機(jī)遇的產(chǎn)物?由物質(zhì)組成的宇宙是一成不變的,還是會經(jīng)常發(fā)生變化?在很多人看來,這些疑問都屬于形而上學(xué)的問題,因此無法找到像數(shù)學(xué)一樣精確的答案。 公元前7~前6世紀(jì),一些早期的哲學(xué)家提出了他們的宇宙理論,主要是通過一種或者是幾種重要的元素對宇宙的組成進(jìn)行闡釋。物質(zhì)的形態(tài)是如此變化多端,既包括非生命形態(tài),也包括生命形態(tài),這就意味著這些元素必然處于持續(xù)不斷的變化之中。然而,我們可以找到一個平衡點,而且這種平衡點介乎于將要形成和誕生以及即將消滅和死亡之間,如此循環(huán)往復(fù)。公元前5世紀(jì)之前,這些概念一直是理論爭辯的核心。從那個時候開始,這個爭論才開始分化為兩個方向。 公元前515年出生的巴門尼德認(rèn)為,物質(zhì)不斷形成和消亡的過程意味著在某一個時間點上必然存在著一種“非存在”的狀態(tài)。既然存在是可能的,那么“非存在”應(yīng)該是不可能的;而如果“非存在”確實存在,那么其本身就是一種客觀存在。正如巴門尼德在他的一首詩《真理之路》中所描述的那樣:“不要讓不是真理的東西引導(dǎo)你,你要讓自己的思想跳出那種思維方式。” 與巴門尼德同處于一個時代的恩培多克勒(可能還是巴門尼德的學(xué)生)認(rèn)為,從誕生之日起,宇宙就不能發(fā)生變化,它始終保持著一種不變的狀態(tài)。同時,他也認(rèn)為我們生活于其中的世界的改變是有可能的,這些變化主要通過土、水、氣和火這四種物質(zhì)的“根”元素之間發(fā)生錯綜復(fù)雜的互相作用。那些“根”可以通過相愛與相恨的力量被拉開或者牽到一起,如此循環(huán)往復(fù)——相愛與相恨是他為吸引力和排斥力所起的另外一種名字。每一種“根”都有其獨特性,而所有的物質(zhì)都是由這些“根”的不同組合形成的,因此不久之后,這些“根”便被稱為基本元素。 德謨克利特在這一爭論中卻持另外一種完全不同的觀點。出生于公元前460年左右的德謨克利特因為對人類生存條件所持的樂觀態(tài)度而被人們稱為一位笑容可掬的哲學(xué)家。據(jù)傳聞所說,他足足活了100歲。 德謨克利特找不到任何理由來解釋為什么存在和非存在兩者可以共存!叭魏问挛锏拇嬖诙?xì)w于零!彼庳(zé)了巴門尼德的所有信徒和擁護(hù)者。他把世界想象成一個莫大的虛空,在這個虛空中,持續(xù)不斷地下著細(xì)微到根本無法察覺更無法辨認(rèn)其形狀和大小的原子雨。各個原子之間出于巧合的碰撞可以形成各種物體,而當(dāng)原子分崩離析的時候,物體又開始分解。 在柏拉圖指導(dǎo)其弟子去尋找那些潛藏在世界完美外表之后的永恒物質(zhì)的時候,他最出名的弟子亞里士多德卻對自然世界的直接觀察給予了極大的關(guān)注和重視。亞里士多德不僅竭力研究那些在當(dāng)時被柏拉圖主義者和畢達(dá)哥拉斯學(xué)派奉為尊貴高尚的天體運動,而且也關(guān)注和考察那些從小毛蟲到海洋生物等自然世界中極為平凡的具體事件。 從邏輯的角度出發(fā),亞里士多德拒絕接受原子理論,而是采用了恩培多克勒的火、水、土和氣四元素論,并且創(chuàng)立了一個非常詳細(xì)的物質(zhì)理論。按照亞里士多德的觀點,這些元素同時塑造了生命物質(zhì)和非生命物質(zhì)。然而,他在根本信仰上與恩培多克勒有所不同,因為他認(rèn)為元素是可以變動的。在亞里士多德看來,元素可以放棄或者獲取潮濕與干燥、熱與冷等屬性,而且它們也能夠從一種存在方式自動轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N存在方式。 對自然世界進(jìn)行的觀察使亞里士多德了解到,自然中的每一個事物都存在著某種設(shè)計原理或創(chuàng)造功能。他認(rèn)為,生命體實際上都是按照從低級向高級進(jìn)化的目的進(jìn)行組織的:從最初開始的無生命物體上升到各種在生長發(fā)育機(jī)制上近乎完美的植物,然后是在覓食功能上幾近完美的動物,最后是思考功能和幸福感相當(dāng)完美的人類。 在亞里士多德看來,世界是運動著的,變化和運動是世界的基本特征。同時,他還認(rèn)為在每一個物體背后存在著4種被他稱之為“因子”的元素。一旦這些因子被人們所了解和掌握,那么物體本身就完全被人們所了解和掌握了。第1個因子是物質(zhì)或者物質(zhì)動因,即所有物體的組成元素。第2個是形式或者形式動因,即上述物質(zhì)所呈現(xiàn)的外部形式。第3個是動力或者動力動因,也就是使這個物體成為可能的原因。第4個是亞里士多德世界觀中最為重要的一個因子,這個因子被稱為目的動因,它指出了一個事物的目的、目的的內(nèi)容以及目的存在的原因等。 所有的自然事物(與人類雙手所創(chuàng)造的人造物品有所不同)在其內(nèi)部都存在著一種動力法則,而且就是這種法則推動著它們朝著自己的目的動因推進(jìn)。 比如,橡樹的果實不需要外界刺激就可以朝著其目的(生根發(fā)芽,從而茁壯成長為一顆成熟的橡樹)前進(jìn)。因此,在亞里士多德看來,物質(zhì)一直處于變動之中,即從一種存在狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另外一種存在狀態(tài),其驅(qū)動力要么是基于內(nèi)在法則使它們朝著正當(dāng)?shù)哪繕?biāo)變動,要么在外力作用下朝著其他目標(biāo)變動。 在德謨克利特時代之后的一個多世紀(jì),伊壁鳩魯重新回歸到他的原子理論,并開始思索由在一個沒有靈魂、諸神和造物主的虛空世界里運動著的原子組成的唯物主義世界。伊壁鳩魯?shù)脑诱撆c德謨克利特的原子論之間存在著區(qū)別:他的原子是有質(zhì)量的,而且可以突然被轉(zhuǎn)移和發(fā)生碰撞。此外,在它們被賦予某種形狀的時候,它們能夠喚起感官刺激。在伊壁鳩魯看來,自然事件是沒有任何目的的,所有的事情都是由原子的隨機(jī)運動決定的。即使是人的思想也與源自原子結(jié)構(gòu)的身體沒有什么兩樣。當(dāng)死亡降臨的時候,思想和身體的原子都將散播到空氣中去。 古希臘人留下了最基本的物理學(xué)概念:元素、原子或者其他物質(zhì)是所有物質(zhì)的基本構(gòu)成要素;物質(zhì)都有產(chǎn)生、成長、衰退和消亡的過程;由于物質(zhì)都將經(jīng)歷轉(zhuǎn)變的過程,因此物質(zhì)的形態(tài)經(jīng)常是暫時性的。這便是古希臘物理學(xué)思想的基本內(nèi)容(在某些情況下,這些思想又是一個個的問題),這些思想一直激勵著2?500多年以后的科學(xué)家和哲學(xué)家。 ……
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