DK《科学百科（全彩）》内容简介：宇宙起源于大爆炸吗？光究竟是波还是粒子，抑或两种性质兼而有之？人类是全球变暖的主要原因吗？是否存在能够解释一切的万有理论？科学犹如一盏明灯，在它的指引下，我们不断开创先进的技术，拓展新的知识领域，了解我们所在的世界，同时探索理论上存在的多元宇宙。《科学百科》一书语言通俗易懂，解释简练精辟，更重要的是，鲜有晦涩难懂的科学术语。书中采用图表的形式将复杂理论一一拆解，引用的经典语录让你将科学发现印刻于脑海，而妙趣横生的插图会增进你对科学的深入理解。不管你对科学的了解是深是浅，不论你是求知若渴的学生，还是醉心研究的学者，本书都会带给你意想不到的启发。
作者简介：
英国DK出版社是国际知名的出版社，全球视觉工具书的第一品牌，成立于1974年，其愿景是创作既有视觉冲击力又包含丰富信息的图书，使读者能够理解每一个主题。DK图书被认为是从生到老不断学习的生活指南，其科普、百科、生活等图书畅销全球。
目录：
10前言
科学的开端：公元前600年—公元1400年
20日食是可以预测的
米利都的泰勒斯
21万物的四根
恩培多克勒
22测量地球的周长
厄拉多塞
23人类与低等生物的关系
图西
24浮体排出液体的体积等于其自身的体积
阿基米德
26日譬犹火，月譬犹水
张衡10前言科学的开端：公元前600年—公元1400年20日食是可以预测的米利都的泰勒斯21万物的四根恩培多克勒22测量地球的周长厄拉多塞23人类与低等生物的关系图西24浮体排出液体的体积等于其自身的体积阿基米德26日譬犹火，月譬犹水张衡28光沿直线射入我们的眼睛阿尔哈曾科学革命：1400年—1700年34太阳是万物的中心尼古拉·哥白尼40行星沿椭圆轨道运行约翰尼斯·开普勒42自由落体运动的加速度相同伽利略·伽利雷44地球是一块巨大的磁石威廉·吉尔伯特45争论不如实验弗朗西斯·培根46感受空气的弹性罗伯特·玻意耳50光是粒子还是波？克里斯蒂安·惠更斯52首次观测金星凌日杰雷米亚·霍罗克斯53生物体经历的不同生长发育阶段简·施旺麦丹54一切生物都由细胞组成罗伯特·胡克55层层堆叠的岩层尼古拉斯·斯丹诺56显微镜下的微生物安东尼·范·列文虎克58测量光速奥勒·罗默60一个物种不可能起源于另一物种约翰·雷62万有引力影响着宇宙间的一切物体艾萨克·牛顿开拓领域：1700年—1800年74大自然不会快速向前发展卡尔·林奈76水汽化吸收的热量并没有消失约瑟夫·布莱克78可燃气体亨利·卡文迪许80赤道附近风向偏东乔治·哈得来81佛罗里达湾强大的洋流本杰明·富兰克林82脱燃素空气约瑟夫·普里斯特利84自然界中，物质不会凭空产生或消失，而会相互转化安托万·拉瓦锡85植物的重量来自空气扬·英根豪斯86新行星的发现威廉·赫歇尔88光速变慢约翰·米歇尔90流动的电流体亚历山德罗·伏打96看不到开始，也望不到终点詹姆斯·赫顿102高山的引力内维尔·马斯基林104自然之谜：花的结构和受精克里斯蒂安·施普伦格尔105元素总是以一定比例化合约瑟夫·普鲁斯特百年进步：1800年—1900年110阳光下极易操作的实验托马斯·杨112确定基本粒子的相对质量约翰·道尔顿114电流的化学效应汉弗莱·戴维115绘制国家地质图威廉·史密斯116她知道骨化石属于哪一族玛丽·安宁118获得性状的遗传让-巴普蒂斯特·拉马克119每种化合物都由两部分构成约恩斯·雅各布·贝尔塞柳斯120电流的作用并不限于导线内汉斯·克里斯蒂安·奥斯特121有一天，你会对此征税的迈克尔·法拉第122热量能够穿透宇宙中的一切物质约瑟夫·傅里叶124无机物人工合成有机物弗里德里希·维勒126风从不直着吹古斯塔夫·加斯帕尔·科里奥利127论双星的颜色克里斯蒂安·多普勒128冰川是上帝的伟大工具路易斯·阿加西斯130自然界是一个统一的整体亚历山大·冯·洪堡136光在水中的速度小于在空气中的速度莱昂·傅科138生命力也许可以转化为热量詹姆斯·焦耳139分子运动的统计分析路德维希·玻尔兹曼140发明塑料并非我的本意列奥·贝克兰142自然选择查尔斯·达尔文150天气预报罗伯特·菲茨罗伊156一切生命均来自生命路易·巴斯德160蛇咬住了自己的尾巴奥古斯特·凯库勒1663:1的性状分离比格雷戈尔·孟德尔172鸟与恐龙的进化关系托马斯·亨利·赫胥黎174元素性质的周期性变化德米特里·门捷列夫180光和磁是同一种物质的不同表现詹姆斯·克拉克·麦克斯韦186管中射出了射线威廉·伦琴188窥探地球的内部理查德·狄克逊·奥尔德姆190放射性是元素的一种原子性质玛丽·居里196传染活液马丁努斯·拜耶林克巨大的转变：1900年—1945年202量子是不连续的能量包马克斯·普朗克206原子的结构欧内斯特·卢瑟福214引力场就是弯曲的时空阿尔伯特·爱因斯坦222漂移的大陆就是一幅不断变化的地球拼图阿尔弗雷德·魏格纳224染色体的遗传作用托马斯·亨特·摩尔根226粒子具有波的性质埃尔温·薛定谔234不可避免的不确定性维尔纳·海森堡236不断膨胀的宇宙埃德温·哈勃242宇宙的半径从零开始乔治·勒梅特246每种粒子都有相应的反粒子保罗·狄拉克248恒星塌缩的极限苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡249生命本身就是一个获取知识的过程康拉德·劳伦兹25095%的宇宙不见了弗里茨·兹威基252通用图灵机阿兰·图灵254化学键的本质莱纳斯·鲍林260原子核中隐藏的巨大能量J.罗伯特·奥本海默重要的基石：1945年—270人体由星尘组成弗雷德·霍伊尔271跳跃基因芭芭拉·麦克林托克272光和物质的奇妙理论理查德·费曼274生命并非奇迹哈罗德·尤里斯坦利·米勒276脱氧核糖核酸（DNA）的结构詹姆斯·沃森弗朗西斯·克里克284能发生的一切都会发生休·艾弗雷特三世286玩画圈打叉游戏的高手唐纳德·米基292基本力的统一谢尔顿·格拉肖294全球变暖的主因查尔斯·基林296蝴蝶效应爱德华·洛伦兹298真空并非空无一物彼得·希格斯300共生现象无处不在琳·马古利斯302三个一组的夸克默里·盖尔曼308万有理论加布里埃莱·韦内齐亚诺314黑洞蒸发斯蒂芬·霍金315盖亚假说：地球是一个有机体詹姆斯·洛夫洛克316层层叠叠的云本华·曼德博317量子计算模型尤里·马宁318基因可以在物种间转移迈克尔·叙韦宁320抗压能力很强的“足球分子”哈里·克罗托322在人体中插入基因来治愈疾病威廉·弗伦奇·安德森324用计算机设计新生命克雷格·文特尔326一条新的自然法则伊恩·维尔穆特前言前言
科学是一个寻找真理的持续过程，一次发现宇宙运行方式的永恒之旅。而人们对宇宙的探索可以追溯到文明伊始。在人类好奇心的驱使下，科学一直依靠的都是人们的推理、观察和实验。古希腊最著名的哲学家亚里士多德著作颇丰，涵盖科学领域的诸多学科，为后来的很多科学成就奠定了基础。虽然他也非常善于观察自然，但依靠的却是思考和辩论，从不做任何实验；因此，他做出了很多错误结论。例如，他曾断言，重的物体比轻的物体下落速度快；如果一个物体比另一个物体重一倍，下落速度也将快一倍。虽然这些结论是错误的，但当时并没有人提出质疑，直到1590年才被伽利略·伽利雷推翻。我们现在清楚地知道，一位合格的科学家必须依靠实验证据，但当时还未有人意识到。
科学方法
17世纪初，英国哲学家弗朗西斯·培根率先提出了一个有关科学的逻辑体系。他的科学方法建立在早他600年的阿拉伯科学家阿尔哈曾及之后的法国哲学家勒内·笛卡儿的研究前言科学是一个寻找真理的持续过程，一次发现宇宙运行方式的永恒之旅。而人们对宇宙的探索可以追溯到文明伊始。在人类好奇心的驱使下，科学一直依靠的都是人们的推理、观察和实验。古希腊最著名的哲学家亚里士多德著作颇丰，涵盖科学领域的诸多学科，为后来的很多科学成就奠定了基础。虽然他也非常善于观察自然，但依靠的却是思考和辩论，从不做任何实验；因此，他做出了很多错误结论。例如，他曾断言，重的物体比轻的物体下落速度快；如果一个物体比另一个物体重一倍，下落速度也将快一倍。虽然这些结论是错误的，但当时并没有人提出质疑，直到1590年才被伽利略·伽利雷推翻。我们现在清楚地知道，一位合格的科学家必须依靠实验证据，但当时还未有人意识到。科学方法17世纪初，英国哲学家弗朗西斯·培根率先提出了一个有关科学的逻辑体系。他的科学方法建立在早他600年的阿拉伯科学家阿尔哈曾及之后的法国哲学家勒内·笛卡儿的研究基础上。该方法要求科学家先进行观察，然后形成理论，以解释观察到的现象，最后再通过实验验证理论正确与否。如果理论看似正确，则将实验结果交给同行评审。这时，会邀请相同或相近领域的人士前来，或指出漏洞，进而证明理论有误，或重复实验，以确保实验结果正确。做出可以验证的假设或预测总是不无裨益。1682年，英国天文学家埃德蒙多·哈雷观测到了一颗彗星。他发现，这颗彗星与1531年和1607年观测到的彗星很像，并提出这三次出现的彗星其实是同一颗。他预言，这颗彗星将于1758年再次出现，结果证明他的预言是正确的。现在，我们称这颗彗星为“哈雷彗星”。因为天文学家几乎无法做实验，所以证据只能源自观察。实验可以用来检验一条理论，也可以完全是推测性的。有一次，物理学家欧内斯特·卢瑟福的学生正在用α粒子轰击金箔，以期观察到轻微的偏转。卢瑟福观察学生的实验时，建议他们把探测器放在α粒子放射源旁边，结果竟然发现有些α粒子从薄如纸张的金箔上弹了回来。卢瑟福表示，这就仿佛是炮弹从薄纸上弹了回来，由此激发了他对原子结构的猜想。如果科学家在提出新的原理或理论的同时，能够预测结果，那么实验将会更加引人入胜。如果实验与预测结果一样，科学家就有了支撑该理论的证据。但即便如此，科学永远无法证明一条理论是正确的。正如20世纪的科学哲学家卡尔·波普尔所言，科学只能证明理论是错误的。能够得出预期结果的每项实验都将成为一个支持性证据，但只要有一项实验失败，就足以摧毁整个理论。数百年来，地心说、四体液说、燃素说以及神奇介质“以太”等人们长期以来一直认为正确的概念都被证明是错误的，并被新的理论取代。但是，这些新理论也仅仅是理论而已，有朝一日也有被推翻的可能。不过，这些理论毕竟有证据支撑，所以大多数情况下被推翻的概率较小。思想的进程科学很少会按照简单、有逻辑的步伐前进。独立工作的多位科学家可能会同时发现同一科学奥秘，但从某种程度上说，几乎每一次科学进步都建立在前人的研究和理论基础上。建造大型强子对撞机的一个原因是为了寻找希格斯粒子。在此之前的40年，也就是1964年，物理学家曾预言希格斯粒子的存在。这一预言则建立在对原子结构数十年的理论研究基础上，可以追溯到卢瑟福以及20世纪20年代丹麦物理学家尼尔斯·玻尔的研究。而他们的研究则取决于1897年电子的发现，而电子的发现又取决于1869年阴极射线的发现。但是，如果没有真空泵的发明，没有1799年电池的面世，这一切也只能是泡影。如果继续追忆，这一链条还可以再回溯几十年，甚至上百年。英国伟大的物理学家艾萨克·牛顿有这样一句名言：“如果说我比别人看得更远，那是因为我站在了巨人的肩膀上。”第一批科学家公元前6世纪到5世纪，古希腊活跃着史上最早一批拥有科学观的哲学家。公元前585年，米利都的泰勒斯成功预言日食的出现。50年后，毕达哥拉斯在现为意大利南部的地方建立了一所数学学校。色诺芬尼在山上发现贝壳后，推论整个地球可能曾经被大海覆盖。观星人与此同时，印度、中国和地中海的人们正试图弄清楚天体的运动。他们绘制了星象图，有时也将其用于航海，还给星星和星群命名。他们发现，对比那些“位置不动”的星星，有些星星的运行轨迹是不规则的。希腊人将这些游动的星星称为“行星”。中国人在公元前240年观测到了哈雷彗星，1054年观测到了超新星，也就是我们今天所说的蟹状星云。智慧宫公元8世纪末，阿巴斯王国在新的都城巴格达建立了智慧宫，这是一座宏伟的图书馆，促进了伊斯兰科技的快速发展。当时发明了很多精巧的机械装置，包括利用星位的航海装置——星盘。炼金术空前繁荣，蒸馏等技术纷纷出现。图书馆的学者从希腊和印度收集了所有最重要的书籍，并将之翻译成阿拉伯语。后来，西方国家再次发现了古人的著作，并学习源自印度包括0在内的阿拉伯数字。现代科学的诞生随着西方国家基督教会与科学真理的对立开始减弱，1543年出现了两本开创性的图书。比利时解剖学家安德烈亚斯·维萨留斯的《人体的构造》一书用精致绘图描述了人体解剖。同年，波兰物理学家尼古拉·哥白尼撰写了《天体运行论》一书，宣称太阳是宇宙的中心，从而推翻了托勒密一千多年前在亚历山大城提出的地心说。1600年，英国医生威廉·吉尔伯特撰写了《论磁》一书，解释说罗盘的指针之所以指向北，是因为地球本身就是一块巨大的磁石。他甚至认为，地核是由铁构成的。1623年，另一位英国医生威廉·哈维首次指出心脏像泵一样工作，驱动血液在体内循环，从而推翻了可以追溯到1400年前希腊医生盖伦的理论。17世纪60年代，英裔爱尔兰化学家罗伯特·玻意耳出版了多本著作，《怀疑派化学家》就是其中一本。他在此书中确定了一种化学元素，这标志着化学的诞生。化学虽然源自神秘的炼金术，但作为一门科学自此与之区分开来。1665年，曾做过玻意耳助手的罗伯特·胡克出版了史上第一本科学畅销书《显微术》。书中精美的折叠式插图上画有跳蚤、苍蝇眼睛等物体，为人们打开了一个闻所未闻的微观世界。之后，在1687年，一本被很多人视为世上最重要的科学书籍横空出世，那就是牛顿的《自然哲学的数学原理》，通常简称为《原理》。他提出的运动定律和万有引力定律为经典物理学奠定了基础。元素、原子和进化论18世纪，法国化学家安托万·拉瓦锡发现了氧气在燃烧中的作用，推翻了之前的燃素说。随后，很多气体及其特性得到了研究。正是受到大气中气体的启发，英国气象学家约翰·道尔顿提出每种元素都由不同的原子组成，并得出了原子量的概念。后来，德国化学家奥古斯特·凯库勒建立了分子结构的基础，而俄国发明家德米特里·门捷列夫列出了第一个人们广为接受的元素周期表。1799年，亚历山德罗·伏打在意大利发明了电池，为科学开辟了新的领域。在这些领域，丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特以及同一时代的英国人迈克尔·法拉第发现了新的元素和电磁学，从而发明了电动机。与此同时，人们用经典物理学原理研究大气、星体、光速以及热的本质，最后建立了热力学这门学科。研究岩层的地质学家开始重现地球的过去；因为灭绝生物化石的发现，古生物学流行起来；英国一位未受过教育的女孩玛丽·安宁成为闻名世界的化石收集者。恐龙的发现激发了人们关于进化的想法，生命起源和生态的新理论也随之出现，其中最著名的当属英国自然学家查尔斯·达尔文的进化论。不确定性和无限性19世纪和20世纪之交，一位名叫阿尔伯特·爱因斯坦的德国年轻人提出了相对论，撼动了经典物理学，结束了绝对时空观的时代。新的原子模型出现，人们证明光既是一种粒子，也是一种波。另一位德国人维尔纳·海森堡证明了宇宙的不确定性。然而，20世纪最受瞩目的却是技术进步促进科学以史无前例的速度向前发展，并且精准度越来越高。更强大的粒子对撞机发现了更为基础的物质组成单元；更强大的望远镜告诉我们宇宙在不断膨胀，且源于大爆炸；黑洞的概念开始根深蒂固；无论暗物质和暗能量为何物，宇宙似乎都被它们所充满。天文学家开始探索新的世界——围绕遥远恒星运动的行星中，或许哪一颗上就有生命存在。英国数学家阿兰·图灵提出了图灵机的概念，50年后我们就有了个人计算机、万维网和智能手机。生命的奥秘在生物学领域，染色体被证明是遗传的基础，DNA的化学结构也被成功解码。仅仅40年之后，人类基因组计划就正式启动，这项计划看起来任重道远，但在计算机的辅助下，进展越来越快。现在，DNA测序基本上已属于一项常规的实验室操作；基因治疗已从希望变为现实；第一只哺乳动物也已成功克隆。随着科学家在各种研究成果的基础上不断前进，对真理的探寻也将永不止步。虽然问题似乎永远都多于答案，但未来的发现肯定会继续让人惊叹不已。《“人类的思想”百科丛书》通过诙谐灵动的插图和简洁平实的语言，对高深的思想和杰出的智慧予以精准的诠释，让你在阅读与学习中体验一场盛大的视觉盛宴。
——美国观察者网站（Examiner.com）
本从书的精妙之处在于将专业深奥的知识和理论化为形象易懂的语言传递给读者，同时配有思想导图、示意图和插图，以易看易读易理解的方式，完美呈现了人类伟大智慧的结晶。
——美国《Booklist》杂志
每本书都展现了超过100个世界上最有影响力的思想以及它们的缔造者为人类所做的贡献。本丛书内容简洁有力，形式多样，可读性很强，超越了普通教科书的平铺直叙、枯燥乏味，能让青少年在轻松阅读的同时，享受一场人类智慧的饕餮盛宴。
——美国《青年之声》杂志《“人类的思想”百科丛书》通过诙谐灵动的插图和简洁平实的语言，对高深的思想和杰出的智慧予以精准的诠释，让你在阅读与学习中体验一场盛大的视觉盛宴。——美国观察者网站（Examiner.com）本从书的精妙之处在于将专业深奥的知识和理论化为形象易懂的语言传递给读者，同时配有思想导图、示意图和插图，以易看易读易理解的方式，完美呈现了人类伟大智慧的结晶。——美国《Booklist》杂志每本书都展现了超过100个世界上最有影响力的思想以及它们的缔造者为人类所做的贡献。本丛书内容简洁有力，形式多样，可读性很强，超越了普通教科书的平铺直叙、枯燥乏味，能让青少年在轻松阅读的同时，享受一场人类智慧的饕餮盛宴。——美国《青年之声》杂志推动人类社会走向文明与现代化的是那些走在我们认知水平前列的先知先觉的思想家。他们的智慧和思想或者产生于千百年以前，或者正指导着当代的思想运动。相信，这套丛书会带给我们一抹抹人类最耀眼的智慧之光。——罗先勇，中国报道杂志社副总编辑如果阅读是一种风景，那么，《“人类的思想”百科丛书》就是浩瀚海洋。如果阅读是一种习惯，那么就请不要遗忘这套书。它以独特视角，诠释了人类的最高尺度。——张小强，《商务财经网》执行主编，资深平面媒体人人类的科学研究发源于两河流域。农业和文字发明以后，人们不仅有时间致力于研究，还可以将研究结果传递给下一代。早期的科学源自人们对夜空的好奇。公元前4000年，苏美尔牧师开始研究星体，并将研究结果记录在泥版上。他们并没有留下有关研究方法的任何记录，但留下一块可以追溯到公元前1800年的泥版，上面记录了当时人们对直角三角形的认识。古希腊古希腊人认为，科学并不是独立于哲学的一门学科。人们公认的第一位从事科学研究的人也许当属米利都的泰勒斯。可能借助于古巴比伦的数据，泰勒斯于公元前585年预测了日食的出现，从而证明了科学方法的力量。古希腊并不是一个单一国家，而是由很多松散的城邦组成。米利都（今属土耳其）诞生了数位著名的哲学家，雅典成为很多古希腊早期哲学家的学习之地，亚里士多德便是其中一位。亚里士多德是一位敏锐的观察家，但他从来不做任何实验。他认为，只要聚集足够多的智者，真理自会浮现。住在西西里岛锡拉库扎的工程师阿基米德探索了液体的性质。亚历山大城出现了新的学术中心，这座古城位于尼罗河口，由亚历山大大帝建立于公元前331年。在这里，厄拉多塞测量出地球的大小，特西比乌斯制作了精确的水钟，希罗发明了蒸汽机。与此同时，亚历山大城图书馆的学者们收集了他们能找到的最好书籍，打造了世界上最好的图书馆。后来，罗马人和基督徒占领该城后，这座图书馆在大火中被焚毁。亚洲的科学在中国，科学也经历了繁荣盛世。中国人发明了火药，继而发明了烟花、火箭和枪，还制作了锻造金属的风箱。他们发明了世界上第一个地震仪和指南针。公元1054年，中国天文学家观察到了一颗超新星，1731年被确定为蟹状星云。公元第一个千年里，印度发明了一些最先进的科技，比如手纺车。中国派使团到印度学习农耕技术。印度数学家发明了我们现在称之为“阿拉伯”的数字系统，包括负数和零，并定义了正弦、余弦等三角函数。伊斯兰黄金时代8世纪中叶，伊斯兰阿巴斯王朝将首都从大马士革迁到巴格达。《古兰经》中有一句圣训：“学者的墨水比殉教者的血更为神圣”。在这句圣训的指引下，哈里发·哈伦·拉希德在新的首都建立了智慧宫，希望将其打造成一个图书馆兼研究中心。学者们从古老的希腊城邦收集各种书籍，并将之翻译成阿拉伯语，所以很多古老的书籍最终才得以到达西方。但在中世纪以前，这些书在西方几乎闻所未闻。到了9世纪中期，这座位于巴格达的图书馆创造了亚历山大图书馆曾经的辉煌。受到智慧宫启发的学者中有几位天文学家，其中最著名的是阿卜杜勒·拉赫曼·苏菲，他的成就建立在希帕克和托勒密研究的基础上。天文学对阿拉伯游牧民族十分实用，可以帮他们辨别方向，尤其是夜晚在沙漠放牧骆驼的时候。阿尔哈出生于巴士拉，在巴格达接受的教育，是最早的一位实验科学家。就重要性而言，他的光学著作可以与牛顿的成绩比肩。阿拉伯的炼金术士发明了蒸馏法以及其他新技术，并创造了碱、醛、醇等新词。医生拉齐发明了肥皂，并首次将天花和麻疹区分开来。他曾在一本书中写道：“医生的目的是做好事，对敌人也一视同仁。”花剌子模（al-Khwarizmi）和其他数学家一起发明了代数和算法；工程师加扎利发明了曲柄连杆机构，这一发明在今天的自行车和汽车中仍在使用。伊斯兰世界的这些成就，欧洲科学家可能要花几百年的时间才能追赶得上。
|
