一本后悔沒有早讀到的書:數(shù)理化通俗演義|【每周一本書(21)】

封面圖

如果能夠穿越回古代,而你只能帶一本書回去撇眯,那你最想帶哪本書报嵌?

對于我來說,一定是這本《數(shù)理化通俗演義》熊榛。

初識本書锚国,不過是打算抱著消遣的態(tài)度隨便翻翻的,沒想到讀了幾章玄坦,卻逐漸淪陷到書中曲折精彩的科學(xué)史故事中跷叉。

在這本書中,可以跟著作者营搅,見證伽利略巧妙用《對話》這本書突破宗教的重圍傳播最新科學(xué)思想、見證祖沖之用原始的算籌一步步推導(dǎo)出圓周率梆砸、見證居里夫人在艱苦的條件下提純鈾转质、見證觀察敏銳的第谷與眼神不好但數(shù)學(xué)思維強大的開普勒接力發(fā)現(xiàn)天體運行規(guī)律、見證……帖世。

總體來說休蟹,這本書受眾可以極廣,是難得的一本老少兼宜雅俗共賞的書日矫。對于理工科類的中學(xué)生來說赂弓,可以提早打開理工科視野,培養(yǎng)數(shù)理化興趣(這本書讀完讓人有種繼續(xù)回去深造的欲望)哪轿;對于碩博生來說盈魁,里面提到了很多科學(xué)研究方法,可以指導(dǎo)自己的科學(xué)研究窃诉;對于普通高中生來說杨耙,書中的科學(xué)家案例可以提供海量的作文素材;甚至對于我這種已經(jīng)畢業(yè)幾年的社畜飘痛,也不妨以看故事的心態(tài)津津有味地看完這本書珊膜。

讀史使人明智,讀科學(xué)史也一樣宣脉。書中看似是在講科學(xué)史车柠,實則很多提供了很多解決問題的思考方式,因為科學(xué)的發(fā)現(xiàn),正是從一個個未知中總結(jié)規(guī)律竹祷,然后解決未知問題的谈跛。

一、書中的一些問題解決思維

一)理論和實踐是相輔相成的

很多科學(xué)研究溶褪,都是實踐產(chǎn)生理論币旧,理論指導(dǎo)實踐,并又進(jìn)一步在實踐中檢驗真理猿妈。

當(dāng)人們對世界還一無所知時吹菱,便有如屈原、泰勒斯彭则、畢達(dá)哥拉斯鳍刷、德謨克里特這些先知從宏觀的哲學(xué)的角度提出世界是什么。然后就是一批實驗科學(xué)家一點一點兒去探尋俯抖,例如第谷觀星输瓜、伽利略研究運動、戴維找元素芬萍、法拉第找電和磁尤揣。

這個時候,科學(xué)見們就如探險家深山探寶一樣柬祠,沒有任何目標(biāo)北戏,全靠辛苦去找。但是在實踐一段后漫蛔,各學(xué)科相繼都產(chǎn)生了理論嗜愈,并且在實驗物理學(xué)家、化學(xué)家之后出現(xiàn)了理論物理學(xué)家莽龟、化學(xué)家蠕嫁,這就分別是開普勒的三定律、牛頓的萬有引力毯盈、麥克斯韋的電磁理論和門捷列夫的元素周期律等等剃毒。

有了這些理論的指導(dǎo),科學(xué)家手里就有了一張“藏寶圖”奶镶,以后的探寶活動就不那么盲目了迟赃。勒維烈坐在家里就推算出海王星,門捷列夫坐在家里就推算出十幾個未知元素厂镇,然后再由天文臺纤壁,由實驗室一一證實,這時候捺信,理論顯示出強大的指導(dǎo)作用酌媒。

讀一本書也是一樣欠痴,理論和實踐是要互相協(xié)作的,除了汲取書中的知識秒咨,還要多在實踐中應(yīng)用喇辽。

二)避免被固有思維框架限制

科學(xué)一靠觀察積累,二靠思考比較雨席。在前期觀察積累過程中菩咨,可以在舊理論指導(dǎo)下的收集、整理陡厘,但在新事實的基礎(chǔ)上歸納突破抽米,要的是大膽與勇敢。

氧氣本是杜勒和普里斯特利最先發(fā)現(xiàn)的糙置,但是因為舊燃素說的束縛云茸,使他們不敢有任何非分之想呀伙。當(dāng)年無數(shù)科學(xué)家在地心說上做了許多改良俗孝,卻終不能突破胚宦,最終哥白尼的日心說文虏,甚至之后的宇宙學(xué)說,才讓一切問題便迎刃而解扁凛。

過去人們總說行星在作完美的圓周運行躺屁,可多年測量總有誤差树姨,開普勒拋棄圓周說而立橢圓說冤今,眾星便各行其路再不出軌萍倡。但可悲的是,我們平潮偬看待問題時,寧肯削足而不棄舊履阱佛;在身高而檐低時帖汞,寧可彎腰而不換個新地方,這類悲劇不僅在科學(xué)史上有不少凑术,在我們?nèi)粘I钪幸渤30l(fā)生翩蘸。

三)機遇留給時刻準(zhǔn)備著的人

在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中,也常常離不開機遇淮逊。這機遇有兩種催首,一是本來要尋找的東西沒有得到,卻找到一件同樣重要或更重要的泄鹏,謂之“種瓜得豆”郎任,如氦氣等惰性氣體的發(fā)現(xiàn);二是一次不小心的失誤卻倒撞著了某個機關(guān)备籽,導(dǎo)致一項發(fā)明舶治、發(fā)現(xiàn),謂之“因禍得福”霉猛,如珍妮夫婦吵架一腳踢出一個紡紗機尺锚。但是無論哪種機遇,總之是要努力去找惜浅,正如生物學(xué)家巴斯德說:“在觀察的領(lǐng)域中瘫辩,機遇只偏愛那種有準(zhǔn)備的頭腦√诚ぃ”物理學(xué)家亨利說:“偉大發(fā)現(xiàn)的種子經(jīng)常飄浮在我們身邊伐厌,但它只會在有心人心中扎根〈瞪ⅲ”

四)在解決問題時注重類比思維

數(shù)千年的科學(xué)史告訴我們弧械,自然界的很多規(guī)律都是相似的。

比如空民,天體和原子核內(nèi)部的構(gòu)造就很相似刃唐。地球上的自由落體定律和月球圍繞地球轉(zhuǎn)本質(zhì)上都是萬有引力在作用(牛頓的第一次理論大綜合)。電界轩、機械画饥、化學(xué)等運動的做功發(fā)熱都遵循能量守恒定律(焦耳的第二次理論大綜合),光浊猾、電抖甘、磁都具備波的相似性,都在電磁理論框架下運行(麥克斯韋第三次理論大綜合)葫慎,創(chuàng)立的相對論揭示的“尺縮鐘慢”衔彻、“質(zhì)能互變”等時間、物質(zhì)在空間和運動中的相似變化偷办,揭示了時空的統(tǒng)一性(愛因斯坦的第四次理論大綜合)艰额。

而且不同學(xué)科之間的研究思維也是可以相互借鑒的。

比如物理學(xué)的研究方法中椒涯,會從最簡單的物體入手柄沮,要研究自由落體規(guī)律,就用一枚石子废岂;要研究原子結(jié)構(gòu)就先從只有一個質(zhì)子祖搓、一個電子的氫原子入手。而德爾布呂克在研究基因時湖苞,就是借鑒了的常用方法拯欧。選擇最簡單而又典型的噬菌體身上尋找突破。

這就啟示我們财骨,可以通過物體之間的相似現(xiàn)象來概括出高層次的規(guī)律哈扮,在探索新問題時纬纪,也可以借鑒老的解決方案。

五)數(shù)據(jù)分析的作用重要

大數(shù)據(jù)時代滑肉,數(shù)據(jù)被提上了很高的高度包各,其實很多科學(xué)理論就是從數(shù)據(jù)分析中得來的。開普勒就是將多年測得的行星運行數(shù)據(jù)這樣列表推算靶庙,從數(shù)據(jù)的加減乘除中發(fā)現(xiàn)了其中的規(guī)律问畅,從而確立了開普勒定律。孟德爾研究豌豆六荒,也是從大量的豌豆統(tǒng)計中护姆,得到了遺傳假說的。許多規(guī)律和發(fā)現(xiàn)不是直接用眼看見掏击、手摸著的卵皂,而是用筆、用計算機算出來的砚亭。

這也給我們?nèi)粘S脭?shù)據(jù)賦能業(yè)務(wù)提供了一定的思路灯变。

此外,在讀研那幾年捅膘,有幸參加過幾場高校的科研論壇添祸,但我一直認(rèn)為這就是組研究者們聚在一塊,做做報告寻仗,吹吹水刃泌,聚聚餐的活動。

甚至作為畢業(yè)前提條件的期刊署尤,大家也是盡量能到水一篇就行耙替,并沒有感覺真正能推動了科研的進(jìn)步,也沒什么用處曹体。但書中很多例子都說明林艘,很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)就是在這些論壇和期刊的思維碰撞中產(chǎn)生的。

最后值得一提的是混坞,本書的作者梁衡并非理工科背景,而是一名職業(yè)作家钢坦,他的多篇文章入選中小學(xué)語文課本究孕。但書中很多故事仿佛他自己就在現(xiàn)場,一個職業(yè)作家竟然能把數(shù)理化發(fā)展的歷史爹凹,用故事化的形式娓娓道來厨诸,使理工科這個讓很多人頭疼的“苦藥”,在文字糖衣的包裹下煥發(fā)出別樣的魅力禾酱。里邊的很多寫作手法也值得借鑒微酬,這也是本書吸引我的地方绘趋。

一)人物場景描寫特別傳神

比如在寫開普勒發(fā)現(xiàn)宇宙第一、二定律的時候颗管,作者用非常有科學(xué)美感的句子描述出來:

開普勒看了看桌上墻上那亂七八糟的樣子陷遮,無可奈何地哀嘆了一聲,便提筆寫起來:“我預(yù)備征服馬爾斯(指火星)垦江,把它俘虜?shù)轿业男潜碇衼砻辈觯乙褳樗鼫?zhǔn)備了枷鎖。但是我忽然感到毫無把握比吭。這個星空中狡黠的家伙出乎意料地扯斷了我給它戴上的用方程式連成的枷鎖绽族,從星表的囚籠中沖出來,逃往自由的宇宙空間去了衩藤“陕”開普勒這段話講得多么幽默,他道出了自己的艱辛與無奈赏表。這時他沒有覺察到检诗,他用的枷鎖其實是托勒密、哥白尼用過的舊枷鎖——圓周軌道底哗,當(dāng)然套不住這匹烈馬岁诉。

再比如,在寫牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律時跋选,作者給每個人面前刻畫出一副畫面:

這天夜幕初降涕癣,晚餐過后,牛頓在自己的房間里剛捧起伽利略的《對話》前标,忽聽窗外有風(fēng)由遠(yuǎn)及近坠韩,簌簌颯颯,搖著那些樹葉炼列,奏起一陣秋聲只搁。不一會兒,“撲通”一聲俭尖,輕輕地像有什么東西落在院里氢惋,接著又是一聲。牛頓合上《對話》稽犁,披衣出門焰望。院里月光如水,落葉滿地已亥,他在樹下踱著步子熊赖,想著剛才那聲音。忽然又是“撲通”一聲虑椎,一個東西擦著他的肩膀震鹉,跌落在自己的腳邊俱笛。他吃了一驚,忙蹲下一看传趾,是一個熟透的蘋果迎膜,再向地上摸了摸,早落下有五六個了墨缘。牛頓心里一喜星虹,將蘋果拾到衣襟里,想:“我現(xiàn)在就給斯托里送去镊讼,讓她高興高興宽涌。自我回家以來,她常常給我送些果醬蝶棋、草莓卸亮,我卻沒有回謝過人家⊥嫒梗”

在介紹核反應(yīng)堆成功點亮一只小電燈后兼贸,作者用激情澎湃的筆觸寫出來:

1942年12月2日試驗成功的核反應(yīng)堆產(chǎn)生的動力還是很小的,它剛能點亮一只小電燈吃溅,幾天之后也才可以點亮四盞家用電燈溶诞。但是這不要緊,只要邁出第一步就不愁走不完萬里路决侈,只要摸清原理就會暢行無阻螺垢。瓦特最初發(fā)明的蒸汽機只能為煤礦排水,但是以后它幾乎用于所有的工業(yè)赖歌、交通枉圃,關(guān)鍵是它開辟了一條新路——將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能;法拉第最初用磁鐵和線圈做實驗時只能使電流計的指針微微偏動庐冯,但他也開辟了一條新路——使磁變電孽亲,于是帶來了一個電氣時代;現(xiàn)在費米的原子反應(yīng)堆雖然功率還很小展父,但是他也開出了一條新路——使原子核能轉(zhuǎn)變成熱能或其他能返劲,帶來了一個原子時代。這驗證了愛因斯坦的偉大理論栖茉,E=mc2篮绿,質(zhì)能是可以互變的。

排比句也寫的也特別優(yōu)美:

各位讀者衡载,科學(xué)是要發(fā)現(xiàn)世界的真實面目。由于自然現(xiàn)象的紛繁復(fù)雜隙袁,由于我們的知識和觀察手段受一定階段的限制痰娱,我們對世界本來面目的認(rèn)識總有一定的誤差弃榨。科學(xué)的任務(wù)就是不斷克服這種誤差梨睁,弄清真相鲸睛,逼近真理。為此達(dá)爾文才甘冒風(fēng)浪之險坡贺,環(huán)球五年官辈,去覓物種起源的根據(jù);為此居里夫人才不避煙火遍坟,煉鐳八年拳亿,去尋放射性的蹤跡;為此赫歇爾才不憚其苦地觀察記錄了十萬多顆恒星愿伴,終于弄清了銀河系的結(jié)構(gòu)肺魁;為此盧瑟福才不厭其煩地分析了兩萬五千張基本粒子的照片,終于從六張片子中找到了人工轉(zhuǎn)變元素的根據(jù)隔节。人們?yōu)閷Ω蹲匀患傧蟮拿杀味炀朔饔^與客觀間的誤差,最有效的武器莫過于“認(rèn)真”二字怎诫,因此在知識學(xué)習(xí)和科學(xué)研究中瘾晃,最不能原諒的就是“馬虎”一詞。試想幻妓,科學(xué)的任務(wù)本就是克服主觀與客觀間的誤差蹦误,而我們自己在工作中卻又制造誤差,容忍誤差涌哲,這豈不是自己欺騙自己胖缤?所以一切老實的、希望有作為的科學(xué)家阀圾,無不把“認(rèn)真”二字刻在額頭上哪廓,有了這件法寶,那就無論什么難題也要退避三舍了初烘。

還有一些宏大的描述:

你看偌大個宇宙都在牛頓的手中掌握涡真,伸手一指,那隱匿極深的海王星就趕快前來報到肾筐;再掐指一算哆料,外出七十六年的哈雷彗星也要按時回來復(fù)命。

此外吗铐,整本書的所有章節(jié)題目都對仗得極其工整东亦。

二)情節(jié)敘述跌宕起伏

在描述原子彈發(fā)明過程的時候,作者就用了典型的插敘手法唬渗,先說到了玻爾拜訪愛因斯坦典阵,一見面就高呼帶來一個天大的消息奋渔,先讓大家好奇這到底是個什么事。接著畫面一轉(zhuǎn)壮啊,開始介紹起核裂變的發(fā)現(xiàn)嫉鲸,以及玻爾在拜訪愛因斯坦出發(fā)前的半個小時,聽了兩位科學(xué)家關(guān)于核裂變的介紹歹啼。最后再揭秘告訴愛因斯坦的這件事玄渗。

總之,對于我這樣一個接受了十多年理工科思維訓(xùn)練的人來說狸眼,在這本書的引導(dǎo)下藤树,又一次系統(tǒng)疏理了從阿基米德時代到近代的所有科學(xué)發(fā)展進(jìn)程,串聯(lián)了幾十年的理工科知識份企。更補充了一些知識盲區(qū)也榄,比如而且很多看似沒什么用的高深理論,其實這些研究已經(jīng)給人類帶來了受益無窮的好處司志。如甜紫,對放射性同位素研究。就可以應(yīng)用它們的放射性表現(xiàn)出來的穿透作用骂远、能量囚霸、熒光效應(yīng)、特殊生理效應(yīng)等等激才,應(yīng)用在工業(yè)拓型、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)瘸恼、生物學(xué)劣挫、考古學(xué)、宇宙探索等許多領(lǐng)域东帅。比如害蟲常會鉆到種子压固、土壤、樹皮里面靠闭,一般化學(xué)殺蟲劑無能為力帐我,這時用穿透力很強的γ射線一照射,便使它斷子絕孫愧膀。還有金屬內(nèi)部在鑄造拦键、焊接時會出現(xiàn)極小的砂眼、裂縫檩淋,肉眼是絕對不能發(fā)現(xiàn)的芬为,這時只要用γ射線拍一張片子就會清清楚楚地顯示出來。

回到開頭,為什么他們作為我穿越古代必帶的一本書媚朦,因為有了這本書捡絮,完全可以跟著這本書的步伐,逐步完成整個科技樹的搭建莲镣。

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