如何科学地生活,并利用科学的技术创造更便捷、优质的生活,是每个现代人都孜孜追求的目标。本书用浅显易懂的科学思维解读科学给生活带来的各种变化,涉及牛顿力学、日心说、细菌学、统计学等方面。全书文风幽默,语言犀利,有案例、有道理,富于探索性,旨在带领读者一起探讨有关生活科学的科普之旅,学会用良好的科学思维习惯创造更高质的生活。
前言 民族复兴需要科学思维
谈论科学与生活的话题,估计没有人会否认科学对于生活具有重大的影响。然而,我们仔细分析会发现,人们通常所说的科学对于生活的重大影响,往往指的是科学物化后的成果对于人们生活的影响。比如由二进位制和电子理论所发展起来的电脑技术—互联网—移动互联网对于今天人们生活方式所产生的巨大影响。但严格说来,这应该归结于技术对生活的影响。
纯粹的科学理论则往往被认为属于专业人士独享的“高精尖”玩意,与一般人的日常生活相关性不大。比如数学,对于一般百姓而言,小学三年级学习的加减乘除四则运算就足以受用一生。到超市买东西,你不会对收银员说:“等一等,我要列个方程,算一算到底应该给你多少钱。”即使如马云那样的大亨和客户谈一宗金额颇为可观的生意,一般也用不着开根号。
笔者认为这种理解是错误的,至少是狭隘的。实际上,科学对生活的影响包含两个方面的途径。物化的技术成果只是途径之一。而另一种影响,即科学理论对人们生活的影响,则往往被忽视了。比如,人们从数学中学到的运算技巧固然有用, 但如果你能通过数学学习养成严谨的逻辑推理习惯,同样是受用一生的宝贵财富。
从历史上看,雷击致人死亡。在科学没有弄清楚打雷是怎么回事之前,人们习惯于将这看作一种“报应”:死者一定是做了什么伤天害理的事情,老天爷才给予惩罚。死者因雷击而在身体上留下的一些斑点,也成了老天爷用天书写就的“判决书”。因为对打雷恐惧,父母时常用其来恐吓调皮的孩子,成人之间也往往用“天打五雷轰”作为咒语。
然而,后来科学告诉我们,出现打雷是因为天上的云是带电的,有的云带正电,有的云带负电。当两种云相遇时,相反电极的碰撞会产生火花,这就是闪电。同时,两种云相碰撞, 还会释放出巨大的能量,使得周围的空气受热膨胀。这种瞬间的膨胀会挤压周围的空气,产生强烈的如爆破般的震动,这就是打雷。
由于打雷时伴有电流的释放,当空中的电流碰到地面上的人或物时,就可能导致地面的人或物触电。对于物,可能引发火灾或其他破坏;而对于人,就可能因触电而死亡。所以,遭雷击死亡,其实是一种自然现象,它与当事人的品行毫无关系,只与他当时所处的位置及其他特定条件有关。
今天,我们已经不会对一个遭遇雷击而死亡的人予以道德上的否定。我们只会为遭遇这种不幸的人感到悲伤。为了避免遭受雷击,科学也提供了解决方案,虽不完善,但也在很大程度上实现了避雷。这个例子说明,正是科学改变了人们看待和处理打雷的方式。反过来看,如果人们缺少科学的思维,就会做出错误的判断和决定,相应地,也要为这种错误承担后果。
比如,2019 年5 月23 日的《南阳日报》刊发了一篇文章——《水氢发动机在南阳下线,市委书记点赞!》。记者在文中这样写道:“水氢发动机在南阳下线,车载水可以实时制取氢气, 车辆只需加水即可行驶。”根据这个报道,似乎南阳取得了一项巨大的科学技术突破,且能带来巨大的经济和环境效益。所以,南阳市的最高领导都为之点赞。
从科学上说,汽车要行驶,必须要有动力支持。目前,提供这种动力的主要是汽油或天然气。当然,氢气也可以燃烧, 理论上,未尝不可以作为动力能源,而且,一个稍有化学知识的人都知道,水能够分解出氢气。然而,这里不但涉及化学科学,还涉及经济科学。如果要想利用水分解的氢气作为一种恒久的、稳定的动力能源,相关的工艺要求尚且是一个可以解决的简单问题,最困难的还在于如何降低其成本,使此项技术具有广泛应用的商业价值。
一个更能说明问题的是海水淡化。缺水似乎成了一个世界性难题,但既然海洋本是一个巨大的水库,我们为什么不能想办法把海水变得可以饮用呢?其实科学家已经找出N多种海水淡化的有效方式,然而迄今为止,还没有任何一种方式具有商业用途。也就是说,海水淡化没有问题,而淡化后的海水根本没有人能够喝得起(技术成本太高)。所以,海水淡化技术依然处于理论阶段,离成熟运用到商业生产还有很大一段距离。
一个人,一个组织,一个民族,甚至整个人类,如果要想有所作为,就一定要具备基本的科学思维。科学思维要以科学知识为基础,但又要突破具体科学知识的局限,以一种真正科学的精神、科学的态度和科学的方式去看待和处理事情,这样才能得出合乎科学的结论,才能取得造福于人的结果。
本书选取了几个科学史上比较重要和突出的理论,放在整个人类社会进步的大背景中加以考察和分析,希望能够说明如下问题。
第一,科学家是怎样发现和找出对人类有价值、有科学意义的问题的。
第二,面对问题时,科学家是怎样思考、怎样着手解决这些问题的。
第三,问题解决后,如何改变人对于世界、对于社会和对于人自身的认识。
第四,科学家发现、解决问题的方式和过程,对人们的思维方式和行为方式产生了什么影响。
第五,科学没有终点,一个科学问题的解决往往会引发其他科学问题。
科学是推动人类文明进步的巨大力量。我们今天要致力于中华民族的伟大复兴,就必须养成良好的科学思维习惯。
科学全方位地影响我们的生活
首先了解科学的五个特点
第二章 炼金术:化学的摇篮
炼金术是一种哲学思想的实践
化学的出现终结了炼金术
中国古代神秘的炼丹术
炼金术加深了人们对物质的认识
第三章 占星术:天文学积累观测资料
天象观测丰富了天文资料
中国古代占星术服务于帝王
游离于天文学和占星术之间
历法是天象观测最重要成果
第四章 巫术:注重对人心理的把握
巫术的心理效果
巫术阻碍了科学的进步
第五章 宗教:与科学的复杂关系
宗教与科学的复杂关系
宗教和科学关系的四种形态
宗教对科学的压迫
第六章 日心说:打破地球中心的神话
古希腊人的宇宙观
托勒密的宇宙模型
哥白尼的日心说
宗教对于日心说的屠戮
日心说对人们世界观的改变
第七章 进化论:人和动物有着相同的起源
人类起源的非科学观点
达尔文之前的进化理论
达尔文的进化论
进化论逐步完善
进化论影响了世界观
第八章 牛顿力学:为唯物主义提供强力支持
牛顿的科学贡献
牛顿力学对人们思维的影响
对牛顿体系的非议
第九章 细菌学:将人的寿命显著提高
婴儿死亡率直接影响人的平均寿命
不洗手直接导致大量产妇死亡
细菌是导致多种疾病的病原体
第十章 悖论:致力于揭示思维的缺陷
芝诺悖论分析
罗素悖论的提出与解决
第十一章 统计学:把决策建立在科学基础上
统计学通过影响决策来影响生活
一件事情发生的概率决定着你对待该事的态度
……
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