★一百四十余幅插图,满足孩子的视觉好奇。
★生动有趣的科学故事,让孩子在轻松阅读中发现科学真相。
★培养孩子善于探索、独立思考、积极动手的能力。
★人类每前进一步,都与科学家的奉献精神密切相连。正是由于他们不断地发现问题、解决问题,我们才会有今天的美好生活。古今中外,王充、沈括、袁隆平、泰勒斯、伽利略、爱因斯坦、居里夫人……都为人类发展做出了巨大的贡献。
★展望未来,人类的前景充满光明。但是,我们不能忘记那些曾经用智慧之光为人类创造幸福的科学家们,了解他们在科研过程中的种种艰辛与历程,可以提升我们的自信和能力。让我们追寻着科学巨匠的脚步,以他们为榜样,做一个对社会、对国家有用的人。
《写给孩子的人类科学史》不仅把人类科学发展最重要阶段的科学家们的重大贡献呈现在你面前,还把科学家们一些不为人知的有趣故事讲给你听,让你知道科学其实与人类其他文化,比如哲学、宗教、政治、文学等的关系密切,是人类文化重要的一个组成部分。本书语言诙谐,趣味横生,总之,值得一读。
孩子,但愿你读了这本书后能了解并记住人类那段光华四溢的科学发展历史,并从此爱上科学,高举前辈们追求真理的旗帜,创造新世界科学史上的另一段辉煌!
在古希腊,雅典城郊外林荫中的柏拉图学园在古代欧洲文化史上有着特别的地位,大概相当于清华大学在中国的地位。学园的名气越来越大,吸引着当时的学子们,大家都渴望来这里深造。由于它的学术氛围特别好,也有许多学者慕名来到这里潜心研究。学园里不仅提供哲学、政治、法律等方面的教育,对自然科学尤为重视。传说,在学园的大门上赫然写着“不懂几何学者,不得入内”的警示,这是当年柏拉图亲自立下的规矩,为的是让学生们知道他对数学的重视。一天,一群年轻人来到柏拉图学园,想要求学,一抬头看见学园的门口挂着一块木牌,上面写着:“不懂几何者,不得入内!”这下把前来求教的年轻人给吓住了,大家都踌躇不前。这时,一个目光炯炯的年轻人从人群中走了出来,只见他整了整衣冠,看了看那块牌子,然后果断地推开了学园大门,头也不回地走了进去,他就是后来的“几何之父”——欧几里得(公元前—公元前年),古希腊人,数学家。他最著名的著作《几何原本》是欧洲数学的基础,提出五大公设,欧几里得几何,被广泛认为是历史上最成功的教科书。欧几里得也写了一些关于透视、圆锥曲线、球面几何学及数论的作品。
在欧几里得以前的希腊,人们已经积累了许多几何学的知识,几何学最早兴起于公元前世纪的古埃及,后经人传到古希腊的都城,聪明的古希腊人泰勒斯又为几何奠基,开始了命题的证明,为建立几何的完整体系迈出了可喜的一步。但这还不足以使几何成为一个系统的完整的学科。在当时的几何知识当中,存在一个很大的缺点和不足,就是大多数是片断、零碎的知识,缺乏系统性,人们学习起来特别艰深。欧几里得敏锐地察觉到了几何学理论的缺点和未来发展趋势,他决心利用自己所学的知识,凭借自己多年的研究,把这些几何学知识加以条理化和系统化,整合成为一整套好学易懂、前后贯通的知识体系。
在学校里,他一边收集研究数学专著资料,向有关学者请教,一边试着著书立说,阐明自己对几何学的理解,他先后写出了不少著作,如《已知数》《图形的分割》《纠错集》《圆锥典线》《曲面轨迹》《观测天文学》等,经过欧几里得忘我的劳动,公元前年彪炳史册的《几何原本》几经易稿最终定形。欧几里得运用自己丰富的几何知识和缜密的思维方法,将公元前世纪以来希腊几何积累起来的既丰富又纷纭庞杂的结果整理在一个严密统一的体系中,从最原始的定义开始,列出条公理和条公设为基础,通过逻辑推理,演绎出一系列定理和推论,从而建立了被称为欧几里得几何的第一个公理化的数学体系。
后世人评价欧几里得,说他作为一位数学家的盛名,并非完全由于他本人的研究成果。在他的书中,其实只有极少的定理是他自己创立的。他的厉害之处,就在于他利用了泰勒斯时代以来积累的数学知识,把两个半世纪的劳动成果条理化、系统化,并且编纂成了一本著作。在编写此书时,他一开始就推出一系列令人钦佩的简要而精致的公理和公式。然后他将定理一一排列,其逻辑性非常强,至今几乎无须改进。
《几何原本》中的数学内容也许没有多少为他所创,但是关于公理的选择、定理的排列以及一些严密的证明无疑是他的功劳,在这方面,他的工作出色无比。欧几里得的《几何原本》共有篇,首先给出的是定义和公理。比如,他首先定义了点、线、面的概念。他整理的条公理其中包括:.从一点到另一任意点作直线是可能的;.所有的直角都相等;. a=b,b=c,则a=c;.若a=b,则a+c=b+c;等等。这里面还有一条公理是欧几里得自己提出的,即:整体大于部分。虽然这条公理不像别的公理那么一望便知,不那么容易为人接受,但这是欧氏几何中必需的,必不可少的。他能提出来,这恰恰显示了他的天才。
这的确是一部传世之作,几何学正是有了它,不仅第一次实现了系统化、条理化,而且又孕育出一个全新的研究领域——欧几里得几何学,简称欧氏几何。书中包含了条“公理”、条“公设”、个定义和个命题。第—篇主要讲多边形和圆的基本性质,像全等多边形的定理、平行线定理、勾股弦定理等。第篇讲几何代数,用几何线段来代替数,这就解决了希腊人不承认无理数的矛盾,因为有些无理数可以用作图的方法,来把它们表示出来。第篇讨论圆的性质,如弦、切线、割线、圆心角等。第篇讨论圆的内接和外接图形。第篇是比例论。这一篇对以后数学发展史有重大关系。第篇讲的是相似形。其中有一个命题是:直角三角形斜边上的矩形,其面积等于两直角边上的两个与这相似的矩形面积之和。读者不妨一试。第—篇是数论,即讲述整数和整数之比的性质。第篇是对无理数进行分类。第—篇讲的是立体几何。全部篇共包含有个命题。《几何原本》的出现,说明人类在几何学方面已经达到了科学状态,在经验和直觉的基础上建立了科学的逻辑和理论。在每一卷内容当中,欧几里得都采用了与前人完全不同的叙述方式,即先提出公理、公设和定义,然后再由简到繁地证明它们。他由浅到深,从简至繁,循序渐进,先后论述了直边形、圆、比例论、相似形、数、立体几何以及穷竭法等内容。其中有关穷竭法的讨论,成为近代微积分思想的来源。直到今天,他所创作的《几何原本》仍然是世界各国学校里的必修课,从小学到初中、大学,再到现代高等学科都有他所创作的定律、理论和公式
应用。
欧几里得建立起来的几何学体系既严谨又完整,就连世纪最杰出的大科学家爱因斯坦也对他赞佩不已。爱因斯坦曾公开赞扬欧几里得的《几何原本》:“一个人当他最初接触欧几里得几何学时,如果不曾为它的明晰性和可靠性所感动,那么他是不会成为一个科学家的。”
说起数学之父的称号,还有一位数学家不可不提,他就是勒内•笛卡尔(公元年月日—年月日),生于法国安德尔-卢瓦尔省的图赖讷拉海,逝世于瑞典斯德哥尔摩,是法国著名的哲学家、数学家、物理学家。他是西方近代哲学奠基人之一,更被称为解析几何之父。
笛卡尔对数学最重要的贡献是创立了解析几何。在笛卡尔时代,由于欧几里得对几何学的巨大贡献,几何学的思维在数学家的头脑中完全占有统治地位。当时,代数还是一个新生事物,属于比较新的学科,代数和几何几乎就是风马牛不相及的两门学科。人们对代数这门新学科不甚了解,看不到代数的作用。笛卡尔却从中看到了它们的微妙关系,他觉得传统的几何过分依赖图形和形式演绎,而代数又过分受法则和公式的限制,这一切都制约了数学的发展。
当时,笛卡尔还在部队里服役,有一天,年轻的军官突发奇想,能不能找到一种方法,架起沟通代数与几何的桥梁呢?这个问题苦苦折磨着他。从那以后,热爱数学的他常常花费大量的时间着了魔似的去思考它。
一天,笛卡尔躺在床上,仍在苦苦思索着这个难解的问题,他似乎觉得自己走进了一个看似有希望却无解的死胡同。怎么办呢?这时他无意中看到天花板上有一只小小的蜘蛛从墙角慢慢地爬过来,不停地吐丝结网。无聊的笛卡尔下意识地开动了数学家的思维,开始计算起蜘蛛走过的路程。他是怎么算的呢?他先把蜘蛛看成一个点,两面的墙看作是直线,那么这个点离墙角有多远呢?离墙的两边有多远呢?他思考着,计算着,不知不觉笛卡尔进入了梦乡。梦中的笛卡尔还在思考着,他好像看到了什么,忽然茅塞顿开:要是知道蜘蛛和两墙之间的距离关系,不就能确定蜘蛛的位置吗?确定了位置后,自然就能算出蜘蛛走的距离了。醒来的笛卡尔细细想着,越想越觉得有道理,于是,他郑重地写下了一个定理:在互相垂直的两条直线下,一个点可以用到这两条直线的距离,也就是两个数来表示,这个点的位置就被确定了。也许现在的人一看到这里就会说:“那不就是坐标图吗?很简单呀!”可是,你知道吗?这在当时却是一个了不起的发现,原本相互独立的代数与几何第一次用数形结合的方式联系起来了。它使几何概念可用数来表示,几何图形也可以用代数形式来表示。这给解析几何学诞生指出了一条光明大道,众多数学家沿着这条道路前进,不懈努力,最终解析几何学建立起来了。
[写给孩子的人类科学史]
第一章 充满好奇心的人类
第二章 打开科学之门的第一人
第三章 博学多才的大师
第四章 理论与实验的天才巨匠
第五章 罗马的天文、建筑和文化
第六章 中国古代的四大发明
第七章 灿烂的东方文明
第八章 几何建立之源
第九章 敢于挑战权威的勇士
第十章 变革的时代,探险者的天堂
第十一章 群星闪耀的时代
第十二章 如虎添翼的“千里眼”
第十三章 站在巨人肩膀上的小男孩
第十四章 点亮了人类夜晚的科学家
第十五章 活了的机器
第十六章 会玩的化学家们
第十七章 人类从哪儿来的?
第十八章 有趣的生物学家
第十九章 视荣誉如玩具的科学家
第二十章 靠发明致富的科学家
第二十一章 带领人类飞翔的人
第二十二章 炸药与诺贝尔的故事
第二十三章 爱因斯坦和原子弹的诞生
第二十四章 神奇的第三次科技革命
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★科学既是人类智慧的成果,又是最有希望的物质福利的源泉。
——英国科学家 贝尔纳
★好奇心造就科学家和诗人。
——法国作家 法朗士
★我爱我的老师,我更爱真理。
——古希腊哲学家、科学家 亚里士多德