序:歷史導(dǎo)向的科普與在科普中歷史的“前沿”
劉兵
科學(xué)普及(簡稱科普),應(yīng)該普及什么內(nèi)容,至今已經(jīng)有了不少的討論。傳統(tǒng)意義上的科普,其主要目的是向大眾普及具體的科學(xué)知識(shí),尤其是前沿的科學(xué)知識(shí)。后來人們逐漸意識(shí)到,除了具體的科學(xué)知識(shí),科普其實(shí)還可以而且應(yīng)該包含更多的內(nèi)容,并且應(yīng)該具備人文的視野和關(guān)懷。就此而言,將科學(xué)史內(nèi)容納入到科學(xué)普及的范疇當(dāng)中,是恰如其分的。
但是,在比較常見的涉及科學(xué)史內(nèi)容的科普中,所利用、所傳達(dá)的科學(xué)史內(nèi)容大多又是比較“標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)史。所謂“標(biāo)準(zhǔn)”的科學(xué)史,大約是指那種按照目前的研究和標(biāo)準(zhǔn)較有“定論”的歷史。不過,這樣的有所謂“定論”的歷史,與當(dāng)時(shí)實(shí)際的情形,經(jīng)常有一定的差異。
《科學(xué)美國人》在國際范圍內(nèi),是一本一流的科普期刊。從這本期刊上選取經(jīng)典科普文章,對(duì)于國內(nèi)的讀者來說,是很有價(jià)值的科普。不僅于此,這本刊物上還有另外一些為現(xiàn)在的科普所缺少,但卻另有價(jià)值的內(nèi)容。這本書恰恰就是在這種有新意的視角下,選擇了新的另有價(jià)值的內(nèi)容。
具體地講,這本刊物多年來,一直設(shè)有“經(jīng)典回眸”欄目。該欄目選擇不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)來報(bào)道和觀察若干年前的科學(xué)和技術(shù)進(jìn)展。這樣的時(shí)間選擇跨度會(huì)達(dá)150年之久。也正像我們所知道的那樣,在不同的歷史時(shí)期,人們對(duì)科學(xué)和技術(shù)進(jìn)展的判斷和評(píng)價(jià)是不同的。以此類推,甚至我們可以說,人們目前對(duì)當(dāng)下科學(xué)和技術(shù)進(jìn)展的判斷和評(píng)價(jià),在若干若干年之后的人們看來,也會(huì)顯得有些“幼稚”或“可笑”。但無論是過去的認(rèn)識(shí)還是現(xiàn)在的認(rèn)識(shí),它們雖然不是永恒不變的,卻又是曾經(jīng)真實(shí)地存在過。這本書,精選在過去不同歷史時(shí)期人們對(duì)當(dāng)時(shí)和以前的科學(xué)技術(shù)進(jìn)展的看法,會(huì)讓讀者有一種更加貼近當(dāng)時(shí)歷史的生動(dòng)感受。這既是一份珍貴的、富有啟發(fā)性的史料,同時(shí)作為科普的內(nèi)容,也會(huì)讓讀者通過歷史的視角,對(duì)科學(xué)和技術(shù)有一種新的看法,意識(shí)到科學(xué)和技術(shù)是在不斷發(fā)展變化而非一勞永逸的,意識(shí)到人類對(duì)科學(xué)和技術(shù)的研究總是有局限的。
在目前科普出版成為熱點(diǎn)的情況下,要將科普做出新意并非易事。也正由于以上的原因,我們可以說,這本書恰恰是科普領(lǐng)域中很少見的頗有新意的新類型,這是非常令人欣喜的。
希望讀者通過閱讀此書,能夠?qū)茖W(xué)和技術(shù)有新的感受、新的理解,并將這種意識(shí)內(nèi)化為一種新的方式,去看待人類是如何認(rèn)識(shí)世界和認(rèn)識(shí)自身的。這將是科普的一種新意義。
2015年7月1日于清華園荷清苑
前言:科學(xué)奇跡的見證者
《環(huán)球科學(xué)》雜志社社長 陳宗周
1845年8月28日,一張名為《科學(xué)美國人》的科普小報(bào)在美國紐約誕生了。創(chuàng)刊之時(shí),創(chuàng)辦者魯弗斯??波特(Rufus M. Porter)就曾豪邁地放言:當(dāng)其他時(shí)政報(bào)和大眾報(bào)被人遺忘時(shí),我們的刊物仍將保持它的優(yōu)點(diǎn)與價(jià)值。
他說對(duì)了,當(dāng)同時(shí)或之后創(chuàng)辦的大多數(shù)美國報(bào)刊都消失得無影無蹤時(shí),170 歲的《科學(xué)美國人》依然青春常駐、風(fēng)采迷人。
如今,《科學(xué)美國人》早已由最初的科普小報(bào)變成了印刷精美、內(nèi)容豐富的月刊,成為全球科普雜志的標(biāo)桿。到目前為止,它的作者,包括了愛因斯坦、玻爾等150余位諾貝爾獎(jiǎng)得主——他們中的大多數(shù)是在成為《科學(xué)美國人》的作者之后,再摘取了那頂桂冠的。它的無數(shù)讀者,從愛迪生到比爾??蓋茨,都在《科學(xué)美國人》這里獲得知識(shí)與靈感。
從創(chuàng)刊到今天的一個(gè)多世紀(jì)里,《科學(xué)美國人》一直是世界前沿科學(xué)的記錄者,是一個(gè)個(gè)科學(xué)奇跡的見證者。1877年,愛迪生發(fā)明了留聲機(jī),當(dāng)他帶著那個(gè)人類歷史上從未有過的機(jī)器怪物在紐約宣傳時(shí),他的第1站便選擇了《科學(xué)美國人》編輯部。愛迪生徑直走進(jìn)編輯部,把機(jī)器放在一張辦公桌上,然后留聲機(jī)開始說話了:“編輯先生們,你們伏案工作很辛苦,愛迪生先生托我向你們問好!”正在工作的編輯們驚訝得目瞪口呆,手中的筆停在空中,久久不能落下。這一幕,被《科學(xué)美國人》記錄下來。1877年12月,《科學(xué)美國人》刊文,詳細(xì)介紹了愛迪生的這一偉大發(fā)明,留聲機(jī)從此載入史冊(cè)。
留聲機(jī),不過是《科學(xué)美國人》見證的無數(shù)科學(xué)奇跡和科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的一個(gè)例子。
可以簡要看看《科學(xué)美國人》報(bào)道的歷史:達(dá)爾文發(fā)表《物種起源》,《科學(xué)美國人》馬上跟進(jìn),進(jìn)行了深度報(bào)道;萊特兄弟在《科學(xué)美國人》編輯的激勵(lì)下,揭示了他們飛行器的細(xì)節(jié),刊物還發(fā)表評(píng)論并給萊特兄弟頒發(fā)銀質(zhì)獎(jiǎng)杯,作為對(duì)他們飛行距離不斷進(jìn)步的獎(jiǎng)勵(lì);當(dāng)“太空時(shí)代”開啟,《科學(xué)美國人》立即濃墨重彩地報(bào)道,把人類太空探索的新成果、新思維傳播給大眾。
今天,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更加迅猛,《科學(xué)美國人》的報(bào)道因此更加精彩紛呈。新能源汽車、私人航天飛行、光伏發(fā)電、干細(xì)胞醫(yī)療、DNA計(jì)算機(jī)、家用機(jī)器人、“上帝粒子”、量子通信……《科學(xué)美國人》始終把讀者帶領(lǐng)到科學(xué)Zui前沿,一起見證科學(xué)奇跡。
《科學(xué)美國人》也將追求科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)與科學(xué)通俗相結(jié)合的傳統(tǒng)保持至今并與時(shí)俱進(jìn)。于是,在今天的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,《科學(xué)美國人》及其網(wǎng)站當(dāng)之無愧地成為報(bào)道世界前沿科學(xué)、普及科學(xué)知識(shí)的科普媒體。
科學(xué)是無國界的,《科學(xué)美國人》也很快傳向了全世界。今天,包括中文版在內(nèi),《科學(xué)美國人》在全球用 15 種語言出版國際版本。
《科學(xué)美國人》在中國的故事同樣傳奇。這本科普雜志與中國結(jié)緣,是楊振寧先生牽線,并得到了黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人的熱心支持。1972年7月1日,在周恩來總理于人民大會(huì)堂新疆廳舉行的宴請(qǐng)中,楊先生向周總理提出了建議:中國要加強(qiáng)科普工作,《科學(xué)美國人》這樣的優(yōu)秀科普刊物,值得引進(jìn)和翻譯。由于中國當(dāng)時(shí)正處于“文革”時(shí)期,楊先生的建議6年后才得到落實(shí)。1978年,在“全國科學(xué)大會(huì)”召開前夕,《科學(xué)美國人》雜志中文版開始試刊。1979年,《科學(xué)美國人》中文版正式出版。《科學(xué)美國人》引入中國,還得到了時(shí)任副總理的鄧小平以及時(shí)任國家科委主任的方毅(后擔(dān)任副總理)的支持。一本科普刊物在中國受到如此高度的關(guān)注,體現(xiàn)了國家對(duì)科普工作的重視,同時(shí),也反映出刊物本身的科學(xué)魅力。
如今,《科學(xué)美國人》在中國的傳奇故事仍在續(xù)寫。作為《科學(xué)美國人》在中國的版權(quán)合作方,《環(huán)球科學(xué)》雜志在新時(shí)期下,充分利用互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代全新的通信、翻譯與編輯手段,讓《科學(xué)美國人》的中文內(nèi)容更貼近今天讀者的需求,更廣泛地接觸到普通大眾,迅速成為了中國影響力Zui大的科普期刊之一。
《科學(xué)美國人》的特色與風(fēng)格十分鮮明。它刊出的文章,大多由工作在科學(xué)Zui前沿的科學(xué)家撰寫,他們?cè)趯懽鬟^程中會(huì)與具有科學(xué)敏感性和科普傳播經(jīng)驗(yàn)的科學(xué)編輯進(jìn)行反復(fù)討論?茖W(xué)家與科學(xué)編輯之間充分交流,有時(shí)還有科學(xué)作家與科學(xué)記者加入寫作團(tuán)隊(duì),這樣的科普創(chuàng)作過程,保證了文章能夠真實(shí)、準(zhǔn)確地報(bào)道科學(xué)前沿,同時(shí)也讓讀者大眾閱讀時(shí)興趣盎然,激發(fā)起他們對(duì)科學(xué)的關(guān)注與熱愛。這種追求科學(xué)前沿性、嚴(yán)謹(jǐn)性與科學(xué)通俗性、普及性相結(jié)合的辦刊特色,使《科學(xué)美國人》在科學(xué)家和大眾中都贏得了巨大聲譽(yù)。
《科學(xué)美國人》的風(fēng)格也很引人注目。以英文版語言風(fēng)格為例,所刊文章語言規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn),但又生動(dòng)、活潑,甚至不乏幽默,并且反映了當(dāng)代英語的發(fā)展與變化。由于《科學(xué)美國人》反映了Zui新的科學(xué)知識(shí),又反映了規(guī)范、新鮮的英語,因而它的內(nèi)容常常被美國針對(duì)外國留學(xué)生的英語水平考試選作試題,近年有時(shí)也出現(xiàn)在中國全國性的英語考試試題中。
《環(huán)球科學(xué)》創(chuàng)刊后,很注意保持《科學(xué)美國人》的特色與風(fēng)格,并根據(jù)中國讀者的需求有所創(chuàng)新,同樣受到了廣泛歡迎,有些內(nèi)容還被選入國家考試的試題。
為了讓更多中國讀者了解世界科學(xué)的Zui新進(jìn)展與成就、開闊科學(xué)視野、提升科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力,《環(huán)球科學(xué)》雜志社和外語教學(xué)與研究出版社展開合作,編輯出版能反映科學(xué)前沿動(dòng)態(tài)和Zui新科學(xué)思維、科學(xué)方法與科學(xué)理念的“《科學(xué)美國人》精選系列”叢書,包括“科學(xué)zui前沿”、“專欄作家文集”、《再稀奇古怪的問題也有個(gè)科學(xué)答案》、《不可思議的科技史》、《生機(jī)無限:醫(yī)學(xué)2.0》、《快樂從何而來》、《2036,氣候或?qū)?zāi)變》和《改變世界的非凡發(fā)現(xiàn)》等。
叢書內(nèi)容精選自近幾年《環(huán)球科學(xué)》刊載的文章,按主題劃分,結(jié)集出版。這些主題匯總起來,構(gòu)成了今天世界科學(xué)的全貌。
叢書的特色與風(fēng)格也正如《環(huán)球科學(xué)》和《科學(xué)美國人》一樣,中國讀者不僅能從中了解科學(xué)前沿和Zui新的科學(xué)理念,還能受到科學(xué)大師的思想啟迪與精神感染,并了解世界Zui新科技的科學(xué)記者與撰稿人如何報(bào)道科學(xué)進(jìn)展與事件。
在我們努力建設(shè)創(chuàng)新型國家的今天,編輯出版“《科學(xué)美國人》精選系列”叢書,無疑具有很重要的意義。展望未來,我們希望,在《環(huán)球科學(xué)》以及這些叢書的讀者中,能出現(xiàn)像愛因斯坦那樣的科學(xué)家、愛迪生那樣的發(fā)明家、比爾??蓋茨那樣的科技企業(yè)家。我們相信,我們的讀者會(huì)創(chuàng)造出無數(shù)的科學(xué)奇跡。
未來中國,一切皆有可能。
電報(bào)的發(fā)明者(1858年7月)
眾所周知,英國人聲稱電磁式電報(bào)(magnetic telegraph)是由英國人惠斯通(Wheatstone)教授發(fā)明的。而跨越大西洋電報(bào)公司的成立,則讓更多的歐洲人開始討論,誰才是電報(bào)的真正發(fā)明者。法國巴黎的《通報(bào)》(Moniteur)認(rèn)為,莫爾斯(M. Morse)雖不是電報(bào)原理的創(chuàng)立者,卻是第1個(gè)將該原理投入實(shí)際應(yīng)用的人。
升降梯(1862年12月)
紐約州揚(yáng)克斯的奧的斯兄弟制造了一臺(tái)設(shè)計(jì)巧妙又非常實(shí)用的升降梯,專供商店和庫房使用。在升降梯平臺(tái)與繩索連接處的上方,可以看到棘輪的齒,它被固定在平臺(tái)的升降導(dǎo)軌上。這個(gè)設(shè)計(jì)相當(dāng)重要,它能在升降裝置或繩索發(fā)生意外時(shí),保護(hù)貨物和附近人員的安全。
彩色照片(1907年7月)
巴黎的盧米埃爾兄弟—奧古斯特??盧米埃爾先生(Mr. Auguste Lumière)和路易??盧米埃爾先生(Mr. Louis Lumière) 帶來了彩色攝影方面的創(chuàng)新!盧米埃爾兄弟是法國首屈一指的攝影專家,他們?cè)谝慌_(tái)普通照相機(jī)中的一塊干版上拍出彩色照片,曝光時(shí)間不超過一秒鐘。這種特制的干版其實(shí)是一塊上面覆蓋著細(xì)小顆粒的玻璃板(馬鈴薯淀粉是制造彩色顆粒的絕佳材料)。這些顆粒共有三種顏色,充當(dāng)著干版的色彩過濾器。彩色微粒層上面是一層防水清漆,再上面是一層溴化銀凝膠感光乳劑,這種乳劑對(duì)所有的顏色都非常敏感。 萊特的飛行器(1908年8月)
鑒于威爾伯??萊特(Wilbur Wright)在法國進(jìn)行了精彩的飛行表演,而且不久后在靠近華盛頓的邁爾斯堡,奧維爾??萊特(Orville Wright)也將進(jìn)行飛行表演。因此在這期雜志中,我們很高興讀者呈現(xiàn)這架聞名世界的飛機(jī)的首張清晰照片。在此之前,萊特兄弟對(duì)飛機(jī)的情況一直嚴(yán)格保密。
痛失“泰坦尼克號(hào)”(1912年4月)
1912年4月14日周六,夜空清朗,星光熠熠,在海上航行的Zui大、據(jù)說也是Zui安全的蒸汽船在預(yù)定航線撞上冰山,不出幾個(gè)小時(shí)就沉入水下,船上1,600多名乘客葬身冰海。以技術(shù)角度看,這場(chǎng)巨大的災(zāi)難為我們留下了三個(gè)教訓(xùn)。首先,輪船建造師還無法造出絕不沉沒的船只,或許永遠(yuǎn)也造不出。其次,既然所有船只都有可能沉沒,那就至少應(yīng)該帶上足夠數(shù)量的救生艇,這樣一旦發(fā)生海難所有乘客都能搭乘,等到別的船只收到無線電求救信號(hào)趕到出事現(xiàn)場(chǎng)。第三,蒸汽客船的跨大西洋航線應(yīng)該南移至浮冰絕跡的海域。
放射性元素(1910年3月)
根據(jù)放射性衰變理論,放射性礦物質(zhì)中釙的含量肯定非常少。根據(jù)這一理論,釙被看作鐳的衰變產(chǎn)物。處于放射性平衡時(shí),這兩種物質(zhì)的相對(duì)比例等同于它們平均壽命的比值。鐳的平均壽命約為釙的5,300倍,每噸瀝青鈾礦中含有0.2克鐳,也就是說這種礦每噸中釙的含量不可能超過0.04毫克。最近,利用專門囤積的幾噸鈾礦殘余物,我們開展了一項(xiàng)提取濃縮釙的化學(xué)研究。—居里夫人(Mdme. Pierre. Curie)和安德烈-路易??德比耶納(André-Louis Debierne)
宇稱終結(jié)(1957年6月)
τ介子和θ介子都會(huì)隨著時(shí)間的流逝而發(fā)生衰變。τ介子會(huì)分解為3個(gè)π介子,而θ介子則會(huì)分裂為2個(gè)π介子。令人困惑的是,除了衰變方式不同以外,τ介子和θ介子的其他特性都完全相同。它們有可能是同一種粒子嗎?一種粒子具有兩種不同的衰變方式是可能的,理論上沒有問題,現(xiàn)實(shí)中也找到過先例。但是τ介子和θ介子卻明顯違背了宇稱守恒定律。面對(duì)這一難題,美國哥倫比亞大學(xué)的李政道和普林斯頓高等研究院的楊振寧大膽地提出了這樣一種可能:在τ介子、θ介子及類似的粒子衰變過程中,宇稱守恒定律并不成立。—菲利普??莫里森(Philip Morrison)
DNA 復(fù)制(1957年9月)
脫氧核糖核酸(DNA)是遺傳物質(zhì),這已成定論。我們現(xiàn)在面臨的問題是,DNA如何進(jìn)行自我復(fù)制。在以前的文章中,我曾提出,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)也許能幫助我們找到答案。這一設(shè)想的基本原理如下:DNA的兩條鏈完美地匹配在一起,就像一只手戴著合適的手套,如果用某種方法將它們分開,原來的手就成為制造新手套的模板,而原來的手套則是制造新手的模板。這樣,一只戴著手套的手,就變成了兩只戴著手套的手。從化學(xué)角度講,我們可以推測(cè),細(xì)胞內(nèi)的單鏈可以按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則與模板鏈排列在一起!ダ饰魉??克里克(Francis Crick)