第一課　科學(xué)是如何誕生的？

最早的科學(xué)家

你們可能都經(jīng)歷過(guò)成長(zhǎng)過(guò)程中的這一階段，喜歡不停地問(wèn)“為什么”，把周圍的人都快逼瘋了。為什么水是濕的？為什么在很冷的時(shí)候水會(huì)變成固體？為什么把糖放入水中會(huì)消失？為什么糖怎么都不能塞滿嘴巴？當(dāng)然，還有為什么天空是藍(lán)色的？

觀察小貓或小狗時(shí)，你們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們同樣具備好奇心。小動(dòng)物通常會(huì)通過(guò)“嗅”來(lái)感知世界。小貓咪可能會(huì)對(duì)自己的尾巴很好奇，從而轉(zhuǎn)著圈子捉尾巴。因此，更多的時(shí)候，好奇心就等同于玩耍。

好奇心使得人類作為一個(gè)物種成功地生存了下來(lái)。由于我們能了解自己所處的世界，也能相互傳授自己所學(xué)到的知識(shí)，所以我們就有能力在地球的任何一個(gè)角落生存。我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了如何在沙漠、雨林、山頂以及雪地中生活，也學(xué)會(huì)了如何狩獵、保暖以及種植植物。

科學(xué)家的歷史可以追溯到很久以前，直指我們的鼻祖。雖然這些早期的科學(xué)家沒(méi)有身著白大褂，但我們?nèi)苑Q之為“科學(xué)家”。因?yàn)樗麄冏屑?xì)地觀察和研究了周圍的生存環(huán)境，并通過(guò)無(wú)數(shù)次的嘗試或?qū)嶒?yàn)，得到了獲取食物、搭建棲身之地以及互相療傷的最佳方法。同現(xiàn)在的科學(xué)家一樣，祖先們相互交流自己所學(xué)的知識(shí)，利用集體智慧解釋了過(guò)去，甚至預(yù)測(cè)了未來(lái)。

在2000多年以前，中美洲的瑪雅人運(yùn)用太陽(yáng)、月亮和金星的詳細(xì)觀察資料制定了一套非常精確的歷法。他們能預(yù)測(cè)出發(fā)生日食、月食的時(shí)間，也能夠很輕易地計(jì)算出四季的起始時(shí)間，甚至在沒(méi)有任何金屬工具或車輪幫助的情況下，建造出了迄今依然屹立不倒的不可思議的神奇建筑。

最著名的瑪雅建筑之一是一座被稱為艾爾卡斯蒂略（El Castillo）的金字塔。瑪雅人把歷法知識(shí)與建筑技能融合在一起建成了這座金字塔，其一大特色在于：在春天和秋天到來(lái)之際，陽(yáng)光恰好會(huì)到達(dá)西邊臺(tái)階邊緣的頂部，再隨著臺(tái)階邊緣逐漸下移，直到底部的雕刻蛇頭。這樣制造出來(lái)的特殊效果就好像是一條長(zhǎng)長(zhǎng)的毒蛇正順著臺(tái)階向下爬。（如圖所示，現(xiàn)在仍有絡(luò)繹不絕的游人來(lái)此觀賞金字塔左側(cè)正在下樓梯的“影子蛇”。）

和瑪雅人一樣，世界各族人民都利用科學(xué)技術(shù)在各自的生存環(huán)境中獲得了成功。然而，真正的現(xiàn)代科學(xué)直至500年前才在歐洲出現(xiàn)。那個(gè)時(shí)候，歐洲人開(kāi)始比以往任何時(shí)候都更多地應(yīng)用工具、數(shù)學(xué)、邏輯與交流來(lái)提出和解決有關(guān)世界的問(wèn)題。

和其他科學(xué)家一樣，歐洲科學(xué)家們也一直致力于太陽(yáng)、月亮、星星和恒星的研究。1609年，第一架天文望遠(yuǎn)鏡誕生于荷蘭。意大利科學(xué)家伽利略在獲知這一消息后，于同一年制造了性能比第一架強(qiáng)七倍的天文望遠(yuǎn)鏡。1610年，伽利略用自己制造的天文望遠(yuǎn)鏡仔細(xì)地觀察夜空，從而成為第一個(gè)發(fā)現(xiàn)木星周圍有小圓點(diǎn)移動(dòng)的人。

通過(guò)仔細(xì)觀測(cè)這些圓點(diǎn)及其運(yùn)行方式，伽利略證實(shí)了遙遠(yuǎn)的木星周圍圍繞著四顆不同的衛(wèi)星，并且每顆衛(wèi)星都有各自的運(yùn)行軌道。

這是人類第一次發(fā)現(xiàn)我們頭頂?shù)脑铝敛⒉皇俏ㄒ坏男l(wèi)星，同時(shí)地球也不是萬(wàn)物繞之旋轉(zhuǎn)的中心。但在那之前，幾乎所有人都堅(jiān)信太陽(yáng)和所有行星都圍繞地球旋轉(zhuǎn)，地球不是一顆普通的行星，而是萬(wàn)物的中心，更是唯一擁有衛(wèi)星的行星。不過(guò)，現(xiàn)在我們知道至少還有另一顆行星擁有衛(wèi)星，那些衛(wèi)星圍繞的不是地球，而是木星。

很快，全歐洲的人們都開(kāi)始利用天文望遠(yuǎn)鏡去研究所有能看見(jiàn)的事物。觀察到圍繞木星運(yùn)行的四顆衛(wèi)星，使人們認(rèn)識(shí)到地球和其他行星一樣都圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于太陽(yáng)和所有行星都圍繞地球旋轉(zhuǎn)的舊理論，是一個(gè)巨大的改變！

天文望遠(yuǎn)鏡給我們上了非常重要的一課，弄清了我們?cè)谟钪嬷械奈恢?。但其更重大的意義在于，科學(xué)已經(jīng)從純粹結(jié)合觀察、工具、邏輯、數(shù)學(xué)與交流的研究方式上發(fā)展起來(lái)。隨著它的發(fā)展，科學(xué)已不僅僅是一種滿足好奇心的方法，甚至還可以用來(lái)拯救生命。