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福利丨重走科学发现之路:上万年前的科学,是怎么发展起来的

福利丨重走科学发现之路:上万年前的科学,是怎么发展起来的
2020年12月25日 09:59 新浪网 作者 新京报书评周刊
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  又到了星期五,书评君的福利派来啦!

  本周推荐给大家的是一套由科学家写给孩子的诗意科学课“给少年的诗意科学课”系列(全3册,定价198元)。这是一套面向7至15岁少年的原创科普丛书,以生动幽默的科学探索故事和诗意风趣的语言讲述了人类获得科学知识的过程。

  “给少年的诗意科学课”系列(全3册)将带领大家“穿越”到科学知识还未被发现的年代,同科学巨匠们一道重走科学发现之路。在科学家发现知识的过程中,串起科学的发展历程,学习科学家的思维方式,激发对科学的兴趣。

  在你我之间,

  隔着多少粒子?

  就像五指和星辰之间,

  隔着多少位数字。

  在涟漪和指纹之间,

  有多少的相似和相离?

  就像两人的轨迹,

  有多少的同行和背驰。

  一个方程是否有解?

  在实与虚之间让人无所适从。

  如果每一次选择是不同的结局,

  搜寻一个函数就可耗尽一生。

  

  “给少年的诗意科学课”系列

  本周福利“给少年的诗意科学课”系列(全3册)前方预警,福利来袭

  近日,“嫦娥五号”顺利结束为期23天的太空之旅,返回地球,并带回1731克月球土壤样品,成功完成了中国首次月球采样返回任务。这一中国航天事业的里程碑,标志着“嫦娥”探月工程迈入了从“转”“落”到“回”的新阶段,也标志着人类对于月球的探索更进一步。

  对于月球,乃至宇宙的想象和向往,是人类最古老,也最广泛、最持久的好奇所在。千万年来,人类在仰望星空中逐渐了解了宇宙万物的规律,并把这些规律转化成我们能够应用的知识。在更早的过去,人们又是如何了解月球的呢?

  试想一下,如果离开书籍和网络,我们该如何知道月球离我们到底有多远呢?

  古希腊众科学家埃拉托色尼发现在夏至的正午,在赛伊尼(现阿斯旺)的物体没有影子,而在亚历山大港有影子,从而推断出地球是一个球形。于是,他派人在夏至正午测量了同一高度的竹竿在赛伊尼和亚历山大港的影子长度,并且丈量了两地的距离,从而巧妙地算出了地球的周长。

  然后,轮到阿里斯塔克出场。他发现了物体近大远小的比例关系,并用一枚银币到眼睛的距离关系推算出月亮到地球的距离大约是月亮直径的108倍。

  最后登场的是喜帕恰斯。喜帕恰斯通过发生日食时月球进入地球本影区的几何关系,推算出地球的直径是月球的3.5倍。

  终于,以三位天文学家为代表的古希腊人通过两百多年的探索,成功推算出了月球到地球的距离。而靠着这份对世界的好奇心,人类在上万年来发展出了完整的数学、物理、化学、计算机等学科体系,并把这些知识用到历法、农业、水利、气象、航海乃至今天的太空探索中。

  穿越科学简史,重走科学发现之路

  如果穿越回古代,离开了现代科技物品,我们应该如何获取科学知识呢?最好的办法当然是直接穿越到科学家身边,让科学家手把手教你。

  爱因斯坦和波尔

  “给少年的诗意科学课”系列(全3册)分为分成《三万年的数学》《两千年的物理》和《百年计算机》三册,就是让你“穿越”到超过50位科学家身边,去观察他们如何从科学探索中取得48个足以改变世界的科学成就。

  在科学家的探索过程中,可以“零距离”地观察他们的“一招一式”。比如,自托勒密的《天文学大成》开始,天空中的星星被认为都是围着地球转动,这个轨道被称为“本轮”——这就是著名的“地心说”。可是以火星为代表的行星有时候会朝着相反的方向“逆行”。于是后来的科学家在地心说的基础上修修补补,让行星沿着本轮再画出“小圈圈”,这被称为“均轮”。

  但这个假说并不完美。后来的哥白尼在仔细观察了行星的运动轨迹后,认为包括地球在内的行星都是围绕着太阳运动的——这就是著名的“日心说”。由于地球和火星都围绕着太阳运动,而地球的公转周期更短。因此,从地球的角度去观察火星,就会看见火星没有前进反而在倒退的现象,“火逆”问题就被完美地解决了。

  哥白尼:假设行星都围绕太阳运动,从地球的视角观察火星,就能解释火星“逆行”。

  在理解了科学家的思维方式之后,你也可以像科学家一样思考如何解决问题,而不是一味地背公式、做计算了。

  【精彩试读】

  0的来历

  在十进制被发明之后,中国的古人是用九个符号来表示数的。你没看错,是九个,而不是十个。他们是用一个空格来表示没有的。这在哲学上也很有道理:既然没有,既然空无一物,就让它空着。不过,空位用起来不是很方便,也容易被看漏。公元500年前后,也就是中国的南北朝的时候,古印度的数学兴盛了起来。

  由于深受佛教大乘空宗的影响,古印度的数学家阿耶波多专门用一个符号来表示“空”,即“没有”。一开始用的是一个点“·”,后来用圆圈表示。它的梵文,汉语音译为“舜若”,意译为“空”。0的出现,是数学史上的一大创造。古印度数学家们发现0很奇特,甚至诡异。我们来看:任何数字加上0或减去0,还是等于该数。所以,0是空无,似乎可有可无啊。

  但是,0乘任何一个数,都使这个数变成0。所以,0也很霸道吧。大乘空宗这一支佛教,强调“一切皆空”,世间万物,碰到0,马上成“空”,真是“是非成败转头空”。0的意义还在于,通过它可以定义负数,使得负数成为可能。一个负数,加上和它对应的正数,等于0。

  0是正数和负数的分界点,也是我们坐标系的原点。没有0就没有原点,也就没有了坐标系。这种认识,同样有可能受了大乘空宗的启发。大乘空宗佛教的“空”,在某种意义上也可以看作是原点,是佛教中认识万事万物的根本出发点。

  0发展到后来,并不仅仅是“空”了。比如,0℃的温度,并不是没有温度,而是冰点的温度。在此之上,冰融化;在此之下,水结冰。在地理学里,海拔0米,表示地势和海平面一样高。荷兰就有许多地方在海平面以下,属于洼地,海拔是负的。当0和其他数字结合在一起,跟在其他数字后面,会让一个数变得非常大。

  比如,在1后面跟一个0,就是10;跟两个0,就是100。最让人惊异的是,1÷0是多少呢?任何数字除以0,便会摧毁整个运算逻辑!所以,古希腊的数学家不愿意承认“0”这个数字概念。后来的古印度数学家发现,分母为0的分数是无法计算的。他们认为这种无法计算的数字,便是无限大。于是,一个似乎是最小又无关紧要的数字0,与无限大建立了联系。

  古印度人在发明0之前,已经发明了另外九个数字的符号,每个符号只用一笔就能写下来,非常方便。相比之下,无论是苏美尔人的数字、古巴比伦人的数字、古埃及的数字,还是中文数字,都采用了象形文字,远不如古印度人发明的符号这样简便。就这样,古印度人发明和完善了带有十个简易符号的十进制计数系统:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,都有了。

  这10个数字中,0是最后发明的,是老幺。但是,它在数学界和数学家心目中的地位,却是最高的。到了公元7世纪中叶,阿拉伯国家强盛起来,并侵入古印度。有一位古印度的天文学家把这套数字系统当作宝贝进献给了当时的阿拉伯国王。国王一看,这套计数法真是太简单方便了,所以,这套方法很快在阿拉伯国家流行了起来,并有了一些演变。

  到13世纪时,有一个意大利人叫斐波纳奇,他在阿拉伯国家做生意的时候,碰到了这套计数法,大为叹服。回到意大利后,他写了一本书叫《计算之书》,系统介绍和运用了印度数字。

  但是,一来因为传统,二来担心这些数字容易被篡改,所以,当时欧洲的很多国家制定法规,禁止使用这些数字。

  与当时欧洲使用的冗长繁杂的罗马数字相比,这种数字记法有很大优越性。所以,大家都喜欢用,渐渐地谁也不能阻挡它流行的脚步了。由于这些数字是欧洲人从阿拉伯带出来的,欧洲人一直称它为“阿拉伯数字”。

  那么,阿拉伯数字是在何时传入中国的呢?目前并无确证。但已知的,先后有两次:第一次在公元8世纪初的唐代传入了中国,不久就失传了。第二次大概在13—14世纪的元代。由于中国古代用“算筹”,使用起来也比较方便,所以,阿拉伯数字当时在中国没有得到及时的推广运用。

  20世纪初,随着中国对外国数学成就的吸收和引进,阿拉伯数字才开始在中国慢慢得到使用。阿拉伯数字在中国推广使用,仅仅有100多年的历史。在民国初期,认得阿拉伯数字的人是非常少的。

  “0”的起源,给我们很大的启发。用一个专门的符号,来表示“空”和“没有”。之后数学本身的发展,赋予了0更多更丰富的内涵,让数学的世界更加广阔。空,不再是空。当下次你看到这个0的时候,要仔细端量一番,不要把它看作“没有”,或者是一个微不足道的数学符号。迪士尼有一部讲希腊神话英雄阿喀琉斯的动画片《从0到英雄》(ZerotoHero),可以十分恰当地描述0在数学上的地位。近年来流行一个词,叫“数字英雄”。10个阿拉伯数字中,真正的数字英雄,不是别的,正是这个0。

  ——《三万年的数学》之

  《悟空之不空——0的来历》

  “给少年的诗意科学课”系列(全3册)

  (《三万年的数学》

  《两千年的物理》

  《百年计算机》)

  作者:海上云

  版本:天地出版社

  2020年11月

  如何

  参加

  1

  想要书的朋友请在下方留言区直接留言,给我们发来你想要“给少年的诗意科学课”系列(全3册)的理由!你给出的理由越真切,你距离收到赠书也就越近(包括点赞留言)。

  2

  “给少年的诗意科学课”系列(全3册)赠书共3套。我们将选择点赞数最高的1位读者(注意:我们不鼓励刷赞哦,同一位读者通过点赞方式仅可获得一次),以及留言最为真切的2位读者送出该书。如果未能获得赠书,又希望拥有这套“给少年的诗意科学课”系列(全3册)的,也可以点击上面的书封或阅读原文进行购买(有福利优惠价格哦)。

  3

  活动截止日期:2020年12月27日10时(我们会通过回复留言确认福利获得者,然后请被选中的读者另外单独发一条留言,告诉书评君你的邮寄地址和联系方式)。

  文案:安也;编辑:石延平。

  福利派

  阅读需要主张

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