《科学的历史》试读：引言

科学家们在不时地作出一些永远改变世界的发现。没有人想回到没有麻醉就做手术的日子、没有电的黑夜和没有电脑的生活。 科学发现让我们看清了人类世界所面临的危险，如小行星和气候变化，并给了我们防御这些灾害的手段。科学也解答了一些不可思议的问题，如时空的起源、地球生命的起源，以及粒子之间的相互作用如何决定了物质的行为。所有这些突破都来自科学家的天才和努力。有些突破是多年研究的成果，有些突破则是偶然的发现，如抗生素的发现和大爆炸理论的证据。这些“意外发现”证明了并无预设目标的蓝天研究（blue-sky research）的价值。 本书选取了人类历史上最重要的100个科学发现，它们塑造了我们的世界，并让我们一窥宇宙的全貌。本书将按照年代顺序介绍这些发现，从最基础的计数开始，最后以2010年合成生命的成功创造收尾。 有些突破各位可能都听说过，如激光、抗菌防腐剂和冰期的发现。还有一些突破可能对你们来说很新奇，例如纳维-斯托克斯方程和富勒烯。纳维-斯托克斯方程是流体力学的核心，而富勒烯是新型碳，具有非凡的工程特性。本书也囊括了最“热门”的发现，它们对人类知识作出了重大贡献，如相对论、量子理论、计算机和进化论。 但或许其中最大的突破是科学方法，即提出理论并设计实验进行验证的方法。11世纪时，伊拉克科学家海什木首先提出了科学方法。正因有了科学方法这个简单的前提，才有了之后一切的发展和突破。 未来会怎样？ 科学在不断发展，今后还会有更多新的发现。例如，天文学家正在寻找太阳系外行星上的生命。我们明白了地球并非宇宙中唯一的生命包容所，因而改变了对生命、宗教以及人类作为一个社会整体如何行事的看法。按照研究发展的速度，外星生命如果存在，那么我们可能会在未来几十年内发现他们。其他研究人员正在利用量子理论的定律打造计算机，来完成现在的“经典”计算机不可能完成的任务。量子计算机可以破解“经典”计算机难以理解的代码，搜索速度快如闪电，甚至能够通过改变处理信息的方式来改变银行的业务方式。理论家认为，这些计算机的强劲性能源于对平行宇宙中自身副本的利用。科学家已经在实验室中制造出了原型量子计算机，并预计不出20年就会出现台式量子计算机。 同时，物理学家正在努力寻求可能的最重要的突破：引力量子理论。爱因斯坦的广义相对论（人类现有最好的引力理论）与现代量子理论互不相容，后者是研究亚原子粒子的物理学分支。然而，阐述宇宙起源的大爆炸理论，必然需要引力的量子描述。因此，如果能推导出正确的引力量子理论，这将是一大进步，我们从而可将引力和其他基本力（电磁力、强相互作用和弱相互作用）统一起来，得出一个“万用理论”。 水晶球 当然，未来最令人振奋的发现将是那些我们无法预测的。例如2010年，科学家在美国加利福尼亚州的一个湖泊中，发现了能依靠砷元素生长壮大的细菌，而砷对其他已知的生命形态来说都是有毒物质。至本书写作时为止，所有生命形态都是基于六种化学元素——氢、碳、氧、氮、硫和磷。但这些细菌却用砷代替了其他生物体内的磷。如果地球上的生命都有这样的多样性，那么我们也就没有理由非要在其他世界寻找跟地球上一样的生命形态了。 有些发展，人们已经有所预见，但并不知道它们具体会带来怎样的影响。未来学家雷•库兹韦尔认为人工智能，即致力于模仿人类决策和思维能力的计算机，便是如此。他表示，计算机智能超越人类智能后，它们就会不断重新设计自己，直至其智能提升速度接近无穷大。库兹韦尔称这种状态为“奇点”，这个词最早是由科幻作家弗农•维格创造的。如果奇点存在，那么奇点来临后的生命会是什么样的呢？谁也不知道答案。但库兹韦尔相信，奇点会在21世纪结束前降临。 这就是未来。尽管还有许多突破尚未到来，但我想各位势必都会认同，今天的科学已经是基于一些了不起的成就之上了。愿各位能享受阅读这些科学发现的乐趣。