前言  偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是如何產(chǎn)生的

本書通過(guò)介紹影響人類文明進(jìn)程的40個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，向青少年講述科學(xué)的歷史和本質(zhì)。為什么要從實(shí)驗(yàn)入手講述呢？因?yàn)槿祟愒诳茖W(xué)和技術(shù)上的進(jìn)步離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)�？梢灾v，科學(xué)的發(fā)展歷史就是人類不斷做實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律的歷史。今天，學(xué)習(xí)科學(xué)依然要從做實(shí)驗(yàn)入手，而青少年要想培養(yǎng)創(chuàng)造力，也需要從做實(shí)驗(yàn)開(kāi)始。

實(shí)驗(yàn)和我們?nèi)粘Ｆ胀ǖ挠^察有三個(gè)不同點(diǎn)。其一，日常的觀察通常是沒(méi)有目的的，因此獲取新知識(shí)的效率較低；實(shí)驗(yàn)通常是為了一個(gè)明確目的而專門設(shè)計(jì)的，在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)者會(huì)主動(dòng)收集信息。其二，日常觀察到的現(xiàn)象常常不可重復(fù)，即便看似一樣的現(xiàn)象，每一次發(fā)生的條件和產(chǎn)生的結(jié)果都不大相同，因此通過(guò)觀察總結(jié)出一般性規(guī)律是很難的，很多時(shí)候，人們還會(huì)將特例錯(cuò)當(dāng)一般性規(guī)律；但實(shí)驗(yàn)是刻意設(shè)計(jì)的，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)每一次進(jìn)行時(shí)，實(shí)驗(yàn)的條件、設(shè)備都是相同的，因此它們的結(jié)果也具有可重復(fù)性，也就是說(shuō)，無(wú)論誰(shuí)來(lái)做，只要條件和流程一樣，結(jié)果也一樣，這樣就能發(fā)現(xiàn)一般性規(guī)律。我們只有在獲得一般性規(guī)律之后，才能利用它們進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，改變世界。其三，日常觀察到的事情不是我們每一個(gè)觀察者可控的，因此，我們很難比較觀察到的現(xiàn)象，得出科學(xué)結(jié)論；但實(shí)驗(yàn)卻是可控的，我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知不同方法、不同流程的優(yōu)劣，不同配方的有效性，這樣我們就能非常快地取得進(jìn)步，對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)品、方法、服務(wù)進(jìn)行升級(jí)。因此，了解實(shí)驗(yàn)是了解科學(xué)的鑰匙，也是培養(yǎng)創(chuàng)造力的手段。

在科學(xué)發(fā)展歷程中，有不少重大的、影響人類文明進(jìn)程的實(shí)驗(yàn)，比如阿基米德所做的浮力實(shí)驗(yàn)，焦耳發(fā)現(xiàn)能量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，巴斯德發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的鵝頸瓶肉湯實(shí)驗(yàn)等。這些科學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決問(wèn)題的思路和他們得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一樣重要，甚至更重要。今天的學(xué)生學(xué)習(xí)浮力定律、能量守恒定律或者細(xì)菌致病的原理，只需要一堂課的時(shí)間，它們并不難；但是如何能夠通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握探索科學(xué)問(wèn)題的方法，卻不是一件容易的事情。因此，本書介紹了歷史上那些偉大的科學(xué)家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和過(guò)程，希望大家從此學(xué)會(huì)他們的科學(xué)思維方法。只有掌握了這些方法，才能做出自己的創(chuàng)新。

今天，從小學(xué)到高中的教科書已經(jīng)系統(tǒng)性地介紹了基本的科學(xué)知識(shí)。但是教科書上一般不會(huì)介紹學(xué)生需要了解的三種知識(shí)：其一，基本的科學(xué)知識(shí)是如何被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)的科學(xué)家是如何思考的；其二，它們?yōu)槭裁粗匾�，�?duì)后來(lái)的科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了什么影響；其三，為了發(fā)現(xiàn)這些新知識(shí)，需要設(shè)計(jì)什么實(shí)驗(yàn)，或者實(shí)驗(yàn)和科學(xué)有何關(guān)系。本書就是為大家補(bǔ)上這三種知識(shí)，以便大家對(duì)科學(xué)有完整的了解。

本書的內(nèi)容從最早的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)——測(cè)量講起，一直講到轟動(dòng)世界的引力場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。希望通過(guò)這40個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓讀者朋友了解科學(xué)發(fā)展的歷史、最新的動(dòng)態(tài)，以及更重要的——科學(xué)方法。