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发布时间:2021-05-15 04:28:00

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作者:里京

出版社:暨南大学出版社

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科学人文

科学人文试读:

前言

启蒙思想家梁启超先生说:“少年智则国智,少年强则国强。”中西文化先驱、明末大科学家徐光启说:“欲求超胜,必先会通。”而今天,我们的教育仍无会通,无会通,则难思辨,则批判性和创造性思想薄弱。因此,我以十余年时间探究基础教育创新变革,发起中国基础通识教育实践,构建基础通识教育教学体系,创作《汉语·四字经》人文会通启蒙读本。

儿童教育也被称为启蒙,《易经》有:“蒙以养正,圣功也。”几千年中华历史流传下来几百部优秀蒙学读物,这些读物为古代中国启蒙了众多贤哲,荫及代代华人思想。多数童蒙读本,如《三字经》、《千字文》、《声律启蒙》等,在编纂与教学上兼顾字形、音、义之优,是古典蒙学的上乘之作,而在文义上所表现的是不分学科的会通知识结构,这种蒙学形式该是当今中华启蒙读物最值得传承借鉴的。由于当前流传的古代童蒙读物多成书于宋至清中期,之后具有传统特色的童蒙书几无面世,因此目前流传的童蒙书文义内涵也仅限于中华文化范围。而随着人类社会快速发展,近两百余年人类信息量远超过去两千年的总和,传统蒙学对人类经典文史及现代科学人文思想的缺项已成蒙学不足。所以,创新传承中华蒙学,创作出既兼具传统蒙学韵律美特色,又适合当代中华少年儿童启蒙教育,是开发基础通识教育读本的主导思想。

认知心理学先驱、著名心理学家和教育家罗姆·布鲁纳,在《教育过程》中提出,儿童从出生开始就伴随着教育,任何学科都可用与儿童认知结构相适应的知识结构进行教育。我认为,信息时代,少年儿童的认知发展,除了强调对儿童进行体悟式训练外,通过合适的方式获得大容量的图景概念是一个越来越重要的过程。图景概念有别于死记硬背、精确定义的文字概念,而是要在儿童的头脑里尽可能产生和储存大量的有兴趣的、灵活的,哪怕是模糊的图景意识。儿童在头脑里储存的图景概念越多,越容易在现实生活中对触及到的相关信息引起注意,产生思维碰撞,激发更广泛兴趣和联想,提高自我加工和判断能力,如此逐步孕育出严谨、审慎的思辨能力和丰富的想象力。

教育学创立者夸美纽斯曾提出“泛智论”,主张建立一个包罗万象的知识体系。而先哲庄子却说:“吾生也有涯,而学海无涯。”我们又说“信息爆炸”了。因此,当下要建立一个包罗万象的知识体系,其难度之大远非夸美纽斯时代可比。然而教学必是要抽丝于无绪中,即使抽出仅有的几百个知识元,只要是启蒙教育所必要的知识就会引爆智慧的链式反应。在本书创作构思中,关于“脑细胞各神经元依靠突触相互链接来传递脑电波的结构”也引起了我的关注,我把精选的每个知识元点看作一个脑神经元,把知识元的辐射看作神经元突触,辐射链接越多越长,那么这些知识元就会构成一个“聪慧”的知识网络,我称其为“神经网络知识结构”,这成为《汉语·四字经》知识架构的依据。《汉语·四字经》按中华文史、世界文史和科学人文三个主线分册,构成当代基础通识教育核心内容。全书在中华和世界上下五千余年人类发展史中汲取历史、文学、哲学、艺术、科学、人文之精华,主干四字一句,双句成韵,为学习者提供一套易于上口、博导联想的,古今中西会通、文理科哲会通、思想大成的基础学习典籍。针对主干韵文,我在精确考据和把握当前科学人文前沿的基础上,对每句韵文都作了解释,以方便学生、教师、家长的理解,使读本更利于课堂教学和家庭教育。《汉语·四字经》启蒙教育,不要强求死记,应以识字、诵读和兴趣探究为主,由诗韵入手以易于诵读,由图景意识入手以产生概念,为当代中华儿童开拓一条人文会通的精英思想启蒙之路。

这个世界真美好,因为有书可读,而书海无涯,关于书的选择则尤为重要。

愿中华民族的后代在书香中会通,实现超胜,此为《汉语·四字经》系列书作的目的。里京

总概

001

tiāndìxuánhuánɡyǔzhòuhónɡhuānɡ天地玄黄,宇宙洪荒,pánɡǔkāitiānqiánkūnchūzhānɡ盘古开天,乾坤初张。注释

玄:黑色。洪荒:混沌迷茫。

乾坤:一般代表天地、阴阳。《易·乾》卦中说:“天玄而地黄。”先秦杂家著作《尸子》中说:“四方上下曰宇,往古来今曰宙。”庄子首次在《齐物论》中将“宇宙”连用:“旁日月,挟宇宙,为其吻合。”所以,宇指空间,宙指时间,宇宙指时空。传说在天地刚开始产生的时候,天是黑色的,地是黄色的。远古时代,茫茫宇宙,天地相连,混沌一片。

在混沌的天地中有一个生命吸天地之精华而渐渐强壮起来,这个生命叫做盘古。盘古孕育成人以后,睡了一万八千年,醒来睁开双眼,发现周围黑暗混沌一片,非常气愤,便抓起身边的斧子朝混沌的世界劈去。天地分开了,混沌中轻的一部分(阳)飘动起来,冉冉上升,变成了蓝天;而较重的一部分(阴)则渐渐沉降,变成了大地。为了使天地不再合在一起,盘古就手撑天,脚蹬地,他每天长高一丈,天地也每天离开一丈,天地被他撑开了九万里,他也长成了一个高九万里的巨人。盘古开天辟地后,本来混沌不清的乾坤就分明了。

002

qìjùsāncáirìshēnɡwùzhǎnɡ气聚三才,日升物长,wǔxínɡwànwùliùhésānɡuānɡ五行万物,六合三光。注释

聚:汇集到一起。

长:生出。

有一种传说是,在乾坤初分后,混沌不清的形势被改变了。然而,各种形都是由气构成的,轻清的气,向上飘浮而成为天;重浊的气,向下凝沉而成为地;虚灵的气,在中间凝结为人。这由气凝聚而成的天、地、人一起被称为“三皇”,也被称为“三才”。

还有一种传说,由于时间很快流逝,支撑天地的盘古渐渐变老,快要耗尽心血了。这时盘古想:光有天地不行,还应在天地间造出日月山川、人类及万物。但他太累了,再不能亲手造这些了。于是,盘古把自己的身躯变成了四面高山支撑着天,左眼变成了太阳,右眼变成了月亮。而他嘴里呼出来的气变成了春风、云雾,声音变成了雷电,血液变成了滚滚江河,汗水变成了雨和露,汗毛变成了花草树木,他的精灵变成了动物。从此,太阳上升起来,万物也旺盛地成长起来,天地间有了世界。

五行是指金、木、水、火、土五种事物。传说这五种事物相生相克而生出万物。六合是指东、南、西、北和上、下。三光是指日、月和星辰。

003

wúzhōnɡshēnɡyǒuzàitǐdàfānɡ无中生有,载体大方,tiānzhānɡshǐchénɡxīnxīnwèiyānɡ天章始成,新新未央。注释

载:开始;陈设。

体:存在状态;形成,生长。

大方:规则。

天章:日月星辰,天体。

央:终止,完结。《老子》第四十章有“天下万物生于有,有生于无”之论。老子认为天下万物都生于具体事物,而具体事物都是由无产生的。这个“无”就是“道”,是宇宙万物的本原。现在,物理学家们也发现,我们这个宇宙就是由大约140亿年前的宇宙大爆炸从无中产生的,这与老子的学说非常相似。万物从无开始一产生出来,无论形态及大小有多么不同,就都各有各的位置,各自遵从各自的规则,即万物都有自己特定的生存规律和运行轨迹,毫无混乱现象。天上的日月星辰出现后便开始生生不息地运转起来,地球上春夏秋冬周而复始、永不停息地变化。正如唐朝文臣孔颖达所说:“天之为道,生生相续,新新不停。”表明自宇宙形成以来,万事万物都处于变化之中,变化是永恒的。天地变化就是一个不断创造的过程,天地因创造带来新的变化而延续、而美丽。

004

yínhénèiwàixīnɡyàolímánɡ银河内外,星曜离茫,tàiyánɡyīxìbāxīnɡyībànɡ太阳一系,八星依傍。注释

曜:日、月、星的统称,日、月和水、金、火、木、土五星合称“七曜”。

夜晚仰望群星闪烁的天空,我们会想象:这望不到边的宇宙是什么?它是如何产生的?其实,从古代到今天,人类一直都在探索这个问题的答案。

今天,大多数科学家认为,宇宙是在大约140亿年前一个原始的温度极高、密度极大的小小“火球”发生的一次大爆炸中产生的,随着爆炸后温度的降低,在最初3分钟内产生了现在物质世界的各种粒子:光子、电子、中微子、质子、中子等,约在10亿年时产生了无数个星系,并且宇宙形成后一直在不断地膨胀。银河系就是宇宙无数星系中的一个。

银河系是由一千多亿颗恒星组成的外形如铁饼的恒星团,它的半径约为4万光年(1光年是光一年走的路程)。太阳是银河系内千亿颗恒星之一,距银河系中心约2.6万光年。夜晚我们仰望茫茫天空,无数颗星星闪烁着光芒。而我们看见的银河,就是我们站在地球上,沿银河系直径向银河系边缘方向所看到的无数闪亮的恒星重叠而成的。

太阳系由八个围绕太阳运行的大行星组成,距太阳由近及远分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。火星和木星之间还有一大批小行星。太阳和围绕它转动的这些大小行星、卫星和彗星组成了一个非常和谐、美妙的天体系统,这就是太阳系。太阳的质量占太阳系总质量的99%以上。

浩瀚的宇宙给予人类无尽的遐想,至今人类所知道的还微乎其微,而人类也将不断探索下去。

005

dìqiújiāolìbìcǎizhōuyánɡ地球娇丽,碧彩洲洋,shēnɡwùyàosùshuǐqìyánɡɡuānɡ生物要素,水气阳光。注释

娇丽:可爱而美丽。

碧:青绿色的玉或美石。

洲:一块大陆和岛屿的总称。

洋:比海更大的水域。

要素:必要因素。

地球表面大约十分之七被海洋水体覆盖着,而陆地只占地球表面的十分之三左右。地球上环绕在陆地周围的广大水面叫做海洋。“海”和“洋”是两个不完全相同的概念,“海”是“洋”的一部分,它分布在大洋的边缘,和陆地紧紧相连,面积和深度比大洋要小、浅得多。地球上的大洋是相互通连的,分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四个大洋。其中太平洋的面积最大,比地球上陆地面积的总和还要大。亚欧大陆虽然是一整块的陆地,却又分为亚洲和欧洲两个大洲。这样,世界上的大陆有六块,大洲却有七个,即亚洲、欧洲、北美洲、南美洲、大洋洲、南极洲、非洲。

因地球表面大部分被水覆盖着,并包裹着一层大气,因此在太空看阳光照射下的地球是个蓝色的球体。同时,由于地球上空时常飘浮着白色的云朵,而陆地表面有绿色的植被,这给蓝色的地球点缀了绿色和流动状的白色,使地球显得更加晶莹剔透,异常美丽。

太阳给地球提供温暖的阳光,地球表面有一层大气,江河湖海中有水。这样的阳光、大气和水成为生物产生和生长的重要条件。因此,在地球上才有动物、植物及微生物等生命体存在。

006

rìyuèyínɡzèchénxiùlièzhānɡ日月盈昃,辰宿列张,hánláishǔwǎnɡqiūshōudōnɡcánɡ寒来暑往,秋收冬藏。注释

盈:满,指月圆。

昃:太阳西斜。

辰宿:星辰和星座。

列张:出现,布满。

在地球上,我们看到太阳从东边升起来,在西边落下去,月亮圆了又缺,星辰布满天空。日月光华,旦复旦夕。一年之中,春夏秋冬四季循环,每年都有寒冬的降临和暑夏的结束。万物生于春,长于夏,秋天收获,冬天储藏。我们感受时空变化,这是地球围绕太阳公转和自转形成的自然现象,太阳又在银河系中运行,银河系在宇宙中运行,整个宇宙天体演变不停。人类只是宇宙中一颗星球上的一员,随着整个宇宙的不停运行而感受周而复始的变化。

昼夜变化是由地球自转引起的,地球自转一周就是一天。四季变化是地球围绕太阳公转引起的,由于地球自转轴与围绕太阳公转的轨道面不垂直(与公转轨道面法线有23°26′的倾角),便产生一年四季的变化。地球围绕太阳转一周就是一年。

007

rùnyúchénɡsuìlǜlǚtiáoyánɡ闰馀成岁,律吕调阳,yúnténɡzhìyǔqìnínɡwéishuānɡ云腾致雨,汽凝为霜。注释

闰馀:农历纪年的时间与地球实际公转一周的时间的差值叫闰馀,馀同“余”。

凝:凝华。

日历上一年的十二个月再加上闰馀,才是真正完整的一年时间。中国古人认为自然界中各种对立又相连的现象,如天地、日月、昼夜、寒暑、男女、上下等,都可以被概括为“阴”和“阳”两个对立的方面,并以阴阳变化反映现实的物质世界,即物质世界的运动是“阴阳”的。所以,在气候变化上如果阴阳之气调和了,阳气上升为云雨,阴气凝结成露霜,这样天时便具备了。传说古人用六律六吕来测量天气的变化。律吕始用于黄帝时期,黄帝命大臣将竹子截成筒,代表阴阳各六个。六个阳管为律,六个阴管为吕。这样人们可用律吕来调和阴阳之气,春夏得阳气,秋冬得阴气。

自然界中,云气在上升的过程中逐渐遇冷形成雨滴,夜间空气中的水汽遇冷就凝结成露水,所以夏天和秋天的早晨会看到草叶上有露水(水珠)。而到了深秋时节,水汽遇到更冷的天气便凝华成霜,所以深秋的早晨会看到地面或植物叶子上有白霜。这些都是自然界的普遍现象。

008

jīnshēnɡlìshuǐyùchūkūnɡānɡ金生丽水,玉出昆冈,yuánhéxìbāoshǐzìmínɡyánɡ原核细胞,始自溟洋。注释

丽水:丽江,即金沙江。

昆冈:昆仑山。

溟:海。

天时具备,地利兴起,地上便形成了俊美山川,生长出灵秀万物。传说黄金产于金沙江,美玉产于昆仑山。

生命的产生是个奇迹,也是个谜,至今人们都在探索生命是如何产生的。让那些无生命的原子、分子自己组成生命,有人认为这是不可能的事。但我们必须承认,无论可能或不可能,现在我们就在这里,我们自己就是一个活生生的生命体。目前,科学家们普遍认为水、空气和阳光是地球上产生生命的三个要素。最早的生物体是只有单细胞的“原核生物”,是在30多亿年前的原始海洋中孕育形成的。之后,它们又不可思议地组合成了像细菌的线粒体,线粒体支配着氧,食物营养被线粒体吃掉然后释放出食物中的能量,这种线粒体入侵到细胞中,使细胞发生了改变,出现了带核的细胞,由此产生了复杂生命的细胞——真核细胞。单细胞的真核细胞就是“原生生物”,它比原核生物大得多,能够多带1 000倍的DNA。据说从原核生物到原生生物就花去了20亿年左右的时间。从原生生物开始,又进行了不可思议的结合,形成复杂的多细胞生物,最后发展成了两种生物——排斥氧的生物(如植物)和接受氧的生物(如人等动物)。

009

hǎixiánhédànlínqiányǔxiánɡ海咸河淡,鳞潜羽翔,wùzhǒnɡlěilěishànlíntónɡxiānɡ物种累累,善邻同乡。注释

潜:进入水里。

翔:飞。

累累:很多。

海纳百川,大地与海相依,海水是咸的,河水是淡的。长有鳞片的鱼在海里自由自在地游着,长有羽毛的鸟在天空中快乐地飞翔。我们的地球资源种类繁多,生物丰富多彩。但相对于快速增长、越来越多的人类而言,地球资源总数在不断减少,尤其是生物种类减少得更快,这种情况已经威胁到人类自身的发展。所以,我们人类与地球上的其他物种共同拥有一个地球家园,大家应该是和善的邻居,是同乡,应该相互关爱,友好、和谐共处。

地球上共有13亿立方千米的水,有97%的水在海里,太平洋占了较大部分。淡水只有3%,但其中大部分存在于冰川里,只有约0.3%的水存在于江河湖泊中,这部分存于江河湖泊中的淡水是目前可以提供给人类的淡水资源,还有更小一部分存在于云团空气中。而地球上约有90%的冰在南极洲,有3 000米厚。据说,如果南极的冰全部融化,海平面将升高60多米。

010

sānshíyìniánshēnɡmìnɡmiánchánɡ三十亿年,生命绵长,ɡǔwǎnɡjīnláilìjìncānɡsānɡ古往今来,历尽沧桑。注释

沧桑:沧海桑田的简称,沧海指大海,桑田指农田。沧海桑田,指世事变化巨大。

30多亿年前在原始海洋中产生的原核生物,经过漫长的岁月,逐渐进化成今天的微生物、植物和动物,这期间经历了一次又一次奇迹般的重大突破。在6 000万到3 000万年前,进化产生了最早的类人猿。在600万到300万年前,进化产生了最早的原始人类。目前发现最早使用石器工具并能完全直立行走的人,是在东非250万到170万年前的能人。直到25万到4万年前,人类才进化到现代人(智人)。

人类经过不断演变,走到现代科技发达、分工明确的人类社会。但人类在大自然的选择中存在很多先天不足,最后才凭借发育出的特有大脑侥幸生存下来。人类的肉体在自然面前存在诸多尴尬,人的视觉不如鹰、猫锐利,也不能夜视,嗅觉不如狗、狼等,也不会飞翔,其奔跑能力只能与爬行动物为伍。如此低劣的体能,可以想象得出面对自然界弱肉强食的残酷竞争,人类的发展将是多么艰难!所以著名哲学家尼采说人是“大自然的弃儿”。然而,作为“弃儿”的人却有幸生存下来了,并越来越依赖科学技术而生存。

生命从几十亿年前到今天的演变,沧海变桑田,万物历尽沧桑。

011

tiāndàorénxìnɡxuésībùwǎnɡ天道人性,学思不罔,pǐnwùliúxínɡruìzhéchāochánɡ品物流形,睿哲超常。注释

天道:天地自然的规律。

罔:迷惑,糊涂而无所得。

品物:产生万物。

流形:赋予形态。

睿哲:睿智,通达事理。

人类利用自己发达的大脑,制造工具以弥补体能的不足,最终有幸生存下来,并逐渐成为地球的主宰者。今天的我们,应该珍惜自己特有的智力,感悟天地自然规律,精通人性,勤于学习和思考,使自己更加明智,并珍惜培育人类产生智力的自然。善用智力,善待自然。

天地万物在生生相续、新新不停的变化中产生出来,并被赋予各种形态。物集山川之精英,汇乾坤之瑞气,可以成为至宝奇珍。人类作为万物之灵而异于其他动物,在于人有思想、有智慧。思想使人从动物进化中脱颖而出。在人类文明产生以后,涌现出一大批出类拔萃的有思想、有智慧、集大成的哲人学者,他们的思想极大地推动和指导着人类文明的进步与发展,在人类科学、艺术、人文领域传播真、善、美。这些圣贤如颗颗巨星垂布天宇,烁烁闪亮,为人类自身发展启明导航。

012

zònɡlùnqiānɡǔhénɡcǎibāhuānɡ纵论千古,横采八荒,sìzìjīnɡwénqǐxiánzhìshànɡ四字经文,启贤至上。注释

采:选取,收集。

八荒:天下。

启:引导。

贤:有才能、有德行的学者。

精英人才,应该是饱学者和勇于实践者,既满腹经纶又可实操事业,既可指点江山又可激扬文字,并时时把握时代脉搏,感悟前沿领域中大师级人物的思想和行为,汇聚古今中外贤明者的智慧为我所用,在自我成长中化智慧为指导思想,培育出领袖型和创造型思维、气质和开拓能力,为天地人和谐出一分力。《汉语·四字经》是一套贯通古今中西、文理科哲,培育精英思想的通识性经典,引论天人之道,上追人类与自然的千古历程,横括中外天下大事,汇聚大家人物思想与智慧,展示科技发明和创造的机缘、实践与成就。学习《汉语·四字经》可领悟圣贤思想,与圣人为伍,激发思辨和创造性思维,培养和提升科学、艺术与人文底蕴,厚实文学功底,使自己成为真正的通才硕学。

科学人文

301

mánɡmánɡxīnɡkōnɡshēnsuìwúqiónɡ茫茫星空,深邃无穷,qiúsuǒzhuīsuíjìnɡwèidùnshēnɡ求索追随,敬畏顿生。注释

深邃:深的,幽深。

求索:寻求,探索。

敬畏:发自内心的敬重和畏惧。

无论是和风的夏夜,还是雪霁的冬晚,每当我们仰望深邃无尽的天空,数亮晶晶的星星,看银河长流,此时,我们会产生无限的遐想,思绪总想要追透那黑蓝的天幕,追逐流星,看星系如何垂天宇,问星星是怎么产生的,为什么会眨眼睛?追问为什么日月星辰可以那样和谐地运转,又恪守亘古不变的规律?它有诞生起始吗?会寿命终极吗?当空浩宇,有着无尽诱人的秘密。

德国哲学家黑格尔说:“一个民族只有有那些关注天空的人,这个民族才有希望。如果一个民族只是关心眼下脚下的事情,这个民族是没有未来的。”星空博大而明慧,因为我们所在的地球就是星空大家庭中的一员,人类自身的文化与星空密切相关。古代远游的部落,航海的民族,无论他们漂到多么遥远陌生的地方,头上总有熟悉的星空导航,因而知道自己身在何方。从事农耕的先民,也会在星空中读到四季轮回的天书,预测收成年景。草木枯荣、生灵降世,应对着季节时辰和星座方位。而在那看似静谧的星空中,当代科学家们不断地窥视到宇宙激情澎湃的内幕,却发现被揭示的秘密后面还有更多的秘密,宇宙在不断变化中创造亘古的永恒,蕴含无穷无尽的真理。因此,仰望星空,会使我们的胸怀宽阔,思绪激荡,敬畏与求索之情油然升起。

302

xīnɡxìhónɡyíyǔzhòupénɡzhànɡ星系红移,宇宙膨胀,hābóɡuāncèbàozhàdézhènɡ哈勃观测,爆炸得证。注释

红移:光因不同的波长有不同颜色,红色波长比紫色波长长,当物体快速远离我们时,会使波长拉长,出现光色向红的方向移动的现象。

1927年,比利时天主教牧师勒梅特经过计算并结合他人的观测,提出了宇宙是从一个“初级原子爆炸”而来的假说,开启了宇宙大爆炸学说。后来,科学家们经过观测,认为现在的宇宙是约140亿年前发生的“创世大爆炸”开始形成的。大爆炸理论认为宇宙最初是由一个体积非常非常小,能量、质量和密度非常非常大的“粒子”突然爆炸,之后扩展开来,并向四处喷发出放射线,后来凝固出无数微粒,再经过约140亿年的发展变化而成了现在这个样子。

1929年,美国天文学家哈勃根据发现的星系光谱中的红移现象,证明所有星云都在彼此互相远离,而且离得越远,离去的速度越快,他由此得出结论:整个宇宙在不断膨胀,星系彼此之间的分离运动也是膨胀的一部分,而不是由于任何斥力的作用。星系间正互相远离,这个发现给予宇宙膨胀理论以极大的支持。

现在,科学家通过哈勃太空望远镜发现,我们的宇宙不仅是在膨胀,而且是在“加速地”膨胀,从膨胀的加速度推算出是由于一种负压力,也就是因有暗能量的存在,宇宙才膨胀的。科学家从天文观察中得知,在整个宇宙中,我们已知物质的能量仅仅占宇宙总能量的5%,另外有25%是暗物质的能量,其他70%是暗能量。科学家们设想,因为暗能量,我们的宇宙之外可能还有很多宇宙。

303

hésùhuàxuéshēnɡwùzhìnénɡ核素化学,生物智能,mànmànchánɡlùsìdàjìnchénɡ漫漫长路,四大进程。注释

核素:是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

据说我们的宇宙至少经历了四次伟大的进化:核素进化、化学进化、生物进化和智能进化。核素进化是由最基本的粒子,如质子、中子等产生近百种元素的原子时期。大爆炸理论认为,约140亿年前发生爆炸后的前十万分之一秒时,最微小的粒子夸克开始结合成质子、中子和其他重粒子。之后到爆炸后约3分钟,宇宙的温度降到与氢弹爆炸温度差不多时,质子和中子开始结合成原子核,这就是核素进化时期。之后,开始化学进化,即由原子形成小分子、大分子,再聚合成生命大分子。期间,大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在45亿年前形成了太阳系,地球也同时诞生了。此时,在宇宙空间中广泛存在化学演化的产物。在星际演化中,某些生物单分子,如氨基酸等可能形成于星际尘埃或凝聚的星云中,大约在35亿年前,在一定条件下地球原始地壳表面产生了核苷酸等生物高分子,诞生了最原始的单细胞结构生命——原核生物,至此最初的化学进化基本结束,开始了生物进化过程。到700万年前,人类从古猿分化出来,开始智能进化过程,直到今天的我们,人的一生近似浓缩了宇宙进化中的后三个阶段。

304

lánsèdìqiúhéhànyīxīnɡ蓝色地球,河汉一星,cānɡmánɡhàoyǔwúyuánqīnpénɡ苍茫浩宇,无缘亲朋。注释

河汉:银河。

苍茫:辽阔无边。

从太空看,阳光照射的地球是一个在深邃的天幕上发出蓝色光辉的透亮球体,漂浮的白云为其增加了一抹抹的白色,几块陆地为其点缀上片片绿色,使地球晶莹碧透。但这个球体只不过是茫茫宇宙中一颗普通的星球,无论是个头还是体重以及年龄在宇宙中都是微不足道的,在茫茫广宇中只是沧海一粟、恒河一沙。在夜晚,我们看见的那些自己能够发光的星球叫恒星,如太阳这样的恒星在银河系就有二千五百亿颗之多,而宇宙中已知的星系有一千多亿个。据天文学家估算,在银河系内,地球距离可能有智慧生命的星球至少有4 600光年(光走4 600年的距离)。如果现在发送寻亲电波,一个来回就要9 200光年。可见,虽然宇宙中星球无数,但相对于我们人类的运行能力来看,地球几乎是唯一有生命的星球。人类据守地球,孑然而居,面向苍茫浩宇,举目无亲,最近的朋友就是地球上的其他生命体。所以,当人类认为自己法力无边,肆意虐待我们共同居住的地球上的生命时,被虐待的生命却是人类自己最近的亲朋。当人类肆意毁坏地球上的生态环境时,遭毁坏的却是人类自己唯一的家园。

305

cōnɡmínɡzhīyuánbōdònɡpínrénɡ聪明之源,波动频仍,xìnxīwèimínɡrénlèiɡūlínɡ信息未明,人类孤零。注释

频仍:连续不断,频繁发生。

我们仰望星空,思考人类是不是独一无二的时候,在漆黑的宇宙中的某个地方,是否存在着别的像我们一样正在思索的生物呢?这些生物长什么样?由什么构成?是否也吃饭喝水?如何交流?“他们”的社会又是什么样?如果有这样的生物存在,“他们”就是我们所说的外星人。其实,科学家们早在1956年就开始搜寻外星人的信号了。他们认为光速是传播最快的,而无线电能够以光速发送,所以宇宙通信只能依靠无线电。科学家们甚至计算出宇宙中大约有100万个外星文明社会,这听起来真是个大数字。试想在宇宙中有如此多五花八门的“人”生活的五花八门的星球,千姿百态,真是令人兴奋。然而,遗憾的是即使这些有“人”的星星都在银河系,平均也要20万颗恒星中才有一颗恒星的周围有一个“文明社会”,就目前我们的能力而言,只能望洋兴叹。有时科学家似乎捕捉到宇宙中不明身份的电波,然而面对毫不知何意的电波,科学家们仍然束手无策,无法判断哪个信息来自文明社会。科学家们在1972年发射的“先驱者10号”和1973年的“先驱者11号”上各放了一张画着太阳系和一对地球人的“地球名片”。在1977年发射的“旅行者”号探测器上,放了一张“地球之声”镀金声像片和一枚金刚石唱针。但愿有朝一日,外星人能够得到这些来自地球的信息与问候,来到我们的地球友好访问。那时我们将如何接待“他们”呢?

306

wúzhōnɡshēnɡyǒuwùyǒufǎnzhènɡ无中生有,物有反正,shìwéizhènɡzhěfǎnwǒxūlínɡ是为正者,反我虚凌。注释

虚凌:虚无地腾越天空之意。

我们日常所看见的一切物质都是由电子、质子与中子等基本粒子构成的,并且电子都带负电荷,质子都带正电荷,这就是我们的物质世界。然而科学家们认为,等量的正负合在一起就是无,我们的物质世界是由无中爆炸产生的,那么在大爆炸的一瞬间,会产生数量相同的反物质。这些反物质还有可能已结合成反恒星、反星系,甚至是反生命。如此推断,还应该有一个可能与我们完全一样的由反物质构成的“世界”存在于反宇宙中。试想,如果真有两个“我”存在,这是多么奇妙的事!

20世纪60年代,基本粒子中的反粒子差不多全被科学家找到了。1997年,美国五个著名研究机构的天文学家宣布,在银河系上方约3 500光年处发现了一个不断喷射反物质的反物质源。2009年6月,《新科学家》杂志报道,在距离地球约1亿光年处又发现了一颗不断“产生”大量反物质的新星。

反物质是人类目前所知的威力最大的能量源,它与正物质湮灭可以百分之百释放能量,而且不会造成污染。据说一小滴反物质就可以供应整个纽约城全天的动能,而与此相比,今天的核能就像划燃一根火柴一样微不足道。但是,一个严峻的问题也摆在人们面前,这种反物质如被用于制造武器,将比核武器更可怕。

307

shíkōnɡwānqūɡuānɡxúnjiéjìnɡ时空弯曲,光循捷径,shìyīnyǒujièsīxiǎnɡwúxínɡ视音有界,思想无形。注释

时空:时间和空间的合称,也称为宇宙。

根据广义相对论,我们存在于空间和时间一起被称为“时空”的四维空间里,这个空间不是平滑的,它被时空中的物质和能量所挤压变形或“弯曲”。时空发生弯曲后,光线也会随之弯曲。

只要有物体反射光线并传播到我们的眼睛里,我们就能看见这个物体,无论这个物体在什么地方。科学家认为人类所能看到的范围是有限的,被称为“视界”,因为宇宙产生后才开始有第一束光出现、传播,那么视界的半径就是宇宙的年龄与光速的乘积,约为140多亿光年。无论如何,这个范围对于我们人类的观测是个不可逾越的限制。而对于声音来说,音速比光速小得多,并且声音会在传播过程中与其他声波相互影响而失真或衰减。如同我们在静静的湖面抛下一颗石子,引起的波纹传到远处就会慢慢消失一样。所以,一种声音不会长期传播下去,它的传播范围更是有限的。我们的视力范围和声音范围都是有限的,那么对于人类来说,是否有某种不受限制的能力呢?有,它就是我们的思想意识。思想是我们的一种特殊能力,它可以瞬间到达任何你想到达的地方,这就是想象能力。思想是真正的自由者,任何其他人和力量都无法控制你的思想。所以,爱因斯坦说:“想象力比知识更重要,因为它概括世界上的一切。”利用好这个完全属于自己的特殊功能,是一个人最大的能力所在,在这方面做得最好的是思想家、科学家、艺术家等人物。所以,我们应该珍惜思想意识,不能把思想意识荒芜了。

308

hēidònɡbáidònɡhénɡxīnɡyǔntínɡ黑洞白洞,恒星殒停,xīnɡjìáoyóuchónɡdònɡcúnmènɡ星际遨游,虫洞存梦。注释

殒:死。

遨游:游历,漫游。

我们能看见物体是因为有光线从物体反射到我们眼睛里的缘故。如果物体将光线全部吸收,这个物体就变成黑色的了。另外,为什么我们向天空扔一个石头,它会落下来,而不会像宇宙火箭一样飞到太空?这是因为我们扔石头的速度没有同宇宙火箭一样超过11.2千米/秒的地球逃逸速度。星球的密度越大逃逸速度越大。如果有一天恒星的燃料被用完,内部不再有爆炸力继续向外推,这个恒星就会收缩,科学家称这种现象为“塌陷”。白矮星和中子星都是恒星塌陷到不同程度而形成的。如果像太阳这样大的恒星塌陷到半径小于10英里时,密度就会非常大,那么它的逃逸速度就会大得超过光速(3×105千米/秒),光就不能从这个“星”中逃出来,这个“星”就变成黑的,这就是“黑洞”。因为科学家认为光速最大,光若逃不出来,那么其他所有东西遇到黑洞都会被吸进去。科学家设想,若存在黑洞,就应该存在相反的可把任何东西都抛出来的“白洞”。那么也许存在连接黑洞和白洞的“虫洞”,这样物体可通过虫洞从黑洞进去从白洞出来。因此,有的科学家设想人类乘飞船需要千万年到达的路程,通过虫洞瞬间就可到达,这样人们就可在不同星际或不同世界间旅行了。但是,可能任何东西进入黑洞都会被压碎成基本粒子,这样人进去后再出来就不知会变成什么了。

309

shìjiānwànwùyǔzhòuxīyǐnɡ世间万物,宇宙息影,wēiɡuānbùwēihónɡɡuānbùhónɡ微观不微,宏观不宏。注释

息影:包含相同或相近信息的映像。

克隆,就是用动物(或生物体)的一个细胞复制出一个与这个动物几乎一样的“孩子”。这是因为,任何一个细胞都包含着整个动物(生物体)的全部信息,所以每个细胞都能够复制出一个完整的个体来。细胞如此之小,却是一个完整的个体。虽然一般细胞小到我们的肉眼看不见,但是它的结构却与一枚鸡蛋非常相似,鸡蛋具有一个完整的结构,微小的细胞也有自己完整的结构。再小如构成细胞的各类原子的结构,也如同细胞一样,原子核如同细胞核,电子云雾如同细胞质,仍然具有相似的结构。而比鸡蛋大的太阳系却与一个原子的结构又几乎一样,太阳是核,众多卫星如电子般绕核运行。拥有千亿个不同恒星系(如太阳系)的银河系,也是如电子绕原子核一样地旋转。原子、细胞、太阳系、银河系等的大和小都是相对的,我们看太阳系已经大得难以想象,而太阳系在宇宙中却不及我们房间里悬浮的一粒灰尘;我们看自己生命百年,而在宇宙中却不及瞬间。所以,宇宙之大,无所谓大,“天”外可能还有更大的“宇宙”;原子之小,无所谓小,相对于基本粒子,原子就是个大宇宙。当我们仰望星空探问万物大小时,只能承认微观并不微小,宏观也不宏大。一粒沙子也是一个宇宙,再大的宇宙也装不下人的思想。万物都包含着宇宙的信息,哪怕是一粒灰尘也是宇宙的一个缩影,已知的一切都是对未知的启迪。

310

xìbāoxuéshuōnénɡliànɡshǒuhénɡ细胞学说,能量守恒,shēnɡwùjìnhuàshíjiǔshìchénɡ生物进化,十九世呈。注释

守恒:永远不变。

呈:显露出。

能量守恒和转化定律、细胞学说、进化论合称19世纪自然科学的三大发现。

1665年英国物理学家胡克首次发现植物细胞;1831年英国植物学家布朗首次发现了细胞核;1838年德国植物学教授马提阿斯·施莱登发表《植物发生论》,宣布“所有的植物都是由细胞组成的”;1839年德国解剖学教授泰奥多尔·施旺提出“所有的动物也是由细胞组成的”;1858年德国病理学家菲尔肖提出“所有的细胞都由已存在的活细胞产生”。至此,形成了完备的细胞学说。

能量守恒和转化定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。19世纪50年代,一个叫迈尔的医生对冷热不同地区人静脉血的颜色变化进行研究,写下了《论无机界的力》,提出热可以转化为功,但被认为是个“疯子”,后精神失常。和迈尔同时期的英国人焦耳认为“自然界的力(能)是不能毁灭的,哪里消耗了机械力(能),总得到相当的热”。

1859年,英国的达尔文出版了《物种起源》,认为物种并不是永久不变的,在地球漫长的历史中,同一物种在不同地区生存会产生不同的特征,甚至演变成不同的种类。所有的生物可能都是从极少数,甚至是由一个共同的祖先演化而来的。在进化过程中,适应自然环境者生存下来。

311

xiānɡduìlǐlùnliànɡzǐdànshēnɡ相对理论,量子诞生,èrshíshìjìwùlǐxiānfēnɡ二十世纪,物理先锋。注释

相对:指一种物质或一个整体和另一种物质或另一个整体相互比较。

1900年秋,普朗克试着将光的波和粒两派导出的黑体辐射公式以插值形式组合在一起,之后他将能量分成份,并命名每一份为一个量子,量子论由此诞生。在此基础上,一批科学家推动并建立了量子力学,解决了微观亚原子条件下的问题。1905年,爱因斯坦受普朗克能量量子论启发,提出光也不是连续的,而是由一份份的光量子(光子)构成,光就是以光速c运动着的光量子流。这完整地解释了1887年赫兹发现的“光电效应”,进一步奠定了量子论观点,获得了1921年诺贝尔物理学奖。另外,爱因斯坦以光速不变的设想,推导2出坐标和速度变换式、质能转换方程式(E=mc)等,提出运动物体具有“钟慢和尺缩”效应,这一理论即是狭义相对论。1915年爱因斯坦又提出广义相对论,认为物质的存在会使空间和时间发生弯曲,引力场就是一个弯曲的时空。这就如同时空本是一块平滑的布,当一个铅球体放在布上时,布会出现一个凹陷的坑,这就是时空弯曲,而光线从凹陷附近经过时就要在弯曲的布面(时空)上寻找一个最短的路线,这样光线也有所弯曲了。相对论阐述了宏观高速运动问题,改变了从牛顿以来形成的时空概念,提出时间与空间具有统一性和相对性,建立了新的时空观。

相对论和量子论带给人类前所未有的冲击和震动,彻底改变了整个物理世界的基本架构,使物理学涅槃重生。今天我们的现代文明,从电脑到核能利用,从医学到生物技术,几乎所有领域都依赖于以量子论为基础的新技术发明。

312

ɡùyèqìtàiliùbiànwùxìnɡ固液气态,六变物性,zhìbiànwùxīnhuàxuéfǎnyìnɡ质变物新,化学反应。注释

态:形状,样子。

反应:引起的变化。

一般环境下物质有固态、液态、气态三种状态。在物理学中,我们把物质的状态称为物态。物质从一种状态变化到另一种状态的过程,叫做物态变化。由于物态有三种,它们两两之间可以相互转化,所以物态变化有六种:熔化、凝固、汽化、液化、升华、凝华。

物质发生变化的性质一般被分为两大类:一类是物理性质,如物质的三态六变。物质物理性质的转变,不产生新的物质,被称作物理变化。另一类是化学性质,即物质在化学反应中所表现出来的性质。化学反应是分子破裂成原子,原子重新排列组合生成新分子的过程,产生新的分子就是产生新的物质。所以,在化学变化的过程中会有新物质产生。

物理变化与化学反应是生活中经常见到的两种现象。在寒冷的冬天,河里的水结成了冰。而到了春天,冰又融化成水,这种变化没有4产生新的物质,是物理变化。做饭时使用的天然气甲烷(CH),遇22见空气中的氧气(O)而燃烧,生成了水(HO)和二氧化碳2(CO)。在这个过程中,产生了新物质水和二氧化碳,这种变化就是化学反应。同一种物体既能发生物理变化也能发生化学反应。例如,木材在被制造成桌椅的过程中,只是在形状、大小方面发生了改变,这是个物理变化的过程。但是,如果把木材烧掉,木材中的碳元素与空气中的氧气发生了氧化反应,生成了二氧化碳等物质,这时木材发生的就是化学反应了。

313

wùdònɡqūdònɡwùjìnɡqūjìnɡ物动趋动,物静趋静,wùbǎosuǒchíyuányúɡuànxìnɡ物保所持,缘于惯性。注释

趋:倾向。

缘于:由于。

惯性就是物体保持原来状态不变的性质,不论这种状态是静止还是运动(平动或转动),只有当这个物体遇到别的力时才会改变原来的状态。一切物体都具有惯性,质量越大惯性越大,但惯性与速度无关。惯性是物体的一种属性,而不是一种力,所以不能说“受到惯性”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”。我们想要汽车停下时就要踩刹车,使车轮旋转遇到阻力,这样车就会慢慢停下来。如果汽车熄火,也没有刹车,假如在水平路面上的车轮和地面、车轴之间没有摩擦力,那么由于惯性作用,汽车就会以原来的速度一直向前行驶而永远不会停下,这是车具有惯性的结果。而当紧急刹车时,人会向前倾倒,这是由于人具有惯性的结果。

惯性不仅仅体现在有质量的实体物体上,在思想状态上也有惯性。比如一个人长时间每天主动做一件事,那么就会形成习惯,如果突然有一天没做,心里就会总想去做,这就是思想惯性。

314

wēiɡuānlìzǐbōlìliǎnɡxìnɡ微观粒子,波粒两性,dàqiānshìjièwēilìɡòuchénɡ大千世界,微粒构成。注释

波粒两性:波粒二象性。

大千世界:原为佛教用语,世界的千倍是小千,小千的千倍是中千,中千的千倍是大千,大千世界为广阔无边的世界。

我们所在的宇宙中的一切物质被认为由三类基本粒子构成:第一类粒子是构成中子和质子的夸克,共有6种;第二类称为轻子,包括电子和一些类似的粒子;第三类称为玻色子或矢量介子,包括传递电磁力的光子。至今人们认为夸克和轻子是基本的类似质点的粒子。微观粒子具有粒子和波动双重属性。实物性物质和能量性物质都被统一于基本物质——能量子。

物质都是由粒子构成的,这些粒子是怎样聚在一起的呢?这要从粒子与强核力和电磁力的关系说起。强核力是由称为胶子的8个玻色子传递,一些夸克被强核力结合在一起,形成质子和中子及其他强子。质子带正电,中子不带电。结合质子和中子后剩余部分的强核力又将都带正电相互排斥的质子及不带电的中子结合在一起形成原子核。然后由光子传递的电磁力再把带正电的原子核和带负电的电子结合在一起,形成原子或离子(带电的原子)。

物质基本构成的五个层次:物质由分子、原子、离子组成;分子是由原子结合而成;原子由一个带正电的原子核和一些在原子核外带负电的电子组成,原本中性的原子若核外多了或少了电子就变成离子;原子核由带正电的质子和不带电的中子组成,原子核带正电;质子和中子是由夸克组成。

315

shēnɡɡuānɡdiàncírèlìzhìnénɡ声光电磁,热力质能,jùhélièbiànhénénɡfǎnyìnɡ聚合裂变,核能反应。注释

聚合:原子核发生聚合变化。

裂变:原子核发生分裂变化。

物体振动产生声音,声音在空气或其他物质中以波的形式传播,声波是一种能量的传递。英国物理学家麦克斯韦创立了电磁学说,证实了光是一种电磁波。爱因斯坦提出光子理论,认为光是一种叫做光子的基本微粒,具有波粒二象性。电磁波是能量的一种,凡是高于绝对零度的物体,都会释放出电磁波。电流会产生磁场,而变动的磁场也会产生电流,所以电与磁是一个不可分离的统一场,即电磁场。电磁场在空间传播形成了电磁波,又称电波。热是能量的一种,是分子等基本粒子运动的结果,一般情况下,分子从无序剧烈运动过渡到相对平稳有序状态时会释放热能。在原子层面,一般是电子从高能级向低能级跃迁,伴随产生光与热。力是指物体之间的相互作用,可使物体获得加速度和形变。从微观来看,力是一种个体之间的作用,而能主要体现群体之间的作用问题。质量是指物体所含有物质的量的多少,质量和能量可以相互转化。由此可见,声、光、电、磁、热、力、质量等都是能量的不同表现形式。

核裂变是指由重的原子分裂成较轻的原子并释放出能量的反应形式。“二战”时,美国应用核裂变制造出原子弹。现在,人类也将核裂变用于发电。核聚变是指质量小的原子在一定条件下(如超高温和高压)发生聚合生成质量重的原子核,并释放巨大能量的核反应。我们现在还很难进行受控核聚变。月球土壤里含有的He-3是核聚变的理想原料,可以满足人类上万年的能源需求。

316

sǎomiáosuìdàowēiɡuānxiǎnxínɡ扫描隧道,微观显形,nàmǐkējìmóhuànqiánjǐnɡ纳米科技,魔幻前景。注释

隧道:在山中或地下凿成的通道,此处形容微粒的波动衍射现象好像通过隧道穿过障碍物。

纳米的大小远远超出我们的视力范围,1纳米是十亿分之一米,一个1纳米直径的小球里只可以盛放几个原子。在纳米这样的微观世界里所发生的事情与我们可见的宏观世界大不一样。比如,我们看得见的金属可以导电,但在金属被分割变小到纳米世界时,可能变成非导体,而原来的绝缘体也可能导电,有颜色的金属都变成了黑色。由于微观粒子具有波粒二象性,纳米世界里量子力学的古怪现象就成为主流,且不能用宏观规律来解释。比如我们是不能直接穿过面前的一道墙的,但是由于微粒的波动性,粒子穿“墙”却成为可能,这种现象称为“隧道效应”。

由于可见光的波长范围是400纳米到770纳米,而如果物体小于光波波长的1/2,光线射到它们身上就会绕过去而不能成像。所以现在的光学显微镜最小只能观察到200纳米的东西。用强力线圈制成磁透镜的电子显微镜,最小能够观察到0.2纳米,接近原子大小,但非常笨拙。依据量子力学的隧道效应研制出的扫描隧道显微镜,可以观察到百分之几纳米的微观起伏。人们可以通过扫描隧道显微镜观察原子的排列,在可见状态下用电子的撞击使原子按照人的意愿进行有序的移动或移植,由此推动了纳米技术的发展。我们所见的物质都是由原子或离子组成的,如果将原子排列的方式或形状改变了,那么这个物质就会发生巨大的变化。这似乎是不可思议的事情。

317

wēiɡuānzàowùxìnɡnénɡxiánɡēnɡ微观造物,性能咸更,yuánzǐshànbiànjīnshíhùshēnɡ原子嬗变,金石互生。注释

咸:全部。

嬗变:演变。

我们使用的铅笔芯,主要成分是石墨,是由碳原子构成的原子层重叠而成。人们应用纳米技术将碳原子层卷成一个管,即巴基管,其强度是钢的100多倍,而密度却是钢的1/6。因此,科学家们设想用高强度的纳米绳索在地球和月球之间架一座电梯通行。美国人柯尔、斯

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