| 英國(guó)《新科學(xué)家》周刊的文章：塑造世界的九大科學(xué)思想——科學(xué)界9位最偉大的科學(xué)家解釋他們理論的重要意義： 一、大爆炸 馬丁·雷斯（劍橋大學(xué)天體物理學(xué)和宇宙學(xué)教授）： 宇宙的起源問(wèn)題數(shù)千年來(lái)一直吸引著人們?nèi)パ芯?，我們是有幸發(fā)現(xiàn)答案的第一代人。 “大爆炸”的概念現(xiàn)在如此深入人心是一件令人奇怪的事情。宇宙學(xué)家相信他們知道我們的宇宙在起源之后的數(shù)秒鐘內(nèi)是什么樣子：溫度大概有100億度，射線、質(zhì)子、中子以及“暗物質(zhì)”以已知的比例存在于各處。隨后一切開(kāi)始非常均勻地冷卻：這種均勻的小偏差累計(jì)起來(lái)不足十萬(wàn)分之一。這些表述建立在對(duì)那個(gè)時(shí)代的“化石”所進(jìn)行的令人信服和準(zhǔn)確的觀察基礎(chǔ)上。這些“化石”包括：射線以及氫、氦、氘在宇宙中的比例等。 我至少99％地相信上述推論的正確性。與我們對(duì)地球的早期歷史以及生命起源的了解相比，有更為扎實(shí)準(zhǔn)確的論據(jù)可以對(duì)這些推論提供佐證。在科學(xué)上，每一項(xiàng)進(jìn)步總是會(huì)將人們的目光吸引到一批新的問(wèn)題上。不過(guò)大爆炸理論卻使我們理解，這些問(wèn)題并非毫無(wú)意義。在發(fā)現(xiàn)我們能夠掌握宇宙起源的基礎(chǔ)后，無(wú)數(shù)其他問(wèn)題浮現(xiàn)了出來(lái)，這些問(wèn)題我們都有望找到答案————雖然緩慢但卻不容置疑，我們正在設(shè)法找到這些問(wèn)題的答案。 例如，物理學(xué)上最重要的定律之一———熱力學(xué)第二定律包含著宇宙中一個(gè)表面上互相沖突的現(xiàn)象。如果我們的宇宙在起源的時(shí)候如此“簡(jiǎn)單”，那么它是如何進(jìn)化成包括我們自己在內(nèi)的龐大而錯(cuò)綜復(fù)雜的宇宙的呢？猛看上去這與已知定律相矛盾：任何結(jié)構(gòu)都有一種混合和均質(zhì)化的趨勢(shì)。但實(shí)際上并沒(méi)有矛盾：答案是萬(wàn)有引力發(fā)揮了作用。如果宇宙中的某一部分的密度比平均密度稍大，那么這一部分將在額外的萬(wàn)有引力的作用下減速，于是與周邊區(qū)域比較起來(lái)，這一部分將越來(lái)越滯后，密度差異將越來(lái)越大。正是這一過(guò)程使得早期宇宙中密度稍大的部分成為了今天星系的“種子”。這一理論以及觀測(cè)對(duì)它的確認(rèn)，是天文學(xué)家的另一個(gè)重大成果。通過(guò)尋找“年輕的”星系———它們距離地球十分遙遠(yuǎn)，以致它們?cè)谟钪孢€年輕的時(shí)候發(fā)出的光線最近才抵達(dá)地球———天文學(xué)家希望能夠揭示這一過(guò)程的細(xì)節(jié)。 當(dāng)然，剩下來(lái)的事情還很多。例如，我們?nèi)匀徊恢?，是什么東西爆炸了，以及為什么會(huì)發(fā)生爆炸。為什么宇宙一開(kāi)始會(huì)以這種方式、含有這種獨(dú)特的成分膨脹？這一問(wèn)題將是21世紀(jì)甚至更遠(yuǎn)的未來(lái)科學(xué)界所面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。答案在于宇宙起始時(shí)的第一微秒中的前一小段時(shí)間，當(dāng)時(shí)的溫度和密度高到相關(guān)的物理學(xué)定律難以把握的程度，而且無(wú)法用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。不過(guò)，迄今為止在解決宇宙學(xué)問(wèn)題時(shí)所獲得的成功使我們對(duì)取得更大的進(jìn)步充滿信心。我們一定能探測(cè)到宇宙在大爆炸剛開(kāi)始的一微秒內(nèi)所發(fā)生事情的細(xì)節(jié)，興許我們還能對(duì)大爆炸本身的屬性有更多了解。 二、進(jìn)化 理查德·道金斯（牛津大學(xué)科學(xué)史教授）： 對(duì)復(fù)雜生命形成過(guò)程的了解是人類智慧最耀眼的部分。 世界可劃分為兩大類：看起來(lái)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的（如鳥(niǎo)類和飛機(jī)）和未經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的（如石頭和大山）?？雌饋?lái)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的事物也可劃分為兩類：實(shí)際上是設(shè)計(jì)出來(lái)的（如潛水艇和罐頭刀）和那些不是設(shè)計(jì)出來(lái)的（如鯊魚和刺猬）。對(duì)那些事實(shí)上經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的事物的分析表明，它們的各部分并非是獨(dú)立功能的簡(jiǎn)單疊加。它們?cè)谀承┓矫娉鲱惏屋停豪顼w翔。 達(dá)爾文的自然選擇理論導(dǎo)致了一種設(shè)計(jì)上的離奇幻覺(jué)。以致一名工程師很難確定是鳥(niǎo)類還是飛機(jī)在飛行動(dòng)力學(xué)上更加完美。 設(shè)計(jì)幻覺(jué)的力量是如此強(qiáng)大，直到19世紀(jì)中葉人類才認(rèn)識(shí)到它只是一種幻想。在1859年，查爾斯·達(dá)爾文公布了人類最偉大的科學(xué)思想之一：自然選擇導(dǎo)致進(jìn)化日積月累。如果自然選擇中所有的偶然性匯聚在一起會(huì)怎樣呢？當(dāng)小小的變化聚在一起時(shí)，就可以達(dá)到巨大的高度————實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的適應(yīng)能力。這種累積的過(guò)程就是進(jìn)化，引發(fā)進(jìn)化的力量則是自然選擇。 每一個(gè)現(xiàn)存的生命都有祖先，但是只有一小部分會(huì)擁有后代。所有的生命都從成功的祖先————他們成功地生存下來(lái)而且繁育了后代———那里繼承了完整的基因序列。指揮胚胎發(fā)育成熟從而可以自動(dòng)地成功繁育后代的基因，是基因庫(kù)里的幸存者。這些基因成功的代價(jià)是其它基因的失敗。這是在基因?qū)哟紊系淖匀贿x擇，我們也注意到了它在生物層面上的結(jié)果。新的基因品種的根本來(lái)源是突變。這些新的突變基因的后代通過(guò)有性繁殖在基因庫(kù)里重新組合，而自然選擇則可以按有序的方式從基因庫(kù)中清除它們。 導(dǎo)致成功存活的因素隨物種的不同而不同。有的物種擅長(zhǎng)游泳；有的則擅長(zhǎng)步行；有的擅長(zhǎng)飛翔；有的擅長(zhǎng)攀爬；有的則會(huì)將根扎入土壤，翹起綠色的“太陽(yáng)能板”朝向太陽(yáng)。所有這些多樣性都滋生于不斷的分支，它們來(lái)源于同一個(gè)生活于30億—40億年前的類似細(xì)菌的祖先。每一個(gè)分支都形成了一個(gè)物種：一個(gè)繁殖種群再一分為二，并各自走上獨(dú)立的進(jìn)化之路。在有性繁殖的物種中，當(dāng)某一物種的兩個(gè)基因庫(kù)分化加劇以致它們無(wú)法進(jìn)行交配時(shí)，我們就說(shuō)是形成了新的物種。物種形成源于意外事件。如果在沒(méi)有地理障礙的情況下某一物種內(nèi)部出現(xiàn)了阻礙繁殖的基因庫(kù)分化，我們認(rèn)為新的物種就起源了。 自然選擇的精髓在于其非偶然性，然而它常被拙劣地誤解為偶然事件。這成為反對(duì)進(jìn)化論的懷疑力量的基礎(chǔ)。偶然性不能解釋生命。設(shè)計(jì)論在解釋生命的問(wèn)題上與偶然性一樣糟糕，因?yàn)樗l(fā)的問(wèn)題比它所帶來(lái)的答案更多。自然選擇導(dǎo)致進(jìn)化是唯一能夠精確解釋生命的可行理論。 三、量子力學(xué) 戴維·多伊奇（牛津大學(xué)物理學(xué)教授）： 它不僅是關(guān)于原子的理論，它還是關(guān)系到自由意志和身份認(rèn)證的理論。 你也許曾聽(tīng)說(shuō)過(guò)這樣的話：“這個(gè)世界的神奇不僅超出了我們的想象，而且我們根本不可能理解它。” 這樣一句缺乏理性的失敗主義者格言（可歸咎于20世紀(jì)幾位著名的物理學(xué)家）竟然成為傳統(tǒng)智慧的一部分，不能不令人震驚。但是它反過(guò)來(lái)又可用來(lái)表現(xiàn)掌握量子理論的人們的吃驚程度。 量子理論是有關(guān)物理世界的最深?yuàn)W的知識(shí)，它在預(yù)測(cè)亞原子粒子的行為方面無(wú)與倫比，它完善了我們對(duì)事物的理解，為大多數(shù)物理理論提供了一個(gè)框架。將來(lái)利用量子效應(yīng)的計(jì)算機(jī)將帶來(lái)密碼學(xué)的革命。 但是關(guān)于量子理論的驚人消息究竟是什么？為什么我們應(yīng)該關(guān)注亞原子粒子的某種特定行為，而不是另一種？ 準(zhǔn)確地講，原因在于當(dāng)我們?cè)O(shè)想粒子有何種行為時(shí)，我們所有的常識(shí)得出的可能性也許沒(méi)有一個(gè)是正確的。 因此，有哲學(xué)頭腦的人們?yōu)榍笾笾?。?shí)用主義者也許會(huì)說(shuō)它不能解決今天存在嚴(yán)重爭(zhēng)議的問(wèn)題，如戰(zhàn)爭(zhēng)與和平、罪與罰、民主人權(quán)等，但令人驚訝之處在于，討論這類問(wèn)題而忽視世界的量子力學(xué)本質(zhì)，就像擔(dān)心人口過(guò)剩而并不了解是什么導(dǎo)致懷孕一樣。在談及任何有爭(zhēng)議的話題時(shí)，就會(huì)遭遇諸如決定論和自由意志、同一和差異、未來(lái)可能性和“可能已經(jīng)發(fā)生的事”等問(wèn)題。對(duì)于許多此類基本問(wèn)題，量子理論表明根據(jù)常識(shí)得出的所有答案都是不正確的。例如，常識(shí)根據(jù)連續(xù)性來(lái)定義一個(gè)“人”：今天的你之所以是你是因?yàn)榻M成你的絕大多數(shù)原子和昨天沒(méi)什么兩樣，一個(gè)同樣的但由不同原子組成的復(fù)制體將不再是你。 但是量子理論認(rèn)為在一定的條件下，哪些原子是原來(lái)的，哪些原子是新來(lái)的，這一概念并不存在。用連續(xù)性來(lái)定義人的觀念是許多人思考?jí)櫶?wèn)題時(shí)的出發(fā)點(diǎn)。 關(guān)于量子實(shí)質(zhì)的爭(zhēng)論風(fēng)行一時(shí)，但幾乎所有人都同意哲學(xué)家邁克爾·洛克伍德的說(shuō)法：“這里沒(méi)有保守的選擇。”不幸的是，由于物理學(xué)家們意見(jiàn)不一以及許多人明確地與現(xiàn)實(shí)甚至真理脫節(jié)，各種各樣的神秘主義和謬論充斥于這一空白領(lǐng)域。建立在對(duì)量子理論誤解基礎(chǔ)上的愚蠢學(xué)說(shuō)大量存在。因此，如果你在努力思考“量子”事物時(shí)，在相信它之前堅(jiān)持要求它符合常理，那么你就是在堅(jiān)持哲學(xué)而犧牲了量子理論。 四、大一統(tǒng)理論 莉薩·蘭達(dá)爾（哈佛大學(xué)物理學(xué)教授）： 宇宙是怎么運(yùn)作的？對(duì)它的研究將是終極挑戰(zhàn)。 愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論具有里程碑意義。但是，盡管它所有的預(yù)言都很成功，廣義相對(duì)論并不是關(guān)于萬(wàn)有引力的最終理論。這一理論在我們?cè)噲D推廣到10—35米距離間的萬(wàn)有引力時(shí)不再適用。如果我們打算了解諸如大爆炸的起源或者黑洞內(nèi)部的情況，我們就必須在這樣的距離尺度內(nèi)進(jìn)行探測(cè)，這時(shí)必須有新的理論才能勝任。 在各種尺度條件下理解萬(wàn)有引力并使之與量子力學(xué)協(xié)調(diào)一致并不是粒子物理學(xué)面臨的唯一挑戰(zhàn)。我們的粒子物理學(xué)理論仍然不能解釋關(guān)于粒子和力的一些重要問(wèn)題，諸如為什么我們確定存在那些特別的基本粒子？它們的質(zhì)量是如何起源的？物理學(xué)家很清楚我們遠(yuǎn)沒(méi)有完成大一統(tǒng)理論。然而，許多物理學(xué)家對(duì)此表示樂(lè)觀。他們樂(lè)觀的一個(gè)原因是弦論。 根據(jù)弦論，隱藏在所有物質(zhì)背后的最基本的不可分割的物質(zhì)是弦：振蕩的一維能量環(huán)或片斷。與小提琴的琴弦不同，這種弦不是由原子構(gòu)成的，當(dāng)然最終也就不可能是由電子和夸克構(gòu)成的。事實(shí)恰恰相反，弦論最激進(jìn)的假設(shè)在于：所有的粒子都起源于潛藏在其背后的弦的振蕩，正是振蕩的特點(diǎn)決定了粒子的性質(zhì)，諸如粒子的質(zhì)量和電荷。 這些弦能夠令人信服地在3維4維或者更多維的空間移動(dòng)。但是計(jì)算表明正確的維數(shù)，包括時(shí)間在內(nèi)，是10維或者11維，這取決于你所使用的弦論的公式。這一暗含在“大一統(tǒng)理論”中的非凡觀念告訴我們，空間的維數(shù)遠(yuǎn)非我們所見(jiàn)的這些。而且，根據(jù)弦論，多維中可以包含“膜”，在多維世界中，粒子和力被限制在這些膜中。 盡管它的公式十分迷人，弦論仍面臨許多問(wèn)題?，F(xiàn)實(shí)世界可由弦論的許多模式導(dǎo)出，每一個(gè)模式都包含不同的力、不同的維數(shù)以及不同的粒子組合。迄今我們?nèi)詻](méi)有辦法知道弦論能否正確預(yù)言對(duì)我們而言可見(jiàn)的空間維數(shù)、粒子、力或者宇宙中能量的數(shù)量。 要解決弦論的問(wèn)題看起來(lái)需要改變迄今所使用的基本方法———這超越了目前物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家已發(fā)展出來(lái)的方法。此外，這一理論在能量方面的定義遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于我們最大的粒子加速器所能達(dá)到的能量，因此，對(duì)這一理論的檢驗(yàn)將異常困難，需要新的方法與弦論相銜接。 只有通過(guò)時(shí)間的檢驗(yàn)我們才能知道我們今天通向大一統(tǒng)理論的途徑是否正確。但是關(guān)于黑洞和力的正確計(jì)算強(qiáng)烈地暗示，我們也許處于正確的軌道上。 五、風(fēng)險(xiǎn) 約翰·亞當(dāng)斯（倫敦大學(xué)學(xué)院地理學(xué)教授）： 我們一定不會(huì)錯(cuò)過(guò)有益的體驗(yàn)，它在那里等著我們?nèi)ナ斋@。 風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)只存在于頭腦中。“風(fēng)險(xiǎn)”是一個(gè)涉及未來(lái)且只存在于想象中的詞。人們平常討論風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，總是圍繞風(fēng)險(xiǎn)究竟是“客觀的”還是“可察覺(jué)的”風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行爭(zhēng)論，但實(shí)際上所有的風(fēng)險(xiǎn)都是主觀的。 承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)意味著去做某事時(shí)可能產(chǎn)生不好的結(jié)果。人們?yōu)槭裁丛敢馊プ雒帮L(fēng)險(xiǎn)的事呢？因?yàn)椋藵撛诘呢?fù)面效果，冒險(xiǎn)也可能帶來(lái)回報(bào)。 當(dāng)然，我們所做的每一件事都可能導(dǎo)致某種未知的可能的意外———一種無(wú)意的、不受歡迎的結(jié)果。過(guò)去，這樣的結(jié)果常被稱為以神秘方式發(fā)生作用的不可抗力或者壞運(yùn)氣。然而，在高水平律師的幫助下，將壞運(yùn)氣對(duì)我們的打擊轉(zhuǎn)化為責(zé)任追究的可能性越來(lái)越大。我們現(xiàn)在生活在一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)—譴責(zé)—訴訟—補(bǔ)償?shù)奈幕校谶@種文化中，對(duì)冒險(xiǎn)行為可能的不利后果的補(bǔ)償意味著人們會(huì)對(duì)冒險(xiǎn)行為要求更大的潛在回報(bào)。這是因?yàn)閷?duì)某種無(wú)意造成的負(fù)面結(jié)果負(fù)責(zé)任的擔(dān)心幾乎總是與訴訟（或者訴訟風(fēng)險(xiǎn)）聯(lián)系在一起。這種風(fēng)險(xiǎn)因打不贏官司不收錢的律師的出現(xiàn)而被放大。保險(xiǎn)公司也被卷了進(jìn)來(lái)：他們總是堅(jiān)持在庭外解決客戶所提出的索賠。 補(bǔ)償頻率和補(bǔ)償規(guī)模的日益增大是促使文化變遷的重要驅(qū)動(dòng)力。從走路時(shí)踩到石子跌倒到醫(yī)療事故的補(bǔ)償金額在飛速上升，與此同時(shí)，保險(xiǎn)費(fèi)在同步上揚(yáng)。 支撐訴訟和補(bǔ)償不斷增加的是“譴責(zé)文化”的發(fā)展。為什么我們都比過(guò)去更喜歡指責(zé)他人呢？如果是我的好朋友或鄰居無(wú)意中傷害了我，我的第一反應(yīng)并不是起訴他———即便我病床邊的電視在不停地刺激我這樣做。但是如果我被一個(gè)完全陌生的人傷害，而這個(gè)陌生人又很有錢，我是不是會(huì)去起訴他呢？ 我們利用本能、直覺(jué)以及經(jīng)驗(yàn)———過(guò)去我們?cè)?jīng)遭遇的看起來(lái)與此相似的情況————來(lái)設(shè)想未來(lái)，以得出既有正面因素又有負(fù)面因素的可能的主觀結(jié)局。但我們現(xiàn)在設(shè)想未來(lái)的方法變了，不可抗力和壞運(yùn)氣不復(fù)存在。大量的人力被用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，他們的目的就是識(shí)別以及避免所有能想象到的災(zāi)禍之源。但是不管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估者得出什么結(jié)論，未來(lái)仍然是不確定的。從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估影響行動(dòng)的角度來(lái)說(shuō)，它阻礙了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)回報(bào)的追求————不管是學(xué)生的遠(yuǎn)足還是登月之旅。 六、混沌 (詹姆斯·約克（馬里蘭大學(xué)數(shù)學(xué)和物理學(xué)教授）：我們從未意識(shí)到世界上竟有如此多的可能性。 科學(xué)家們也許是意識(shí)到混沌的最后一群人。每個(gè)人都知道，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們的生活是混亂和不可預(yù)測(cè)的。本杰明·富蘭克林曾寫下這樣的名言：“為了找一顆鐵釘馬蹄鐵丟了，為了找馬蹄鐵馬丟了，為了找馬騎馬的人完蛋了，他被敵人追上殺死了，而這一切只是為了找一顆馬蹄鐵上的鐵釘。” 還有人將這一故事進(jìn)行了進(jìn)一步的演繹：騎馬人之死以及他所攜帶信息的丟失導(dǎo)致一場(chǎng)戰(zhàn)役的失敗，隨后是一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的失敗，最終是亡國(guó)，所有這一切只是為了找一顆馬蹄鐵上的鐵釘。說(shuō)說(shuō)我們身邊的事，我的一位朋友的媽媽嫁給了她所搭乘的出租車的司機(jī)。如果她乘坐的是另一輛出租車，我的朋友就不會(huì)來(lái)到人世。 我們的預(yù)測(cè)必須具有靈活性：我常說(shuō)最成功的人士是那些擅長(zhǎng)實(shí)施第二套方案的人?；煦缋碚搶儆谧匀豢茖W(xué)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域，用于處理第二套一直到其后無(wú)數(shù)套方案，描述不穩(wěn)定的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，小小的變化會(huì)演化成越來(lái)越大的變化甚至產(chǎn)生巨大的長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。 當(dāng)然，科學(xué)家們一直就知道這個(gè)世界處于混沌狀態(tài)，但是直到最近30年，才有少數(shù)人意識(shí)到進(jìn)行科學(xué)研究最終也可能變得不可預(yù)測(cè)，即使引發(fā)變化的因素是被精確的規(guī)則所掌控。與其說(shuō)是復(fù)雜性倒不如說(shuō)是不穩(wěn)定性引發(fā)了混沌狀態(tài)：混沌理論的創(chuàng)建者之一、氣象學(xué)家愛(ài)德華·洛倫茨曾在上世紀(jì)60年代舉例說(shuō)，亞馬孫流域一只蝴蝶翅膀的振動(dòng)造成氣候產(chǎn)生小小的變化，但是結(jié)果卻造成密西西比河流域發(fā)生風(fēng)暴。他的觀點(diǎn)是，我們永遠(yuǎn)不可能知道決定某一地區(qū)天氣的所有因素；我們最多能預(yù)測(cè)幾天后的細(xì)節(jié)?？茖W(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多其它的狀態(tài)也相當(dāng)?shù)夭环€(wěn)定。計(jì)算機(jī)模型對(duì)我們理解整個(gè)自然科學(xué)中普遍的混沌提供了極大的幫助。例如，我們馬里蘭大學(xué)的研究小組志在告訴科學(xué)家們?nèi)绾螌ふ一煦绲淖兞?，尋找多種狀態(tài)下共有的特殊現(xiàn)象。但是我仍然想知道，既然幾乎所有科學(xué)家都曾經(jīng)對(duì)這種普遍的現(xiàn)象熟視無(wú)睹，那么是否還有其他一些明顯的現(xiàn)象被我們錯(cuò)過(guò)？也許混沌本身正在向我們講述什么。 七、相對(duì)論 喬瓦尼·卡梅利婭（羅馬大學(xué)物理學(xué)教授）： 如果你想對(duì)世界有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)，請(qǐng)不要相信直覺(jué)。 我們關(guān)于諸如時(shí)間、能量和速度等問(wèn)題的直覺(jué)來(lái)源于日常生活中的經(jīng)驗(yàn)。但在某些情況下，我們的直覺(jué)會(huì)誤導(dǎo)我們，使我們偏離事物的真相。 用通俗的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，根據(jù)我們對(duì)日常生活經(jīng)驗(yàn)的本能的描述，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是物體的客觀屬性。但是，正如大約400年前伽利略所理解的那樣，運(yùn)動(dòng)必須被看作是一種相對(duì)的特性。當(dāng)我們說(shuō)“火車在運(yùn)動(dòng)”，作為一個(gè)客觀事實(shí)，我們并沒(méi)有明確指出以車站作為我們的參照系統(tǒng)。這符合習(xí)慣，但我們也可以同等地選擇火車作為參照物————在這種情況下，也可以說(shuō)車站在移動(dòng)。只要沒(méi)有加速，在火車上玩臺(tái)球和在車站玩臺(tái)球沒(méi)什么兩樣。 在1905年，愛(ài)因斯坦認(rèn)識(shí)到伽利略的相對(duì)性原理不僅適用于機(jī)械過(guò)程，而且在電磁過(guò)程中同樣有效。在完成了這一理論之后，愛(ài)因斯坦成功地預(yù)測(cè)了宇宙的一些與人類常識(shí)相反的驚人的新的特性。 這些反直覺(jué)的性質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中得到了很好的驗(yàn)證，但是卻與我們?nèi)粘Ｉ畹闹庇X(jué)相矛盾。這也正是我們對(duì)相對(duì)論著迷的原因。當(dāng)我們使用一把彈弓投射一枚石子時(shí)，石子的速度主要取決于彈弓在釋放石子時(shí)的瞬間速度。但是當(dāng)我們開(kāi)亮一個(gè)電燈泡，光的速度卻與它是由什么東西射出的無(wú)關(guān)。在所有情況下這一普遍速度大概為每秒30萬(wàn)公里。 這一觀念使我們認(rèn)識(shí)到，與我們天生的直覺(jué)相反，時(shí)間也是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的。雙胞胎姐妹宇航員分乘不同的宇宙飛船以某一恒定的相對(duì)速度旅行，她們的“變老”過(guò)程令人吃驚：她們都將感到對(duì)方比自己老得慢。如果她們中的一位駕駛宇宙飛船以某種方式最終與另一位會(huì)合，那么在她們碰頭的那一刻，她們將發(fā)現(xiàn)，以恒定速度飛行的宇宙飛船上的那位宇航員會(huì)比后來(lái)選擇改變速度的宇航員老得快。由于時(shí)間的絕對(duì)觀念在我們本能的世界觀里根深蒂固，我們將上述現(xiàn)象通俗地稱為“雙胞胎悖論”。但事實(shí)上這里根本不存在矛盾。雙胞胎姐妹并沒(méi)有過(guò)同樣的生活：其中的一個(gè)經(jīng)歷了一系列的加速。 愛(ài)因斯坦的成就就體現(xiàn)在這里。愛(ài)因斯坦的工作使宇宙獲得了重新定義，它使我們對(duì)事物有了新的洞察，諸如質(zhì)量可以被轉(zhuǎn)換為能量，以及電磁輻射的速度———等于光速———是大自然的一把特別的尺子，是速度的最大極限值。它的作用還不止于此。當(dāng)伽利略的第一個(gè)相對(duì)性理論用科學(xué)語(yǔ)言闡明某些與我們的日常直覺(jué)并不矛盾的事實(shí)時(shí)，愛(ài)因斯坦相對(duì)論卻告訴我們，當(dāng)我們思考超越日常生活的事物時(shí)，結(jié)果可能與我們的直覺(jué)完全不同。 八、氣候變化 帕喬里（政府間氣候變化問(wèn)題研究小組主席）： 如果我們不做出應(yīng)有的反應(yīng)，戰(zhàn)爭(zhēng)、瘟疫和饑荒將接踵而來(lái)。 為什么人類應(yīng)該關(guān)注氣候變化？因?yàn)樗挠绊憣?duì)人類社會(huì)帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。 氣候變化的基本原因是大氣中溫室氣體濃度的增加。其中尤以二氧化碳為甚。在工業(yè)革命之前，大氣中二氧化碳的濃度大約為280ppm，到2000年，它的濃度是368ppm。新千年頭幾年的數(shù)據(jù)顯示，二氧化碳濃度仍在持續(xù)增加，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末其濃度將達(dá)到540ppm—970ppm。 大氣中二氧化碳濃度越高，地球溫度就越高。到本世紀(jì)末地球溫度預(yù)計(jì)將在1990年的基礎(chǔ)上升高1.4到5.8攝氏度，而在整個(gè)20世紀(jì)，地球溫度估計(jì)上升了0.6攝氏度。 地球的溫暖化將對(duì)氣候造成多種影響。例如：全球年平均降雨量預(yù)計(jì)將發(fā)生變化，許多地區(qū)洪澇和干旱的頻率將增加，與此同時(shí)水資源短缺將更為嚴(yán)重。在21世紀(jì)，冰川將繼續(xù)大范圍地后退。 氣候變化所導(dǎo)致的最嚴(yán)重和最具威脅性的影響是全球平均海平面的上升，這主要是海洋的熱膨脹以及冰川和冰帽的融化造成的。預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末，全球平均海平面將上升0.09到0.88米，實(shí)際的海平面上升量則取決于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的變化。但即便海平面只上升到這一范圍的中間值，也可以想象得到它會(huì)帶來(lái)“卡特里娜”颶風(fēng)那樣的破壞程度。 全球變暖和氣候變化還可能導(dǎo)致許多其它的后果。蚊子和水生病原體等帶菌者的變化以及水質(zhì)和空氣質(zhì)量的下降將影響到人們的健康。這類影響將更多地發(fā)生在發(fā)展中國(guó)家及窮人身上。而且，火災(zāi)、干旱、害蟲(chóng)群襲、物種入侵、暴風(fēng)雨以及珊瑚白化將給生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。氣候變化還將對(duì)世界許多地區(qū)的生物多樣性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。 也許全球變暖最深遠(yuǎn)以及最急迫的影響在于它對(duì)全球糧食保障構(gòu)成的威脅。谷類作物模型顯示，一些氣候溫和的地區(qū)，溫度的小幅上升也許會(huì)增加糧食產(chǎn)量，而溫度的大幅上升總是導(dǎo)致減產(chǎn)。在大部分熱帶和亞熱帶地區(qū)，大多數(shù)預(yù)計(jì)的溫度上升值都將導(dǎo)致糧食減產(chǎn)。由于全球人口最密集的地區(qū)位于亞熱帶和熱帶，氣候變化看來(lái)一定會(huì)損害相當(dāng)多人口的生計(jì)。由于這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降的可能性非常大，全球糧食總產(chǎn)量也會(huì)隨之下降。結(jié)果會(huì)出現(xiàn)糧食價(jià)格上升。 對(duì)未來(lái)的這些預(yù)測(cè)凸顯出采取行動(dòng)的重要性。當(dāng)你認(rèn)識(shí)到即便溫室氣體的排放很快穩(wěn)定下來(lái)、它對(duì)氣候變化的影響仍將持續(xù)幾個(gè)世紀(jì)時(shí)，這些行動(dòng)的緊迫性也就十分清楚了。對(duì)人類來(lái)說(shuō)，適應(yīng)氣候變化看來(lái)是不可避免的了，我們是現(xiàn)在采取主動(dòng)呢還是等到以后被迫采取行動(dòng)? 九、板塊構(gòu)造理論 理查德·福蒂（倫敦自然歷史博物館高級(jí)研究員）： 人類歷史是被我們腳下的“拼圖”所塑造的。板塊構(gòu)造理論在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域所扮演的角色，就像達(dá)爾文的進(jìn)化論對(duì)我們理解生物世界所起的作用一樣，它是一種萬(wàn)物至理。 在整個(gè)19世紀(jì)和20世紀(jì)早期，地質(zhì)學(xué)家們很有耐心地收集事實(shí)。他們繪制地層圖，試圖了解山脈的復(fù)雜性；他們劈開(kāi)了花崗巖和片麻巖；他們記錄礦石的所在，并猜測(cè)它與地球深處發(fā)生的一些現(xiàn)象的關(guān)系。但是沒(méi)有出現(xiàn)任何偉大的理論。地質(zhì)學(xué)看起來(lái)不過(guò)是一份觀察資料的詳細(xì)目錄：歐內(nèi)斯特·盧瑟福曾輕蔑地稱之為某種“收集郵票”的科學(xué)。 地質(zhì)現(xiàn)象可以通過(guò)一些構(gòu)造板塊的互動(dòng)來(lái)加以解釋，這一認(rèn)識(shí)使一切發(fā)生了改變。地球不過(guò)是一個(gè)位于粘稠的巖漿之上的粗糙的大石板的拼圖，過(guò)去40年的地質(zhì)學(xué)一直在對(duì)這一深?yuàn)W的學(xué)說(shuō)加以探索。 考慮一下對(duì)金屬的尋求是如何影響了人類的歷史：金銀的力量塑造了各個(gè)王國(guó)；銅和鐵的供應(yīng)對(duì)器皿和武器的制造至關(guān)重要；而在核時(shí)代，放射性元素被用于和平和軍事用途。最貴重的礦石的出現(xiàn)總是與板塊運(yùn)動(dòng)的周而復(fù)始有關(guān)。許多稀有金屬是在已經(jīng)消失的古代海洋遺跡上發(fā)現(xiàn)的，而金剛石則來(lái)自地幔。地質(zhì)環(huán)境決定了人類歷史的許多方面。 地球有約45億年的歷史，超過(guò)3／4的地球歷史可以通過(guò)板塊構(gòu)造理論來(lái)理解。有一點(diǎn)越來(lái)越清楚，那就是約于25億年前分裂的聯(lián)合古陸并非地球歷史上的唯一大陸。在前寒武紀(jì)，地球上的各大洲曾幾次合并在一起。一些地質(zhì)學(xué)家相信，其中有一次，整個(gè)地球都結(jié)了冰———地球成了一個(gè)“雪球”?？赡芫褪窃谶@么一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，地球上的第一只動(dòng)物進(jìn)化而成。今天我們看到的這些陸地、土壤、生命正是各大洲運(yùn)動(dòng)了幾十億年后的結(jié)果。板塊構(gòu)造理論不是一門“僵死的科學(xué)”，它是關(guān)于我們生存的這個(gè)有生命的、運(yùn)動(dòng)著的星球的學(xué)說(shuō)。像生命一樣，地球也是進(jìn)化結(jié)果，而板塊為這種進(jìn)化提供了語(yǔ)言。 |
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