第二章　科学发现故事

哥白尼和太阳中心学说

哥白尼出生于波兰托伦。他从小就对天文学有浓厚的兴趣，他广泛地阅读各种各样的古代天文学书籍，曾经潜心研究地心说，并且进行天文观测。

在观测、研究天文的过程中，他结识了当时著名的天文学教授诺法拉。

他跟随诺法拉学习天文学知识。诺法拉具有丰富的天文学知识和天体观测经验，他在长期的研究和观察中发现托勒密的理论是错误的，于是，诺法拉对地心学说体系大胆地提出了怀疑。诺法拉的思想倾向给哥白尼留下了深刻的影响。

学有所成之后，哥白尼开始独立地对天文学作比较系统的研究和思考。他亲自观测天体、天象。在长期的观测过程中，他发现星辰移动的速度不同于日月，太阳才应该是宇宙的中心，而不是地球。

虽然曾经也有科学家对托勒密的“地心学说”提出过怀疑，但在他们中间，没有一个人能够拿出令人信服的证据来驳倒“地心学说”，包括他的老师诺法拉。

哥白尼决心要纠正错误，推倒“地心学说”，为此，他特地在工作之余，挤出时间来研究天文学，搜索各种资料，以证明太阳是宇宙的中心，而不是地球。

当时，由于还没有发明望远镜，哥白尼只能依靠自己的肉眼来观察天体的运动。他居住在自己授课的教室楼的塔楼上，把书房屋顶开了几条缝隙，把观察到的星体在空中的位置记录下来，并用图表说明它的移动速度。

哥白尼对他所观察的每一事物，都有精确的记录，并运用数学的公式来解释和推导自己观察的结果。他一点一滴地收集事实根据，花费了近四十年的时间，才完成了这项研究工作。

他用大量的事实和证据，有力地证明了“地心说”是错误的。

哥白尼认为，太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳旋转的一颗行星。除地球外，还有其他的行星，也围绕太阳旋转。他根据自己的研究结果，写了一本系统阐述宇宙体系的新的科学巨著——《天体运行论》。

为了避免受到教会的迫害，一直到1543年，这部六卷本的《天体运行论》几经周折，才终于艰难地问世了。

此时，哥白尼年事已高，生命也走到了尽头，他直到临终前一个小时，才看到这本还散发着油墨清香的著作。

哥白尼的《天体运行论》的问世，从根本上动摇了基督教神学自然观的理论基石，把科学从基督教神学的羁绊和束缚中解放出来，引起了中世纪宇宙观的彻底革命，沉重地打击了封建教会的神权统治。

焦耳发现物质转换与能量守恒定律

英国最伟大的物理学家之一焦耳，出生在一个酿酒商家庭里。他从小就跟着爸爸酿酒，没有进过学校。但是，焦耳小小年纪，却非常勤奋好学，虽然进不了学校读书，他仍然一边劳动一边认字。十六岁时，焦耳和兄弟一起跟随当时的著名化学家道尔顿学习。虽然他跟随道尔顿学习的时间并不长，但是道尔顿对他一生的影响却很大。道尔顿使焦耳对于科学研究产生了强烈的兴趣。

1838年，焦耳把父亲的一间房子改装成了实验室，在这间实验室里，他开始了对电学以及热学的研究。他亲手设计、制作实验仪器，利用每天酿酒后的业余时间进行实验。他一生都在从事实验研究工作，在电磁学、热学、气体分子动理论等方面，都作出了卓越的贡献。焦耳完全是靠自学成为物理学家的。

从1840年开始，焦耳着手研究电流的热效应。在实验中，他发现：在导体中一定时间内所生成的热量，与导体的电流的二次方和电阻之积成正比。但是，由于焦耳只是一个酿酒师，他并没有进过真正的大学，所以，物理学界的科学家们都不相信他的实验结果。直到两年后，一位俄国著名物理学家也在实验中，得出了同样的结论，这证明焦耳的发现是正确的。这一发现为后来揭示电能、化学能、热能等打下了基础，敲开了通向物质能量守恒定律的大门。

从1840年到1879年，在将近四十年的时间里，焦耳不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了四百多次实验，发现了物质的能量守恒与转换定律，并为此提供了无可置疑的证据。

焦耳一生的科学研究道路是不平坦的。但是，他以百折不挠的精神，终于使自己的科学成果获得了科学界的公认。

惠更斯发现光的波动

惠更斯从小热爱光学，他把大量的精力都放在了对光学的研究以及研制、改进光学仪器上。他曾经和哥哥一起改良了开普勒的望远镜。利用改良后的望远镜，惠更斯进行了大量的天文观测，发现了在土星的旁边有一个薄而平的圆环，而且它很倾向地球公转的轨道平面，从而解开了长期以来，困扰着科学家们的关于“土星的神秘光环”的谜。

此外，惠更斯一生对科学最大的贡献是他发现了光的波动现象。

在古代和中世纪的漫长岁月里，光一直都是哲学家和自然科学家们十分关心的问题。在十七世纪，科学家们曾经对光的本性问题进行过一次大讨论。

惠更斯当时在巴黎致力于光学的研究。在对光的观测、实验、研究的过程中，他发现大科学家牛顿的关于光的微粒学说存在着不合理的错误。于是，他公开反对了牛顿的关于光的学说。他说，如果光是微粒性的，那么，光在交叉的时候，就会因为发生碰撞而改变方向，而且如果要利用光的微粒学说来解释光的折射现象，将得到与实际情况相矛盾的结果。所以，惠更斯关于光的波动学说一提出来，立即得到了科学界的强烈反响，他建立了著名的惠更斯原理。

惠更斯原理是近代光学的一个重要基本理论。虽然它并不完善，也不能对某些光的现象进行解释，但是，他却推翻了科学家头脑中长期以来关于光的错误观念，为光的研究发展指出了一条正确的途径。

道尔顿建立原子论

约翰·道尔顿是英国著名的物理学家、化学家。他出生在英国坎伯兰的一个贫困的乡村里，父亲是一名纺织工人。当时，正值第一次工业革命的初期，很多破产农民沦为雇佣工人。道尔顿的父亲也一样，他们家的生活十分困顿，道尔顿的弟弟和妹妹都因为饥饿和疾病而夭折。童年时期的道尔顿根本就没有读书的条件，他只是勉强接受了一点初等教育。十岁时，道尔顿去给一个富有的教士当仆役。也许这是命运赐予的一次机会，他在教士的家里，读了一些书，增长了很多知识。两年后，他被推举为村里小学的教师。

十五岁时，道尔顿随哥哥到外地谋生，他进入一所中学做教师。在教学之余，他一边自学科学知识，一边进行实验观察，取得了一些成绩。后来，为了能够把大部分精力投入到科学研究中去，他离开了学校，开始在一些富人家里去做私人教师，每天教课时间不超过两小时。这样，既保证了他的生存，也保证了他的科研工作。

随着科学研究的进一步深入，道尔顿越来越重视对气体和气体混合物的研究。他认为，要说明气体的特性就必须知道气体的压力。在实验中，他找到两种容易分离的气体，分别测量了这两种气体各自的压力和混合后的压力。结果很有意思，在容积固定的容器中的气体的压力是不会变的，可是，混入第二种气体后，容器内的压力增加，它等于两种气体各自压力的和，两种气体单独的压力都没有改变。道尔顿由此发现，气体在容器中存在的状态与其他气体无关。

此外，道尔顿还建立了原子论。通过长期坚持不懈的实验，道尔顿发现，原子是组成化学元素的、非常微小、不可分割的物质微粒，在化学反应中它们保持本来的性质；同一种元素，所有原子的质量和其他性质完全相同；不同元素的原子具有不同的质量和不同的性质；原子的质量是每一种元素的原子的最根本特征。

道尔顿把他的发现公之于众之后，引起了科学界的广泛重视。他应邀去伦敦讲学，然后又回到曼彻斯特继续进行测量原子量的工作。在科学理论上，道尔顿的原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后，理论化学的又一次重大进步。道尔顿揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，他明确了化学的研究对象，使化学真正成为一门具有重要意义的学科。同时，原子论的发现，还引发了哲学界的革命，它揭示了化学反应现象与本质的关系，继天体演化学说以后，又一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的发展、辩证自然观的形成，以及整个哲学认识论的发展具有重要意义。

法拉第发现苯

迈克尔·法拉第出生在一个铁匠的家里。他的父亲体弱多病，铁匠铺维持不下去，只好卖给别人。为了维持生活，法拉第从十三岁时起，就开始在书店里当学徒。幸运的是，书店里到处都是书，这里是知识的海洋、智慧的源泉。在当学徒的八年时间里，每天晚上，将近三千个夜晚，他都把时间都用在了读书上了。书籍里面讲述的关于物理和光电方面的现象，把法拉第迷住了。他按照书本里面教的，自己也动手做实验。

他为了装备自己的小实验室，特地去药房，捡别人扔掉的瓶子，花半个便士买一点最便宜的药品。抱着拣来的、买来的东西，回到书店的阁楼上，他的心里乐开了花。每天下工以后，他就埋头在自己的小实验室里，点上一枝蜡烛，进行实验。

后来，他得到了一个机会，进入英国皇家学院，聆听当时著名的物理学家戴维的课。在法拉第一生的科学事业中，戴维给他留下了深刻的影响。

法拉第是科学史上，第一个发现苯的人。当时，伦敦整个城市，为了生产照明用的气体，也就是煤气，通常是把将鲸鱼或者鳕鱼的油，滴到已经加了温的炉子里面，用来产生煤气，然后再把这种气体加压，把它储存在容器中，供人使用。而在压缩气体的过程中，同时也产生了一种油状的液体。

对这种油状液体，法拉第深感兴趣。为了研究这种液体，他用了几乎五年的时间。为了从混合物中分离出他所想要得到的东西，法拉第设法弄到了数量相当可观的油状液体，他把这些液体细心地进行蒸馏。他反反复复地对这种液体进行提炼，最后分离出了一种新的碳氢化合物，这就是苯。法拉第不但发现了苯，还研究了苯的性质，测定了苯的组成，所以，发现苯的功劳应该归于他。此外，法拉第还在1831年，发现了电磁感应现象，预告了发电机的诞生，开创了电气化的新时代。法拉第毕生致力研究的科学理论——场的理论，也引起了物理学的革命。有一次，人们询问法拉第曾经的老师戴维，一生最重要的发现是什么，据说戴维回答道：“我最伟大的发现是发现了一个人，他就是法拉第！”

祖冲之发现圆周率

在月球的背面有一座环形山，这座山被称为“祖冲之环形山”，它是以最早精确地计算出圆周率的中国科学家祖冲之的名字命名的。

祖冲之从小聪明好学，爱好自然科学、文学和哲学。他经过刻苦的学习和钻研，终于成为了一位享誉世界的科学家。

祖冲之在数学方面的成就是震惊世界的。一直以来，计算圆周率的值是数学中一个非常重要，也是非常困难的研究课题。中国古代的许多数学家，为了研究这个课题，付出了大量的心血，他们也取得了喜人的成果。

祖冲之在前人研究的基础上，对圆周率，继续进行了深入、系统的研究。他经过一千次以上的计算，终于在一千五百年以前，计算出了准确的圆周率。

祖冲之计算出的圆周率在3.1415926和3.1415927之间，他成为了世界上最早把圆周率推算到小数点后七位数字的科学家。

此外，祖冲之还提出了，圆周率的近似值为355/113，被称为“密率”，他把数学中关于圆周率的计算推进到一个新阶段，成为当时世界上最精确的圆周率，日本数学家称它为“祖率”，直到一千年以后，西方的数学家才达到，并超过了祖冲之所取得的成就。

祖冲之还是一位博学多才的科学家，除了数学以外，他对于天文历法和各种机械也有研究。祖冲之曾经设计和制造了计时用的漏壶，还有指南车、水推磨和千里船等。

祖冲之的巨大成就，使他成为一位世界知名的科学家。

迪亚士发现好望角

十三世纪末，威尼斯商人马可·波罗在他的游记中，把东方描绘成了遍地黄金、富庶繁荣的乐土，引起了人们从西方到东方寻找黄金的热潮。然而，奥斯曼土耳其帝国控制了东西方交通要道，对往来过境商人征税勒索，加上战争和海盗的掠夺，东西方贸易受到严重阻碍。十五世纪，葡萄牙和西班牙把开辟从西方到东方的新航路作为重要的收入来源。

1487年7月，三十二岁的迪亚士，奉葡萄牙国王之命，率领着三艘探险船，沿着非洲西海岸南下，踏上了驶往印度洋的未知之路。当船队航行到了南纬33度时，突然遇上了风暴。

迪亚士率领的船队在海上漂泊了整整十三天，风暴停息以后，迪亚士决定带领船队向东航行。可是，他们一连行驶了好几天，都没有发现非洲西海岸的影子。当时，迪亚士凭着自己丰富的航海经验，他推断船队已在风暴中绕过了非洲的最南端。

于是，船队又改变航向，朝正北航行，几天之后，果然看见了一条东西走向的海岸线和一个海湾。但是，船员们都不愿意继续冒着风险向东前进，迪亚士只好率领着船队返航。

船队在返航途中，接近了一个伸入海中的海角，却不料走到那里，风暴再次降临，海面巨浪滔天。船队在风浪中经过两天奋力拼搏，才绕过这个骇人的海角，驶进了风平浪静的非洲西海岸。

望着这个令人生畏的海角，迪亚士将它命名为“风暴角”。

1488年，船队回到里斯本后，迪亚士向国王描述了自己的探险经过，以及他发现的“风暴角”，国王认为，只要绕过这个海角，就有希望进入印度洋，到达朝思暮想的黄金国印度，于是，国王就将“风暴角”改名为“好望角”，这个名字一直沿用至今。

从此，好望角就成为欧洲人进入印度洋的海岸指路标。但是，好望角地理位置特殊，这里的海域几乎终年大风大浪，遇难海船难以计数，在船员们中，流传着这么一句话：“好望角，好望不好过”。

好望角为什么会有那么大的巨浪呢?水文气象学家们探索了多年，终于揭开了奥秘。原来，好望角巨浪的生成除了与大气环流有关外，还与当地海洋情况及地理环境有着密切关系。好望角正好处在盛行西风带上，而西风的风力很强，十一级大风完全是家常便饭；而且南半球是一个陆地小、水域辽阔的半球，自古就有“水半球”之称。好望角接近南纬四十度，从南纬四十度至南极圈，是一个围绕地球一周的大水圈，广阔的海区是好望角巨浪生成的另一个原因；此外，在辽阔的海域，海流突然遇到好望角陆地的侧向阻挡，也是巨浪形成的重要原因。因此，西方国家常把好望角的航线比作“鬼门关”。

好望角的发现具有重要的意义，它促使从西方到东方的新航路被打通，西方殖民势力从此也就从非洲伸展到了亚洲。

毕达哥拉斯创立希腊数学

俗话说，数学乃科学之王。无论是解说外在的物质世界，还是描写内在的精神世界，都不能没有数学。最早悟出在万事万物背后，都有数的法则在起作用的，是生活在2500年前的古希腊数学家、哲学家毕达哥拉斯。

毕达哥拉斯出生在爱琴海中部的萨摩斯岛，也就是今天希腊东部的小岛。毕达哥拉斯自幼聪明好学，他曾在名师门下学习几何学、自然科学和哲学。还曾经历经万水千山，到巴比伦、印度和埃及，学习阿拉伯文明、印度文明，甚至还了解了中国的文明。

毕达哥拉斯学成之后，回到希腊，凭借他自己在学术上的建树，深受世人的爱戴，创建了毕达哥拉斯学派，一边从事教育，一边从事数学研究。

毕达哥拉斯和他的学派在数学上有很多创造，尤其是对整数的变化规律很感兴趣。他们还发现了勾股定律，研究了黄金分割，证明了正多面体只有五种形式——正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二十面体。

在毕达哥拉斯所带领的学派中，他们尊崇整数，认为整数最崇高，最神秘。“数即万物”，也就是说，在宇宙间，各种事物的关系，都可以用整数或整数之比来表达。

毕达哥拉斯创立的希腊数学，是人类数学发展史上的一个丰碑，它开创了数学的新纪元，为后来数学的发展奠定了基础，同时，也深刻地影响了后来欧洲几个世纪的科学发展。

几何学之父欧几里得

欧几里得生于雅典，他从小就接受了希腊古典数学以及其他多种学科的教育，三十岁时，他就成了希腊有名的学者。

欧几里得善于用简单的方法解决复杂的问题。他在人的身影与身高正好相等的时刻里，测量了金字塔影的长度，解决了当时无人能解的金字塔高度的大难题。

欧几里得还是位温良敦厚的教育家。他治学严谨，循循善诱，反对投机取巧、急功近利的作风。有一次，国王希望找到一条学习几何的捷径。欧几里得便对国王说：“在几何学里，大家只能走一条路，没有专为国王铺设的大道。”这句话成为千古传诵的学习箴言。

古希腊的数学研究有着十分悠久的历史，曾经也有过一些关于几何学的著作，但是，这些著作都只是讨论某一方面的问题，内容都不够系统。经过长年的研究，欧几里得汇集了前人的成果，采用前所未有的独特编写方式，先提出定义、公理、公设，然后由简到繁，证明了一系列定理，讨论了平面图形和立体图形，还讨论了整数、分数、比例等，建立起一套完整的几何学体系，并完成了《几何原本》这部数学史上的巨著。

自从《几何原本》问世后，它的手抄本就开始在民间流传，直到1482年开始被大量地印刷发行。《几何原本》还被翻译成其他语言，流传于世界各地。它在13世纪时，被传入了中国。二千多年以来，《几何原本》一直都被看作是学习几何学的标准课本。我们现在学习的几何学，就是由欧几里得创立的。

欧几里得编撰《几何原本》，最伟大贡献在于他对教材的编排和大纲的制订。他首先挑选一套定理和公理，接着就认真编排这些定理和公理。全书循序渐进，逻辑性强。同时，他还在必要的地方补充了缺少的步骤，提出了缺少的证据。值得注意的是，在《几何原本》中，也包含着大量的代数和数论内容。

欧几里得的《几何原本》，对世界科学史上的诸多伟人都产生过深刻的影响。其中，受影响最深的是著名的物理学家艾萨克·牛顿。牛顿写他自己的物理学方面的《原理》一书，就是用“几何”的形式写成的。

由于欧几里得在几何学方面所取得的杰出成就，以及他的《几何原本》对后世的深远影响，所以，欧几里得被称为“几何学之父”。

希帕索斯发现无理数

毕达哥拉斯创立了希腊数学之后，觉得这实在是一件了不得的本事。他想，不能只满足于用数来算题解题，他还要试着用数的观点去解释世界。经过一番刻苦实践，他提出″凡物皆数″的理论，数的元素就是万物的元素，世界是由数组成的。

一天，毕达哥拉斯学派的成员们开完了一个学术讨论会，坐着游船出去领略山水风光，以驱散一天的疲劳。船航行在地中海海滨，蓝色的海湾环抱着品都斯山；长长的希腊半岛伸进海面，就像明亮的镜子上镶着一粒珍珠。风和日丽，海风轻轻吹来，荡起层层波浪，大家心里都很高兴。

这时，一个满脸胡子的学者看着广阔的海面，兴奋地说：“毕达哥拉斯先生的理论一点不错，你们看这海浪，一层一层，波峰波谷，就好像奇数、偶数相间一样，世界就是数字的秩序。”

“是的，是的。”一个正在摇桨的大个子说：“就说这小船和大海吧。用小船去量海水，肯定能得出一个精确的数字。一切事物之间都是可以用数字互相表示的。”

“我看不一定。”这时，坐在船尾的一个学者突然发话了，他沉静地说：“要是量到最后，不是整数呢？”

“那就是个小数。”

“要是这个小数既除不尽，又不能循环呢？”

“不可能，世界上的一切东西，都可以相互用数直接准确地表达。”

可是，那个学者却以一种不想再争辩的口气冷静地说：“并不是世界上一切事物都可以用我们现在知道的数来互相表示。就以直角三角形来说吧，假如是等腰直角三角形，你就无法用一个直角边准确地量出斜边来。”

这个学者名叫希帕索斯，他在毕达哥拉斯学派中，是一个聪明、好学、很有独立思考能力的青年数学家。

摇桨的大个子一听这话就停下手来大叫着：“不可能，不可能，先生的理论置之四海皆准。”

希帕索斯眨了眨一双聪明的大眼睛，伸出两手，用两个虎口比成一个等腰直角三角形说：“如果直边是3，斜边是几？”“4”“再准确些？”“4.2”“再准确些？”

“4. 24”“再准确些呢？”

大个子脸涨得绯红，一时答不上来。

希帕索斯说：“你就再往后数上十位、二十位也不能算是最精确。我演算了很多，任何等腰直角三角形的一边与斜边，都不能用一个精确的数字表示。”

这话像一声晴天的霹雳！全船立即响起一阵怒吼：“你竟敢违背毕达哥拉斯先生的理论，竟敢破坏我们学派的信条，竟敢不相信数字就是世界！”

希帕索斯这时倒十分冷静，他说：“我这是个新的发现，就是毕达哥拉斯先生在世也会奖赏我的。你们可以随便去验证。”

可是，人们不听他的话，愤怒地喊着：“叛逆！叛逆！先生的不肖门徒。”“打死他！打死他！”大胡子冲上来，当胸给了他一拳。希帕索斯抗议着：“你们无视科学，你们竟这样无理！”“捍卫学派的信条永远有理。”那个大个子冲了过来，猛地将希帕索斯抱起，说：“我们给你一个最高的奖赏吧！”说完，就把希帕索斯抛进了海里。蓝色的海水很快就淹没了希帕索斯的躯体，吞没了他的声音。这时，天空飘过几朵白云，海面掠过几只水鸟，静静的远山绵延起伏，如一道屏风。一场风波过后，这地中海海滨又显得那样宁静。希帕索斯发现了数学王国中的无理数，就这样，以悲剧的形式开始，又以悲剧的形式结束了。

解析几何的创始人笛卡尔

勒内·笛卡尔，出生于法国拉哈的一户律师家庭。他一出世，母亲就病故了，在保姆的照料下长大。笛卡尔从小在耶稣会办的学校里接受教育，后来又在大学里学习医学和法学。他虽然身体孱弱，但尊敬师长，勤奋刻苦。笛卡尔对学校里僵化的说教持强烈的怀疑、批判精神，坚定不移地寻找真理。他对数学和科学也怀有浓厚的兴趣，并长期保持着这种兴趣。

笛卡尔一生作出了多方面的贡献，他在数学、自然科学，哲学方面，都开创了一个崭新的时代。但笛卡尔最杰出的贡献是在几何学方面的，虽然他一生只发表了唯一的一本数学著作《几何学》，这本书只有117页，但是，它却标志着代数与几何的第一次完美结合。

笛卡尔使形形色色的代数方程表现为不同的几何图形，把许多相当难解的几何题转化为代数题后，就能轻而易举地找到答案。他指出，希腊人的几何过于抽象，而且过多地依赖于图形。代数却完全受法则和公式的控制，以至于阻碍了自由的思想和创造。他不但看到了几何的直观与推理的优势，还看到了代数机械化运算的力量。

笛卡尔利用代数与几何的完美结合，创立了解析几何。他是解析几何的创始人。

地理学之父——埃拉托色尼

埃拉托色尼生于希腊在非洲北部的殖民地昔勒尼，即今天的利比亚。他从小就接受了良好的教育，成为一位博学的哲学家、诗人、天文学家和地理学家。埃拉托色尼的兴趣是多方面的，他一生的成就也是多方面的，不过，他最杰出的成就，则主要表现在地理学和天文学方面。

埃拉托色尼曾应埃及国王的聘请，担任皇家教师，并被任命为亚历山大里亚图书馆的一级研究员，后又接任图书馆的馆长。

当时，亚历山大里亚图书馆是古代西方世界的最高科学和知识中心，那里收藏了古代各种科学和文学论著。图书馆的馆长，在当时，是希腊学术界最有权威的职位。埃拉托色尼担任亚历山大里亚图书馆的馆长之后，充分地利用职位之便，十分出色地利用了馆藏丰富的地理资料和地图，进行他在地理学方面的科学研究。

埃拉托色尼在地理学方面的杰出贡献，集中反映在他的两部代表著作中，即《地球大小的修正》和《地理学概论》二书。前者论述了地球的形状，并以对地球圆周的计算最为著名。他创立了精确测算地球圆周的科学方法，其精确程度令人为之惊叹；后者是对有人居住世界部分的地图及其描述。

埃拉托色尼认识到，古老的爱奥尼亚地图必须全面改绘。他的目标是运用几何学的方法，依据精确的天文学和测地学新数据，来绘制更合理的世界图像。他毫不含糊地摒弃了亚历山大以前的资料，大量采用毕提亚斯远航，亚历山大远征，以及其他最新的地理考察成果。他系统提出了采用经纬网格来编绘世界地图的方法，全面改绘了爱奥尼亚地图。他所编绘的世界地图，不仅在当时具有权威性，而且成为其后一切古代地图的基础。

显然，埃拉托色尼的地理学思想比前辈地理学家们更臻于成熟。他对地理空间表现了极大的兴趣，他是首先使用“地理学”名称的人，代替传统的“地方志”这个名称，这个词汇后来广泛应用，成为西方各国通用学术词汇。

埃拉托色尼的地理学著作和成就标志了古代希腊地理学的最高峰和结束，他被西方地理学家们推崇为“地理学之父”。

伦琴发现X射线

伦琴在发现射线时，他已经是五十岁的人了。当时，他担任维尔茨堡大学的校长和物理研究所所长，是一位造诣很深，有丰硕研究成果的物理学教授。

伦琴治学严谨、观察细致，有熟练的实验技巧，仪器装置大多是他自己制作的，实验工作很少依靠助手。他对实验结果毫无偏见，下结论时谨慎周密。他正直、谦逊的态度，专心致志于科学工作的精神，深受同行和学生们的敬佩。

十九世纪末，阴极射线研究是物理学的热门课题。许多物理实验室都致力于这方面的研究，伦琴也对这个问题感兴趣。

1895年11月8日，正当伦琴继续在实验室里从事阴极射线的实验工作时，一个偶然事件引起了他的注意。当时，房间一片漆黑，放电管用黑纸包严。他突然发现在不超过一米远的小桌上有一块荧光屏发出闪光。伦琴很奇怪，放电管是用黑纸包着的，荧光屏也没有亮起灯，怎么会有荧光呢？

伦琴以为是自己的错觉，又重新做放电实验，但是，荧光又出现了。伦琴大为震惊，他一把抓过桌上的火柴，嚓的一声划亮。原来，在距离工作台一米远处，立着一个小屏幕，这个屏幕是金属材料制成的，厚达数厘米。伦琴知道，阴极射线是不能通过数厘米厚的屏幕的，那么，它怎么能使一米远处的荧光屏闪光呢？莫非是一种未发现的新射线？

伦琴兴奋地托起荧光屏，一前一后地挪动位置，可是那一丝绿光总不会逝去。看来这种射线的穿透能力很强，与距离没有多大关系。那么除了空气外它还能不能穿透其他物质呢？他试着用书、薄铝片挡住射线，荧光屏上照样出现亮光，可是，当他用一张很薄的铅块遮挡住射线时，亮光没了。于是，伦琴肯定，这确实是有一种新的射线，因为对这种射线还不了解，所以伦琴给它取名为“射线”。

从那以后，伦琴就开始专心致志地研究这种未知的射线。

一天，伦琴的妻子贝尔格溜进实验室，突然，贝尔格喊道：“妖魔，妖魔，你这实验室里出了妖魔！”

“贝尔格，你冷静点！”伦琴说，“我就在你跟前，别怕，你刚才看见什么了？”

“刚才太可怕了，我的两只手只剩下几根骨头了。”贝尔格说。

伦琴一听，一拍额头，说道：“亲爱的，我们是发现了有种妖魔，这家伙能穿过人的血肉，也许这正是它的用途呢？不要慌，我们再来试一遍。”

这次，伦琴将自己的手伸在屏幕上，果然显出五根手指骨头的影子。

然后，伦琴又取出一个装有照相底板的暗盒，让贝尔格将一只手放在上面，再用放电管对准，这样照射了15分钟。底片在显影液里捞出来后，手部的骨骼清晰可见。

伦琴高兴极了，他终于发现了射线，这个发现成为19世纪90年代物理学上的三大发现之一，为此，伦琴于1901年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。

舍勒发现氧气

舍勒出生于一个贫寒的家庭。他家里人口众多。由于家庭经济上的困难，舍勒勉强上完小学，年仅十四岁，他就不得不到哥德堡的一家药店当了小学徒。

药店里的老药剂师是一位好学的长者，他不但学识渊博，而且又有很高超的实验技巧。名师出高徒，老药剂师的言传身教，对舍勒产生了极为深刻的影响。舍勒在工作之余也勤奋自学，他如饥似渴地读了当时流行的制药化学著作，还学习炼金术和燃素理论的有关著作。他自己动手，制造了许多实验仪器，晚上在自己的房间里做各种各样的实验。

经过八年努力，舍勒的知识和才干大大增长，他从一个只有小学文化的学徒，成长为一位知识渊博、技术熟练的药剂师。可是，正当他准备大展宏图的时候，生活中出现了一个不幸，他所在的药店破产了，舍勒失去了生活的依托，失业了。他只好孤身一人，在瑞典各大城市游荡。

为了生存，他不断地变换工作，他当过制药工，也当过大药店的帮工，还行过医。后来，舍勒在马尔摩城的一家药店里找到了一份工作，药店的老板很理解舍勒，支持他搞实验研究。他们给了他一套房子，以便他居住和安置书籍及实验仪器。从此，舍勒结束了游荡生活，再不用为糊口奔波。他又重操旧业，开始了他的研究和实验。

舍勒认为，人生真正的财富不是金钱，而是知识和书籍。因此，他特别注意收藏图书，每月的收入，除了吃穿用，剩下的几乎全部用来买书。

数年以后，舍勒有了自己独立的药店。由于他经营有方，药店很赚钱。舍勒在药房里建立了独立的资料室和实验室。在他自己的实验室里，他废寝忘食地进行科学研究。舍勒的一生对化学贡献极多，其中，他最重要的成就是发现了氧气，并对氧气的性质做了很深入的研究。

起初，舍勒在实验室里研究一种名为“亚硝酸钾”的物质，结果，他发现，当他把硝石放在锅中加热到红热时，会放出一种气体，而这种气体，遇到烟灰的粉末就会燃烧，放出耀眼的光芒。这种现象引起舍勒的极大兴趣。经过更进一步地研究，他确定自己发现了空气中一种新的气体——氧气。

舍勒发现氧气比英国的普利斯特列发现氧气要早一年。通过对氧气的深入研究，舍勒还发现了很多制取氧气的方法。

阿基米德发现浮力

阿基米德出生于希腊的一个贵族之家，与赫农国王有亲戚关系，家庭十分富有。

阿基米德的父亲是一位天文学家和数学家，学识渊博，为人谦逊。阿基米德从小深受家庭的影响，对数学、天文学，特别是古希腊的几何学，产生了浓厚的兴趣。当他刚满十一岁时，借助于与王室的关系，被送到埃及的亚历山大里亚城去学习。

阿基米德在亚历山大里亚城学习、生活了许多年，跟很多学者密切交往。他兼收并蓄地吸收了东方和古希腊的优秀文化遗产，在其后的科学生涯中，作出了重大的贡献。

有一年，赫农国王让金匠替他做了一顶纯金的王冠。王冠做好后，国王疑心工匠在金冠中掺了银子。可是，这顶金冠的重量确实与当初交给金匠的纯金一样重，那么，到底工匠有没有捣鬼呢？国王既想检验真假，但又不能破坏王冠。这个问题不仅难倒了国王，同时，也使诸大臣们面面相觑，不知该如何办。

后来，国王将金冠交给了阿基米德，让阿基米德来检验真假。阿基米德冥思苦想，他想出了很多方法，但都失败了。

有一天，阿基米德去澡堂洗澡，当他坐进澡盆里时，看到澡盆中的水不断地往外溢，同时，阿基米德感到自己的身体被轻轻地托了起来。

阿基米德突然恍然大悟，他一下子跳出澡盆，连衣服都顾不得穿，就径直向王宫里奔去，他在一路上，大声地喊着“尤里卡”。

“尤里卡”是希腊语，意思是“我知道了”。原来，他想到，如果把王冠放入水中后，排出的水量不等于同等重量的金子排出的水量，那么，金冠里面肯定就加了别的金属。这就是有名的浮力定律，即浸泡在液体中的物体受到水的向上的浮力，它的大小等于物体排出的液体的重量。

阿基米德不仅发现了浮力原理，而且对于几何学，也做出了巨大的贡献。在世界科学史上，除了伟大的牛顿和伟大的爱因斯坦，再也没有人，像阿基米德那样，为人类的进步做出了巨大的贡献。他被后人称为“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”。

公元前212年，阿基米德被入侵的罗马士兵杀死，终年七十五岁。人们把他的墓碑雕刻成圆球形，就是为了纪念他在几何学上的重要成就。

开普勒发现行星三定律

开普勒在幼年的时候，体弱多病。他十二岁时，进入修道院学习。1578年，在大学校园中遇到秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林。在麦斯特林的影响下，开普勒成为哥白尼学说的忠实维护者。1594年，他去奥地利格拉茨的一所高级中学担任数学教师。在那里，他开始研究天文学。

当时，还没有高倍望远镜。为了能够准确地观测到天体运动，开普勒自己亲自动手，制作了一架高倍清晰的望远镜。虽然他视力不佳，但是，他坚持每天观测天象，从来没有放弃过，同时，他还坚持做观测记录，并对观测记录进行分析研究。

1604年9月30日，开普勒在“蛇夫座”的附近，发现了一颗新的星体。这颗星体，在最亮的时候，比木星还要亮。出于一种敏感，对这颗新的星体，开普勒进行了长达十七个月的追踪观测，然后发表了他的观测结果。这颗新星，在历史上被称为开普勒新星，这实际上是一颗银河系内的超新星。1607年，开普勒观测到了一颗更大的彗星，这就是后来有名的哈雷彗星。

开普勒不但自己亲自观测天体，还对前人留下的各种天文学资料进行分析、研究。开普勒经过反复推算，他发现了“火星沿着椭圆形轨道绕太阳运行，太阳处于焦点之一的位置”这一定律。

接着，他又发现，虽然火星运行的速度是不均匀的，但是，从任何一点开始，在单位时间内，它的向径扫过的面积却是不变的，即“行星的向径，在相等时间内扫过相等的面积。”

1612年，开普勒在观测及研究中，又发现了，“行星公转周期的平方等于轨道半长轴的立方。”

开普勒的这三大发现，就是有名的“开普勒三定律”。这三大定律，对于天文学和物理学，都是一场伟大的革命。

然而，开普勒虽然对天文学作出了卓越的贡献，可是，他的一生却是在极端艰难贫困的条件下度过的。1630年，他有几个月都没得到薪俸，经济很困难，他不得不亲自前往雷根斯堡索取。到那里后，他突然发烧，几天后就于贫病交加中去世。

居里夫人发现镭

居里夫人生于华沙，她的父亲是一所华沙高等学校的物理学教授。深受父亲的影响，她从小就对科学实验有浓厚的兴趣。

当时，居里夫人注意到了法国物理学家贝克勒尔的研究工作。自从伦琴发现射线之后，贝克勒尔在检查一种稀有的矿物质“铀盐”时，又发现了一种“铀射线”。这种射线，引起了居里夫人极大的兴趣。当时，还没有人知道，射线放射出来的力量是从哪里来的。居里夫人决心闯进这个研究领域。

在丈夫皮埃尔的帮助下，居里夫人在学校里得到了一间潮湿的小屋作为理化实验室。那间小屋，不但光线黯淡，而且冬冷夏热，条件极为简陋。然后，居里夫人不顾这一切，全身心地投入到“铀盐”的研究中去了。

居里夫人根据门捷列夫的元素周期律，她对化学元素一一进行测定，很快就发现了另外一种钍元素的化合物，能自动发出射线，与铀射线相似，强度也相像。她意识到，这种现象绝对不只是铀的特性，必须给它起一个新名称，于是，居里夫人叫它“放射性”。铀、钍等有这种特殊“放射”功能的物质，被叫做“放射性元素”。

一天，居里夫人又想到，矿物质是否也具有放射性呢？于是，在皮埃尔的帮助下，她又连续几天测定能够收集到的所有矿物。最后，她发现了一种沥青铀矿有很强的放射性。

经过继续研究，居里夫人确信，这种沥青铀矿中铀和钍的含量，不可能具有如此巨大的放射性。在沥青铀矿中，一定还含有别的放射性元素。她对元素周期表中所有的元素都进行了测试后，最后确定，在沥青铀矿中，一定含有一种新的未知元素。她决心要找到这种元素。

居里夫人和丈夫皮埃尔一起开始了对这种元素的艰苦的寻找工作。在潮湿的工作室里，他们夜以继日地攻关，最后，于1898年7月，他们终于宣布发现了这种新元素，这种元素，比铀的放射性还要强四百倍，为了纪念祖国波兰，他们将它命名为“钋”。“钋”的发现，并没有中止他们的实验，又过了几个月，他们又发现了一种比钋的放射性更强的元素，这就是“镭”。

为了提炼出镭，居里夫妇克服了人们难以想象的困难，辛勤地奋斗。他们从1898年一直工作到1902年，经过了几万次的提炼，处理了几十吨的矿石残渣，终于提炼出了0.1克的“镭盐”。从此，镭宣告诞生了！

镭元素的诞生，促使全世界都开始关注元素的放射性现象，在科学界爆发了一次真正的革命。

1903年，居里夫妇荣获诺贝尔物理学奖。

托里拆利发现真空

托里拆利，意大利物理学家、数学家。他出生于一个贵族的家庭。1628年开始在罗马学习数学。1641年，在老师的建议下，他去佛罗伦萨，给伽利略当助手。伽利略逝世后，托里拆利接替伽利略，担任佛罗伦萨学院的物理学和数学教授。后来，深受国王器重的他，还被委任为宫廷数学家。托里拆利在数学和物理学等许多方面都有建树。他的科学活动时间虽然不长，仅仅只有五、六年的时间，但是，他所取得的成果却具有重大意义。一直以来，人们对空气是否有重量，以及真空是否可能存在这两个问题，争论不休。亚里士多德的“大自然厌恶真空”的说法，在当时的科学界，始终占上风。而其他有的科学家们，虽然对亚里士多德的理论提出了怀疑，但谁都没有真正解决这两个问题。只有伽利略发现，抽水机在工作时，不能把水抽到十米以上的高度，他把这种现象解释为存在有“真空力”的缘故。在总结前人理论和实验的基础上，托里拆利进行了大量的实验。通过这些实验，他发现了真空，验证了空气具有重量的事实。同时，托里拆利还对空气的重量和压力等物理概念，进行了深刻的阐述。他从实验上解决了空气是否有重量和真空是否可能存在这两个重大课题。

富兰克林发现雷电的本质

本杰明·富兰克林出生在北美洲的波士顿。他的父亲是一名英国漆匠，制造蜡烛和肥皂为业。富兰克林八岁时入学读书，虽然他学习成绩优异，但由于家中孩子太多，父亲的收入无法负担读书的费用，所以，他到十岁时就被迫离开学校，回到家里帮父亲做蜡烛。从那以后，富兰克林靠着自己坚持不懈地自学，积累了丰富的知识。富兰克林对于科学最杰出的贡献是他发现了雷电的本质。1746年，一位英国学者在波士顿，利用玻璃管和莱顿瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的表演，并被“电学”这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。富兰克林开始了对电学的研究。在十八世纪以前，人们还不能正确认识雷电到底是什么。当时，人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。一些不信上帝的有识之士曾试图解释雷电的起因，但都未获得成功。在学术界里，流行着雷电是“气体爆炸”的观点。在一次试验中，富兰克林的妻子丽德不小心碰倒了莱顿瓶，闪起一团电火，丽德被击中，倒在地上。这虽然是试验中的一起意外事件，但思维敏捷的富兰克林却由此想到了空中的雷电。他经过反复思考，断定雷电也是一种放电现象，它和在实验室里产生的电，在本质上是一样的。

富兰克林决心用事实来证明一切。1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子威廉，带着上面装有一个金属杆的风筝，来到一个空旷的地带。富兰克林高举风筝，他的儿子拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那间，雷电交加，大雨倾盆。

富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！”

随后，他又将风筝线上的电引入瓶中。回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电，具有完全相同的性质。

富兰克林关于雷电的猜测，在他自己的实验中，得到了光辉的证实。

风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界的名声大振。他的电学研究取得了初步的胜利。然而，在荣誉和胜利面前，富兰林没有停止对电学的进一步研究。他还根据雷电的性质，发明制造了避雷针，并成为电学原理的创始人之一。

富兰克林不仅是一位伟大的科学家，而且是一位杰出的政治家，卓越的外交家，美国独立运动的领袖之一，为建立美利坚合众国做出了不可磨灭的贡献。

麦哲伦海峡的发现

麦哲伦生于葡萄牙北部一个破落的骑士家庭。他十岁就进入王宫里面去服役，充当王后的侍从。十六岁时，他进入葡萄牙国家航海事务厅，熟悉了航海事务的各项工作。

当时，哥伦布发现了美洲新大陆，达·伽马也从印度带回了巨大的东方财富。怀着对东方财富的憧憬和远洋探险的向往，麦哲伦在1505年参加了海外远征队，开始了远洋航行的生涯。

麦哲伦坚信地球是圆形的，并猜测在这片大海的东面，肯定是哥伦布发现的美洲大陆。他下定决心要做一次环球航行。

他请求葡萄牙国王允许他组织船队进行环球探险，然而，国王却不理睬他，绝望的麦哲伦只好离开祖国，投奔西班牙塞维利亚城的要塞司令。塞维利亚城的要塞司令非常欣赏麦哲伦的才能和魄力，把女儿嫁给了他，并且向西班牙国王举荐了他。麦哲伦的环球航行计划得到西班牙国王的批准，并与他签署了远洋探险协定。

1519年9月，麦哲伦率领一支由二百多人、五艘船只组成的浩浩荡荡的船队，从西班牙的塞维利亚城港口出发，开始了环球远洋航行。经过两个多月的漂泊，他们越过大西洋，来到巴西海岸。

船队沿着海岸向南继续航行，第二年一月，他们来到了一个宽阔的大海湾。当时，海员们很高兴，他们以为已到达了美洲的南端，可以进入新的大洋了。然而，随着船队在海湾中前进，他们发现海水变成了淡水，原来这里只是一个宽广的河口，这就是今天乌拉圭拉普拉塔河的出口。

船队继续向南前进，由于南半球与北半球的季节刚好相反，所以，三月的南美洲已临近冬季，风雪交加，航行极其困难。麦哲伦的船队克服重重困难，来到圣胡利安港，并在这里抛锚过冬。

经过五个月的休整，第二年八月，到了春暖花开的季节，麦哲伦又率领着船队出发了。有一艘船在航行中沉没了，船队只剩下了四条船。

两个月后，船队在南纬五十二度的地方，又发现了一个海口。这个海峡弯弯曲曲，忽窄忽宽，港汊交错，波涛汹涌。麦哲伦派出一艘船去探测航路，然而，这艘船却调转船头，逃回西班牙。

麦哲伦只好率领剩下的三条船在海峡中摸索前进。麦哲伦以坚强的意志率领船队前进。一个月后，他们终于走出了海峡西口，见到了浩瀚的大海。麦哲伦激动地掉下了眼泪。后人为了纪念麦哲伦的航海成绩，就把这个海峡命名为“麦哲伦海峡”。

麦哲伦的环球航行梦想终于实现了，他从西方向西航行，终于到达了东方，他以不可辩驳的事实证明了，地球的的确确是圆形的。

当麦哲伦于1519年9月回到西班牙时，整个船队仅剩下一条船与十八名船员了。麦哲伦对后世航海和科学事业所做的贡献，我们每一个人都不能忘记。

冷光的发现

波义耳是英国17世纪的科学家。他对那些会发光的细菌很感兴趣，便潜心研究它们为什么会发光。他在一个瓶子里收集了许多这样的细菌，它们发出的光把整个房间都照亮了。波义耳想：“蜡烛没有氧气就不能燃烧细菌的发光会不会与周围的环境有关呢？”于是他用气泵把瓶子里的空气一点点抽出，结果，细菌发出的光越来越暗，最后竟然一片漆黑。等波义耳再把空气输出瓶子里的时候，细菌又亮了起来。原来，细菌发光也离不开空气呀！

波义耳进一步研究发现，在发光的细菌身上，有一种叫英光素的东西，它在英光酶的催化作用下，空气中的氧结合就能发出光来。与众不同的是，这种光不会产生热。

后来，科学家用化学的方法，制造出了一种新的光源——冷光。用途十分广泛。在有些地方，用热光照会容易引起爆炸，而用冷光就不会有什么危险，是最安全的照明没有在军事上，把冷光物原涂在手掌上，就能在夜间看清地图，文件。

爱迪生的故事

托马斯·阿尔法·爱迪生是一位诞生在好时代里的天才人物。南北战争以后，美国正在成长壮大，各种条件对于像爱迪生这样有天才的人都是有利的。

爱迪生一家人在十八世纪早期从荷兰来到美国。托马斯·阿尔法生于1847年，是撒缪尔的七个孩子中最小的一个。

托马斯是一个好奇心特别强的孩子。即使还在幼年时代，他就爱读书和做实验。因为他如此爱好空想和不声不响，以致一位老师有一次骂他愚蠢。托马斯的母亲对这个评语很不高兴，她令孩子退学不再返校。母亲自己照管孩子的教育，教他阅读，教他历史、科学和哲学等。爱迪生读起书来，领会得快，而且过目不忘。有一次他异想天开，要从一所大图书馆的第一个书架看起，看完书架上每一本书。但在看完了书架上十五英尺厚的书籍后，他放弃了这个野心。

为了挣钱买书和搞科学实验，托马斯就出售他家菜园中的蔬菜。这工作挣不到足够的钱，所以他就开始在一列专跑休伦港、密执安和底特律的火车上卖报纸和糖果。因为人们在南北战争的高潮中急于了解战争的新情况，托马斯在1862年2月间，他十五岁时，决定在他所工作的火车行李车上印刷他自己的报纸《先驱周报》。四年之间他从这张报纸上赚了二千美元。

年轻的爱迪生在火车上工作时继续搞实验，在行李车上建立了一间实验室。有一天一根磷棒掉在地板上使这节车厢着火。列车长十分生气，在下一个车站把汤姆和他的所有实验设备都扔下了火车，还揍了汤姆一顿，造成永久性伤害，使爱迪生右耳聋了。

爱迪生在开办他的报纸后不久，有一天望见一个小孩在火车前面的铁轨上玩耍。他急忙从站台上跳下把小孩从火车轮子下抢救出来。这孩子的父亲正好是站长，他很感激，主动提出要教会汤姆成为电报员。他在车站夜晚关门后，每周给他上四次课，三个星期之后爱迪生便成为比他老师更好的电报员了。

就他的年龄来说，爱迪生很稳重，有独立性，但他见异思迁，而且对于衣着很不注意。他开始从一个城市漫游到另一个城市，从一个职业换到另一个职业。因为他的想法太离奇，不能使雇用他的人满意，雇主们常常叫他卷铺盖走人。在这段时间里，他在印第安纳波利斯，辛辛那提，孟菲斯和路易斯维尔等城市都工作过。

爱迪生去到了波士顿，在那里有人答应给他电报员的工作，主要因为他的求职信中字迹写得工整。当他在波士顿露面时，他是如此的衣冠不整，怪里怪气，以致主管人叫他当天晚些时候去参加电报技术的考试，目的是要故意出难题，使这位青年考不及格。当电报迅速拍进来时，爱迪生意识到电报局的职工们是在和他开玩笑。他们已经和纽约市的电报员安排好，给爱迪生拍一份电报来，越拍越快，企图迫使爱迪生承认他抄不下这么快的电报。但爱迪生没有泄气。他决心以智取胜，于是他开始自己拍出一份电报。他对纽约市的电报员说：“来吧，别去睡觉，使劲吧！”这就结束了这场玩笑，爱迪生也赢得了他的职位，同时还赢得了西联电讯公司最快电报员的称号。1869年爱迪生借了些钱去到纽约，他在纽约的头三年里，几乎饿死。他睡在一家公司的一间房子里，这公司专给纽约各商行提供股票行情。一天，那台印刷黄金行情的机器不动了。六百家银行和商行都收不到关于那天买进卖出的商情，爱迪生把这机器修好了，因此人家给了他一个经理的职位，月薪三百美元。他很快地就努力改进这台机器，并且还发明了许多新部件。他当时发明的万能印刷机印出了关于金价的全部情报，而不只是以少数字母和数字来显示行情。这是他第一个巨大的成功，金价和股票电报公司的经理马歇尔·莱费兹将军出资四万美元把这台机器和爱迪生的其他几项发明买了下来。

爱迪生就拿这新到手的钱做生意。他在新泽西州纽阿克市开了一家工厂。很快地他就雇了一百五十人制造纪录股票行情的机器了，而他自己则继续试验他的一些新想法。有一段时间在他实验室里共有四十五个不同的发明项目，包括几项对于电报机的重要改进。他想出了一种方法，可从两个相反方向同时各拍出一份电报，随后又想出一种方法，可从一个方向同时拍两份电报。1874年他发明并售给西联电讯公司一种装置，用了它可以在一根电线上拍发四份电报，即从每一方向可同时拍发两份电报。他还改进了一种拍电报的新方法。使之趋于完善。这些发明，仅在电线和电线杆的成本上就为西联电讯公司节约了几百万美元。

西联电讯公司又向爱迪生建议：叫他试制一部商用电话，亚历山大·贝尔已经取得了电话机的专利，但贝尔的电话机只能在短距离内听见。爱迪生增大了几项改进，被采用了，这些改进直到今天仍然应用在电话上。西联电讯公司为他的几项发明付给爱迪生十万美元。1876年，爱迪生在新泽西州门洛园建造了一个车间和实验室，由于他在那里搞出了许多奇妙的发明，以后他被人们称为“洛园的巫师”。他开始研究别人为发明白热电灯所作的尝试。他一次再一次地试制一种适于家用的柔光灯。在找到合用的材料之前，他竟试验了两千种以上的材料。他需要某种可放在抽去空气的玻璃容器内，通过电流后能变热并发出光来的材料。他花了十万美元寻找最好的材料。他派人去印度、中国、巴西，最后终于在日本找到了。

在1880年1月，他取得了电灯专利权。爱迪生在门洛园建造了一家生产电灯的工厂，并在纽约市建成了一座发电站。但是直到过了十四年，公众才真正接受他的电灯。在那以后，电灯业发展得规模如此之大。以致爱迪生出售他的电灯股票时，竟得了一百多万美元。

爱迪生一生中得到一千多种发明项目的专利，为了学习更多的科学并使科学为人类服务，他永不停息。他的各种发明为世界增加的财富可能比历史上任何一个人都多。1931年10月18日，爱迪生在新泽西州奥兰奇城的家中去世，终年八十四岁。几天后全美国都停电一分钟，以纪念这个以他的发明大大改变并改善了各地人民生活的人。

伽利略发现自由落体定律

伽利略凡事不但喜欢多想一想，还要亲自去试一试。当时，人们都崇拜亚里士多德，把他奉为“圣人”，把他的科学理论当成是“真理”。可是，伽利略在比萨母校担任数学教授时，并不像其他人那样照宣亚里士多德的教条，而是大力提倡观察和实验。这在当时看来，简直是不知天高地厚。

1590年，二十五岁的伽利略经过反复的实验，认为亚里士多德的一个理论是错误的。亚里士多德的这个理论是：如果把两件东西从空中扔下，必定是重的先落地，轻的后落地。伽利略对这个理论提出了怀疑。他认为，物体不管是轻的还是重的，当它们从高空中落下来时，一定都是同时落地的。可是，由于当时人们把亚里士多德的思想奉为金科玉律，自然没有人相信伽利略的话。伽利略决心搞一次实验，让人们亲眼看看。

这一天，年轻的伽利略宣布要在比萨斜塔上进行一次试验，一些教授大为不满，便一起到校长面前告状。校长听了也很生气，但转念一想，这样也好，让伽利略当众出丑，也好杀杀他的傲气。

伽利略左手拿着一个铁球，右手拿着比铁球还要重十倍的另一个铁球，爬上了比萨斜塔第七层的阳台，比萨斜塔下，人头攒动，比萨大学的校长、教授、学生，还有许许多多看热闹的市民，都蜂拥而来。在塔下的所有人说，始终没有一个人相信伽利略是对的。

伽利略将身子从阳台上探出来，他两只手同时撒开，只见两只铁球同时从空中落下，齐头并进，眨眼之间，“咣当”一声，又同时落地。塔下的人，一下子都懵了。他们先是寂静了片刻，接着，便“嗡嗡”地嚷成一团。

伽利略从塔上走下来，校长和几个老教授立即将他围住，说：“你一定是施了什么魔术，让两个球同时落地，亚里士多德是绝对不会错的。”

伽利略回答说：“如果你们不信，我还可以上去再重做一遍，这一回你们可要注意看着。”

校长说：“不必做了，亚里士多德是靠道理服人的。重的东西当然比轻的东西落得快。这是公认的道理。就算你的实验是真的，但是它不符合道理，也是不能承认的。”

伽利略说：“好吧，既然你们不相信事实，一定要讲道理，我也可以来讲一讲。就算重的物体落下的时候要比轻的物体快，那么，我现在把两个球绑在一起，从空中扔下，按照亚里士多德的道理，你们说说看，它落下时，应该比重的铁球快呢，还是比重的铁球慢？”

校长不屑一顾地回答说：“当然要比重铁球快！因为它是重的铁球加上轻的铁球，自然更重了。”

这时，一个老教授急忙将校长的衣袖扯了一下，挤上前来说：“不对，应该是比重的铁球要慢。它是重的铁球加上轻的铁球，轻的铁球拉住它，所以下落速度应是两球的平均值，介乎重球和轻球之间。”

听了他们的话，伽利略不慌不忙地说道：“可是，世界上只有一个亚里士多德啊，按照他的理论，怎么会得出两个不同的结果呢？”

校长和教授们面面相觑，半天也说不出话来。过了好一会儿，他们才突然醒悟到，他们本来是一起来对付伽利略的，怎么能在伽利略面前互相对立起来呢？

校长的脸一下子就红到了脖子根，他冲着伽利略，气急败坏地喊道：“你这是强辩，放肆！”

这时候，周围在围观的学生们“轰”地一下大笑起来。伽利略还是不动火，慢条斯理地说：“看来还是亚里士多德错了！物体从空中自由落下时，不管它们的轻重，都是同时落地的。”

听了伽利略的这几句话，校长和那些教授们再也想不出一句反驳的话来，于是亚里士多德的自由落体理论，就这样轻易地被这个初生牛犊推翻了。

奥斯特发现电流的磁效应

奥斯特是著名的丹麦物理学家。他出生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭，十七岁时考入哥本哈根大学。

在他的一生中，奥斯特曾对物理学、化学和哲学都进行过多方面的研究。由于受康德哲学与谢林的自然哲学的影响，奥斯特一直坚信自然力是可以相互转化的。但是，在科学研究上，他是一位热情洋溢的，重视科研和实验的教师，他说：“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的”。因此，奥斯特深深地受到了学生们的欢迎。

奥斯特长期从事电流和磁的研究工作。他在科学史上，最大的贡献是，他于1820年，发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应，这一发现，使欧洲物理学界产生了极大震动，导致了大批实验成果的出现，由此开辟了物理学的新领域——电磁学。除此而外，奥斯特还是卓越的讲演家和自然科学普及工作者，他在1824年倡议成立丹麦科学促进协会，创建了丹麦的第一个物理实验室。

为了纪念奥斯特在电磁学上的贡献，1934年召开的国际标准计量会议，通过了用“奥斯特”命名单位制中的磁场强度单位。同时，作为一位优秀的物理学教师，美国物理学教师协会从1937年起，每年颁发一枚“奥斯特奖章”奖给在教学上作出杰出贡献的物理学教师。

登临南极第一人

南极虽然是位于地球一隅的孤僻独立的白色大陆，与我们生活的绿色世界隔着千山万水，似乎没有任何关联，但实际上，南极洲与人类的生存和发展密切相关。多少年来，人们一直对南极充满了迷恋，他们渴望揭开南极在生物、物理、海洋等方面的诸多不解之谜。其中，最早寻找南方“未知大陆”，即南极大陆的，有英国、俄国、美国和法国。

英国的詹姆斯·库克，在1768年的时候，率船开始寻找南极大陆。他首次环绕南极航行，驶进了南极圈，抵达南纬71度10分的海域，他是南极探险的先驱。

后来，英国的威廉·史密斯，从1819到1821年，又先后五次率船到南极海域航行，发现了南设得兰群岛。俄国的别林斯高晋，在189年率船到南极，驶入南极圈，环绕南极航行，几经航行，他发现了距离南极大陆不远的彼得一世岛。美国的纳撒内尔·帕尔默，在1820年率船驶入南设得兰群岛海域，继续航行，发现了南极半岛。英国的詹姆斯·威德尔，在1822年率船向南极挺进，创造了南行的新纪录，到达南纬75度15分的海域。法国的迪蒙·迪尔维尔，在1839年向南极进发，在南极圈附近，发现一条海岸线，并登上岸边。

但是，虽然这些航海家和探险家们，为南极大陆的发现，做出了重要的贡献，但他们之中，谁也不曾亲自登上过南极。直到1911年12月14日，挪威著名的极地探险家罗阿德·阿蒙森，他历尽艰辛，闯过难关，终于成为人类第一个登上南极点的人。

阿蒙森从小喜欢滑雪旅行和探险，他是世界西北航道的征服者，曾经三次率领探险队深入到北极地区。

1910年8月9日，阿蒙森和他的同伴们乘着探险船“费拉姆”号从挪威起航。他在途中获悉，英国海军军官斯科特组织的南极探险队，正以南极点为目标，早在两个月前就出发了。这对阿蒙森来说，是一个的挑战，他决心夺取首登南极点的桂冠。

经过四个多月的艰难航行，“费拉姆”号穿过南极圈，进入浮冰区，然后到达攀登南极点的出发基地——鲸湾。阿蒙森在鲸湾进行了十个月的充分准备，最后率领5名探险队员从基地出发，开始了远征南极点的艰苦行程。

从鲸湾到南极点，前半部分大约六七百千米的路程，他们乘狗拉雪橇和踏滑雪板前进。后半部分路程主要是徒步爬坡越岭。尽管他们遇到许多高山、深谷、冰裂缝等险阻，但由于事先准备充分，加上天公作美，他们仍以每天三万米的速度前进。结果，不到两个月，他们就胜利抵达了南极点。

到了南极点后，阿蒙森和队友们激动的心情简直难以言表。他们互相欢呼拥抱，庆贺胜利，并把一面挪威国旗插在南极点上。他们在南极点设立了一个名为“极点之家”的营地，进行了连续二十四小时的太阳观测，测算出南极点的精确位置，并在南极点上叠起一堆石头，插上雪橇作为标记，还在南极点的边上搭起一顶帐篷。

阿蒙森伟大的南极点之行，轰动了整个世界，人们为他所取得的成就欢呼喝彩。

爱因斯坦和相对论

阿尔伯特·爱因斯坦，出生于德国乌耳姆的一个经营电器作坊的小业主家庭里。一年以后，他们全家迁居慕尼黑。爱因斯坦的父亲和叔父合办了一个电器工厂，为电站和照明系统生产电机、弧光灯和电工仪表。在父亲和叔父等人的影响下，爱因斯坦很早就受到了科学和哲学的启蒙。1896年，他考入苏黎世联邦工业大学，在师范系学习物理学，四年后毕业。

在校期间，爱因斯坦落拓不羁的性格和独立思考的习惯，令学校的教授们大为不满，所以，他大学一毕业就失业，直到两年后，才找到了固定的职业。工作之余，爱因斯坦把所有的业余时间都用来开展科学研究，撰写论文，并取得了大量的科学研究成果。

爱因斯坦的一生中，在诸多科学领域都取得了巨大的成就。其中，爱因斯坦最为世人瞩目的成就，是他创立的相对论。

当第一次世界大战爆发后，爱因斯坦投入到反战活动中。尽管政治形势不容乐观，他仍然在艰苦的条件下继续科学研究。经过八年的艰苦探索，他创立了狭义相对论。狭义相对论的创立，在很大程度上解决了十九世纪末出现的古典物理学的危机，推动了整个物理学理论的革命。随后，他又经过多年的研究、探索，建成了广义相对论。他预言，当光线经过太阳引力场时要弯曲，后来，果然被天文学家们所证实，令世界为之轰动。

爱因斯坦和相对论在西方世界成为家喻户晓的名词，但同时，他也招来了德国和其他国家的沙文主义者、军国主义者和排犹主义者的恶毒攻击。

第二次世界大战爆发前后，爱因斯坦成为纳粹分子首要的迫害对象，幸而当时他在美国讲学，未遭毒手，又先后避难于比利时和英国，最后定居于美国普林斯顿，直到去世。

爱因斯坦去世后，遵照他的遗嘱，不举行任何丧礼，不筑坟墓，不立纪念碑，骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。

门捷列夫与元素周期表

门捷列夫，生于西伯利亚的托博尔斯克，他的父亲是一名中学校长。十六岁时，门捷列夫就进入圣彼得堡师范学院的自然科学教育系学习。毕业以后，他去德国深造，集中精力研究物理、化学。回国后，他担任圣彼得堡大学教授。

当时，为了编写一本无机化学的讲义，门捷列夫四处寻找资料，他发现这门学科的俄语教材都已陈旧，外文教科书也无法适应新的教学要求，迫切需要有一本新的、能够反映当代化学发展水平的关于无机化学的教科书。

这种想法激励着年轻的门捷列夫。当门捷列夫编写到有关化学元素及其化合物性质的章节时，他遇到了难题。按照什么样的次序来排列这些化学元素的位置呢？当时，化学界已经发现了的化学元素已达63种。为了寻找到给元素分类的科学方法，门捷列夫不得不研究元素之间的内在联系。

门捷列夫迈进了圣彼得堡大学的图书馆，在数不尽的卷帙著作中，逐一整理以往人们研究化学元素分类的原始资料……他抓住化学家研究元素分类的历史脉络，夜以继日地分析思考，简直着了迷。夜深人静，圣彼得堡大学主楼左侧的门捷列夫的居室里，仍然亮着灯光，仆人为了安全起见，推开了门捷列夫书房的门。

“安东！”门捷列夫站起来对仆人说：“到实验室去找几张厚纸，把筐也一起拿来。”

安东是门捷列夫的忠实仆人。他走出房门，莫名其妙地耸耸肩膀，很快就拿来一卷厚纸。

“帮我把它剪开。”门捷列夫一边吩咐仆人，一边动手在厚纸上画出格子。“所有的卡片都要像这个格子一样大小。开始剪吧，我要在上面写字。”

门捷列大不知疲倦地工作着。他在每一张卡片上都写上了元素名称、原子量、化合物的化学式和主要性质。筐里逐渐装满了卡片。门捷列夫把它们分成几大类，然后摆放在一个宽大的实验台上。

接下来的日子，门捷列夫把元素卡片进行系统整理。门捷列夫的家人看到一向珍惜时间的教授突然热衷于“纸牌”，感到奇怪。可是，门捷列夫旁若无人，每天拿着元素卡片，像玩纸牌那样，收起、摆开，再收起、再摆开，皱着眉头地玩“牌”……

冬去春来，门捷列夫并没有在杂乱无章的元素卡片中找到内在的规律。有一大，他又坐到桌前摆弄起“纸牌”来了，摆着，摆着，门捷列夫像触电似的站了起来，在他面前出现了完全没有料到的现象，每一行元素的性质都是按照原子量的增大，从上到下地逐渐变化着。

门捷列夫激动得双手不断颤抖着。“这就是说，元素的性质与它们的原子量呈周期性有关系。”门捷列夫兴奋地在室内踱着步子，然后，迅速地抓起记事簿在上面写道：“根据元素原子量及其化学性质的近似性试排元素表。”

1869年2月底，门捷列夫终于在化学元素符号的排列中，发现了元素具有周期性变化的规律。这就是元素周期表。

自从有了元素周期表，人类在认识物质世界的思维方面有了新的飞跃，使化学研究从只限于对无数个别的零星事实作无规律的罗列中摆脱出来，奠定了现代化学的基础。

生物学家达尔文

1909年2月12日，达尔文出生在英国的施鲁斯伯里。祖父和父亲都是当地的名医，家里希望他将来继承祖业，16岁时便被父亲送到爱丁堡大学学医。

但达尔文从小就热爱大自然，尤其喜欢采集矿物和动植物标本。进到医学院后，他仍然经常到野外采集动植物标本。父亲认为他“游手好闲”、“不务正业”，一怒之下，于1828年又送他到剑桥大学，改学神学，希望他将来成为一个“尊贵的牧师”。达尔文对神学院的神创论等谬说十分厌烦，他仍然把大部分时间用在听自然科学讲座，自学大量的自然科学书籍。热心于收集甲虫等动植物标本，对神秘的大自然充满了浓厚的兴趣。

1828年的一天，他在伦敦郊外的一片树林里，围着一棵老树转悠。突然，他发现在将要脱落的树皮下，有虫子在里边蠕动，便急忙剥开树皮，发现两只奇特的甲虫，正急速地向前爬去。他马上左右开弓抓在手里，兴奋地观看起来。正在这时，树皮里又跳出一只甲虫，他措手不及，迅即把手里的甲虫藏到嘴里，伸手又把第三只甲虫抓到。看着这些奇怪的甲虫，他真有点爱不释手，只顾得意地欣赏手中的甲虫，早把嘴里的哪只给忘记了。嘴里的那只甲虫憋得受不了啦，便放出一股辛辣的毒汁，把他的舌头蜇得又麻又痛。达尔文这才想起口中的甲虫，张口把它吐到手里。然后，不顾口中的疼痛，得意洋洋地向他的学校剑桥大学走去。后来，人们为了纪念他首先发现的这种甲虫，就把它命为“达尔文”。

1831年，达尔文从剑桥大学毕业。他放弃了待遇丰厚的牧师职业，依然热衷于自己的自然科学研究。这年12月，英国政府组织了“贝格尔号”军舰的环球考察，达尔文经人推荐，以“博物学家”的身份，自费搭船，开始了漫长而又艰苦的环球考察活动。

达尔文每到一地总要进行认真的考察研究，采访当地的居民，有时请他们当向导，跋山涉水，采集矿物和动植物标本，挖掘生物化石，发现了许多没有记载的新物种。他白天收集谷类岩石标本、动物化石，晚上又忙着记录收集经过。1832年1月，“贝格尔”号停泊在大西洋中佛得角群岛的圣地亚哥岛。水兵们都去考察海水的流向。达尔文和他的助手背起背包，拿着地质锤，爬到山上去收集岩石标本。

在考察过程中，达尔文根据物种的变化，整日思考着一个问题：自然界的奇花异树，人类万物究竟是怎么产生的？他们为什么会千变万化？彼此之间有什么联系？这些问题在脑海里越来越深刻，逐渐使他对神创论和物种不变论产生了怀疑。

1832年2月底，“贝格尔”号到达巴西，达尔文上岸考察，向船长提出要攀登南美洲的安第斯山。当他们爬到海拔4000多米的高山上时，达尔文意外地在山顶上发现了贝壳化石。达尔文非常吃惊，他心中想到：“海底的贝壳怎么会跑到高山上了呢？”经过反复思索，他终于明白了地壳升降的道理。达尔文脑海中一阵翻腾，对自己的猜想有了更进一步的认识：“物种不是一成不变的，而是随着客观条件的不同而相应变异！”

后来，达尔文又随船横渡太平洋，经过澳大利亚，越过印度洋，绕过好望角，于1836年10月回到英国。在历时五年的环球考察中，达尔文积累了大量的资料。回国之后，他一面整理这些资料，一面又深入实践，同时，查阅大量书籍，为他的生物进化理论寻找根据。1842年，他第一次写出《物种起源》的简要提纲。1859年11月达尔文经过20多年研究而写成的科学巨著《物种起源》终于出版了。在这部书里，达尔文旗帜鲜明地提出了“进化论”的思想，说明物种是在不断的变化之中，是由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。

这部著作的问世，第一次把生物学建立在完全科学的基础上，以全新的生物进化思想，推翻了“神创论”和物种不变的理论。《物种起源》是达尔文进化论的代表作，标志着进化论的正式确立。

《物种起源》的出版，在欧洲乃至整个世界都引起轰动。它沉重地打击了神权统治的根基，从反动教会到封建御用文人都狂怒了。他们群起攻之，诬蔑达尔文的学说“亵渎圣灵”，触犯“君权神授天理，”有失人类尊严。

与此相反，以赫胥黎为代表的进步学者，积极宣传和捍卫达尔文主义。指出：进化论轰开了人们的思想禁锢，启发和教育人们从宗教迷信的束缚下解放出来。

紧接着，达尔文又开始他的第二部巨著《动物和植物在家养下的变异》的写作，以不可争辩的事实和严谨的科学论断，进一步阐述他的进化论观点，提出物种的变异和遗传、生物的生存斗争和自然选择的重要论点，并很快出版这部巨著。晚年的达尔文，尽管体弱多病，但他以惊人的毅力，顽强地坚持进行科学研究和写作，连续出版了《人类的由来》等很多著作。达尔文本人认为“他一生中主要的乐趣和唯一的事业”，是他的科学著作。还有一些在旅行中直接考察得到的最重要的科学成果，如：达尔文本人所写的著名的《考察日记》和《贝格尔号地质学》、《贝格尔号的动物学》等。在他的著作中，具有特别重大历史意义的是《物种起源》，表明达尔文的进化论思想和自然选择理论的逐步发展过程。《物种起源》的出版是一件具有世界意义的大事，因为《物种起源》的出版标志着十九世纪绝大多数有学问的人对生物界和人类在生物界中的地位的看法发生了深刻的变化。《物种起源》的出版，引起造化论者和具有目的论情绪的科学家们（而这些人却是占绝大多数）对达尔文学说的猛烈攻击，也引起维护达尔文主义的相应斗争，积极参加这一斗争的除达尔文本人外还有进步的博物学家；他们到处都成为达尔文学说的热烈拥护者。

1882年4月19日，这位伟大的科学家因病逝世，人们把他的遗体安葬在牛顿的墓旁，以表达对这位科学家的敬仰。

导致精神分裂症的变异基因

法国国家健康与医学研究所经过对众多精神分裂症患者第22号染色体的观察分析，终于发现了导致罹患精神分裂症的变异基因。法国专家称，他们的这项研究成果将有助于精神分裂症的预防和治疗。

法国专家介绍说，全世界大约1%的人口患有不同程度的精神性疾病。虽然过去对导致这种复杂的家族遗传性疾病的原因不甚了解，但对精神分裂症患者的观察显示，这些人大多在脑成熟后期出现了神经发育异常。有鉴于此，他们对众多患者的染色体进行了研究分析，结果发现，这些患者第22号染色体上的一个特殊基因均出现了变异。研究人员认为，正是这个基因变异导致人体脯氨酸代谢增多，而以前的动物试验表明，脯氨酸增多对神经元发育有不良影响。

法国专家表示，目前他们正在对精神分裂症患者血液中的脯氨酸浓度值进行研究，以确定脯氨酸导致精神分裂症的准确浓度值，其目的是对与患者有直接血亲关系的人，以及已表现出某些症状的儿童进行早期检查，通过化验其血液中脯氨酸浓度进行诊断，以尽早采取预防和治疗措施。专家们还特别指出，脯氨酸含量高是可以得到治疗的。

揭示生物膜的奥秘

生物是由生物细胞构成的，细胞一个个排列组合之所以被区分是因细胞间有一层隔膜。这层隔膜所隐含的秘密难以计数，正吸引着无数生物科学家的目光，成为当代生命科学领域的一个前沿研究热点。为此，中国科学研究最高层次的科研机构，北大、清华和中科院联合起来组建了生物膜和膜生物工程国家重点实验室，研究生物膜的结构、功能及其相互关系，即生物膜的作用与工作原理，而应用这些成果为人类谋福利的工作称为膜生物工程。

生物膜在生命发展过程中发挥着重要作用。如植物叶绿素的光合作用，太阳光的光电子由细胞膜承载、传递，实现细胞中的能量转换，从而调制植物的生长发育。据有关科学家介绍，生物膜是由蛋白质、脂类组成的超分子体系，极其复杂。科学家一方面从结构上研究生物膜的膜脂、膜蛋白的单一分子结构、性质等，另一方面从功能角度研究生物膜的能量转换、物质与离子运转、信号识别和转导的作用机制等内容。

正是由于对生物膜的研究，上世纪80年代后期，科学家发现与母体组织相连的胎儿滋养层细胞上，有一种名为HLA-G的分子，使胎儿免受人体自然杀伤细胞的攻击得以生存。这种分子不但有严格的组织分布，且在表达上有严格控制。除在滋养层等几种少数类型细胞外，HLA-G在一般组织上很少出现。一些研究还发现，HLA-G在某些肿瘤细胞上，结肠癌、绒毛膜癌、黑色素瘤、神经胶质瘤等上出现较多。因此，科学家推测，它可能是某些肿瘤逃避免疫监视的一个重要机制。

于是，科学家用转基因白鼠做实验，HLA-G分子的表达可抑制一些细胞的增殖，影响大脑树突状细胞的分化成熟，使皮肤同种移植物、心脏移植及角膜移植等成活时间延长，表明HLA-G分子携带一种物质可躲避天然杀伤细胞的侵袭。目前，关于HLA-G无论国际国内，都在开展大量研究。可想而知，这种研究一旦突破就能为计划生育、治疗肿瘤找到新途径。

由于生物膜的一些特性和工作规律被科学家研究发现，膜生物工程随之应运而生。目前，该实验室利用通过膜生物工程生产的治疗糖尿病的新型“口服脂质体胰岛素”疗效超过传统方法制造的国内外胰岛素产品，经国家批准进入了临床实验阶段，2-3年内即可投放市场，为患者排忧解难。

总之，生物膜上的秘密多多，有待人们去发现和了解。其中任何一项进展，都只有科学家才能完成，若研究工作能产生重大影响，该研究者则成为一位大科学家，将名载史册。

导致精神分裂症的变异基因

法国国家健康与医学研究所经过对众多精神分裂症患者第22号染色体的观察分析，终于发现了导致罹患精神分裂症的变异基因。法国专家称，他们的这项研究成果将有助于精神分裂症的预防和治疗。

法国专家介绍说，全世界大约1%的人口患有不同程度的精神性疾病。虽然过去对导致这种复杂的家族遗传性疾病的原因不甚了解，但对精神分裂症患者的观察显示，这些人大多在脑成熟后期出现了神经发育异常。有鉴于此，他们对众多患者的染色体进行了研究分析，结果发现，这些患者第22号染色体上的一个特殊基因均出现了变异。研究人员认为，正是这个基因变异导致人体脯氨酸代谢增多，而以前的动物试验表明，脯氨酸增多对神经元发育有不良影响。

法国专家表示，目前他们正在对精神分裂症患者血液中的脯氨酸浓度值进行研究，以确定脯氨酸导致精神分裂症的准确浓度值，其目的是对与患者有直接血亲关系的人，以及已表现出某些症状的儿童进行早期检查，通过化验其血液中脯氨酸浓度进行诊断，以尽早采取预防和治疗措施。专家们还特别指出，脯氨酸含量高是可以得到治疗的。

5000多种疑难重症可望得到根本治疗

21世纪被众多科学家公认为“生命科学”将跨越物理世界与生命世界不可逾越的鸿沟，发展成为新一轮自然科学革命的中心。生命之谜的大解密，必定要对人类生存与发展产生直接的革命性影响。

随着多国科学家大规模基因测序行动的结束，人类遗传密码这部“生命天书”的破译将进入全新的信息提取阶段。借助数学理论、信息科学和技术科学的研究成果，通过对人类基因图谱中功能基因信息的全面解读，5000多种遗传病以及相关的疑难重症可望在分子水平上得到早期诊断和根本治疗。人类生命质量将得到更全面的保障。

科学家指出：人类所患的病症有25%～30%与基因有关。如人类第二大致死病因肿瘤，其发生与基因有密切关系，未来可以运用生物片等对疾病进行基因诊断，进而进行基因治疗。人类还可以通过对病原菌遗传密码的“破译”，了解各类传染病的病因，从而有效控制这些传染病的传播。比如，破译痢疾基因密码后，就知道了哪些基因导致人拉肚子，从而有针对性地采取疗法。预计到2010年至2020年，基因疗法有望成为一种较普遍的疗法。

遏制衰老的对策

在了解衰老的原因及其发生机制后，我们就可对衰老采取“对症下药”的对策。

有人曾预言人的最长寿命是180年。虽然我们不能确信其预言是否可靠，但至少我认为这个预言的依据是有一定可信度的。这是由于在没有病变的情况下，人体正常细胞是有固定的寿命的，即有固定的分裂次数。说得明白一点，人体在无病变的情况下，机体所进行的新陈代谢的总量或总次数是固定的，这就从本质上决定了人的最长寿命是有限的。懂得了这点，即新陈代谢总量守恒，就可在生活中具体做到以下一点来实现“延长寿命”的美好的梦寐以求的愿望。

一日三餐，不要吃得过饱，尤其是逢年过节，切忌大吃大喝；平常切忌暴饮暴食；晚上入睡后醒来即使稍觉得肚子有点饿也最好不要进食，特别是刺激性过大的食物；每餐最佳是吃到七八成饱这个程度，以维持适度的饥饿。以上种种，都是源于人的代谢总量守恒。

关于基因的“科学物语”

今年“科博会”期间举行的“科技前沿与产业发展中外院士论坛”带来了纯正的学术气息，也把这场注重实用的盛会推上了理论的高度。六场精彩的演讲使得整个大厅座无虚席，听众一半以上是20多岁的年轻人，院士们仿佛在面对着中国的未来演讲，而听众则在院士宏阔的思维大海中感受着知识“沐浴”的酣畅。

人与人之间99.99%的基因密码相同

中国医学科学院院长、医学分子生物学专家刘德培在题为《基因表达调控与功能基因组》的报告中回顾了生命科学史上的三次革命，他认为许多疾病其实是基因及其产物相互作用的结果。如果有一张分子水平遗传图，就可为疾病预测、预防、诊断、治疗与个体化医学提供科学参考。

人类基因组图谱及初步分析结果显示，人类基因总数约3万个，人类基因组中因基因密度高低不同，存在“热点”和大片“荒漠”，人与人之间99.99%的基因密码相同。

人类基因组的读出与读懂

刘德培院士进而指出，基因的读出需要三个步骤：1.测序：测出共含30亿个碱基对的DNA片段序列。2.拼接与组装：用生物信息学方法，通过计算机，将片段恢复到原来的链状结构。3.标注：用科学语言读出人类基因组，找出3万多个基因的确切位置与作用。

基因的读懂意味着生命奥秘的破译，如能读懂，所有基因的表达调控规律将得到系统阐述。

世界对生物技术的重视

中国工程院副院长、医学病毒学专家侯云德在题为《加入WTO后我国生物药物产业面临的挑战与机遇》的报告中指出，“生物技术产业化工程”在“十五”计划高技术产业化规划中已列为12项重大项目之一，“功能基因组和生物芯片”在“十五”计划科技规划中也被列为12项重点科技之一。

美国参议院2002年4月18日通过决议，指定4月21～28日为“国家生物技术周”，以示国家对生物技术的重视，采用现代生物技术可从事医药、农业、工业和环境的研究和开发相关产品，对付生物恐怖主义；生物技术对改进人类生活质量产生了重要作用。2002年5月1日，世界卫生组织发表了关于基因研究的报告，指出“基因研究可以大幅度地提高发展中国家的医疗保健事业”。

“一头牛的乳腺每年可生产300公斤蛋白质”

基因制药包括基因诊断、基因治疗、基因疫苗等，生物制药前景无限。侯云德院士说，可采用牛、羊等动物的乳腺生物反应器生产药物，一头的牛乳腺每年可生产300公斤蛋白质。转基因植物如玉米、烟草和大米等也可用来生产药物，转基因水稻和油菜可解决维生素A缺乏症和缺铁性贫血，功能性食品将得到开发，吃土豆就相当于口服腹泻疫苗。但是，药物的质量控制问题还难以在短期内解决。

20世纪的三大科技计划

侯云德院士认为，20世纪的三大科技计划“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”及“人类基因组计划”中，对人类基因的探索及了解人类自身以致操纵生命，其意义比前两个计划更为深远。研究表明，人体有100万亿个细胞，每个细胞核内有23对染色体，约30亿对核苷酸，编码约3～10万个蛋白质，负责个体发育和维持生命活动。

基因治疗技术

侯云德院士列举了能通过基因治疗的疾病种类，它们是：遗传病、恶性肿瘤、艾滋病、乙型肝炎、心血管疾病、代谢性疾病等。目前，全球临床方案数达300多项，病例数超过3500人，其中美国的病例占80%；61%的病例为恶性肿瘤；24%为艾滋病DNA和基因疫苗。目前存在的问题是：治疗肿瘤的靶基因尚不很清楚，基因表达调控尚未完全解决。

基因芯片将为疾病预防提供导向图

侯云德院士介绍了计算机科学与生命科学相结合而形成的新学科-生物信息学，而生物芯片则是将成千上万个与生命活动相关的大分子样品，借鉴半导体技术，集成在一块数平方厘米的载体片上进行化学反应，并将检测数据进行分析处理的一种崭新技术。目前的生物芯片主要是D.A和蛋白质微阵列芯片。

在未来5～10年内，生物芯片将发展成在人类健康保健、医药、环保、食品、农业以及其他生命科学研究领域内的巨大产业。生物芯片可用来检测核酸的变异和多样性，分析疾病组织的基因表达及疾病易感性，其市场每年将增加50%，到2004年将达33亿美元。

胚胎干细胞工程可用来治疗多种疑难病

侯云德院士指出，克隆羊的成功，证明哺乳动物的体细胞具有发育潜能，因而有可能将受者的体细胞或脏器特异性干细胞，培养于特定的环境中，使之增殖、分化为特异性功能细胞。多能胚胎干细胞分化为神经细胞、血液和免疫细胞及肝细胞等实验已经成功。它将在医学上引起一场革命，治疗多种疑难病症。

日本东京大学生物学教授Makoto在国际上首次采用青蛙的胚胎干细胞培养出人工眼球。2001年6月的一则报道发现，一种鱼的基因可触发干细胞分化发展成组织，形成内脏。但其产业化的路途尚不明晰。

约6000种遗传病与基因变异有关

随着人类基因组计划的实施，已知人与人之间核苷酸不完全相同，许多疾病的易感性、得病的严重性均与基因的变异有关，据统计，约6000种遗传病与基因变异有关。感染个体的病毒、微生物对药物的抗药性不同，个体对药物的敏感性也不同。

侯云德院士指出，《科学》杂志上发表的文章表明：没有任何一种已知基因是单一形式的，人类每个单一基因平均有14个版本可被遗传，从约四千个基因中发现有6万个以上的基因版本。假如人类只有3万个基因，那么其版本则有50万个。药物的安全性和副作用在很大程度上决定于其基因的版本。

1000多种生物新药中治疗癌症的有400种

2001年美国食品和药物管理局正式批准上市的生物制药为117种，市场资本总额为3300亿美元，处于临床研究阶段的药物有1000多种。全球约一半人已使用过生物技术产品。侯云德院士指出，近20年来生物制药在整个药物和生物制品中所占份额不断增加。美国食品和药物管理局近5年批准上市的生物技术药物已超过过去13年的总和。尽管美国经济不振，但生物技术公司在经济效益上处于其25年来最好的时期，去年上市公司增加了13%，生物技术公司的资产增加了330亿美元，高于过去5年投资的总和。1000多种新药中治疗癌症的有400种；儿童需要的新药200多种。

我国医药生物产品14年翻了100倍

侯云德院士认为，我国生物医药产业的总体技术水平与国外差距相对较小，1986年我国生物技术产品的销售额仅2亿人民币，2000年达200亿，增加了100倍。1999年我国从事生物技术研究和开发的公司约为320家，生产厂家80多家。从事生物技术的科研院所和大学有297家，2000年近20种基因工程药物和疫苗批准进行商业化生产，奠定了我国生物高技术产业的基础。约20～30种基因工程药物处于临床前或临床I、II期试验。

组织工程：再造生命奇迹

我们一项医学上最新的技术——组织工程来进行再造手术。与传统的手术方法相比。既省时间，又少辛苦，外形则愈加完美，可望达到乱真程度。

目前，修复缺损器官的方法一般有自体移植、异体移植和组织代用器三种。但它们各有弊端。如自体移植，要以牺牲患者自己正常器官组织为代价，这种“拆东墙补西墙”的办法不仅会增加患者痛苦，还因有的器官独一无二，而无法做移植手术；异体移植，最难解决的是增强免疫排斥反应问题，失败率极高，加之异体器官来源有限，供不应求，因而难以实施；动物器官移植，同样存在排斥反应，而且还要冒着将动物特有的一些病毒传给人类的危险，采用组织代用品如硅胶、不锈钢、金属合金等，它们致命的弱点是与人体相容性差，不能长久使用，还易引起感染。

近十年来，科学家们运用生物工程技术，利用人体残余器官的少量正常细胞进行体外繁殖，既可获得患者所需的、具有相同功能的器官，又不存在排斥反应，已取得了令人满意的成果，不少新近成立的生物技术公司正准备推出商品。再生的和在实验室培育的骨骼、软骨、血管和皮肤，以及胚胎期的胎儿神经组织都在进行人体试验。肝脏、胰脏、心脏、乳房、手指和耳朵等正在实验室里生长成形。科学家们甚至正在尝试培育能充当药物释放渠道的组织。唾液腺能分泌抗真菌蛋白质；皮肤能释放生长激素；基因工程器官能矫正患者自身的遗传缺陷，等等。

“这一切预示着世界外科领域将跨入一个前所未有的崭新时代。”组织工程是应用细胞生物学和工程学原理，在实验室里，将人体某部分的组织细胞进行人工培养繁殖，扩增上万倍。把这些细胞种植和吸附在一种生物材料的支架上，然后一并移植到人体内所需要的部位。值得一提的是，这种支架必须相容性好，并可以在人体内逐步降解、吸收。其实，外科手术中使用的创口缝合线就是一种生物材料。医生用这种缝线把创口缝牢，过几个月后，创口早已愈合，这类缝线也逐降解，被人体吸收和排泄了。在组织工程中，用这些材料制成的各种三维结构的细胞培养载体，即支架，可以在细胞再增殖过程中，为它们提供营养物质，进行氧和二氧化碳交换，并排泄废料，而它自身却又逐渐被人体降解、吸收和排泄，最后就形成了有特定功能和形态的新的组织和器官，从而达到修复和再造的治疗目的。

名副其实的备用人体器官将在数年内由实验室走向患者。在美国马萨诸塞大学，由查尔斯·瓦坎蒂领导的一个研究小组正在生物反应器里为两位切掉拇指的机械师培育拇指的指骨。瓦坎蒂说，他们会把其中一个拇指或者两个拇指移植给患者。与此同时，安东尼·阿塔拉博士领导的一个由波士顿儿童医院的医生组成的小组正计划把用胎儿细胞培育的膀胱植入人体。

培育人体组织的最大“市场”是用于治疗口腔疾病。用人体组织工程学方法培育的首批替代材料之一是美国阿特丽克斯公司生产的Atrisorb，这是一种掺有生长激素和疗效药物的可吸收生物材料，它能促进牙龈组织再生。目前，科学家们已经克隆和排列出生成珐琅质的全部基因顺序，实验室培育的人体珐琅质将在5-10年后出现。从事这项研究的专家宣称，如果龋洞能用原先的组织填充，那么我们再也不必用传统的方法补牙了。

可以预料，21世纪医学领域必将出现更加辉煌的新面貌，这决不会是一句臆断的空话！

骨髓移植改变了什么？

随着医学知识的普及，“骨髓移植”早已不是什么新鲜词了，很多人都知道，如果人的骨髓出现问题，失去造血功能，就可能不得不接受骨髓移植手术。但是成功接受骨髓移植后，患者的身体方面会发生什么变化，一般人恐怕都不了解。

1.像还是不像？

前些时候，有人提出：进行骨髓移植后，两个非亲非故的陌生人的相貌越长越像。还有一种比较流行的说法认为患者的性格会发生变化。

这些问题，大都源于一些媒体的报道。

说相貌越来越像的报道举了实例。第一个例子是1996年中华（上海）骨髓库第一个配型成功，并捐献造血干细胞的志愿者孙伟，据报道，当年26岁的他与11岁的小患者术后一直保持联系，通信、寄照片。上海红十字会的工作人员表示：“所有见过照片的人，都觉得像极了。”而另一位捐髓者周海燕也是同样的情况。文章还提到，越长越像的是两位移植时间比较长的患者，因为孙伟和周海燕的捐髓手术分别是全国的第一例和第三例。

还有报道说：“一名皮肤白皙的女士成功地将骨髓捐给一名皮肤黝黑的女大学生，奇怪的是这名大学生的皮肤奇迹般地日渐白皙；脾气暴躁的一名患者在接受了骨髓移植后，渐渐地脾气如同骨髓捐献者一般温和了。在中国仅有的十几例骨髓成功移植案例中，这种奇迹不能仅仅用巧合来解释。”

这种说法有科学性吗？有的读者看到报道后告诉记者，生活中两个非亲缘关系的人越长越像是有可能的，“夫妻脸”就是一个例子，甚至还有说法认为孩子会长得像保姆或是奶妈，而血液，似乎比共同生活、奶水哺育等因素更“可靠”。

骨髓移植，移植的是造血干细胞，干细胞在揭示生命奥秘方面的巨大潜力叫人对这些问题产生疑惑。

2.骨髓移植到底改变了什么？

中国医学科学院血液学研究所造血干细胞移植中心主任韩明哲博士接受了本报记者的采访，他从事血液病临床和基础研究工作已经近20年。

谈到骨髓移植，韩明哲博士更倾向使用的词是“造血干细胞移植”。他说，造血干细胞移植是经大剂量放化疗或其他免疫抑制预处理，清除受体体内的肿瘤细胞、异常克隆细胞，阻断发病机制，然后把自体或异体造血干细胞移植给受体，使受体重建正常造血和免疫，从而达到治疗目的的一种治疗手段。

据介绍，造血干细胞移植目前广泛应用于恶性血液病、非恶性难治性血液病、遗传性疾病和某些实体瘤治疗，并获得了较好的疗效。1990年后这种治疗手段迅速发展，全世界1997年移植例数达到4.7万例以上，自1995年开始，自体造血干细胞移植例数超过异基因造血干细胞移植，占总数的60%以上。同时移植种类逐渐增多，提高了临床疗效。

造血干细胞移植后，患者身体的确会发生一些变化。韩明哲博士告诉记者，根据现有的已经被普遍接受的研究资料，接受骨髓移植者，最常见的改变是血型，移植后患者的红细胞血型变为供者红细胞血型。比如供者是A型，移植后不论移植前患者血型为何型，均变为A型。内分泌系统也会改变：由于移植前预处理为大剂量照射和化疗，这种治疗对身体器官有很大的损伤。移植后很多器官组织短期内得到恢复，但是性激素分泌变化显著。男性患者出现精子数量减少，但其性功能（性生活）不受影响。女性患者常常出现闭经。另外，由于移植后的免疫反应，部分患者会出现口腔溃疡、皮肤色素沉着。

3.典型的伪科学思维？

对于骨髓移植“移植”走了相貌、性格，某科技网站发表评论说：“这是典型的伪科学思维。即使所说的事例不是编造的，要在两个人之间找到某种无法定量测定的相似性有什么难的？为什么这一对是相貌相似，那一对是肤色相似，另一对又是性格相似？骨髓的影响会因人而异不成？怎么知道这种相似性就是骨髓引起的？如果统计表明大部分骨髓移植的结果是肤色都变相似了，还可以怀疑是否不是巧合。像这样因人而异的不同方面的相似性，连巧合都算不上。”

也有专家认为，报道中所谓的“像”与“不像”是缺乏科学定义的，因为相貌受遗传背景控制，涉及到皮肤、骨骼、毛发等上百种细胞类型及其空间结构，是个相当复杂的多基因性状。而骨髓移植，主要为了将造血干细胞输给患者，以重建造血功能，这些都只能在血液中表达，怎么可能改变相貌呢？

韩明哲博士告诉记者，近几年，研究结果表明造血干细胞具有可塑性，可以转变为血管、肝脏、脂肪、神经、肌肉等组织细胞。因此很多研究单位、医院研究用造血干细胞治疗冠心病、神经损伤、血管闭塞性疾病。但是他认为，因为成人患者骨骼生长已经停止，所以移植患者长相不会有大的改变。另外，同胞之间本身有一定的相似。他很肯定地说，据他所知，国内的研究和治疗中还没有出现这种情况，国外的科学文献也没有报道过这样的先例。

韩明哲博士认为，接受捐赠者在性格方面的确可能会有改变，但是他强调这并非是造血干细胞移植的结果，而主要是因为患者通过一系列治疗后，对人生有另一种认识。并且移植后一段时间免疫力低下，在饮食、社交活动中需要注意避免感染，故很多患者会变得小心谨慎。

至于其他方面，如异性之间的骨髓移植是否会改变患者的性别，韩明哲博士很明确表示绝对不会。他说，骨髓移植只是替换造血系统，尽管有的器官当中存在少量的供者细胞，但其他器官没有很大的改变，尤其是性器官。人的一生很多关键的生长发育是在胎儿期间完成的，一个器官的形成需要非常复杂的发育过程。因此，单纯通过骨髓移植改变人的性别是不可能的。

不过也不是所有的专家都对此持怀疑态度，上海市血液中心专门从事白血病研究的仇志根博士在接受媒体采访时表示，也许有“越来越像”的可能，他说：传统观念认为，不同组织种类的干细胞是“世袭终身制”，不可逆转，然而在1999年，美国科学家首先证明人体干细胞具有“横向分化”的功能，比如造血干细胞可能转化为肌肉细胞、神经细胞、成骨细胞等等，反之亦然。这一里程碑式的发现立即轰动世界，两年后，《科学》杂志评出“21世纪最重要的科学领域”，干细胞列十项之首。美国科学家曾将黑鼠的骨髓移植给白鼠，白鼠长出了黑毛发；英国科学家将骨髓植入心脏病人的心脏，结果骨髓干细胞分化构建成小的毛细血管，改善了心脏功能。在他看来，相貌的“移植”恐怕不仅仅是猜测或者空想。

讨论还将继续。也有专家表示，关于国内的骨髓移植，可能这些话题都还不应该是“主角”，尽快解决国内骨髓库捐献者资料稀缺的问题才是目前最迫切的事情。

用化学方法研究生命过程

在生命科学的研究过程中，多学科的融合大大推动了科学的发展，使新的研究领域不断出现。今天，化学家在分子的层面上用化学的思路和方法研究生命现象和生命过程，为生命科学的研究创造了新的技术和理论，从而形成了一个新兴的学科——化学生物学。这是化学家们近日在北京举行的第二届全国生物化学学术会议上讲述的。本次会议学术委员会主席、国家自然科学基金委员会化学部主任张礼和院士说，从会议论文的内容看，这次会议实际上是在化学生物学领域内第一次的跨学科的学术讨论会。他相信化学生物学是一片充满机遇的科学研究处女地。

作为近年来涌现的新学科，化学生物学（ChemicalBiology）融合了化学、生物学、物理学、信息科学等多个相关学科的理论、技术和研究方法，跳出了传统的思路和方法，从更深的层面去研究生命过程。虽然目前还没有一个公认的化学生物学的定义和研究范围，但从分子的基础去研究和了解大分子之间、化学小分子与生物大分子之间的相互作用，以及这些作用对生命体系的调节、控制都是很多研究的共同点。上一世纪70年代化学家就曾用化学的方法去研究生命体系中的一些化学反应如细胞过程等，从而发展出生物有机化学、生物无机化学、生物分析等一些以生命体系为研究对象的化学分支学科。到了90年代，以基因重组技术为基础的分子生物学、结构生物学的发展，人类基因组计划框架图谱的完成、功能基因学的实施，对化学产生了很大的影响，化学生物学、化学基因组学相继出现。化学家们相信如果人类有3.5万个基因相互作用控制了生命过程，那么一定会发现至少3.5万个可控制这些基因的化学小分子，也会带来至少3.5万个诸如这些小分子如何调节基因的化学问题。

张礼和说，化学融合到生物学的研究领域为生物学带来了快速的发展。Watson-CrickDNA双螺旋结构的确定，以及Khorona对寡核苷酸合成的贡献都直接推动了近代生物学的发展，他们的成就被载入史册。随着科学的发展，学科的交叉和融合越来越受到重视。1986年TomKaiser/RonBreslowKojiNakaishi组织了第一届国际生物有机化学学术讨论会。2001年IUPAC将下属第三分部改为有机和生物分子化学，突出了对生物分子的化学研究。我国北京大学唐有祺院士和中国科学院上海有机所的惠永正教授在80年代初提出要研究“生命过程中的化学问题”，并组织了“攀登计划”研究，之后中国科学院化学研究所、北京大学等研究所和高校也成立了化学生物研究中心或化学生物学系，化学生物学开始成为21世纪一个重要的化学研究领域。

北京大学药学院王夔院士在本次会议上作题为《生物无机化学研究中的几个基本问题》的报告。他说生命科学中的基本问题主要是复杂性问题。对于生物体系的化学结构、体系内和体系间发生的各种变化都含有无机离子和分子的作用。但对这些问题的认识大多数来自生物学家，对于其中无机物的作用却知之甚少，这为无机化学研究提出了若干基础问题。他相信用无机化学的理论、思路去研究这些问题是一个广泛而重要的领域。他认为从世界范围内来说，我国无机化学在生物学的研究中比较注重于应用，比如研究无机金属离子在疾病过程中的作用，这方面的研究在世界上已占有一席之地，困难是无机化学在生物科学的研究中还不太为人注意。

美国加州大学伯克利分校的细胞和分子药理学系的副教授KevanM.Shokat、德国Munchen大学的ChristohpBrauchle等作了大会报告。他们在基因调制、蛋白磷脂化、单个生物分子检测以及糖生物学等领域作出了开创性的工作。

张礼和指出，化学生物学的研究有两方面的意义，第一可促进功能基因的研究，第二为发展新药提供厚实的学术基础。我国化学生物学的研究才刚刚起步，从事化学生物学研究的优势是我们有许多天然的研究资源，有许多不同的化学小分子，是国际上小分子最主要的来源。面临的困难是研究经费比较短缺，国内这一学科与生物学的交叉还比较差，不太融合，主要是专业间还存在隔阂，真正做到学科间的交叉还需要时间的磨合；他说将来要积极促进化学与生物学、信息科学等的交叉和融合，同时还需要做更多的工作来介绍、宣传化学生物学、生命科学、药理学等学科研究的重要性。

科学家发现：人有两个“大脑”

在生命体的活动中，除大脑外，脊髓的作用也极其重要。如果把大脑比喻成生命指挥中心，那么脊髓便是大脑与四肢唯一的信息交换通道。但是，通常并不能把脊髓称作人的第二大脑。那么，人体内真有第二个大脑吗？对这一听起来似乎是不可思议的问题，科学家得出的结论却出乎许多人意料——答案是肯定的。

哥伦比亚大学的迈克·格尔松教授经研究确定，在人体胃肠道组织的褶皱中有一个“组织机构”，即神经细胞综合体。在专门的物质——神经传感器的帮助下，该综合体能独立于大脑工作并进行信号交换，它甚至能像大脑一样参加学习等智力活动。迈克·格尔松教授由此创立了神经胃肠病学学科。

同大脑一样，为第二大脑提供营养的是神经胶质细胞。第二大脑还拥有属于自己的负责免疫、保卫的细胞。另外，像血清素、谷氨酸盐、神经肽蛋白等神经传感器的存在也加大了它与大脑间的这种相似性。

人体内这个所谓的第二大脑有自己有趣的起源。古老的腔体生物拥有早期神经系统，这个系统使生物在进化演变过程中变为功能繁复的大脑，而早期神经系统的残余部分则转变成控制内部器官如消化器官的活动中心，这一转变在胚胎发育过程中可以观察到。在胚胎神经系统形成最早阶段，细胞凝聚物首先分裂，一部分形成中央神经系统，另一部分在胚胎体内游动，直到落入胃肠道系统中，在这里转变为独立的神经系统，后来随着胚胎发育，在专门的神经纤维——迷走神经作用下该系统才与中央神经系统建立联系。

不久以前，人们还以为肠道只不过是带有基本条件反射的肌肉管状体，任何人都没注意到它的细胞结构、数量及其活动。但近年来，科学家惊奇地发现，胃肠道细胞的数量约有上亿个，迷走神经根本无法保证这种复杂的系统同大脑间的密切联系。那么胃肠系统是怎么工作的呢？科学家通过研究发现，胃肠系统之所以能独立地工作，原因就在于它有自己的司令部——人体第二大脑。第二大脑的主要机能是监控胃部活动及消化过程，观察食物特点、调节消化速度、加快或者放慢消化液分泌。十分有意思的是，像大脑一样，人体第二大脑也需要休息、沉浸于梦境。第二大脑在做梦时肠道会出现一些波动现象，如肌肉收缩。在精神紧张情况下，第二大脑会像大脑一样分泌出专门的荷尔蒙，其中有过量的血清素。人能体验到那种状态，即有时有一种“猫抓心”的感觉，在特别严重的情况下，如惊吓、胃部遭到刺激则会出现腹泻。所谓“吓得屁滚尿流”即指这种情况，俄罗斯人称之为“熊病”。

医学界曾有这样的术语，即神经胃，主要指胃对胃灼热、气管痉挛这样强烈刺激所产生的反应。倘若有进一步的不良刺激因素作用，那么胃将根据大脑指令分泌出会引起胃炎、胃溃疡的物质。相反，第二大脑的活动也会影响大脑的活动。比如，将消化不良的信号回送到大脑，从而引起恶心、头痛或者其他不舒服的感觉。人体有时对一些物质过敏就是第二大脑作用于大脑的结果。

科学家虽然已发现了第二大脑在生命活动中的作用，但目前还有许多现象等待进一步研究。科学家还没有弄清第二大脑在人的思维过程中到底发挥什么样的作用，以及低级动物体内是否也应存在第二大脑等问题。人们相信，总有一天，科学会让每个人真正认知生命。

为此，科学家发出呼吁：“爱护肠胃！爱护自己的第二大脑！”

谁为细胞办丧事

谈到死亡，一般人想到的都是凄凉或者悲伤的场面，但对于美国纽约冷泉港实验室（全世界最著名的细胞分子生物学实验室之一）的迈克尔·加德纳教授来说，死亡却是一个异常繁忙的场面。这是他从自己的工作中得到的体验——他专门研究动物的机体是如何处置体内死亡的细胞的。

动物体内每时每刻都有大量细胞死亡。机体对这些死亡细胞的正确处置是一项非常重要的生理功能。如果机体不能及时将体内的死亡细胞处置掉，后者便会在体内引发一系列对机体有害的病理反应。比如，人的胚胎发育的初期，双手和双脚的指（趾）头之间会有一种类似于鸭子脚上的蹼一样的结构，但随着胚胎的发育，构成这种结构的细胞会逐渐死亡，并被机体清除掉。到胎儿出生时，这种蹼样结构会完全消失。但如果胎儿的这种机制发生了异常，那么孕妇生下来的就是个畸形儿。

在大多数情况下，机体都是依靠体内一种名为“巨噬细胞”的细胞来吞噬和处理体内的死亡细胞的。现在，让加德纳等科学家感兴趣的是，巨噬细胞是如何知道一个细胞是否已经发生了死亡，进而对其发挥吞噬作用的呢？因为如果不能精确地做到这一点，那么巨噬细胞很有可能对健康的细胞也发动攻击，继而造成机体损伤。

经过近10年的研究，科学家已经初步探明，是巨噬细胞表面的某些分子在发挥着识别死亡细胞的功能。此外，死亡细胞表面也表达某种分子，这种分子被认为是死亡细胞向巨噬细胞发出的信号，告诉巨噬细胞可以来吞噬自己了，所以有人称其为“诱吞分子”。

科学家发现，在某些死亡细胞的表面存在一种名为“磷脂酰丝氨酸”（PG）的诱吞分子，而在巨噬细胞的表面则有一种可以和PG分子相结合的蛋白质分子。通过这两种分子，巨噬细胞就可以正确地识别死亡细胞，并对其发挥吞噬作用。

那么健康细胞之所以不被巨噬细胞所吞噬，是不是因为它们的细胞膜表面没有PG分子呢？科学家的研究显示，PG同样存在于健康细胞，只不过在健康细胞，这种分子只存在于细胞膜的内表面，平时巨噬细胞没有机会接触到这些分子。但当细胞死亡时，死亡细胞内部一种特殊的蛋白质就会将PG分子迅速转运到细胞膜的外表面，以供巨噬细胞识别。

除了PG分子，健康细胞还借助其他机制来确保自身安全。比如，巨噬细胞与白细胞在血管里一起流动的时候，会主动捕捉白细胞。但很快地，巨噬细胞又会将那些健康的白细胞释放开，而那些确实已经死亡的白细胞则会被巨噬细胞毫不留情地吞噬掉。科学家发现，在与巨噬细胞结合的过程中，白细胞会通过一种名为CD31的分子“告诉”巨噬细胞，“我还没有死”。