序
科學是美麗的
怎麽會有那麽多人覺得科學是枯燥乏味的呢？科學告訴我們小至誇剋、大至宇宙的現象和規律；揭示了我們是誰，從哪裏來，到哪裏去；指導我們如何過健康的生活；警戒我們如何保護我們的傢園……會有誰覺得這些是無聊無趣的嗎？古人云：“朝聞道，夕死可也。”科學告訴我們的，正是關於宇宙萬物、生老病死之大道，比任何一種哲學或任何其他的學問所能告訴我們的要豐富得多，也可靠得多。人類千百年來無數智者哲人苦苦思索的衆多難題，衹有科學纔給出了確切的答案。
如果你對科學望而生畏，是因為害怕數學公式、厭煩記憶化學分子式、理解不了刁鑽的物理難題……我可以理解，但是科學要比課堂上為了應付考試而灌輸的內容寬廣、深入、有趣得多。你完全可以在課外、業餘去輕鬆地欣賞它。有一些從事科普工作的人甚至自己也覺得科學是枯燥乏味的，所以要藉助“文藝加工”給科學增添趣味色彩，插科打諢、惡謔搞笑、聳人聽聞、神秘玄乎……喧賓奪主，摻入了太多的水分，衝淡了科學的原味。科學的世界裏本來到處都埋藏着吸引人的真金，有能力的挖掘者都會滿載而歸，嚮世人展示科學原本的魅力，而不必塗抹上虛假的顔色。優秀的科普著作、期刊和影視節目從來就不怕以科學的本來面目示人。
科學的魅力在於它能夠從簡單的事物中發現復雜的奧妙，從復雜的事物中發現簡單的規律，從雜亂無章、形形色色的事物中發現它們之間存在的歷史或現實的關係。科學之美在細節之中，在宏大之中，在嚴密的邏輯和確鑿的證據之中，在廣袤的空間和悠久的時間之中。有什麽童話會比生物的發育更美妙，有什麽神話會比生物的進化更神奇，有什麽史詩會比宇宙的演化更宏偉呢？再多的“先知”、詩人、藝術傢、哲學家也想象、描繪不出如此絢麗輝煌的圖景：從一個奇點的大爆炸開始，歷經一百多億年誕生了800億個星係、500萬億億顆恆星；從簡單的化學分子開始，歷經幾十億年的進化誕生了今天地球上的千萬個獨特的物種。衹有科學才能譜寫這首最為壯麗的、永遠寫不完的史詩。
科學也打破了人類自古以來就抱有的許多美妙、神奇的幻想：點石成金、長生不老、得道成仙、天神拯救……但是科學也賦予了人類更多美妙、神奇的東西。它讓我們合成了無數比金子更寶貴的材料，讓我們發現了生命的奧秘，讓我們走嚮了浩瀚的太空……好夢雖然被科學攪壞，美妙和神奇卻並不會因此就不存在。現實雖然殘酷，卻也有美好的一面，有時甚至比美夢更美妙、神奇。但是科學的美妙、神奇與虛妄的美妙、神奇不同，是可以分析、驗證和實現的。科學的美是深刻而真實的。宗教、迷信、偽科學有時候也看上去很美，卻是一種經不起分析、驗證的膚淺、虛妄之“美”。人們常常被這些虛假的美所迷惑，而科學的一個任務就是澄清假象。在假象背後的真相，並非就是醜陋的。真理是赤裸裸的，卻是美麗的裸體。
與科學真理一樣美麗的是科學的方法：在觀察的基礎上提出假說，然後設計新的觀察或實驗對假說加以嚴格的檢驗。抱着懷疑的態度，在實證的基礎上，以邏輯為工具，不斷地探索，不斷地解决一個個謎團，不斷地獲得新的知識，而且是人類所有知識中最為可靠的、客觀的知識。科學不怕懷疑，歡迎檢驗，而結論又是牢靠的，可以被獨立地、反復地證實。科學告訴我們為什麽天是藍的，為什麽雷有回聲，為什麽夢是假的，為什麽死無報應……你可以不相信，但是科學的事實不會由於主觀的意願而改變。不要抱怨科學束縛了你的想象，科學能夠提供的想象空間要比任何人能夠擁有的都寬廣得多。
科學之美豐富多彩、無窮無盡，永遠不必擔心出現審美疲勞。對科學瞭解得越多，就越能發現、越容易欣賞科學的美麗。但是科學就像一個冷豔的美人，衹有主動去親近她，才能感受到她的美麗。你需要掌握她的方法，需要擁有必備的知識，但是最根本的是，你是否願意放棄對科學的偏見，準備全身心地愛她，熱情地擁抱她？
如果此前你對科學抱有偏見的話，我希望這本書能夠消除你對科學的畏懼、厭惡之心，初嘗科學的美麗。
2007.9.23.
科學是美麗的
怎麽會有那麽多人覺得科學是枯燥乏味的呢？科學告訴我們小至誇剋、大至宇宙的現象和規律；揭示了我們是誰，從哪裏來，到哪裏去；指導我們如何過健康的生活；警戒我們如何保護我們的傢園……會有誰覺得這些是無聊無趣的嗎？古人云：“朝聞道，夕死可也。”科學告訴我們的，正是關於宇宙萬物、生老病死之大道，比任何一種哲學或任何其他的學問所能告訴我們的要豐富得多，也可靠得多。人類千百年來無數智者哲人苦苦思索的衆多難題，衹有科學纔給出了確切的答案。
如果你對科學望而生畏，是因為害怕數學公式、厭煩記憶化學分子式、理解不了刁鑽的物理難題……我可以理解，但是科學要比課堂上為了應付考試而灌輸的內容寬廣、深入、有趣得多。你完全可以在課外、業餘去輕鬆地欣賞它。有一些從事科普工作的人甚至自己也覺得科學是枯燥乏味的，所以要藉助“文藝加工”給科學增添趣味色彩，插科打諢、惡謔搞笑、聳人聽聞、神秘玄乎……喧賓奪主，摻入了太多的水分，衝淡了科學的原味。科學的世界裏本來到處都埋藏着吸引人的真金，有能力的挖掘者都會滿載而歸，嚮世人展示科學原本的魅力，而不必塗抹上虛假的顔色。優秀的科普著作、期刊和影視節目從來就不怕以科學的本來面目示人。
科學的魅力在於它能夠從簡單的事物中發現復雜的奧妙，從復雜的事物中發現簡單的規律，從雜亂無章、形形色色的事物中發現它們之間存在的歷史或現實的關係。科學之美在細節之中，在宏大之中，在嚴密的邏輯和確鑿的證據之中，在廣袤的空間和悠久的時間之中。有什麽童話會比生物的發育更美妙，有什麽神話會比生物的進化更神奇，有什麽史詩會比宇宙的演化更宏偉呢？再多的“先知”、詩人、藝術傢、哲學家也想象、描繪不出如此絢麗輝煌的圖景：從一個奇點的大爆炸開始，歷經一百多億年誕生了800億個星係、500萬億億顆恆星；從簡單的化學分子開始，歷經幾十億年的進化誕生了今天地球上的千萬個獨特的物種。衹有科學才能譜寫這首最為壯麗的、永遠寫不完的史詩。
科學也打破了人類自古以來就抱有的許多美妙、神奇的幻想：點石成金、長生不老、得道成仙、天神拯救……但是科學也賦予了人類更多美妙、神奇的東西。它讓我們合成了無數比金子更寶貴的材料，讓我們發現了生命的奧秘，讓我們走嚮了浩瀚的太空……好夢雖然被科學攪壞，美妙和神奇卻並不會因此就不存在。現實雖然殘酷，卻也有美好的一面，有時甚至比美夢更美妙、神奇。但是科學的美妙、神奇與虛妄的美妙、神奇不同，是可以分析、驗證和實現的。科學的美是深刻而真實的。宗教、迷信、偽科學有時候也看上去很美，卻是一種經不起分析、驗證的膚淺、虛妄之“美”。人們常常被這些虛假的美所迷惑，而科學的一個任務就是澄清假象。在假象背後的真相，並非就是醜陋的。真理是赤裸裸的，卻是美麗的裸體。
與科學真理一樣美麗的是科學的方法：在觀察的基礎上提出假說，然後設計新的觀察或實驗對假說加以嚴格的檢驗。抱着懷疑的態度，在實證的基礎上，以邏輯為工具，不斷地探索，不斷地解决一個個謎團，不斷地獲得新的知識，而且是人類所有知識中最為可靠的、客觀的知識。科學不怕懷疑，歡迎檢驗，而結論又是牢靠的，可以被獨立地、反復地證實。科學告訴我們為什麽天是藍的，為什麽雷有回聲，為什麽夢是假的，為什麽死無報應……你可以不相信，但是科學的事實不會由於主觀的意願而改變。不要抱怨科學束縛了你的想象，科學能夠提供的想象空間要比任何人能夠擁有的都寬廣得多。
科學之美豐富多彩、無窮無盡，永遠不必擔心出現審美疲勞。對科學瞭解得越多，就越能發現、越容易欣賞科學的美麗。但是科學就像一個冷豔的美人，衹有主動去親近她，才能感受到她的美麗。你需要掌握她的方法，需要擁有必備的知識，但是最根本的是，你是否願意放棄對科學的偏見，準備全身心地愛她，熱情地擁抱她？
如果此前你對科學抱有偏見的話，我希望這本書能夠消除你對科學的畏懼、厭惡之心，初嘗科學的美麗。
2007.9.23.
為什麽南極沒有熊？
為什麽南極沒有熊？鰐魚遇到食物掉眼淚是怎麽回事？英國二戰時為何停止天氣預報？……這些看上去有些刁鑽古怪的問題出現在2006年錄用公務員的公共科目筆試中，消息傳出後，輿論大嘩。特別是第一個題目，許多人把它當成了一道“腦筋急轉彎”似的無聊題目，有些人還模仿“小雞為什麽過馬路？”的經典笑話，編造中外名人對“為什麽南極沒有熊？”的回答博人一粲。
也有評論傢是比較嚴肅地批評這道題的，質問在公務員考試中出這樣的題目有何意義。有一篇評論文章引用了中國科學探險協會常務副主席、中國科學院大氣物理研究所研究員的話，說這個小問題涉及到生命的起源、地球的形成、星體的變化，到目前也是沒有誰能確切回答，北極熊有可能因為全球氣候變暖而滅絶。做為一個問題，是科學家長期研究的方向，但不是一朝一夕能解决的雲雲。於是評論傢批評說，對於這樣一個連科學家都沒有確切答案的問題，叫考生怎麽回答？閱捲人怎麽評分？所有考生都得不到分也就失去了評價考生能力的意義。
該評論傢顯然把這道題當成了論述題，其實它是一道從4個答案選一的選擇題：A、因為南極在大陸板塊分離時已經脫離了其他幾個；B、因為氣候問題，不適合熊生存；C、因為沒有熊賴以生存的食物，所以無法生活；D、南極以前是有熊的，但由於經歷過劇烈的地質變化，所以熊滅絶了。既然是選擇題，即使考生瞎選，也有四分之一的概率得分，所以不必擔心考生都得不到分。
從這道題提供的預選答案可知，它並非一道搞笑的無聊題目，而是一道科普知識題目。它也並非新鮮好玩，其實是在科普節目、科普讀物中常被提起的一個問題，例如北京電視臺的“科技全方位”欄目的“銀屏科考”節目在2005年8月份就問到了這個問題，那時候應該正是公務員考試命題的前夕，可能是某個命題人從這個節目得到的靈感。如果我的這個猜測是正確的話，那麽這道題的標準答案也可能參考了該節目提供的解釋：“南極為什麽沒有北極熊？原因就是北極附近是海洋，有豐富的魚類作為北極熊的食物，而南極是大片的陸地沒有北極熊需要的食物，所以北極熊不能在南極生存。”按照這樣的解釋，答案大概是C。
但是這個答案是錯的。北極熊的主要食物是海豹，而不是魚類，而海豹在南極也有（其實南極魚類也很豐富），而且南極還有企鵝可輕易地成為北極熊的美味。如果有北極熊被引進到南極的話，它們一定就像是進了天堂，而對現在在那裏無憂無慮地生活着的海豹、企鵝則會是一場災難。
所以，南極其實非常適合北極熊生存。但是並不是適合某種動物生存的地方就會有該動物的存在。動物的地理分佈與其進化史密切相關。南極沒有熊的原因很簡單：北極熊是在別的地方進化出來的，之後又沒有機會跑到南極去。棕熊與北極熊的親緣關係很近，可能是北極熊的祖先。
北極熊出現的歷史並不長，它們和棕熊的親緣關係非常近，可能是在更新世的後期（大約20萬－50萬年前）從棕熊分化出來的。因為它們的祖先就像絶大多數熊的其他物種一樣是生活在北半球的，所以北極熊進化出來後就在北極生存了下來。地質史上從未出現過從北極到南極的海洋全部凍結的情形，而北極熊又不善於長途遊泳，那麽它們能擴散到南極的唯一途徑就是通過美洲大陸。但是北極熊又不適合在溫帶和熱帶生活，所以這就斷了它們跑到南半球、再去南極的可能性。
南極要有熊的另外一種可能是由南半球的其他熊進化出來，但是這在歷史上不曾發生過。南美洲衹有一種熊——眼鏡熊，它與其他的熊的親緣關係都很遠，南美洲唯一的一種熊——眼鏡熊和其他熊的親緣關係都比較遠。如果碰巧由它進化成“南極熊”，也肯定與北極熊很不一樣。
為什麽南極沒有熊？鰐魚遇到食物掉眼淚是怎麽回事？英國二戰時為何停止天氣預報？……這些看上去有些刁鑽古怪的問題出現在2006年錄用公務員的公共科目筆試中，消息傳出後，輿論大嘩。特別是第一個題目，許多人把它當成了一道“腦筋急轉彎”似的無聊題目，有些人還模仿“小雞為什麽過馬路？”的經典笑話，編造中外名人對“為什麽南極沒有熊？”的回答博人一粲。
也有評論傢是比較嚴肅地批評這道題的，質問在公務員考試中出這樣的題目有何意義。有一篇評論文章引用了中國科學探險協會常務副主席、中國科學院大氣物理研究所研究員的話，說這個小問題涉及到生命的起源、地球的形成、星體的變化，到目前也是沒有誰能確切回答，北極熊有可能因為全球氣候變暖而滅絶。做為一個問題，是科學家長期研究的方向，但不是一朝一夕能解决的雲雲。於是評論傢批評說，對於這樣一個連科學家都沒有確切答案的問題，叫考生怎麽回答？閱捲人怎麽評分？所有考生都得不到分也就失去了評價考生能力的意義。
該評論傢顯然把這道題當成了論述題，其實它是一道從4個答案選一的選擇題：A、因為南極在大陸板塊分離時已經脫離了其他幾個；B、因為氣候問題，不適合熊生存；C、因為沒有熊賴以生存的食物，所以無法生活；D、南極以前是有熊的，但由於經歷過劇烈的地質變化，所以熊滅絶了。既然是選擇題，即使考生瞎選，也有四分之一的概率得分，所以不必擔心考生都得不到分。
從這道題提供的預選答案可知，它並非一道搞笑的無聊題目，而是一道科普知識題目。它也並非新鮮好玩，其實是在科普節目、科普讀物中常被提起的一個問題，例如北京電視臺的“科技全方位”欄目的“銀屏科考”節目在2005年8月份就問到了這個問題，那時候應該正是公務員考試命題的前夕，可能是某個命題人從這個節目得到的靈感。如果我的這個猜測是正確的話，那麽這道題的標準答案也可能參考了該節目提供的解釋：“南極為什麽沒有北極熊？原因就是北極附近是海洋，有豐富的魚類作為北極熊的食物，而南極是大片的陸地沒有北極熊需要的食物，所以北極熊不能在南極生存。”按照這樣的解釋，答案大概是C。
但是這個答案是錯的。北極熊的主要食物是海豹，而不是魚類，而海豹在南極也有（其實南極魚類也很豐富），而且南極還有企鵝可輕易地成為北極熊的美味。如果有北極熊被引進到南極的話，它們一定就像是進了天堂，而對現在在那裏無憂無慮地生活着的海豹、企鵝則會是一場災難。
所以，南極其實非常適合北極熊生存。但是並不是適合某種動物生存的地方就會有該動物的存在。動物的地理分佈與其進化史密切相關。南極沒有熊的原因很簡單：北極熊是在別的地方進化出來的，之後又沒有機會跑到南極去。棕熊與北極熊的親緣關係很近，可能是北極熊的祖先。
北極熊出現的歷史並不長，它們和棕熊的親緣關係非常近，可能是在更新世的後期（大約20萬－50萬年前）從棕熊分化出來的。因為它們的祖先就像絶大多數熊的其他物種一樣是生活在北半球的，所以北極熊進化出來後就在北極生存了下來。地質史上從未出現過從北極到南極的海洋全部凍結的情形，而北極熊又不善於長途遊泳，那麽它們能擴散到南極的唯一途徑就是通過美洲大陸。但是北極熊又不適合在溫帶和熱帶生活，所以這就斷了它們跑到南半球、再去南極的可能性。
南極要有熊的另外一種可能是由南半球的其他熊進化出來，但是這在歷史上不曾發生過。南美洲衹有一種熊——眼鏡熊，它與其他的熊的親緣關係都很遠，南美洲唯一的一種熊——眼鏡熊和其他熊的親緣關係都比較遠。如果碰巧由它進化成“南極熊”，也肯定與北極熊很不一樣。