序
科学是美丽的
怎么会有那么多人觉得科学是枯燥乏味的呢？科学告诉我们小至夸克、大至宇宙的现象和规律；揭示了我们是谁，从哪里来，到哪里去；指导我们如何过健康的生活；警戒我们如何保护我们的家园……会有谁觉得这些是无聊无趣的吗？古人云：“朝闻道，夕死可也。”科学告诉我们的，正是关于宇宙万物、生老病死之大道，比任何一种哲学或任何其他的学问所能告诉我们的要丰富得多，也可靠得多。人类千百年来无数智者哲人苦苦思索的众多难题，只有科学才给出了确切的答案。
如果你对科学望而生畏，是因为害怕数学公式、厌烦记忆化学分子式、理解不了刁钻的物理难题……我可以理解，但是科学要比课堂上为了应付考试而灌输的内容宽广、深入、有趣得多。你完全可以在课外、业余去轻松地欣赏它。有一些从事科普工作的人甚至自己也觉得科学是枯燥乏味的，所以要借助“文艺加工”给科学增添趣味色彩，插科打诨、恶谑搞笑、耸人听闻、神秘玄乎……喧宾夺主，掺入了太多的水分，冲淡了科学的原味。科学的世界里本来到处都埋藏着吸引人的真金，有能力的挖掘者都会满载而归，向世人展示科学原本的魅力，而不必涂抹上虚假的颜色。优秀的科普著作、期刊和影视节目从来就不怕以科学的本来面目示人。
科学的魅力在于它能够从简单的事物中发现复杂的奥妙，从复杂的事物中发现简单的规律，从杂乱无章、形形色色的事物中发现它们之间存在的历史或现实的关系。科学之美在细节之中，在宏大之中，在严密的逻辑和确凿的证据之中，在广袤的空间和悠久的时间之中。有什么童话会比生物的发育更美妙，有什么神话会比生物的进化更神奇，有什么史诗会比宇宙的演化更宏伟呢？再多的“先知”、诗人、艺术家、哲学家也想象、描绘不出如此绚丽辉煌的图景：从一个奇点的大爆炸开始，历经一百多亿年诞生了800亿个星系、500万亿亿颗恒星；从简单的化学分子开始，历经几十亿年的进化诞生了今天地球上的千万个独特的物种。只有科学才能谱写这首最为壮丽的、永远写不完的史诗。
科学也打破了人类自古以来就抱有的许多美妙、神奇的幻想：点石成金、长生不老、得道成仙、天神拯救……但是科学也赋予了人类更多美妙、神奇的东西。它让我们合成了无数比金子更宝贵的材料，让我们发现了生命的奥秘，让我们走向了浩瀚的太空……好梦虽然被科学搅坏，美妙和神奇却并不会因此就不存在。现实虽然残酷，却也有美好的一面，有时甚至比美梦更美妙、神奇。但是科学的美妙、神奇与虚妄的美妙、神奇不同，是可以分析、验证和实现的。科学的美是深刻而真实的。宗教、迷信、伪科学有时候也看上去很美，却是一种经不起分析、验证的肤浅、虚妄之“美”。人们常常被这些虚假的美所迷惑，而科学的一个任务就是澄清假象。在假象背后的真相，并非就是丑陋的。真理是赤裸裸的，却是美丽的裸体。
与科学真理一样美丽的是科学的方法：在观察的基础上提出假说，然后设计新的观察或实验对假说加以严格的检验。抱着怀疑的态度，在实证的基础上，以逻辑为工具，不断地探索，不断地解决一个个谜团，不断地获得新的知识，而且是人类所有知识中最为可靠的、客观的知识。科学不怕怀疑，欢迎检验，而结论又是牢靠的，可以被独立地、反复地证实。科学告诉我们为什么天是蓝的，为什么雷有回声，为什么梦是假的，为什么死无报应……你可以不相信，但是科学的事实不会由于主观的意愿而改变。不要抱怨科学束缚了你的想象，科学能够提供的想象空间要比任何人能够拥有的都宽广得多。
科学之美丰富多彩、无穷无尽，永远不必担心出现审美疲劳。对科学了解得越多，就越能发现、越容易欣赏科学的美丽。但是科学就像一个冷艳的美人，只有主动去亲近她，才能感受到她的美丽。你需要掌握她的方法，需要拥有必备的知识，但是最根本的是，你是否愿意放弃对科学的偏见，准备全身心地爱她，热情地拥抱她？
如果此前你对科学抱有偏见的话，我希望这本书能够消除你对科学的畏惧、厌恶之心，初尝科学的美丽。
2007.9.23.
科学是美丽的
怎么会有那么多人觉得科学是枯燥乏味的呢？科学告诉我们小至夸克、大至宇宙的现象和规律；揭示了我们是谁，从哪里来，到哪里去；指导我们如何过健康的生活；警戒我们如何保护我们的家园……会有谁觉得这些是无聊无趣的吗？古人云：“朝闻道，夕死可也。”科学告诉我们的，正是关于宇宙万物、生老病死之大道，比任何一种哲学或任何其他的学问所能告诉我们的要丰富得多，也可靠得多。人类千百年来无数智者哲人苦苦思索的众多难题，只有科学才给出了确切的答案。
如果你对科学望而生畏，是因为害怕数学公式、厌烦记忆化学分子式、理解不了刁钻的物理难题……我可以理解，但是科学要比课堂上为了应付考试而灌输的内容宽广、深入、有趣得多。你完全可以在课外、业余去轻松地欣赏它。有一些从事科普工作的人甚至自己也觉得科学是枯燥乏味的，所以要借助“文艺加工”给科学增添趣味色彩，插科打诨、恶谑搞笑、耸人听闻、神秘玄乎……喧宾夺主，掺入了太多的水分，冲淡了科学的原味。科学的世界里本来到处都埋藏着吸引人的真金，有能力的挖掘者都会满载而归，向世人展示科学原本的魅力，而不必涂抹上虚假的颜色。优秀的科普著作、期刊和影视节目从来就不怕以科学的本来面目示人。
科学的魅力在于它能够从简单的事物中发现复杂的奥妙，从复杂的事物中发现简单的规律，从杂乱无章、形形色色的事物中发现它们之间存在的历史或现实的关系。科学之美在细节之中，在宏大之中，在严密的逻辑和确凿的证据之中，在广袤的空间和悠久的时间之中。有什么童话会比生物的发育更美妙，有什么神话会比生物的进化更神奇，有什么史诗会比宇宙的演化更宏伟呢？再多的“先知”、诗人、艺术家、哲学家也想象、描绘不出如此绚丽辉煌的图景：从一个奇点的大爆炸开始，历经一百多亿年诞生了800亿个星系、500万亿亿颗恒星；从简单的化学分子开始，历经几十亿年的进化诞生了今天地球上的千万个独特的物种。只有科学才能谱写这首最为壮丽的、永远写不完的史诗。
科学也打破了人类自古以来就抱有的许多美妙、神奇的幻想：点石成金、长生不老、得道成仙、天神拯救……但是科学也赋予了人类更多美妙、神奇的东西。它让我们合成了无数比金子更宝贵的材料，让我们发现了生命的奥秘，让我们走向了浩瀚的太空……好梦虽然被科学搅坏，美妙和神奇却并不会因此就不存在。现实虽然残酷，却也有美好的一面，有时甚至比美梦更美妙、神奇。但是科学的美妙、神奇与虚妄的美妙、神奇不同，是可以分析、验证和实现的。科学的美是深刻而真实的。宗教、迷信、伪科学有时候也看上去很美，却是一种经不起分析、验证的肤浅、虚妄之“美”。人们常常被这些虚假的美所迷惑，而科学的一个任务就是澄清假象。在假象背后的真相，并非就是丑陋的。真理是赤裸裸的，却是美丽的裸体。
与科学真理一样美丽的是科学的方法：在观察的基础上提出假说，然后设计新的观察或实验对假说加以严格的检验。抱着怀疑的态度，在实证的基础上，以逻辑为工具，不断地探索，不断地解决一个个谜团，不断地获得新的知识，而且是人类所有知识中最为可靠的、客观的知识。科学不怕怀疑，欢迎检验，而结论又是牢靠的，可以被独立地、反复地证实。科学告诉我们为什么天是蓝的，为什么雷有回声，为什么梦是假的，为什么死无报应……你可以不相信，但是科学的事实不会由于主观的意愿而改变。不要抱怨科学束缚了你的想象，科学能够提供的想象空间要比任何人能够拥有的都宽广得多。
科学之美丰富多彩、无穷无尽，永远不必担心出现审美疲劳。对科学了解得越多，就越能发现、越容易欣赏科学的美丽。但是科学就像一个冷艳的美人，只有主动去亲近她，才能感受到她的美丽。你需要掌握她的方法，需要拥有必备的知识，但是最根本的是，你是否愿意放弃对科学的偏见，准备全身心地爱她，热情地拥抱她？
如果此前你对科学抱有偏见的话，我希望这本书能够消除你对科学的畏惧、厌恶之心，初尝科学的美丽。
2007.9.23.
为什么南极没有熊？
为什么南极没有熊？鳄鱼遇到食物掉眼泪是怎么回事？英国二战时为何停止天气预报？……这些看上去有些刁钻古怪的问题出现在2006年录用公务员的公共科目笔试中，消息传出后，舆论大哗。特别是第一个题目，许多人把它当成了一道“脑筋急转弯”似的无聊题目，有些人还模仿“小鸡为什么过马路？”的经典笑话，编造中外名人对“为什么南极没有熊？”的回答博人一粲。
也有评论家是比较严肃地批评这道题的，质问在公务员考试中出这样的题目有何意义。有一篇评论文章引用了中国科学探险协会常务副主席、中国科学院大气物理研究所研究员的话，说这个小问题涉及到生命的起源、地球的形成、星体的变化，到目前也是没有谁能确切回答，北极熊有可能因为全球气候变暖而灭绝。做为一个问题，是科学家长期研究的方向，但不是一朝一夕能解决的云云。于是评论家批评说，对于这样一个连科学家都没有确切答案的问题，叫考生怎么回答？阅卷人怎么评分？所有考生都得不到分也就失去了评价考生能力的意义。
该评论家显然把这道题当成了论述题，其实它是一道从4个答案选一的选择题：A、因为南极在大陆板块分离时已经脱离了其他几个；B、因为气候问题，不适合熊生存；C、因为没有熊赖以生存的食物，所以无法生活；D、南极以前是有熊的，但由于经历过剧烈的地质变化，所以熊灭绝了。既然是选择题，即使考生瞎选，也有四分之一的概率得分，所以不必担心考生都得不到分。
从这道题提供的预选答案可知，它并非一道搞笑的无聊题目，而是一道科普知识题目。它也并非新鲜好玩，其实是在科普节目、科普读物中常被提起的一个问题，例如北京电视台的“科技全方位”栏目的“银屏科考”节目在2005年8月份就问到了这个问题，那时候应该正是公务员考试命题的前夕，可能是某个命题人从这个节目得到的灵感。如果我的这个猜测是正确的话，那么这道题的标准答案也可能参考了该节目提供的解释：“南极为什么没有北极熊？原因就是北极附近是海洋，有丰富的鱼类作为北极熊的食物，而南极是大片的陆地没有北极熊需要的食物，所以北极熊不能在南极生存。”按照这样的解释，答案大概是C。
但是这个答案是错的。北极熊的主要食物是海豹，而不是鱼类，而海豹在南极也有（其实南极鱼类也很丰富），而且南极还有企鹅可轻易地成为北极熊的美味。如果有北极熊被引进到南极的话，它们一定就像是进了天堂，而对现在在那里无忧无虑地生活着的海豹、企鹅则会是一场灾难。
所以，南极其实非常适合北极熊生存。但是并不是适合某种动物生存的地方就会有该动物的存在。动物的地理分布与其进化史密切相关。南极没有熊的原因很简单：北极熊是在别的地方进化出来的，之后又没有机会跑到南极去。棕熊与北极熊的亲缘关系很近，可能是北极熊的祖先。
北极熊出现的历史并不长，它们和棕熊的亲缘关系非常近，可能是在更新世的后期（大约20万－50万年前）从棕熊分化出来的。因为它们的祖先就像绝大多数熊的其他物种一样是生活在北半球的，所以北极熊进化出来后就在北极生存了下来。地质史上从未出现过从北极到南极的海洋全部冻结的情形，而北极熊又不善于长途游泳，那么它们能扩散到南极的唯一途径就是通过美洲大陆。但是北极熊又不适合在温带和热带生活，所以这就断了它们跑到南半球、再去南极的可能性。
南极要有熊的另外一种可能是由南半球的其他熊进化出来，但是这在历史上不曾发生过。南美洲只有一种熊——眼镜熊，它与其他的熊的亲缘关系都很远，南美洲唯一的一种熊——眼镜熊和其他熊的亲缘关系都比较远。如果碰巧由它进化成“南极熊”，也肯定与北极熊很不一样。
为什么南极没有熊？鳄鱼遇到食物掉眼泪是怎么回事？英国二战时为何停止天气预报？……这些看上去有些刁钻古怪的问题出现在2006年录用公务员的公共科目笔试中，消息传出后，舆论大哗。特别是第一个题目，许多人把它当成了一道“脑筋急转弯”似的无聊题目，有些人还模仿“小鸡为什么过马路？”的经典笑话，编造中外名人对“为什么南极没有熊？”的回答博人一粲。
也有评论家是比较严肃地批评这道题的，质问在公务员考试中出这样的题目有何意义。有一篇评论文章引用了中国科学探险协会常务副主席、中国科学院大气物理研究所研究员的话，说这个小问题涉及到生命的起源、地球的形成、星体的变化，到目前也是没有谁能确切回答，北极熊有可能因为全球气候变暖而灭绝。做为一个问题，是科学家长期研究的方向，但不是一朝一夕能解决的云云。于是评论家批评说，对于这样一个连科学家都没有确切答案的问题，叫考生怎么回答？阅卷人怎么评分？所有考生都得不到分也就失去了评价考生能力的意义。
该评论家显然把这道题当成了论述题，其实它是一道从4个答案选一的选择题：A、因为南极在大陆板块分离时已经脱离了其他几个；B、因为气候问题，不适合熊生存；C、因为没有熊赖以生存的食物，所以无法生活；D、南极以前是有熊的，但由于经历过剧烈的地质变化，所以熊灭绝了。既然是选择题，即使考生瞎选，也有四分之一的概率得分，所以不必担心考生都得不到分。
从这道题提供的预选答案可知，它并非一道搞笑的无聊题目，而是一道科普知识题目。它也并非新鲜好玩，其实是在科普节目、科普读物中常被提起的一个问题，例如北京电视台的“科技全方位”栏目的“银屏科考”节目在2005年8月份就问到了这个问题，那时候应该正是公务员考试命题的前夕，可能是某个命题人从这个节目得到的灵感。如果我的这个猜测是正确的话，那么这道题的标准答案也可能参考了该节目提供的解释：“南极为什么没有北极熊？原因就是北极附近是海洋，有丰富的鱼类作为北极熊的食物，而南极是大片的陆地没有北极熊需要的食物，所以北极熊不能在南极生存。”按照这样的解释，答案大概是C。
但是这个答案是错的。北极熊的主要食物是海豹，而不是鱼类，而海豹在南极也有（其实南极鱼类也很丰富），而且南极还有企鹅可轻易地成为北极熊的美味。如果有北极熊被引进到南极的话，它们一定就像是进了天堂，而对现在在那里无忧无虑地生活着的海豹、企鹅则会是一场灾难。
所以，南极其实非常适合北极熊生存。但是并不是适合某种动物生存的地方就会有该动物的存在。动物的地理分布与其进化史密切相关。南极没有熊的原因很简单：北极熊是在别的地方进化出来的，之后又没有机会跑到南极去。棕熊与北极熊的亲缘关系很近，可能是北极熊的祖先。
北极熊出现的历史并不长，它们和棕熊的亲缘关系非常近，可能是在更新世的后期（大约20万－50万年前）从棕熊分化出来的。因为它们的祖先就像绝大多数熊的其他物种一样是生活在北半球的，所以北极熊进化出来后就在北极生存了下来。地质史上从未出现过从北极到南极的海洋全部冻结的情形，而北极熊又不善于长途游泳，那么它们能扩散到南极的唯一途径就是通过美洲大陆。但是北极熊又不适合在温带和热带生活，所以这就断了它们跑到南半球、再去南极的可能性。
南极要有熊的另外一种可能是由南半球的其他熊进化出来，但是这在历史上不曾发生过。南美洲只有一种熊——眼镜熊，它与其他的熊的亲缘关系都很远，南美洲唯一的一种熊——眼镜熊和其他熊的亲缘关系都比较远。如果碰巧由它进化成“南极熊”，也肯定与北极熊很不一样。