孩子感兴趣的科技故事-鼓励孩子追求真知的科技探索故事
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    科技发明和创造,来源于科学家们的艰苦探索和不懈追求。探索是获知科学真相的唯一途径。如果我们对事物的认识只停留在“好奇”阶段,而缺少积极追求、勇于探索的精神,我们对世界仍然一无所知。一个对世界一无所知的人,不可能创造科学的奇迹。勇于探索,努力开拓前人未知的领域,将会使我们付出无数心血和艰辛的劳动,甚至让我们陷入“山重水复”的困境。然而,许多新发现、新创造都经历了这个过程,只要方法对路,并坚持不懈,奇迹一定会在探索中产生。

    【π的精确历程】

    π的准确数字,每一个人都熟记在心。然而,在当初计算它的时候,却付出了无数人的努力。这个数值最早人们确立为3,在实践中,人们发现用古代流传下来的圆周率为3的标准去计算圆的周长和面积,其值总会比实际小。所以,不断有人尝试去修正和精确圆周率π的具体数值。

    古人求π的方法,就是对单位圆作内接(或外切)正多边形,再求算正多边形的面积。显然,当边数越多时,正多边形就越接近于圆,所求得π的近似值就越精确。不过,计算量越来越大,也越来越困难,每次只是增加小数点后精确的位数而已。π究竟等于多少?一直没人知道!

    公元前250年,阿基米德在求圆弧长度时,提出圆内接多边形和相似圆外切多边形,当边数足够大时,两多边形的周长便一个由上,一个由下地趋近于圆周长。他先用六边形,以后逐次加倍边数,到了九十六边形时,求出了π的估计值介于3.141和3.14286之间。这是世界上第一次提出圆周率的科学计算方法。到公元前5世纪,希腊已将圆周率精确到3.1416,这在世界上是领先的。

    在求π值的精确度上,中国人曾一度领先世界,创造辉煌。我国最早对π进行修正是在公元1~5年,汉代王莽时期的刘歆得到的圆周率是3.154,这个圆周率虽然不够精确,但这确是突破古人限制的一个勇敢尝试。

    公元263年,魏晋时期的数学家刘徽在《九章算术注》中,首创用“割圆术”去求圆周率。即通过不断倍增圆内接正多边形的边数来求圆的周长。他从计算正六边形开始,一直算到正192边形,计算出的圆周率在3.141024至3.142704之间。这个精确度虽然只是3.14,但由刘徽开创的“割圆术”以及在此过程中创立的“无限逼近”的思维方法,都让他受到世人的赞誉。

    我国南北朝时期的著名数学家祖冲之也对圆周率进行了深入的研究,他将圆周率精确到了小数点后七位,推出3.1415926<π<3.1415927。

    这个由祖冲之创造的世界级的精确度在当时是非常了不起的一个成就,它保持了1000年之久,直到15世纪才由中亚的阿尔·卡希打破,他得到了精确到小数点后16位的π值。

    在祖冲之之后的许多数学家,也对圆周率进行过计算,当然都不如他计算出的结果精确,但是对π的探求一直未曾间断过。17世纪,瓦里斯给出了圆周率的极限形式。到1853年,番克斯计算的π值精确度已经达到小数点后167位。电子计算机问世后,π的计算工作有了更大的进展。如今已经有人计算到上亿位,甚至是10亿位了。

    故事启示

    计算π的数值,在今天来说已不是什么难事,但在几千年的数学史上,科学家们却为此付出了不懈的努力,他们一遍又一遍地思考和计算,寻找准确的数值,直到无限接近正确。探求是一个曲折过程,在这个过程中,会遇到困难和险阻,会遇到种种不测的情况,一旦突破这个难关,眼前就是灿烂一片。这就是探索的美妙所在。

    【探求自由落体运动的规律】

    伽利略创立的自由落体定律,不仅揭示了物体下落运动的客观枧律,而且为人类认识自然找到了一条正确的途径和方法,正是由于伽利略创立的实验事实与理性思维相结合的科学方法,物理学研究才走上了一条正确的道路。

    亚里士多德认为,物体自身重量越重,下落的倾向就越大,下落的速度也就越快;物体越轻,下落的倾向就越小,下落的速度也就越慢。因此,亚里士多德得出了一个结论:物体下落的快慢和它的重量是成正比的。

    在我们今天看来,亚里士多德的论断是错误的。然而在古代,亚里士多德有很高的声望,他所说的话没有一个人敢怀疑。所以在将近两千年的漫长岁月里,人们一直把亚里士多德的论断当做真理。直至16世纪,这个论断才被伽利略推翻。

    伽利略首先进行了逻辑推理,从推理中发现物体下落的快慢和它的重量无关。伽利略设想,如果亚里士多德的观点是正确的,轻重不同的两个物体下落时,重的物体下落快,轻的物体下落慢。可是,如果将它们绑在一起同时下落会出现什么情形呢?按照亚里士多德的观点,绑在一起后的物体会比原来重的物体更重,所以它们就比重的物体下落得快。可如果从另一个方面分析,重的物体要带动轻的物体运动,它们应该比重的物体下降得慢一些。这两个结论很显然是矛盾的。由此伽利略得出结论:物体下落的快慢与重量无关,所有物体下落的快慢都是相同的。

    伽利略又继续研究物体下落的距离相所用时间的关系:可是又遇到了难题,因为在那个时代是没有钟的。为了计算时间,伽利略在一个大的盛水桶底部钻一个小孔,并安上龙头,在龙头下面放上接水容器。打开龙头,水就会流入接水容器,称量容器中所接水的质量就可以确定经历的时间。

    物体下落时,运动的速度很快,经历的时间也极短。用这种粗糙的装置测量精确的时间显然是办不到的。伽利略仔细观察小球在斜面上的运动,发现斜面越陡,小球运动得越快。于是伽利略把小球的下落运动看成是小球斜面运动的一种特殊情况。因此伽利略就开始用斜面做实验来研究物体下落的规律。

    当斜面的倾斜度很小时,他就能比较准确地计算时间了。伽利略反复进行斜面实验,测量出小球在斜面上运动的距离和所用时间,通过推导距离、时间、速率和加速度之间的关系,得出了小球沿斜面滚下或自由下落的运动都是匀加速运动的结论,又迸一步发现了物体下落运动的规律——自由落体定律,即物体从静止状态开始下落,物体运动的距离同下落时间的平方成正比。

    故事启示

    古代的亚里士多德是一位杰出的物理学家。对物理学的发展来说,他初步提出以物质运动、时间和空间与周围物体的关系、物质本身为研究对象,来形成一门独立的自然学科。他重视对身边事物的具体观察,强调思维逻辑的作用,首先引用数学方法来考察具体物理定律等。但他在理论和方法上也存在重大缺陷,造成了被教会加以神圣化的条件,成为之后物理学发展的严重障碍。当伽利略纠正了亚里士多德的错误,把物理学建立在观察与实验的基础上之后,物理学才在欧洲社会生产力蓬勃发展的条件下得到了迅速的发展。可见,任何一门科学的进步,无不是否定前人的错误,发展前人的正确成分,再继续得出新的结论。

    【解析几何和蜘蛛网】

    法国科学家笛卡尔,从小身体孱弱多病,便养成了躺在床上读书学习的习惯。这种习惯使得他有更多的时间独自思考,静静地想象着关于自然、科学与人的各类问题。

    这一天,笛卡尔疲惫不堪的躺在床上,望着天花板思考着一个数学问题。突然,他眼前一亮,看见了天花板上的一只蜘蛛,正在忙碌着编织蜘蛛网。那纵横交错的直线和四周的圆线相交叉,一下子启发了他。困扰他多年的“形”与“数”的问题,终于找到了答案。他兴奋地爬了起来,迫不及待地把灵感描绘出来。他发现了这样的规律,如果在平面上画出两条交叉的直线,假设这两条直线互成直角,那么就出现4个90度的直角。以两条直线的交点为原点,就可以建立起坐标系。

    这个发现的基本概念简单到近乎一目了然,不过,这一发现同样不失伟大。它就是建立了平面上的点与作为坐标的数(x、y)之间的一一对应关系,进一步构成了平面上点与平面上曲线之间的一一对应关系。从而把数学的两大形态——形与数结合了起来。不仅如此,笛卡尔还创造出了用代数方法解几何问题的一门崭新学科——解析几何。

    解析几何的诞生,改变了从古希腊以来,延续两千年的代数与几何分离的趋势,从而推动了数学的巨大发展。

    故事启示

    笛卡尔创立解析几何的故事,再一次说明了实践出真知、勇于探索才能有所创造的规律。许多发明创造,都是源于发明者的细心观察和认真思考,久而久之,豁然开朗。在生活中,我们也要做一个“有心人”,善于观察,善于动脑,这样才会有所发现,有所创新。

    【爱迪生和留声机】

    1877年的秋天,爱迪生发明的留声机问世了,整个纽约因此轰动起来,各家报馆的新闻记者,像潮水般地涌来报道这一特大新闻,激起当时社会急速而巨大的狂热达数月之久,铁路特开专车前去参观。

    当然,也有一些人并不相信他的这个发明,怀疑爱迪生是先在里面藏了个什么会说话的东西,用来骗人的。有个主教用最高速度对着收音盘背诵《圣经》中的专有名词,当这些名词一字不漏的从机器中重复出来时,人们才相信这东西确实不是虚假的,并且齐声称奇。人们把留声机称之为19世纪的奇迹。

    然而,爱迪生这项影响巨大的发明,却是由一个偶然因素促成的。这是怎么回事呢?

    原来,有一次,爱迪生正在实验室里研究改进一种在纸带上打印符号的电报机。这时,电报机内的一种单调的声音吸引了他。在试图排除这种声音时,爱迪生出乎意料地发现,这是纸带在小轴的压力下发出的声音,在改变小轴的压力时,声调的高度也随之变化。这就使他产生了一个灵感:可以借助运动载体上深度不同的沟道来记录和回收声音。

    当然,这个想法只是停留在大脑里,他此时也无暇顾及。不久,他在另一次试验电话的时候,发现传话筒里的膜板,随话声而震动。他找了一根针,竖立在膜板上,用手轻轻按着上端,然后对膜板讲话。实验证明,声音愈高,颤动愈快;声音低,颤动就慢。这个发现,让他想起上次那个发现,从而加强了他发明留声机的愿望。

    很快,爱迪生就画出了草图,并立即和助手干起来。留声机的主要部件,是一个金属圆筒,圆筒边上刻有螺旋槽纹,把它按在一根长轴上,长轴一头装着曲柄,摇动曲柄,圆筒就会相应地转动。此外,还有两根金属小管,管的一头装有一块中心有钝头针尖的膜板。经过无数次的改造,世界上第一台留声机诞生了。爱迪生大声说完一句话,机器就回放他的声音。这让他感到万分惊奇。

    爱迪生在发明留声机之初,就一改再改。十年过后,他又从架子上的尘埃中把留声机取下来,要继续改进它,他仅在留声机上的发明专利权就超过了一百项。他是耳聋之人,能发明这样一个发声的机器已是令人惊异了。当我们看到今天的留声机时,不要忘记这上头渗透着爱迪生无数辛勤劳动的心血。

    故事启示

    爱迪生拥有电灯、留声机、电影和蓄电池等一千多种发明成果,所以人们称他为“发明大王”、“魔术师”。同其他发明相比,他的最大功绩是发明了电灯。因为电灯可以让一个家庭的每一个人都能受益。但是,你可知道,爱迪生的发明创造,在社会中引起最大震撼的,还是留声机发明了。留声机自发明以来的一个多世纪里,电唱机、磁带录音机、磁带录像机、激光声像机……也相继问世,追溯其源头,都是来自爱迪生的伟大发明。虽然他发明留声机具有偶然因素,却也是他不断探索和研究的结果。

    【抓蚂蚱的小马勒】

    赫尔曼·约瑟夫·马勒是美国著名的遗传学家。1946年,因发现了X射线能够诱发基因突变而获得诺贝尔生理学及医学奖。

    小时候,马勒最高兴的事是跟着父母出去度假。父母度假地在山区,那里树木葱葱,草丛旺盛,是一个空气清爽、山青水秀的好地方。而对于小马勒而言,草丛里蹦蹦跳跳的蚂蚱、草叶上慢慢爬行的大青虫是他的宝贝。跟在父母后面,他的眼神总是离不开寻找虫子。

    一天,小马勒突然眼前一亮,他发现草丛里跳出一只大个儿蚂蚱,他赶紧跑过去,想伸手把蚂蚱抓到手。但他没想到,蚂蚱的跳高技能是那么高,任凭自己怎么跟着它跑,左扑右抓,就是捉不到手。大蚂蚱似乎特别狡猾,站在草丛中一动不动,当人刚刚接近它时,它突然弹起长腿,跳得无影无踪。当你好不容易发现它时,它早以以逸待劳,准备再次逃走。马勒累累满头是汗,就是奈何不了它。

    在无奈之下,小马勒哭丧着脸,向父亲求助。父亲弯着腰问他:“你为什么要捉蚂蚱?”

    “爸爸,我觉得蚂蚱非常好玩,我想把它捉回家去,好好喂养它。”

    “好吧,”父亲说,“不过,我不会捉它,我只告诉捉它的方法,然后你自己去捉好吗?”

    “好吧。”

    于是,父亲耐心地告诉他,蚂蚱很灵敏,它只要感觉到有人接近它就会迅速逃到别的地方。所以,捉它的关键是不能让它发觉,更不能大喊大叫惊动它。说着,父亲还给马勒做了示范,让儿子按他的样子去做。

    小马勒看了以后,若有所悟地点了点头。

    当他们走了一段路程后,一只蚂蚱又出现在小马勒眼前。这时的马勒不动声色,也没有直接去捉它,而是悄悄绕到蚂蚱后面,轻轻走过去;小蚂蚱似乎根本没有觉察到危险的来临,依然站立那里不动。

    就在接近蚂蚱的一霎那,小马勒举起双手猛扑过去。蚂蚱虽然觉察到了,然而为时已晚,纵使奋力弹动它的双腿也无济于事了,只得乖乖地做了“俘虏”。小马勒高兴地笑了:“这回看你往里逃!”

    接着,小马勒一连捉到了许多蚂蚱,用草拴在一起。他小心翼翼地捧着他的小昆虫,生怕伤害了它们的生命。然后,他带着这些昆虫回去认真饲养。从此以后,小马勒对昆虫的爱好与日俱增,对小昆虫的了解也日渐加深。所以,考上大学后,他就把遗传学作为自己主攻的方向,开始从科学的角度认识昆虫了。

    故事启示

    赫尔曼·约瑟夫·马勒成为著名生物学家,与他小时候喜欢和痴迷小生物分不开的。可以说,他对于生物的研究,是从小就开始的。虽然小时候他对昆虫的喜欢,是出于童年的好奇,但这足以培养了他对生物学的兴趣。上学以后,又把这种兴趣转移到对生物的研究上。纵观许多科学家,他们对于科学的研究,都可以从童话找到根源。所以,我们要从小树立爱科学的意识,长大了才会走上科研之路。

    【达尔文探索生物】

    达尔文从小热爱大自然,尤其喜欢打猎、采集矿物和动植物标本。对于儿子从小就表现出来的好奇心和想象力,他的父母十分重视和爱护,千方百计地支持孩子的兴趣和爱好,鼓励他去努力探索,这为达尔文今后的成就打下了坚实的基础。

    一次,小达尔文和妈妈到花园里给小树培土。妈妈对他说:“泥土是个宝,小树有了泥土才能成长。别小看这泥土,是它长出了青草,青草又喂肥了牛羊,我们才有奶喝,才有肉吃;是它长出了小麦和棉花,我们才有饭吃,才有衣穿。泥土真是无价之宝啊。”听到这些话,小达尔文想了想,疑惑地问道:“妈妈,泥土能长出小狗来吗?”“哪能呢,孩子。”妈妈笑着说,“小狗是狗妈妈生的,不是泥土里长出来的。”达尔文又问:“我是妈妈生的,妈妈是姥姥生的,对吗?”“对呀!所有的人都是他妈妈生的。”妈妈和蔼地回答他。“那,最早的妈妈又是谁生的呢?”达尔文进一步问。“是上帝!”妈妈回答说。“那上帝是又谁生的呢?”小达尔文打破沙锅问到底。妈妈答不上来了,但她没有生气,而是启发孩子道:“孩子,世界上有好多事情对我们来说都是未解之谜,等你长大了,就去破解这些谜好吗?”

    从此,达尔文对花草树木、鸟雀虫鱼表现出极大的兴趣。上学以后,他仍然保持着这种兴趣。他采集矿石、捕捉昆虫、钻进树林观察鸟类的习性。但是,刚上学时,达尔文在学校里的人缘很不好,因为同学们认为他爱“说谎”。比如,他捡到了一块怪石,就会煞有介事地对同学们说:“这是一枚宝石,能值很多钱。”同学们哄堂大笑,可是他却并不在意,继续对身边的东西发表类似的另类看法。还有一次,他向同学们保证说,他能够用一种“秘密液体”制成各式各样颜色的花草。但是,他从来就没有做过这样的试验。久而久之,老师也觉得他很爱“说谎”,把他的问题反映到了达尔文的父亲那里。幸亏父亲了解自己的孩子,坚持认为那不是在撒谎,而是在想象。

    对达尔文来说,整个世界就是一个大问号,要探索、思考的事情实在太多了。他常常边观察边沉思,甚至忘记了危险。有一次,达尔文在一个古代城堡上散步,像往常一样陷入了沉思。他心不在焉地迈动着缓慢的脚步,突然一脚踩空,从城垛上跌了下来。这时候,达尔文的神志非常清醒,就在这场突如其来的、跌下去的一刹那间,在他头脑中闪过念头的数目却是惊人的多。这一切,好像和生理学家们所提出的每个念头需要一定时间的说法,是不相符的。这场虚惊竟成了他的一次难得的实验。

    又有一次,他在一棵大树的树皮上发现两只罕见的甲虫,连忙用两只手各抓了一只。正在这时,从旁边的树皮里又钻出一只更奇异的甲虫。为了抓到这只甲虫,他只好把其中一只甲虫含在嘴里。没有料到的是,在嘴巴里乱蹦乱跳的甲虫分泌出一种又辣又苦的毒汁,把他的舌头刺得钻心似的疼痛。尽管如此,他却紧抿着嘴唇,舍不得将甲虫吐出来。

    正是这种浓厚的兴趣和不懈的探索精神,使达尔文在生物物种学方面取得了巨大的成功,为人类做出了重要贡献。

    故事启示

    探索是获知科技真相的基础。时至今日,仍然有许多未解之谜需要探索,譬如:百慕大三解之谜、非洲野人之谜、美洲地下通道之谜、宇宙起源之谜,等等,这些尚不能为我们所破解。如果缺少一种对于科学的好奇心,没有树立终身探索的精神,就是走上科技之路,也难有建树。

    【男儿志在四方】

    徐霞客从小爱读历史、地理一类书籍、图册。在私塾读书的时候,老师督促他读儒家经书,他往往背着老师,把地理书放在经书下面偷看,看到出神的时候,禁不住眉飞色舞。

    十几岁那年,他的父亲死去,他决心亲自到名山大川去游历考察一番。但是他想到母亲年纪老了,家里没人照顾,没敢提这件事。

    他的心事毕竟被母亲觉察到了。当母亲了解到他有这样的愿望,跟他说:“男儿志在四方,哪能为了我留在家里,做篱笆下的小鸡、马圈里的小马呢!”母亲为他准备行装,还给他缝制了一顶远游冠。有了母亲的热情支持,徐霞客远游的决心更坚定了。

    徐霞客在他22岁那年,开始离家外出游历。他先后游历了太湖、洞庭山、天台山、雁荡山、泰山、武夷山和北方的五台山、恒山等名山。每次游历回家,他跟亲友谈起各地的奇风异俗和游历中的惊险情景,别人都吓得说不出话来,他母亲却听得津津有味。

    后来,老母亲死了,徐霞客就把他全副精力扑在游历考察的事业上。在他50岁那年,他开始了一次路程漫长的旅行。他化了整整4年时间,游历了湖南、广西、贵州、云南四省,一直到我国边境腾冲。他跋山涉水,到过许多人迹不到的地方,攀登悬崖峭壁,考察奇峰异洞。有一次,他在腾越经过一座高耸的山峰,发现悬崖上有一个岩洞,根本没路可通。他冒着生命危险,像猿猴一样爬上了悬崖,终于到达了洞口。

    又有一次,他在湖南茶陵,听说当地有个麻叶洞,洞里有神龙或者精怪,不是有法术的人,都不敢进洞。徐霞客不信神怪,他出了高价雇个当地人当向导,进洞考察。正要进洞的时候,向导问他是什么人,当他知道徐霞客是个普通读书人的时候,向导吓得直往后退,说:“我以为您是什么法师,才敢跟您一起进洞,原来是个读书人,我才不冒这个险呢。”

    徐霞客并不罢休,带着他的仆人举起火把进洞。村里的百姓听到有人进洞,都拥到洞口来看热闹。徐霞客在洞里考察了很久,一直到火把快烧完才出来。围在洞口的百姓看他们安全出洞,都十分惊奇:说:“我们等了好久,以为你们一定给妖精吃了呢。”

    徐霞客漫游西南的时候,除了随身的一个仆人外,还有一个名叫静闻的和尚和他们作伴。有一次,他们在湘江乘船的时候,遇到了强盗,他们的行李财物被抢劫一空,静闻和尚因为受伤,在半路上死去。到最后,连他随身的仆人也离开他逃走了。但是这些挫折都没有动摇他探索自然的决心。

    徐霞客在旅途中,每天晚上休息之前,把当天见到的听到的都详细记录,即使在荒山野林里露宿的日子,也总是在篝火旁,伏在包袱上坚持写日记。

    公元1641年,徐霞客去世后,留下了大量日记,这实际上是他的地理考察记录。经过他的实地考察,纠正了过去地理书上记载的错误,发现了过去没人记载过的地理现象。像古代地理书上说岷江是长江的上游,徐霞客经过考察,弄清楚长江上游不是岷江而是金沙江。又像他在云南腾冲打鹰山考察的时候,发现了那里曾经发生火山爆发的遗迹,他在游历中考察最多的是岩溶现象,在桂林七星岩,他对那里千姿百态的石钟乳、石笋、石乳等地形,进行详细的记载。这是世界上最早研究岩溶现象的记录。后来,人们把他的日记编成一本《徐霞客游记》。这部书不但是我国古代地理学上宝贵文献,还称得上一部优秀的文学著作呢!

    故事启示

    徐霞客抱定“实地考察”的科学态度,毕生致力于走遍名山大川,从中寻找论证翔实的地理资源,勘正校误,为后人留下了珍贵的地理资料。正因为有了这种不怕困难、勇于探索的求实精神,才为我们留下了许多珍贵的地理资料和文学作品,才创下了许多“第一”。

    【万年历的传说】

    在很久以前,由于历法定得不准,天时与农事往往不能正确地配合,农作物的收成因而不理想。当时的天子祖乙(约公元前1450年)见到节令紊乱导致民生不聊生,也非常忧虑。当时的人们也以为是得罪了天神,于是祖乙亲自率领百官,焚香沐浴,前往天坛祭祀天神,并传喻全国百姓设坛祭天,祭拜天神,请求宽恕,使节令恢复正常,可是节令还是照样的紊乱。

    在定阳山下,有个青年樵夫名叫“万年”,平日以打柴采药为生,平时对历法及节令很感兴趣。有一天,万年上山砍柴,休息时他望着树影出神,不知不觉中,地上的树影已悄悄地移动了方位。万年灵机一动,心想,可不可以利用日影的长短来计算时间呢?回到家后,万年就设计出一个“日晷仪”。可是,一遇上阴雨天,日晷仪就失去效用了。于是,万年又借鉴山涯上滴水的声音,动手做了一个五层的漏壸,利用漏水的方法来计时。这么一来,不管天气阴晴,都可以正确地掌握时间了。

    万年带着自己发明制造的日晷仪及水漏壸进见天子祖乙,说明节令不准与天神并不相干。祖乙觉得万年说的很有道理,就把万年留下,并在天坛前盖起日晷台、漏壸亭,又派了12个童子供万年差遣。从此以后,万年得以专心一意地研究时令。经过了几十年,万年精心制定的太阳历终于完成了。当他把太阳历献给祖乙时,已是个白发苍苍的老人了。祖乙深受感动,就把太阳历定名为“万年历”,并封万年为“日月寿星”。直到今天,人们也习惯将阳历称为“万年历”,并在春节时挂上日月寿星图。

    故事启示

    一切成就的取得,都是长期观察研究和思考分析的结果。有需要才有追求,有现象才有研究,有研究才有艰苦探索。现在我们已生活在科技发达的年代,一件司空见惯的事物,在它产生时,我们的前人都为之付出无数的心血。我们在享受这些成果带来的便利时,也要像他们一样,继续为人类的幸福去努力探索新的未知领域。

    【指南针的应用】

    指南针的始祖——司南大约出现在战国时期。它是用天然磁石制成的。样子像一把汤勺,圆底,可以放在平滑的“地盘”上并保持平衡,且可以自由旋转。当它静止的时候,勺柄就会指向南方。

    春秋时代,人们已经能够将硬度5度至7度的软玉和硬玉琢磨成各种形状的器具,因此也能将硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石制成司南。东汉时的王充在他的著作《论衡》中对司南的形状和用法做了明确的记录。司南是用整块天然磁石经过琢磨制成勺型,勺柄指南极,并使整个勺的重心恰好落到勺底的正中,勺置于光滑的地盘之中,地盘外方内圆,四周刻有干支四维,合成24向。这样的设计是古人认真观察了许多自然界有关磁的现象,积累了大量的知识和经验,经过长期的研究才完成的。司南的出现是人们对磁体指极性认识的实际应用。

    但司南也有许多缺陷,天然磁体不易找到,在加工时容易因打击、受热而失磁。所以司南的磁性比较弱,而且它与地盘接触处要非常光滑,否则会因转动摩擦阻力过大,而难于旋转,无法达到预期的指南效果。而且司南有一定的体积和重量,携带很不方便,这可能是司南长期未得到广泛应用的主要原因。

    一般谈到指南针的发展,就让人立刻联想到“罗盘”。

    所谓的“罗盘”指得是磁针和方位盘的相结合,它又称为“罗经盘”,我国在南宋时代就出现了,当时称为“地螺”。“罗盘”依照磁针在方位盘的放置方法而分为水针和旱针两种。

    指南针大约在12世纪末13世纪初之际,传到阿拉伯,然后又由阿拉伯传入欧洲,后来欧洲演变出旱罗盘,再于明代时经日本传回我国。

    故事启示

    指南针是我国科技史上的重大发明,广泛应用于天文、地理、造船、航海技术,为人类的发展做出了重大贡献,至今仍是值得我们自豪的。到了近代,我们的科学技术落后了,许多人类发明是由外国人完成的。为了振兴我们的科学技术,我们仍然要付出很大努力。

    【贾思勰编写《齐民要术》】

    贾思勰是我国南北朝时代北魏一位杰出的农业科学家。他的祖上在从事农业生产的同时,还喜欢读书、学习,特别重视农业生产技术知识的学习和研究。这些都无形之中在贾思勰的脑海里留下深深的烙印。并不很富裕的家中却拥有大量藏书,使贾思勰能够从中摄取各方面的知识,这些都为他日后编撰《齐民要术》打下了坚实的基础。

    成年后的贾思勰,开始走上仕途。他每到一处,都非常重视农业生产,认真考察和研究当地的农业生产技术,并虚心向一些有着丰富实践经验的老农请教,从而积累了许多农业生产方面的知识。

    中年以后,他又回到了自己的家乡,开始亲自从事养羊、种庄稼等农业生产劳动和放牧活动。在经营农牧业的过程中,他对农业生产也有了亲身体会。在遇到问题时,他还时常到各地向有经验的农夫请教。

    有一次,贾思勰养的200多头羊因为饲料不足,不到一年就饿死了一大半。事后他想,下次我事先种上20亩大豆,这下准备的饲料应该足够多了。这样,他又养了一群羊。可是过了一段时间,羊又死了许多。到底是什么原因呢?羊少饲料多,羊也会死亡。就在这时,有人告诉贾思勰,在百里之外有一位养羊的能手,也许能帮助他。贾思勰立刻找到这位老羊倌,向他请教。老羊倌在仔细询问了贾思勰养羊的情况后,找到了羊死亡的原因。原来是因为贾思勰随便把饲料扔在羊圈里,羊在上面踩来踩去,拉屎撒尿也都在上面。羊虽然不会说话,可羊是不肯吃这种饲料的,于是就饿死了。贾思勰又在老羊倌家里住了好多天,认真观察了老羊倌的羊圈,学习了老羊倌一套丰富的养羊经验。回去后,就按照这些养羊的方法去做,效果果然不错。

    后来,贾思勰又陆续到过河南、河北、山西、山东等许多地方。每到一处,贾思勰都虚心地向当地有经验的老农请教,学习他们多年积累下来的宝贵生产经验。比如:长着茅草的地要先让牛羊在上面踩过一遍,七月份翻地后,茅草才会死去;长得饱满的、颜色纯正的穗子,一般是首选的种子类型,把它们割下来,高高挂起,等到第二年春天再脱下粒来播种,庄稼长势才好;不同的地理位置,不同的气候环境,要选不同的作物种类。例如风大霜重的山地种谷子,就得选用茎杆坚强的品种;而温暖潮湿的低地种谷子,就得选用生长旺盛产量高的品种。贾思勰在探索、实践中,逐步掌握了许多丰富的生产经验。

    大约在公元534年至544年期间,他将自己积累的许多古书上的农业技术资料,请教老农获得的丰富经验,以及他自己亲身实践后的体会,加以分析整理和归纳总结,写成了农业科学技术巨著《齐民要术》。这部书涉及面极广,既包括各类农作物、纤维作物、油料作物、染料作物、香料作物、绿肥作物、饲料作物等田间作物,也包括水生植物、蔬菜、瓜果、实用木材等等,就连养猪、养鸡、制造酱醋等农副产品,也都有详细说明,是我国最早的一部农业百科全书,为我们研究我国古代农业生产提供了极为真实的详细史料。

    故事启示

    贾思勰拥有丰富的知识,通晓多方面的知识和技术,将实践放在很重要的位置上,不只靠空想,还具有实事求是的科学精神。他的巨著《齐民要术》反映了我国古代劳动人民无限的聪明才智,为保留我国古代农业生产的宝贵经验,推动我国古代农业生产的发展,都做出了重大贡献。这种不畏艰难的探求精神和为民造福的思想境界,永远值得我们学习。

    【李时珍立志医学】

    李时珍是明代蕲州人。他的祖父、父亲都当过医生。父亲李言闻对药草很有研究,李时珍从小受父亲的影响,立志做一个替百姓治病的好医生。

    这一年,他的家乡发生一场大水灾,水退以后,又流行疫病,生病的都是没钱的穷百姓。李时珍家并不宽裕,但是父子俩都很同情穷人,穷人找他们看病,他们都悉心医治,不计报酬。老百姓认为他们医术高明,治病热心,都很感激他们。

    李时珍为了研究医术,读了许多古代的医书。我国古代很早就有了医书。汉朝人写过一本《神农本草经》,以后1000多年不断出了许多新的医书。李时珍常常替当地的王公贵族看病,那些贵族家里藏书不少,李时珍就靠他行医看病的方便,向王公贵族家借图书看。这样一来,他的学问就越来越丰富,医术也越来越高明了。

    李时珍的名气越来越响,被他看好病的人,到处宣传李医生好。附近州县得病的人,也赶来请李时珍看病。

    有一次,楚王的儿子得了一种抽风的病。楚王府虽然也有医官,但是谁都没法治好。这孩子是楚王的命根子,楚王怎么不着急?有人告诉楚王,只有找李时珍,才能治好这种病。楚王赶快派人把李时珍请到王府。李时珍一看病人的脸色,再按了按脉,就知道孩子得的这种抽风病是肠胃病引起的。他开个调理肠胃的药方,叫人上药铺抓了药。楚王的儿子一吃药,病就全好了。

    楚王十分高兴,再三挽留李时珍在楚王府呆下来。没有多少日子,正碰上朝廷征求人才。楚王为了讨好当时的明世宗,就把李时珍推荐到北京太医院去。明世宗对真正的医学并不重视,却迷信一批骗人的方士。李时珍是一个正直的医生,看不惯那种乌烟瘴气的环境。他在太医院呆了一年,就辞职回家。

    李时珍辞去官职,游历了许多名山胜地。他为了采草药,研究各种草木的药用性质。有一次,他到均州武当山去,听说那里产一种榔梅,吃了能使人返老还童,人们把它称作“仙果”。李时珍并不相信真有什么仙果。为了弄清真相,他冒着危险,攀登悬崖峭壁,采到了一颗榔梅。经过他详细研究,才知道那种果子只不过像一般梅子一样,有生津止渴的作用,根本谈不上什么“仙果”。

    李时珍得到了不少科学的资料。他发现古代医书上的记载,有不少错误,人们又陆续发现了许多古代书上没有记载过的药草。他就决心编写一本新的完备的药书。他花了将近30年的时间,写成了著名的医药著作《本草纲目》。在这本书里,一共记录了1892种药,收集了1万多个药方,为发展祖国的医药科学作出了伟大的贡献。

    故事启示

    李时珍之所以采百家之长,写出了珍贵的医学著作,是因为他不信方士,相信科学,而科学来源于探求和实践,因此才毕生从事药理的探求,用实事求是的科学精神,去分类、遴选药草的药性,为后人留下了不可替代的医学遗产。

    【郭守敬修订历法】

    郭守敬是中国元朝时期的著名天文学家之一,也是中国古代最有成就的科学家。

    忽必烈统一北方以后,为了发展农业生产,决定整治水利,征求这方面的人材。郭守敬很快被忽必烈召见。郭守敬对北方水利情况十分熟悉,当时就提出六条整治水利的措施。忽必烈听了十分满意,每听完一条,就点头赞许。最后,他很感慨地说:“让这样的人去办事,才不会是摆空架子吃闲饭的呢。”然后派郭守敬担任提举各路河渠的职务,经办河道水利的事。

    为了加强大都到江南的交通运输,忽必烈又派郭守敬去勘测水路交通情况。经过郭守敬的勘测、设计,不但修通了原来的运河,还新开凿了一条从大都到通州的通惠河,这样,从江南到大都的水路运输,就畅通无阻了。

    元世祖灭南宋以后,更加重视农业生产的恢复。农业生产要利用历法。过去,蒙古一直使用金朝颁布的历法,这种历法误差很大,连农业上常常使用的节气也算不准。元朝征服江南以后,南方用的又是另一种历法,南北历法不一样,更容易造成紊乱。元世祖决定统一制订一个新历法。他下令成立了一个编订历法的机构,名叫太史局(后来叫太史院)。负责太史局的是郭守敬的同学王恂。郭守敬因为精通天文、历法,也被朝廷从水利部门调到太史局,和王恂一起主办改历工作。

    修订历法工作一开始,郭守敬就提出:研究历法先要重视观测,而观测必须依靠仪表。原来从开封运来的有一架观察天象的大型浑天仪,已经陈旧不堪,得不到可靠的数据。郭守敬设计一套新的仪器。他觉得原来的浑天仪结构复杂,使用不方便,还创制了一种结构比较简单、刻度精密的简仪。他制作的仪器,精巧和准确程度都比旧的仪器高得多。有了好的仪器,还要进行精确的实地观测。公元1279年,郭守敬在向元世祖报告的时候,提出在太史院里建造一座新的司天台,同时在全国范围进行大规模的天文测量的打算。这个大胆的计划马上得到元世祖批准。

    经过王恂、郭守敬等一起研究,在全国各地设立了27个测点。最北的测点是铁勒(在今西伯利亚的叶尼塞河流域),最南的测点在南海(在今西沙群岛上),选派了14个监候官员分别到各地进行观测。郭守敬也亲自带人到几个重要的观测点去观测。各地的观测点把得到的数据全部汇总到太史局。郭守敬根据大量数据,花了两年的时间,编出了一部新的历法,叫《授时历》。这种新历法,比旧历法精确得多。它算出一年有365.2425天,同地球绕太阳一周的时间,只相差26秒。这部历法同现在通行的格里历(即公历)一年的周期相同。但是郭守敬的《授时历》比欧洲人确立公历的时间要早302年。

    故事启示

    在中国历史上,中国的科学技术水平一直处于世界领先水平,无数科学家凭着自己的聪明智慧,发明创造了许多领先世界的科技奇迹。郭守敬经过多年努力,准确地推算出一年的周期,比欧洲早数百年,是中华民族对世界的科学贡献。今天,我们要担负起科技振兴的历史使命,就要学习前人,为科学事业呕心沥血地探求和奋斗。

    【神农尝百草】

    中药和草药统称为中草药。与中华源远流长的文化一样,中草药的发现和发展也经历了长久的岁月洗礼。相对于开发费用高,周期长,毒副作用大的化学药品来说,中草药以其无可比拟的优越性能在医学领域的使用日益广泛,在国际上也日渐受到重视。

    中草药的发现相当早,在古代就有神农尝百草的传说。相传神农氏是一位勤劳勇敢、聪明善良的人,他见到人们被疾病和伤痛折磨着,心中很是不安,便下定决心去寻找可以治病救命的药物。

    他顶烈日、冒酷暑在山野之间采集各种草木的花、实、根、叶,细心的观察形状,仔细的品尝味道,并体会服食之后的感受。这些药物,有的酸,有的甜9有的苦,有的辣;吃下去以后,有的使人寒冷,有的令人燥热,有的清凉爽口,有的温润滋养;有的能止痛,有的能消肿,有的使人呕吐、腹泻,也有的让人精力倍增,甚至还有的具有强烈的毒性,服食之后,痛苦难忍。即使是经常会遇到可怕的毒性草药,甚至威胁生命,神农氏依然抱着为民除病的信念,没有一刻耽搁采摘、服食、品尝和记录。

    终于有一天,他掌握了几百种草药的性味和功用,把它们带给了在病痛中挣扎的人。从此,人类的生命得到了更加安全的保护。为了纪念他,旧时的药铺里,常挂着一幅画像,那是一个浓眉大眼、笑容可掬、腰围树叶、手执草药的人,他就是传说中的神农氏。

    神农尝百草的传说向我们昭示了中草药发现的艰辛历程。尽管中草药的发现不能归功于具体的某个人,那却是劳动人民实践的真实写照。中草药的发现过程其实是建立在人类长期的实践基础上的。我国是世界中药材应用最广泛、药源最丰富的国家。早在原始时代,我们的祖先在生活与生产过程中,得以接触并了解某些植物或动物对人体可能产生的影响。

    为了同疾病做斗争,上述经验积累到一定程度,启示人们对某些自然产物的治病效果和毒性作用予以注意并加以利用。经过无数次零星的、分散的,但却是有意识的试验观察,口尝身受,人们逐步创造并积累起一些用药上的丰富的经验,人们创造性地赋予了天然物物性(阴阳、寒凉、温热)、物味(酸、苦、甘、辛、咸)和物间关系的独特理论,并创立了中药学,形成了早期的药物疗法。随着历史的发展和医学的进步,药物品种逐步增加,之后,人们又发现几味药合用效果更好而形成复方制剂。就这样,中草药的应用在累积实践经验的基础上渐渐发展起来。

    故事启示

    中草药的发现和应用,在我国已有几千年的历史,我国长期以来以“本草”作为中药的代名词。尽管中药有植物药、动物药、矿物药等不同的种类,然而其中以植物药最多,所以,自古相沿袭,就把中药称为本草,同时记载中药理论知识的文献书籍,也多以本草命名。如今我们许多都知道什么药能治什么病,可是,在辨识它们的过程中,可没有这么容易。第一个吃螃蟹的人是英雄,所以,我们要记住像神农这样开发草药的先人们。

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