由張紅瓊主編的《改變世界的科學發現》從數學、物理、化學、生物、地理、天文等六大方面，收錄了從古到今的重大科學發現，《改變世界的科學發現》以故事的形式講述深奧的科學知識，讓讀者輕鬆愉快地了解科學的發展歷史，了解那些偉大發現背後的故事，最終使讀者從思想上建立一個比較完整的自然科學發展觀念，並認識科學史的發展規律。
基本介紹
- 中文名：改變世界的科學發現/酷科學科技前沿
- 出版社：安徽美術出版社
- 頁數：218頁
- 開本：16
- 作者：張紅瓊
- 出版日期：2013年4月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7539842393
內容簡介,圖書目錄,文摘,序言,
內容簡介
愛迪生曾說過：“驚奇就是科學的種子。”《酷科學科技前沿》正是一套讓人備感驚奇、超酷超炫的科學書，立足於21世紀的最新科技發展喊果，緊跟時代步餞，以獨特的視角、生動的文字、豐富的想像力，書中全面闡述科學知識、揭秘復系的科學現象、洞悉自然科學規徨，讓你領略到看似枯燥的科學其實很精彩、很有趣。
這本《改變世界的科學發現》(作者張紅瓊)是該系列中的一冊。
這本《改變世界的科學發現》(作者張紅瓊)是該系列中的一冊。
圖書目錄
數學篇
十進位制的誕生
0的發現
圓周率的誕生
康托創立集合論
代數學的誕生
數學歸納法的誕生
數學皇冠上的明珠
微積分的創立
數理統計學的誕生
幾何改革出新路
模糊數學的出現
物理篇
阿基米德浮體原理
“磁力”的發現
“場”的提出
馬德堡半球實驗
自由落體定律的發現
萬有引力定律的發現
能量轉化和守恆定律的發現
光的色散的發現
光的衍射及波動性的發現
α、β、Y射線的發現
光電效應的發現
電子波動性的發現
宇宙線的發現
J/ψ粒子的發現
量子電動力學
愛因斯坦的相對論
化學篇
燃燒現象的實質
元素的確立
氧氣的發現
元素周期律的發現
鐳的發現
分子的發現
烯烴複分解反應的發現
芳香性的發現
生物篇
達爾文的進化論
顯微鏡下的第一個重大發現
細胞的發現
血型的發現
病毒的發現
青黴素的發現
DNA立體結構的發現
遺傳密碼的發現
克隆的發現
人類基因圖譜的完成
地理篇幅
最早的歐亞大陸交通線
鄭和下西洋開闢亞非航海線
迪亞士與達·伽馬的航海發現
葡萄牙人的航海發現
哥倫布發現新大陸
麥哲倫海峽
英國航海家的探索發現一
大陸漂移假說
海底擴張說
天文篇
板塊構造學說
“日心說”的誕生
伽利略的發現
哈雷彗星的發現
天王星的發現
行星運動三定律的重大發現
微波背景輻射
登月探索發現
火星探索發現
木星探索發現
銀河系第二亮的恆星
低質量恆星的演化物——
白矮星-一一
超新星爆炸後的產物——
中子星
類星體的探索
黑洞理論
十進位制的誕生
0的發現
圓周率的誕生
康托創立集合論
代數學的誕生
數學歸納法的誕生
數學皇冠上的明珠
微積分的創立
數理統計學的誕生
幾何改革出新路
模糊數學的出現
物理篇
阿基米德浮體原理
“磁力”的發現
“場”的提出
馬德堡半球實驗
自由落體定律的發現
萬有引力定律的發現
能量轉化和守恆定律的發現
光的色散的發現
光的衍射及波動性的發現
α、β、Y射線的發現
光電效應的發現
電子波動性的發現
宇宙線的發現
J/ψ粒子的發現
量子電動力學
愛因斯坦的相對論
化學篇
燃燒現象的實質
元素的確立
氧氣的發現
元素周期律的發現
鐳的發現
分子的發現
烯烴複分解反應的發現
芳香性的發現
生物篇
達爾文的進化論
顯微鏡下的第一個重大發現
細胞的發現
血型的發現
病毒的發現
青黴素的發現
DNA立體結構的發現
遺傳密碼的發現
克隆的發現
人類基因圖譜的完成
地理篇幅
最早的歐亞大陸交通線
鄭和下西洋開闢亞非航海線
迪亞士與達·伽馬的航海發現
葡萄牙人的航海發現
哥倫布發現新大陸
麥哲倫海峽
英國航海家的探索發現一
大陸漂移假說
海底擴張說
天文篇
板塊構造學說
“日心說”的誕生
伽利略的發現
哈雷彗星的發現
天王星的發現
行星運動三定律的重大發現
微波背景輻射
登月探索發現
火星探索發現
木星探索發現
銀河系第二亮的恆星
低質量恆星的演化物——
白矮星-一一
超新星爆炸後的產物——
中子星
類星體的探索
黑洞理論
文摘
模糊數學的出現
在較長的時間裡，精確數學及隨機數學在描述自然界多種事物的運動規律中獲得了顯著的效果，但是在客觀世界中還普遍存在著大量的模糊現象。之前人們迴避它，但由於現代科技所面對的系統日益複雜，模糊性總是伴隨著複雜性而出現。
各門學科，尤其是人文、社會學科及其他“軟科學”的數學化、定量化趨向，把模糊性的數學處理問題推到了中心地位。更重要的是，隨著電子計算機、控制論、系統科學的迅速發展，要使計算機能像人腦那樣對複雜的事物具有識別能力，就必須研究和處理模糊性。
我們研究人類系統的行為，或者處理可與人類系統行為相比擬的複雜系統，如航天系統、人腦系統、社會系統等，參數和變數特別多，各種因素相互交錯，系統很複雜，它的模糊性也很明顯。從認識方面說，模糊性是指概念外延的不確定性，從而造成判斷的不確定性。
在日常生活中，經常遇到許多模糊事物，沒有分明的數量界限，要使用一些模糊的詞句來形容、描述。比如，比較年輕、高個、大胖子、好、漂亮、善良、熱、遠……在人們的工作經驗中，往往也有許多模糊的東西。例如：要確定一爐鋼水是否已經煉好，除了要知道鋼水的溫度、成分比例和冶煉時間等精確信息外，還需要參考鋼水的顏色、沸騰情況等模糊信息，因此除了很早就有涉及誤差的計算數學之外，還需要模糊數學。
人與計算機相比，一般來說，人腦具有處理模糊信息的能力，善於判斷和處理模糊現象，但計算機對模糊現象的識別能力較差。為了提高計算機識別模糊現象的能力，就需要把人們常用的模糊語言設計成機器能接受的指令和程式，以便機器能像人腦那樣簡潔靈活地作出相應的判斷，從而提高自動識別和控制模糊現象的效率。這樣就需要尋找一種描述和加工模糊信息的數學工具，這就推動了數學家們深入研究模糊數學，所以模糊數學的產生是有其科學技術與數學發展的必然性。1965年，美國控制論專家、數學家查德發表了論文《模糊集合》，標誌著模糊數學這門學科的誕生。 現代數學是建立在集合論的基礎上。集合論的重要意義從一個側面看，在於它把數學的抽象能力延伸到人類認識過程的深處。一組對象確定一組屬性，人們可以通過說明屬性來說明概念(內涵)，也可以通過指明對象來說明它。符合概念的那些對象的全體叫作這個概念的外延，外延其實就是集合論。從這個意義上講，集合論可以表現概念，而集合論中的關係和運算又可以表現判斷和推理，一切現實的理論系統都可能納入集合論描述的數學框架中去。
第一，研究模糊數學的理論，以及它和精確數學、隨機數學的關係。查德以精確數學集合論為基礎，對數學的集合論概念進行修改和推廣。他提出用“模糊集合論”作為表現模糊事物的數學模型，並在“模糊集合論”上逐步建立運算、變換規律，開展有關的理論研究，就有可能構造出研究現實世界中的大量模糊的數學基礎，能夠對看來相當複雜的模糊系統進行定量的描述和處理的數學方法。
在模糊集合論中，給定範圍內元素對它的隸屬關係不一定只有“是”或“否”兩種情況，而是用介於0和1之間的實數來表示隸屬程度，還存在中間的過渡狀態。比如“老人”是個模糊概念，70歲的肯定屬於老人，它的從屬程度是1，40歲的人肯定不算老人，它的從屬程度為0。按照查德給出的公式，55歲屬於“老”的程度為0．5，即“半老”，60歲屬於“老”的程度為O．8。查德認為，指明各個元素的隸屬集合論，就等於指定了一個集合論。當隸屬於0和1之間的值時，就是模糊集合論。
第二，研究模糊語言學和模糊邏輯。人類的自然語言具有模糊性，人們經常接受模糊語言與模糊信息，並能作出正確的識別和判斷。
為了實現用自然語言跟計算機進行直接對話，就必須把人類的語言和思維過程提煉成數學模型，才能給計算機輸入指令，建立合適的模糊數學模型，這是運用數學方法的關鍵。查德採用模糊集合理論來建立模糊語言的數學模型，使人類的語言數量化、形式化。
如果我們把合乎語法的標準句子的從屬函式值定為l，那么其他文法稍有錯誤，但尚能表達相仿的思想的句子，就可以用0到1之間的連續數來表征它從屬於“正確句子”的隸屬程度。這樣就對模糊語言進行了定量描述，並定出一套運算、變換規則。目前，模糊語言還很不成熟，語言學家正在進行
人們的思維活動常常要求概念的確定性和精確性，採用形式邏輯的排中律，即非真即假，然後進行判斷和推理，得出結論。現有的計算機都是建立在二值邏輯基礎上的，它在處理客觀事物的確定性方面發揮了巨大的作用，卻不具備處理事物和概念的不確定性或模糊性的能力。
為了使計算機能夠模擬人腦高級智慧型的特點，就必須把計算機轉到多值邏輯的基礎上，研究模糊邏輯。目前，模糊邏輯還很不成熟，尚須繼續研究。
第三，研究模糊數學的套用。模糊數學是以不確定性的事物為研究對象的。模糊集合論的出現是數學適應描述複雜事物的需要，查德的功績在於用模糊集合論的理論找到解決模糊性對象加以確切化，從而使研究確定性對象的數學與不確定性對象的數學溝通起來，對於過去精確數學、隨機數學描述的不足之處，就能得到彌補。在模糊數學中，目前已有模糊拓撲學、模糊群論、模糊圖論、模糊機率、模糊語言學、模糊邏輯學等分支。
模糊數學是一門新興學科，它已經初步套用於模糊控制、模糊識別、模糊聚類分析、模糊決策、模糊評判、系統理論、信息檢索、醫學、生物學等各個方面，在氣象、結構力學、控制、心理學等方面已有具體的研究成果。然而模糊數學最重要的套用領域是計算機職能，不少人認為它與新一代計算機的研製有密切的聯繫。
P32-34
在較長的時間裡，精確數學及隨機數學在描述自然界多種事物的運動規律中獲得了顯著的效果，但是在客觀世界中還普遍存在著大量的模糊現象。之前人們迴避它，但由於現代科技所面對的系統日益複雜，模糊性總是伴隨著複雜性而出現。
各門學科，尤其是人文、社會學科及其他“軟科學”的數學化、定量化趨向，把模糊性的數學處理問題推到了中心地位。更重要的是，隨著電子計算機、控制論、系統科學的迅速發展，要使計算機能像人腦那樣對複雜的事物具有識別能力，就必須研究和處理模糊性。
我們研究人類系統的行為，或者處理可與人類系統行為相比擬的複雜系統，如航天系統、人腦系統、社會系統等，參數和變數特別多，各種因素相互交錯，系統很複雜，它的模糊性也很明顯。從認識方面說，模糊性是指概念外延的不確定性，從而造成判斷的不確定性。
在日常生活中，經常遇到許多模糊事物，沒有分明的數量界限，要使用一些模糊的詞句來形容、描述。比如，比較年輕、高個、大胖子、好、漂亮、善良、熱、遠……在人們的工作經驗中，往往也有許多模糊的東西。例如：要確定一爐鋼水是否已經煉好，除了要知道鋼水的溫度、成分比例和冶煉時間等精確信息外，還需要參考鋼水的顏色、沸騰情況等模糊信息，因此除了很早就有涉及誤差的計算數學之外，還需要模糊數學。
人與計算機相比，一般來說，人腦具有處理模糊信息的能力，善於判斷和處理模糊現象，但計算機對模糊現象的識別能力較差。為了提高計算機識別模糊現象的能力，就需要把人們常用的模糊語言設計成機器能接受的指令和程式，以便機器能像人腦那樣簡潔靈活地作出相應的判斷，從而提高自動識別和控制模糊現象的效率。這樣就需要尋找一種描述和加工模糊信息的數學工具，這就推動了數學家們深入研究模糊數學，所以模糊數學的產生是有其科學技術與數學發展的必然性。1965年，美國控制論專家、數學家查德發表了論文《模糊集合》，標誌著模糊數學這門學科的誕生。 現代數學是建立在集合論的基礎上。集合論的重要意義從一個側面看，在於它把數學的抽象能力延伸到人類認識過程的深處。一組對象確定一組屬性，人們可以通過說明屬性來說明概念(內涵)，也可以通過指明對象來說明它。符合概念的那些對象的全體叫作這個概念的外延，外延其實就是集合論。從這個意義上講，集合論可以表現概念，而集合論中的關係和運算又可以表現判斷和推理，一切現實的理論系統都可能納入集合論描述的數學框架中去。
第一，研究模糊數學的理論，以及它和精確數學、隨機數學的關係。查德以精確數學集合論為基礎，對數學的集合論概念進行修改和推廣。他提出用“模糊集合論”作為表現模糊事物的數學模型，並在“模糊集合論”上逐步建立運算、變換規律，開展有關的理論研究，就有可能構造出研究現實世界中的大量模糊的數學基礎，能夠對看來相當複雜的模糊系統進行定量的描述和處理的數學方法。
在模糊集合論中，給定範圍內元素對它的隸屬關係不一定只有“是”或“否”兩種情況，而是用介於0和1之間的實數來表示隸屬程度，還存在中間的過渡狀態。比如“老人”是個模糊概念，70歲的肯定屬於老人，它的從屬程度是1，40歲的人肯定不算老人，它的從屬程度為0。按照查德給出的公式，55歲屬於“老”的程度為0．5，即“半老”，60歲屬於“老”的程度為O．8。查德認為，指明各個元素的隸屬集合論，就等於指定了一個集合論。當隸屬於0和1之間的值時，就是模糊集合論。
第二，研究模糊語言學和模糊邏輯。人類的自然語言具有模糊性，人們經常接受模糊語言與模糊信息，並能作出正確的識別和判斷。
為了實現用自然語言跟計算機進行直接對話，就必須把人類的語言和思維過程提煉成數學模型，才能給計算機輸入指令，建立合適的模糊數學模型，這是運用數學方法的關鍵。查德採用模糊集合理論來建立模糊語言的數學模型，使人類的語言數量化、形式化。
如果我們把合乎語法的標準句子的從屬函式值定為l，那么其他文法稍有錯誤，但尚能表達相仿的思想的句子，就可以用0到1之間的連續數來表征它從屬於“正確句子”的隸屬程度。這樣就對模糊語言進行了定量描述，並定出一套運算、變換規則。目前，模糊語言還很不成熟，語言學家正在進行
人們的思維活動常常要求概念的確定性和精確性，採用形式邏輯的排中律，即非真即假，然後進行判斷和推理，得出結論。現有的計算機都是建立在二值邏輯基礎上的，它在處理客觀事物的確定性方面發揮了巨大的作用，卻不具備處理事物和概念的不確定性或模糊性的能力。
為了使計算機能夠模擬人腦高級智慧型的特點，就必須把計算機轉到多值邏輯的基礎上，研究模糊邏輯。目前，模糊邏輯還很不成熟，尚須繼續研究。
第三，研究模糊數學的套用。模糊數學是以不確定性的事物為研究對象的。模糊集合論的出現是數學適應描述複雜事物的需要，查德的功績在於用模糊集合論的理論找到解決模糊性對象加以確切化，從而使研究確定性對象的數學與不確定性對象的數學溝通起來，對於過去精確數學、隨機數學描述的不足之處，就能得到彌補。在模糊數學中，目前已有模糊拓撲學、模糊群論、模糊圖論、模糊機率、模糊語言學、模糊邏輯學等分支。
模糊數學是一門新興學科，它已經初步套用於模糊控制、模糊識別、模糊聚類分析、模糊決策、模糊評判、系統理論、信息檢索、醫學、生物學等各個方面，在氣象、結構力學、控制、心理學等方面已有具體的研究成果。然而模糊數學最重要的套用領域是計算機職能，不少人認為它與新一代計算機的研製有密切的聯繫。
P32-34
序言
人類從誕生的那一刻起，就在不斷地探索自然、發現自然，逐步地建立對大自然的認識。科學便是在人類不斷的探索發現中誕生的。在這漫長的科學史中，古希臘時代和文藝復興時期是科學發現最集中的時期。
在物理史上，科學革命是古希臘時代科學哲學和古典物理的分水嶺。波蘭人哥白尼首先以日心說否定了過去人們一直深信不疑的地心說。其後德國入克卜勒也提出其行星運行的模型，指出行星是按其軌跡而圍繞著太陽運行。同時義大利人伽利略除不斷強調其地動說外，還發展出多項基本的力學理論。隨後，英國人牛頓發現三大運動定律和萬有引力定律，建立了古典力學的根基。核子彈的發明標誌著物理學發展的又一巔峰。20世紀初的物理學也出現了革命性變化，代表者為愛因斯坦。他發明了相對論，對牛頓力學的概念作出了修正。
而現代化學則是由古代鍊金術發展而來的。首先愛爾蘭人波義耳發現了氣體定律。其後法國人拉瓦錫更有前瞻性理論——對過去人們深信不疑的燃素說作出全面否定；倡導質量守恆定律，指出物質轉化時其質量不變。踏入19世紀，又有英國人道爾頓確立了“物質是由粒子組成”的理論。1869年俄羅斯人門捷列夫編制了元素周期表，把物質中數十個元素列舉出來。今日的化學教科書，都少不了元素周期表。
1859年，英國博物學家查爾斯·達爾文在《物種起源》中，首先提出了以自然選擇為主的生物演化理論。達爾文提出各種不同的動物，是經歷了長時間的自然進程之後成形，甚至連人類也是如此演化而來的。到了20世紀早期，奧地利格雷戈爾·孟德爾在1866年所發展的遺傳定律被重新發現，之後遺傳成為了主要的研究對象。孟德爾定律是遺傳學研究的起始。
20世紀中期，來自美國的喬治·伽莫夫、拉爾夫·阿爾菲、羅伯特·赫爾曼，通過計算推論出宇宙間曾有大爆炸的痕跡。這些證據被視為計算宇宙歷史的基礎。20世紀60年代美國和前蘇聯開始進行太空科技競賽，1961年前蘇聯派出世界第一個太空人加加林登上太空；後美國也派出太空人升空，歷史性地首次登入月球。其後各項太空發明相繼面世，包括人造衛星、火箭和太空梭等。
在燦爛的科學史的長河中有許多偉大的科學發現，它們就像天空中的恆星一樣璀璨。然而更令人欽佩的是那些勇於探索的科學家，他們用自己的汗水甚至生命換來科學的偉大進步。本書從數學、物理、化學、生物、地理、天文等六大方面，收錄了從古到今的重大科學發現，並以故事的形式講述深奧的科學知識，讓讀者輕鬆愉快地了解科學的發展歷史，了解那些偉大發現背後的故事，最終使讀者從思想上建立一個比較完整的自然科學發展觀念，並認識科學史的發展規律。
在物理史上，科學革命是古希臘時代科學哲學和古典物理的分水嶺。波蘭人哥白尼首先以日心說否定了過去人們一直深信不疑的地心說。其後德國入克卜勒也提出其行星運行的模型，指出行星是按其軌跡而圍繞著太陽運行。同時義大利人伽利略除不斷強調其地動說外，還發展出多項基本的力學理論。隨後，英國人牛頓發現三大運動定律和萬有引力定律，建立了古典力學的根基。核子彈的發明標誌著物理學發展的又一巔峰。20世紀初的物理學也出現了革命性變化，代表者為愛因斯坦。他發明了相對論，對牛頓力學的概念作出了修正。
而現代化學則是由古代鍊金術發展而來的。首先愛爾蘭人波義耳發現了氣體定律。其後法國人拉瓦錫更有前瞻性理論——對過去人們深信不疑的燃素說作出全面否定；倡導質量守恆定律，指出物質轉化時其質量不變。踏入19世紀，又有英國人道爾頓確立了“物質是由粒子組成”的理論。1869年俄羅斯人門捷列夫編制了元素周期表，把物質中數十個元素列舉出來。今日的化學教科書，都少不了元素周期表。
1859年，英國博物學家查爾斯·達爾文在《物種起源》中，首先提出了以自然選擇為主的生物演化理論。達爾文提出各種不同的動物，是經歷了長時間的自然進程之後成形，甚至連人類也是如此演化而來的。到了20世紀早期，奧地利格雷戈爾·孟德爾在1866年所發展的遺傳定律被重新發現，之後遺傳成為了主要的研究對象。孟德爾定律是遺傳學研究的起始。
20世紀中期，來自美國的喬治·伽莫夫、拉爾夫·阿爾菲、羅伯特·赫爾曼，通過計算推論出宇宙間曾有大爆炸的痕跡。這些證據被視為計算宇宙歷史的基礎。20世紀60年代美國和前蘇聯開始進行太空科技競賽，1961年前蘇聯派出世界第一個太空人加加林登上太空；後美國也派出太空人升空，歷史性地首次登入月球。其後各項太空發明相繼面世，包括人造衛星、火箭和太空梭等。
在燦爛的科學史的長河中有許多偉大的科學發現，它們就像天空中的恆星一樣璀璨。然而更令人欽佩的是那些勇於探索的科學家，他們用自己的汗水甚至生命換來科學的偉大進步。本書從數學、物理、化學、生物、地理、天文等六大方面，收錄了從古到今的重大科學發現，並以故事的形式講述深奧的科學知識，讓讀者輕鬆愉快地了解科學的發展歷史，了解那些偉大發現背後的故事，最終使讀者從思想上建立一個比較完整的自然科學發展觀念，並認識科學史的發展規律。
