科普-中华学生百科全书-第354章

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地印下了一幅它们行进的路线图。”
在洪德堡所生活的年代里，自然史还处于萌芽时期，而且发展较慢，比
不上当时已经取得迅速发展的其他科学。洪堡德为建立自然史科学谱写了一
曲壮丽、辉煌的乐章。
1796　年，洪堡德的母亲去世，他得到一笔遗产。1799　年他扬帆出海，登
上了历时　5　年的访问美洲大陆的旅程。他在旅行中进行了大量的探险活动。
他沿奥里诺科河航行，证实了它同亚马逊水系相连；他进行科学调查，采集
了大量植物学资料和地质样品；他研究了沿南美洲西岸的洋流；还研究了美
洲的火山，并且注意到了它们直线型的分布，其走向似乎是沿着一条深埋在
地壳中的裂缝。他测量了从地极向赤道移动时磁强的下降，以及随着高度增
加时温度的下降。他观察了一次密集的流星雨，他的报告促进了人们对这一
现象的科学兴趣。他还写了关于印度古迹的调查报告，又使欧洲人了解了秘
鲁海鸟粪的肥效。他第一个看到了横切巴拿马开凿运河的可行性。
最后，年逾七旬的洪堡德开始整理他在一生中收集到的知识，并撰写《宇
宙》一书。这是一部意在包罗万象地描绘地球的书，并把地球作为一个整体
来描绘的书。的确，在洪堡德以前，没有任何一个人具备他那样迅捷的头脑，
这样充分地认识世界；也没有任何一个人，具备如此丰富的知识来撰写这样
一部巨著。
《字宙》共有　5　卷，其中第　5　卷预定在他　89　岁寿辰时完成。他的著作的
完成意味着他实现了平生之愿，《宇宙》最后一卷在他　89　岁寿辰之日终于出
版了。
洪堡德说：“为了《宇宙》，我睡得很少，工作就是我的生命。”
《宇宙》这部文采绚丽的作品，成为科学史上的一部卓越著作，它是第
一部相当准确的关于地理学和地质学的百科全书。甚至可以说，洪堡德在这
部书里奠定了地球物理科学的基础。
洪堡德的伟大不仅是对科学的贡献，他的谦逊更使人敬仰。他在晚年常

对朋友说：“可惜你们没有见过我的哥哥威廉，他比我聪明多了。”他认为
他的哥哥才是他真正的老师，而自己不过是他的一名学生。直到他生命的最
后一刻，他还是以一名学生自居。
1859　年　5　月　6　日，这位　90　岁高龄的老人离开了他生活的世界，到另外
一个世界旅行去了。

魏格纳

1915　年，德国气象学家魏格纳发表了他的著作《大陆与海洋的起源》。
在书中，他提出了大陆漂移学说。他指出，全世界的大陆在　3　亿年前是一个
统一整体，在各种力的作用下，经过漫长的岁月，它分离、漂移形成了我们
今天的海洋和陆地。他的学说，使人类在对地球的探索上，向前迈进了关键
的一步。
魏格纳　1880　年　11　月　1　日出生在德国柏林的一个孤儿院院长家里。中学
毕业后，他曾经先后在好几个大学学习。1905　年他在柏林的因斯布鲁克大学
学习气象专业。
大学毕业后，魏格纳到了高空气象台工作。
1906　年　4　月　5　日，魏格纳和他的弟弟乘坐一个　3000　立方米容量的大气
球飞上天空，他们在空中整整飞行了　54　个小时，打破了当时载人气球在空中
停留　35　小时的世界记录。在飞行中，他们测量了高空的气温、气压、风速和
风向，实现了魏格纳到空中亲自观云、观风的梦想。
魏格纳还十分羡慕那些去南北极探险的探险家，希望有一天自己也能和
他们一样，亲身去探险。1906　年夏天，魏格纳随丹麦的一个探险队去格陵兰
考察，实现了他的这一梦想。
格陵兰岛是世界上最大的岛屿，是仅次于南极洲的大陆冰川。魏格纳在
两年时间里，了解了格陵兰岛上高原和海洋气候的不同点，搜集了许多珍贵
的气象资料。
魏格纳结束了格陵兰岛的考察后，回到德国，在马里堡大学当了讲师。
他一面任教，一面撰写了许多文章，其中最主要的是他的气象学专著《大学
圈热力学》。
1910　年的一天，魏格纳在一幅世界地图上偶然发现大西洋两岸的轮廓非
常想象，特别是南美洲巴西东部的突出部分，与非洲西海岸的几内亚湾非常
吻合。于是他萌生了这样一个想法：非洲大陆和南美洲大陆曾经连在一起，
后来才裂开、漂移开。从此，他注意观察和研究，发现有许多现象可以证明
他的想法是对的。
1912　年的春天，他又一次乘气球在天空中翱翔。那一年，他再次赴格陵
兰岛进行考察。在考察过程中，他继续对大陆漂移的问题进行了研究和思索。
终于，他下了决心，把自己的研究方向从气象学转向地质学，这是他学术生
涯中的一个伟大的转折。
格陵兰考察完成不久，1914　年夏天，第一次世界大战爆发了。战争使魏
格纳被迫停止了他的研究，应征入伍。不久，他因伤回国，在病床上，他又
开始了他的科研工作。
他在书中指出：在大约　3　亿年前，全球的大陆是一个整体，在它的周围
是辽阔的海洋。这个原始的大陆在地球自转所产生的离心力、太阳和月亮的
引力以及其他力的作用下分裂成几块，漂移开来，经过漫长的岁月，逐渐形
成了我们今天的海洋和陆地。这种状态，现在还在缓慢地发展变化着。
这个学说在细节上虽然还不完善，但魏格纳已从地貌学、地质学、地球
物理学、古生物学、古气候学、大地测量学等诸多方面提供了大量有力的论
据。
魏格纳的大陆漂移学说曾经遭到过人们的反对。但科学技术的发展证明

了它的正确性。现在，它已发展成为当今的板块构造学说。
魏格纳没有停止探索。1929　年他第三次赴格陵兰岛考察。1930　年，年近
5　旬的魏格纳第四次赴格陵兰岛考察，但人们不会想到，这是他的最后一次
远征，由于气候恶劣和食物缺乏，11　月，魏格纳长眠在格陵兰岛上。

科学巨匠——牛顿

辉煌放射的近代科学，是以灿烂的牛顿时代为开端的。
牛顿是杰出的物理学家、天文学家和数学家，他在科学上的发明创造重
大，对人类和科学的贡献卓著。
1642　年，伟大的科学家伽利略逝世，巧的很，就是这一年，又一位杰出
的科学家牛顿诞生了。
1661　年，牛顿考入剑桥大学三一学院。这所大学，集中了全国各地的优
秀学生，牛顿虽然是伊耳索浦的高材生，但和其他同学相比，仍然成绩平平。
牛顿毫不气馁，学习更勤奋，更刻苦了，别人休息了，他还在努力，这样最
终才得以成绩名列前茅。
在三一学院，牛顿遇了著名数学家巴罗和数学教授路卡斯。路卡斯虽然
在数学上没有惊人的成就，但他发现了牛顿，认为牛顿是一个很有才能的人。
于是对牛顿格外教导，牛顿不懈地学习，数学成为牛顿最拿手的一门功课。
这对他以后的科学探索打下了基础。
1664　的，牛顿被选为三一学院的研究生，1664　年又被选为校委。年轻的
牛顿开始步入研究阶段。
就在这年　6　月，伦敦流行鼠疫，一旦传染上这种可怕的疾病后果是可想
而知的，剑桥大学决定停课两年，牛顿只好回到了家乡伊耳索浦。但这两年
是不平凡的两年，是近代科学史上极光辉的两年，因为牛顿后来发表的三大
发现，都是在这两年里萌生的。
牛顿的三大发现是：微积分法、白色光的组成、万有引力定律。
微积分，是微分和积分的合称。微分描述物体运动的局部性质，积分描
述物质运动的整体性质。例如，在物质做直线运动时，由运动规律求某一瞬
间的运动速度的方法，叫做微分法，简称微分；由某一瞬间的运动速度求物
体运动的全部路程的方法，叫做积分法，简称积分。微积分的出现，是变量
数学的开端，它标志着古老的数学进入崭新的变量阶段。牛顿把他的微积分
论文送给巴罗教授，请他指教。巴罗看后大加赞赏。但可惜的是，这篇论文
在巴罗的抽屉里压了长达　40　年之久。它的公布是在　40　年之后牛顿的著作《光
学》的附录中出现的。
在这期间，德国数学家莱布尼兹宣布发现了微积分，因此后来发生了究
竟谁先创立微积分的问题。经过调查，微积分是他们两人各自单独在前人成
就的基础上创立的。
牛顿从学生时代起对望远镜就很感兴趣，他想改进望远镜的性能。牛顿
在实验室中，发现一个有趣的现象。一次，牛顿得到一块三棱镜，把它放在
一个很暗的房间里，并在房间的窗户上挖开一个小小的圆孔，光线可以从小
孔中射进来。从小孔中射进来的阳光穿过棱镜后，落到隔板上，形成的不是
一个圆形的圆光点，而是一条光带，这光带不是白色的，而是像天空的彩虹
那样分　7　种颜色（这条多颜色的光带叫做光谱），赤色最近，紫色最远。牛
顿又在隔板上钻个孔，只取一种颜色的光束，再通过棱镜照射到另外一块隔
板上，这时牛顿发现，光虽然发生了折射，但颜色却与前面相同，无法再分
了。牛顿又在第一块棱镜的后面再放一块棱镜，中间不放置隔板，这样由第
一棱镜分离出来的光经过第二块棱镜后又合成为原来的白光。根据这些实
验，牛顿得出：太阳的白光是由　7　种颜色的光合成的，各种光色无法再分；

不同的光有不同的折射率，其中赤色最小，紫色最大。这是一个非常著名的
棱镜分光实验，牛顿自己也称这个实验是“最重要的实验”。
牛顿又是怎样发现万有引力定律的呢？
有关引力，在历史上始终是个谜。天体运动是引力的作用吗？那么引力
又是什么呢？牛顿一直在思考这个问题。有一次，牛顿坐在苹果树下苦思冥
想时，忽然扑通一声，一个苹果落在了牛顿的脚下。苹果为什么垂直落地？
为什么不向旁、不向上而总是向着地面落下呢？牛顿觉得这一定是地球吸引
它的缘故。牛顿又进行了联想：一个人站在山崖上，把一块石头轻轻地放开，
石头就会照直落到地上；如果他用力把石头抛向远处，石头就会向前跑一段
再画一个圆弧落到地上；如果他用的力更大，石头就会落得更远；若力足够
大的话，石头就会不再落到地面上，而是围绕地球旋转起来；如果地球没有
引力，这石头就会朝着它抛出的方向照直飞去。苹果、石头、月球不都是一
样吗？月球围绕地球转，无疑是地球的吸引力像一条看不见的绳索在拉着月
球。若果真如此，那地球以及其他一切行星也肯定都被太阳吸引着。那么能
否认为，这种引力是作用于任何两个物体之间呢？这是不是物质的普遍性
呢？牛顿进行了精确的计算，证明了地球吸引苹果的力和地球使月球围绕自
己转动的力，以及太阳使行星围绕自己转动的力，都是相同的。就这样，牛
顿完成了人类认识自然的历史中的第一次理论大综合，把人们过去一向认为
截然无关的地球上物体的运动与宇宙中的天体运动，概括在一个严密的理论
之中。由于牛顿引力定律证明，不论天上地下，任何两物体之间都具有这种
引力，所以人们把它叫做万有引力。
牛顿成功了，但他没有把这一重大发现发表出来：直到　20　年后在天文学
家哈雷的帮助下，他才把这一发现写成《自然哲学的数学原理》一书，公开
发表，此书被称为整个科技史上“最伟大的杰作”。
《自然哲学的数学原理》由　4　部分组成，阐述了　4　条力学定律。第一定
律是惯性定律，即“静止的物体，只要不受外力作用，它永远是静止的；运
动着的物体，永远按着它运动的方向，以均匀速度在一条直线上运动着。”
它实际上是伽利略惯性定律的推广和扩大。第二定律是落体定律，即“物体
受力时产生的加速度的大小，和它所受的外力的大小成正比，和物体本身的
质量成反比，加速度的方向与力的方向相同。”这也是伽利略落体定律的推
广和扩大。第三定律是作用与反作用定律，即“一个物体对另一个物体施加
力的同时，承受力的物体也以同样的力，反作用于对它施加力的前一个物
体。”这则是开普勒“月球被地球牵引着；相反地，月球也吸引着地球的海
水”这一思想的延伸。第四定律是万有引力定律，即引力与距离成反比定律。
它实际上是开普勒引力思想的延伸。这些定律都被写入了所有国家的高中物
理课本中。
牛顿在他　44　岁时完成了这部巨作，从此以后，牛顿的名声日益扩大。1696
年，他就任英国造币局局长。从　1703　年开始一直担任皇家学会会长，直到去
世，长达　24　年之久。1727　年　2　月　20　日，80　岁高龄的牛顿因膀胱结石逝世。
一颗科学巨星陨落了。
在牛顿逝世的前几天，他躺在病床上，赠给朋友们如下的遗言：“如果
我看到的比笛卡尔要远一点儿，那是因为我站在了巨人的肩膀上。”这赠言
不仅表现了牛顿伟大的谦虚精神，而且道出了牛顿成功的一大奥秘：善于学
习和继承前人的科研遗产，在继承的基础上加以创新。

时空巨人——爱因斯坦

爱因斯坦的一生，是充满戏剧性的一生，当他还活在人世间的时候，他
就已经被认为是人类历史上最富有创造性才智的人。
然而，面对人类社会中一些极其可怕的事件的侵袭，他不得不自叹无力
回天，他只能承认自己是一位孤独的旅客，他的心灵同宇宙一道遨游。
他的名声如雷灌耳，这使得他所发出的呼声能发生重大的影响，他以此
来支持诸如和平主义、自由主义和犹太复国主义之类的事业。
他的著名的能量一质量方程假设（说一个粒子可以转化为巨量的能），
由于制造出破坏空前强大的武器原子弹和氢弹，而得到惊心动魄的证实，这
是命运对他的极大的嘲弄。
1879　年　3　月　14　日，这位大物理学家，出生在德国的一个犹太人家庭。
他的父亲和叔叔一起开了一家制造电器设备的小工厂，母亲是个颇有造
诣的钢琴家。
小时候的爱因斯坦一点也看不出来有什么天才，到　3　岁的时候，还不会
讲话。6　岁上学，在学校他的成绩非常差，一上课就是被批评的对象，老师
还说他永远也不会有什么大出息。大家一致认为他是一个天生的笨蛋。
后来，小爱因斯坦听妈妈的话，开始拉小提琴，在妈妈的精心指导下，
他后来成了有造诣的小提琴家，尽管他没有成为职业演奏家，但那把心爱的
小提琴，整整陪伴了他一生。
爱因斯坦在　12　岁的时候，就已经决定献身于解决“那广漠无垠的宇宙”
之谜。15　岁那一年，由于历史、地理和语言等都没有考及格，也因为他的无
礼态度破坏了秩序和纪律，他被学校开除。
由于没有拿到毕业证书，他进不了大学。17　岁的时候，在一位亲戚的资
助下，他才考进了苏黎世工业专门学校。
在这所学校里，他把自己全部的时间和精力都用于物理实验，研究理论
物理学和哲学问题。即使是学习物理学，他也是走自己的路，进行自己的思
考，而从不盲从。这为他日后从事理论物理研究打下了坚实的基础。
可是，对于爱因斯坦来说，残酷的现实却是毕业就等于失业，正像他自
己所说的那样：“突然被所有的人遗弃了，手足无措地面临着人生。”没有
人愿意给他一份工作做。
为了能够活下去，他艰苦奔波忙碌着，代课、给人家做家教……。贫穷
只能使人饿死，却不