遇见科学

本书作为一本全民科普书，收录了太空探索、蓝色星球的秘密、生命医学解码、奇妙的万事万物四个方向的知名专家学者的科普文章，以供更多热爱科学的读者进一步阅读。

本书收录了来自国家天文台郑永春研究员的《人类移民火星之路》、中国空间技术研究院总体设计部尤睿研究员的《航天探索征途路漫漫——航天科技的大厦就是这样建起来的》，以及中国空间技术研究院庞之浩研究员的《精彩纷呈的中国探月》等几篇文章。另外，还编选了医学领域中百姓关注的癌症预防、器官移植的文章，生物食品领域关于植物知识的文章，以及气象、海底能源物质、概率和思维习惯的文章，这些文章一方面普及科学知识，另一方面在介绍知识的同时向大家传递科学思想的方法、观念。

苏国民，中国石油大学（北京）项目管理专业，硕士学位，副研究馆员，北京市国家治理青年人才培养计划青年学者，多年来一直致力于科普理论研究和实践推广工作，现任北京科普发展中心主任，北京科学教育馆协会秘书长，曾任北京科技咨询中心副主任，北京科学中心筹建办副主任等职务。

太空探索
航天探索征途路漫漫——航天科技的大厦就是这样建起来的
精彩纷呈的中国探月
太空天气对人类活动的影响
人类移民火星之路
蓝色星球的秘密
生态气象与美丽中国
与天共处——现代气象服务起源与应用图景
可燃冰漫谈
黄河浮雕景观是如何形成的
生命医学解码
癌症是怎么回事儿，如何来正确预防？
重获新生——器官移植的科学
如何对抗你的思维惯性
奇妙的万事万物
概率破玄机，统计解迷离
厨房里的植物学家
食虫植物大咖秀

     01 航天探索征途路漫漫 ——航天科技的大厦就是这样建起来的 ◎尤睿 中国空间技术研究院 一、从“嫦娥四号”谈起 2019年1月3日10时26分，我国“嫦娥四号”月球探测器（如图1所示）顺利降落在月球背面的艾肯特盆地中，这是人类第一次将人造物体着陆在地球上看不见的月球背面，也标志着我国空间技术又向前推进了一步。自1957年苏联发射第一颗人造卫星以来，截止到2019年年底，全球卫星在轨数量达千颗以上，其中美国近500颗、中国近300颗、俄罗斯150颗，其余为欧、日诸国所有，单从数量上看我国是名副其实的航天大国。 从“嫦娥四号”的整个过程可以看到，要完成宇宙的探索，需要知道去的路径、如何飞过去、如何通信、如何感知着陆器的离月高度及自己的位置、姿态信息及降落点的周边环境等，所有这一切，都是人类千年在科学道路上探索所形成的知识与技术积累的综合表现，其前期的道路是漫长而艰辛的，下面就让我们一起来回顾这一曲折而精彩的历程。“嫦娥四号”巡视器如图2所示。 二、从梦想到猜想 地球孕育了世间万物，也催生了人类文明，然而，人类从未停止过对浩瀚太空的向往。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在天空中翱翔，同时更想了解星空是什么，因此有了希腊神话中伊卡洛斯用羽毛和蜡制成双翼飞向太阳的故事，有了中国《西游记》中天宫的故事。从嫦娥奔月的古老神话，到凡尔纳从地球到月球的科学幻想，到敦煌壁画中婀娜多姿的飞天，生活在地球上的人类一直渴望挣脱地心引力，探索广阔无垠的宇宙空间，但这些都是美好的想象。飞机的发明让我们的梦想变成了现实，火箭的发明使得人类飞得更高更远。然而，人类的飞天梦想却经历了从幻想到冒险，从理论探索到实践创新的千年漫长过程。 陶成道，是明朝一位官员，官职是“万户”。陶成道飞天也叫“万户飞天”。根据资料记载，万户陶成道在一把座椅的背后，装上47枚当时能买到的优选火箭。他把自己捆绑在椅子的前边，两只手各拿一个大风筝，然后叫他的仆人同时点燃47枚大火箭。陶成道可称人类探索飞行的第一人，由于没有科学的理论指导与技术设计，他的试验注定了失败的命运，他也为此而献身。 三、从猜想到观测、规律总结 要实现美好愿望与梦想，必须发现与认识自然规律，通过利用自然规律做出可用产品来实现，否则就永远是一场梦。人类的发展经历了蒙昧、神学、理性、现代四个时期。最早的理性思维要算是古希腊几何学，典型代表有欧几里得（约公元前330-约前275年）、阿基米德（公元前287-前212年），其中平面几何与物理学中的浮力定律仍然是中小学必须学习的基础。 托勒密（90-168年）在总结亚里士多德观点的基础上加上自己观测的结果，提出了地心说，即各行星都在较小的圆周上运动，而每个圆的圆心又在以地球为圆心的圆上运动。他较为圆满地解释了当时观测到的行星运行情况，是人类对宇宙天体运动理性思维的第一人，在当时具有很大的进步意义，此理论一直延续了千年。 哥白尼（1473-1543年）总结前人的研究成果并结合自己的观测数据提出了日心说，即地球一边自转一边围绕太阳运转，其他行星也是如此，哥白尼将他的观点写在了他的《天体运行论》里。这是一个革命性的学说，比地心说进了一大步。 伽利略（1564-1642年，如图3所示）是坚定的日心说支持者，他在实验的基础上融汇了数学、物理、天文学的知识，发现了自由落体、加速度、相对性定律，这是经典力学的基础之一。 开普勒（1571-1630年，如图4所示）在总结他的老师第谷（如图5所示）的观测数据的基础上，总结出天体运行的三大定律——椭圆轨道定律、面积速度定律与周期定律，是将行星运行轨道用数学准确表达的第一人。开普勒虽然总结了行星的运动规律，但并不能解释行星为何是这样运动的问题，为后人留下了研究的空间。 牛顿（1643-1727年，如图6所示）在前面几个巨人的基础上，提出了万有引力定律与运动三大定律，是经典力学完美的终结者。从牛顿定律推演出的动量守恒定理，解决了运动的能量问题，是喷气推进技术的理论基础，同时从牛顿定律很容易推导出人类逃出地球引力的最小速度（7.9千米/秒）。此外，牛顿对高等数学的贡献也十分巨大，他逝世后，与很多国王和大主教一样，安葬在伦敦的威斯敏斯特大教堂里，足见其地位。 麦克斯韦（1831-1879年，如图7所示），英国的物理学家、数学家，总结了库伦、高斯、法拉第等人的研究结果，引入了位移电流的概念，用数学的方法提出了电磁关系的四个方程的方程组，被称为麦克斯韦方程组，完美解释了电磁现象，他是经典电动力学的完美终结者。可以说，牛顿力学与麦克斯韦电动力学是解释宏观世界现象的最重要的基础。 P3-7