序：历史导向的科普与在科普中历史的“前沿”
刘兵
科学普及（简称科普），应该普及什么内容，至今已经有了不少的讨论。传统意义上的科普，其主要目的是向大众普及具体的科学知识，尤其是前沿的科学知识。后来人们逐渐意识到，除了具体的科学知识，科普其实还可以而且应该包含更多的内容，并且应该具备人文的视野和关怀。就此而言，将科学史内容纳入到科学普及的范畴当中，是恰如其分的。
但是，在比较常见的涉及科学史内容的科普中，所利用、所传达的科学史内容大多又是比较“标准”的科学史。所谓“标准”的科学史，大约是指那种按照目前的研究和标准较有“定论”的历史。不过，这样的有所谓“定论”的历史，与当时实际的情形，经常有一定的差异。
《科学美国人》在国际范围内，是一本一流的科普期刊。从这本期刊上选取经典科普文章，对于国内的读者来说，是很有价值的科普。不仅于此，这本刊物上还有另外一些为现在的科普所缺少，但却另有价值的内容。这本书恰恰就是在这种有新意的视角下，选择了新的另有价值的内容。
具体地讲，这本刊物多年来，一直设有“经典回眸”栏目。该栏目选择不同的时间节点来报道和观察若干年前的科学和技术进展。这样的时间选择跨度会达150年之久。也正像我们所知道的那样，在不同的历史时期，人们对科学和技术进展的判断和评价是不同的。以此类推，甚至我们可以说，人们目前对当下科学和技术进展的判断和评价，在若干若干年之后的人们看来，也会显得有些“幼稚”或“可笑”。但无论是过去的认识还是现在的认识，它们虽然不是永恒不变的，却又是曾经真实地存在过。这本书，精选在过去不同历史时期人们对当时和以前的科学技术进展的看法，会让读者有一种更加贴近当时历史的生动感受。这既是一份珍贵的、富有启发性的史料，同时作为科普的内容，也会让读者通过历史的视角，对科学和技术有一种新的看法，意识到科学和技术是在不断发展变化而非一劳永逸的，意识到人类对科学和技术的研究总是有局限的。
在目前科普出版成为热点的情况下，要将科普做出新意并非易事。也正由于以上的原因，我们可以说，这本书恰恰是科普领域中很少见的颇有新意的新类型，这是非常令人欣喜的。
希望读者通过阅读此书，能够对科学和技术有新的感受、新的理解，并将这种意识内化为一种新的方式，去看待人类是如何认识世界和认识自身的。这将是科普的一种新意义。
2015年7月1日于清华园荷清苑
前言：科学奇迹的见证者
《环球科学》杂志社社长 陈宗周
1845年8月28日，一张名为《科学美国人》的科普小报在美国纽约诞生了。创刊之时，创办者鲁弗斯??波特（Rufus M. Porter）就曾豪迈地放言：当其他时政报和大众报被人遗忘时，我们的刊物仍将保持它的优点与价值。
他说对了，当同时或之后创办的大多数美国报刊都消失得无影无踪时，170 岁的《科学美国人》依然青春常驻、风采迷人。
如今，《科学美国人》早已由最初的科普小报变成了印刷精美、内容丰富的月刊，成为全球科普杂志的标杆。到目前为止，它的作者，包括了爱因斯坦、玻尔等150余位诺贝尔奖得主——他们中的大多数是在成为《科学美国人》的作者之后，再摘取了那顶桂冠的。它的无数读者，从爱迪生到比尔??盖茨，都在《科学美国人》这里获得知识与灵感。
从创刊到今天的一个多世纪里，《科学美国人》一直是世界前沿科学的记录者，是一个个科学奇迹的见证者。1877年，爱迪生发明了留声机，当他带着那个人类历史上从未有过的机器怪物在纽约宣传时，他的第1站便选择了《科学美国人》编辑部。爱迪生径直走进编辑部，把机器放在一张办公桌上，然后留声机开始说话了：“编辑先生们，你们伏案工作很辛苦，爱迪生先生托我向你们问好！”正在工作的编辑们惊讶得目瞪口呆，手中的笔停在空中，久久不能落下。这一幕，被《科学美国人》记录下来。1877年12月，《科学美国人》刊文，详细介绍了爱迪生的这一伟大发明，留声机从此载入史册。
留声机，不过是《科学美国人》见证的无数科学奇迹和科学发现中的一个例子。
可以简要看看《科学美国人》报道的历史：达尔文发表《物种起源》，《科学美国人》马上跟进，进行了深度报道；莱特兄弟在《科学美国人》编辑的激励下，揭示了他们飞行器的细节，刊物还发表评论并给莱特兄弟颁发银质奖杯，作为对他们飞行距离不断进步的奖励；当“太空时代”开启，《科学美国人》立即浓墨重彩地报道，把人类太空探索的新成果、新思维传播给大众。
今天，科学技术的发展更加迅猛，《科学美国人》的报道因此更加精彩纷呈。新能源汽车、私人航天飞行、光伏发电、干细胞医疗、DNA计算机、家用机器人、“上帝粒子”、量子通信……《科学美国人》始终把读者带领到科学Zui前沿，一起见证科学奇迹。
《科学美国人》也将追求科学严谨与科学通俗相结合的传统保持至今并与时俱进。于是，在今天的互联网时代，《科学美国人》及其网站当之无愧地成为报道世界前沿科学、普及科学知识的科普媒体。
科学是无国界的，《科学美国人》也很快传向了全世界。今天，包括中文版在内，《科学美国人》在全球用 15 种语言出版国际版本。
《科学美国人》在中国的故事同样传奇。这本科普杂志与中国结缘，是杨振宁先生牵线，并得到了党和国家领导人的热心支持。1972年7月1日，在周恩来总理于人民大会堂新疆厅举行的宴请中，杨先生向周总理提出了建议：中国要加强科普工作，《科学美国人》这样的优秀科普刊物，值得引进和翻译。由于中国当时正处于“文革”时期，杨先生的建议6年后才得到落实。1978年，在“全国科学大会”召开前夕，《科学美国人》杂志中文版开始试刊。1979年，《科学美国人》中文版正式出版。《科学美国人》引入中国，还得到了时任副总理的邓小平以及时任国家科委主任的方毅（后担任副总理）的支持。一本科普刊物在中国受到如此高度的关注，体现了国家对科普工作的重视，同时，也反映出刊物本身的科学魅力。
如今，《科学美国人》在中国的传奇故事仍在续写。作为《科学美国人》在中国的版权合作方，《环球科学》杂志在新时期下，充分利用互联网时代全新的通信、翻译与编辑手段，让《科学美国人》的中文内容更贴近今天读者的需求，更广泛地接触到普通大众，迅速成为了中国影响力Zui大的科普期刊之一。
《科学美国人》的特色与风格十分鲜明。它刊出的文章，大多由工作在科学Zui前沿的科学家撰写，他们在写作过程中会与具有科学敏感性和科普传播经验的科学编辑进行反复讨论。科学家与科学编辑之间充分交流，有时还有科学作家与科学记者加入写作团队，这样的科普创作过程，保证了文章能够真实、准确地报道科学前沿，同时也让读者大众阅读时兴趣盎然，激发起他们对科学的关注与热爱。这种追求科学前沿性、严谨性与科学通俗性、普及性相结合的办刊特色，使《科学美国人》在科学家和大众中都赢得了巨大声誉。
《科学美国人》的风格也很引人注目。以英文版语言风格为例，所刊文章语言规范、严谨，但又生动、活泼，甚至不乏幽默，并且反映了当代英语的发展与变化。由于《科学美国人》反映了Zui新的科学知识，又反映了规范、新鲜的英语，因而它的内容常常被美国针对外国留学生的英语水平考试选作试题，近年有时也出现在中国全国性的英语考试试题中。
《环球科学》创刊后，很注意保持《科学美国人》的特色与风格，并根据中国读者的需求有所创新，同样受到了广泛欢迎，有些内容还被选入国家考试的试题。
为了让更多中国读者了解世界科学的Zui新进展与成就、开阔科学视野、提升科学素养与创新能力，《环球科学》杂志社和外语教学与研究出版社展开合作，编辑出版能反映科学前沿动态和Zui新科学思维、科学方法与科学理念的“《科学美国人》精选系列”丛书，包括“科学zui前沿”、“专栏作家文集”、《再稀奇古怪的问题也有个科学答案》、《不可思议的科技史》、《生机无限：医学2.0》、《快乐从何而来》、《2036，气候或将灾变》和《改变世界的非凡发现》等。
丛书内容精选自近几年《环球科学》刊载的文章，按主题划分，结集出版。这些主题汇总起来，构成了今天世界科学的全貌。
丛书的特色与风格也正如《环球科学》和《科学美国人》一样，中国读者不仅能从中了解科学前沿和Zui新的科学理念，还能受到科学大师的思想启迪与精神感染，并了解世界Zui新科技的科学记者与撰稿人如何报道科学进展与事件。
在我们努力建设创新型国家的今天，编辑出版“《科学美国人》精选系列”丛书，无疑具有很重要的意义。展望未来，我们希望，在《环球科学》以及这些丛书的读者中，能出现像爱因斯坦那样的科学家、爱迪生那样的发明家、比尔??盖茨那样的科技企业家。我们相信，我们的读者会创造出无数的科学奇迹。
未来中国，一切皆有可能。
电报的发明者（1858年7月）
众所周知，英国人声称电磁式电报（magnetic telegraph）是由英国人惠斯通（Wheatstone）教授发明的。而跨越大西洋电报公司的成立，则让更多的欧洲人开始讨论，谁才是电报的真正发明者。法国巴黎的《通报》（Moniteur）认为，莫尔斯（M. Morse）虽不是电报原理的创立者，却是第1个将该原理投入实际应用的人。
升降梯（1862年12月）
纽约州扬克斯的奥的斯兄弟制造了一台设计巧妙又非常实用的升降梯，专供商店和库房使用。在升降梯平台与绳索连接处的上方，可以看到棘轮的齿，它被固定在平台的升降导轨上。这个设计相当重要，它能在升降装置或绳索发生意外时，保护货物和附近人员的安全。
彩色照片（1907年7月）
巴黎的卢米埃尔兄弟—奥古斯特??卢米埃尔先生（Mr. Auguste Lumière）和路易??卢米埃尔先生（Mr. Louis Lumière） 带来了彩色摄影方面的创新！卢米埃尔兄弟是法国首屈一指的摄影专家，他们在一台普通照相机中的一块干版上拍出彩色照片，曝光时间不超过一秒钟。这种特制的干版其实是一块上面覆盖着细小颗粒的玻璃板（马铃薯淀粉是制造彩色颗粒的绝佳材料）。这些颗粒共有三种颜色，充当着干版的色彩过滤器。彩色微粒层上面是一层防水清漆，再上面是一层溴化银凝胶感光乳剂，这种乳剂对所有的颜色都非常敏感。 莱特的飞行器（1908年8月）
鉴于威尔伯??莱特（Wilbur Wright）在法国进行了精彩的飞行表演，而且不久后在靠近华盛顿的迈尔斯堡，奥维尔??莱特（Orville Wright）也将进行飞行表演。因此在这期杂志中，我们很高兴读者呈现这架闻名世界的飞机的首张清晰照片。在此之前，莱特兄弟对飞机的情况一直严格保密。
痛失“泰坦尼克号”（1912年4月）
1912年4月14日周六，夜空清朗，星光熠熠，在海上航行的Zui大、据说也是Zui安全的蒸汽船在预定航线撞上冰山，不出几个小时就沉入水下，船上1,600多名乘客葬身冰海。以技术角度看，这场巨大的灾难为我们留下了三个教训。首先，轮船建造师还无法造出绝不沉没的船只，或许永远也造不出。其次，既然所有船只都有可能沉没，那就至少应该带上足够数量的救生艇，这样一旦发生海难所有乘客都能搭乘，等到别的船只收到无线电求救信号赶到出事现场。第三，蒸汽客船的跨大西洋航线应该南移至浮冰绝迹的海域。
放射性元素（1910年3月）
根据放射性衰变理论，放射性矿物质中钋的含量肯定非常少。根据这一理论，钋被看作镭的衰变产物。处于放射性平衡时，这两种物质的相对比例等同于它们平均寿命的比值。镭的平均寿命约为钋的5,300倍，每吨沥青铀矿中含有0.2克镭，也就是说这种矿每吨中钋的含量不可能超过0.04毫克。最近，利用专门囤积的几吨铀矿残余物，我们开展了一项提取浓缩钋的化学研究。—居里夫人（Mdme. Pierre. Curie）和安德烈-路易??德比耶纳（André-Louis Debierne）
宇称终结（1957年6月）
τ介子和θ介子都会随着时间的流逝而发生衰变。τ介子会分解为3个π介子，而θ介子则会分裂为2个π介子。令人困惑的是，除了衰变方式不同以外，τ介子和θ介子的其他特性都完全相同。它们有可能是同一种粒子吗？一种粒子具有两种不同的衰变方式是可能的，理论上没有问题，现实中也找到过先例。但是τ介子和θ介子却明显违背了宇称守恒定律。面对这一难题，美国哥伦比亚大学的李政道和普林斯顿高等研究院的杨振宁大胆地提出了这样一种可能：在τ介子、θ介子及类似的粒子衰变过程中，宇称守恒定律并不成立。—菲利普??莫里森（Philip Morrison）
DNA 复制（1957年9月）
脱氧核糖核酸（DNA）是遗传物质，这已成定论。我们现在面临的问题是，DNA如何进行自我复制。在以前的文章中，我曾提出，DNA双螺旋结构也许能帮助我们找到答案。这一设想的基本原理如下：DNA的两条链完美地匹配在一起，就像一只手戴着合适的手套，如果用某种方法将它们分开，原来的手就成为制造新手套的模板，而原来的手套则是制造新手的模板。这样，一只戴着手套的手，就变成了两只戴着手套的手。从化学角度讲，我们可以推测，细胞内的单链可以按照碱基互补配对原则与模板链排列在一起。—弗朗西斯??克里克（Francis Crick）
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