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《科学日历2019——科学史上的今天》既是一本精美而实用的日历，更是一本简明、扼要的科学史。它简述了历史上那一天的科学发现和科学人物故事，从中倡导了科学方法，传播了科学思想、弘扬了科学精神。此外，365幅精美插画更是与文字相映成趣，巧妙地展示了插画艺术师们对科学的朦胧想象和诙谐表达。收藏这本精美的日历，不仅收藏了科学知识，更收藏了与科学有关的历史、文化和艺术。

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2019.1.1.星期二

戊戌年十一月廿六 元旦

数字世界中的发现 1885年1月1日 

瑞士一所中学的数学教师约翰·雅各布·巴耳末对数字情有独钟。他认为在数字中藏有大自然的秘密，发现这些秘密是一件令人欢欣鼓舞的事。当时，人们从太阳光谱中发现了4条氢谱线的频率，但反复测量，却总也找不到其中的规律。这件事引起了巴耳末的好奇。他列出了这4条谱线的波长，想从这些数的公因子中找到突破口。他先从前3条谱线的波长中找到了一个公因子，但是无论如何也不适用于第4条谱线的波长。他花了很长时间也毫无头绪，只好改弦易辙。由于巴耳末擅长投影几何。受到几何图形透视关系的启发，他终从投影关系中找到这4条氢谱线的波长或频率之间的公式，此时他已经快60岁了。1885年1月1日，巴耳末公布了这个公式。这个公式不仅解释了这4条谱线之间的关系，还预言氢存在第5条谱线。此后，他又陆续发表了关于氦光谱和锂光谱的谱线的频率间的关系公式。果然，在1908年，巴耳末所预言的第5条氢谱线被德国物理学家弗里德里希·帕邢发现。巴耳末的公式取得了意想不到的成功，但是公式发表之后近30年，竟没有人能进一步破解为什么这个公式如此神奇。直到1913年，另一位天才人物丹麦物理学家尼尔斯·玻尔解释了其中的奥秘，由此开启了近代原子物理学。为了纪念巴耳末，人们把氢光谱中符合巴耳末公式的谱线系命名为巴耳末系。月球表面上的一个环形山也以他的名字命名。

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2019.1.2.星期三

戊戌年十一月廿七

剑桥“飞人”——狄拉克 1928年1月2日 

1925年5月初，英国年轻人狄拉克在剑桥次读到了海森堡论文手稿的复印件“运动学和动力学关系的量子理论新释”，当时这篇论文尚未发表。狄拉克意识到，它不是一篇普通的论文，而是海森堡为他指出的一条“明路”，同时，他也看到这篇论文暴露出来一个明显的“缺陷”。因为他喜欢相对论，也熟悉矩阵，更掌握了哈密顿四元数的处理方法。有一天晚上，他恍然意识到，奥秘就在泊松括号！狄拉克一连忙了几周，终于在1928年1月2日这天，写出了一个非常清晰而简洁的量子力学方程——狄拉克方程！很快，包含这个方程的论文“电子的量子理论”发表在《伦敦皇家学会进展》上。它优美而简单，以此为核心的理论以高屋建瓴之势闯入了量子力学领域。首先，它囊括了玻尔原子理论的精髓，却巧妙地脱离了玻尔的“轨道”概念，取消了玻尔强加给氢原子的经典图像；它还纳入了爱因斯坦的相对论；同时它有远见地纳入了牛顿经典力学；更为重要的是，狄拉克方程将争论不休的两个量子理论——海森堡的矩阵力学与薛定谔的波动力学——统一了起来。狄拉克方程在德国各地引起了波澜。海森堡和玻恩都很惊讶，因为他们从来没听说过这个名字。1932年，年轻的狄拉克成为剑桥大学第15届卢卡斯数学教授。第二年，狄拉克与薛定谔一起分享了当年的诺贝尔物理学奖。狄拉克如此一鸣惊人，让他赢得了剑桥“飞人”的绰号，即创造奇迹的人。

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2019.1.3.星期四

戊戌年十一月廿八

“砖厂危机”中的清醒者——大卫·温伯格 2012年1月3日 

1963年的《科学》杂志发表了一封公开信。信中说：科学领域快要变成一个“混乱的制砖厂”，人们像制造“砖块”那样炮制着大量的“事实”，照这样下去，“砖块”的海洋很快就会出现！从此， “科学砖厂”成为公众的口头禅。这种担忧果然得到了验证。进入21世纪，特别是在互联网时代，无限的海量数据充斥着网络，而且还在以几何级数增长。“砖块”已成为一种“工业产品”。科学将向何处去？2012年1月3日，著名的网络问题专家大卫·温伯格在他独自撰写的一部巨著Too Big to Know（《知识的边界》）中做了回答。他认为，互联网已经动摇了人们对“知识”认识的基础。科学知识的传播途径正在呈现多元化、多样化和平面化，科学机构的权威性也在淡化，它们失去了自上而下的控制力。这种看起来的紊乱，反倒使人们“对知识有了清醒的认识”。网络成为更具有意识的“超级大脑”。当今的大数据世界，信息已经形成“一个无定型的、相互交织的、不可掌控的大网”，探索的知识将“更趋近于世界的真理本质”。“科学知识已经具备了媒体的特征，并造就了有史以来的参与科学的群体，人人可以参与，没有权威，每个人既是知识的贡献者，也是分享者。”他的结论是：知识已经变成了一个网络，带有了网络特征——不管它是好的，还是坏的。而网络化的知识，会让我们更加接近于知识中的真理。

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2019.1.4.星期五

戊戌年十一月廿九

杀死了大象的“电流大战” 1903年1月4日 

19世纪下半叶，天才的发明家托马斯·爱迪生发明了直流电。直流电驱动了电机，点燃了白炽灯，引来了光明，使爱迪生名噪一时。正在这个时候，另一个天才尼古拉·特斯拉进入了爱迪生机械公司，但是他并不得志。1888年，爱迪生为了给直流电事业造势，不断攻击交流电，掌控西屋电气公司的乔治·威斯汀豪斯正准备发展交流电事业，他决心与爱迪生一决高低。正在这时，特斯拉加入了西屋电气公司，使西屋电气公司的交流异步电机迅速发展起来。在两大公司的支撑下，两个天才亲自上阵，精彩的“电流大战”开始了。爱迪生残忍地用大牲口做电刑表演，特斯拉则发明“特斯拉线圈”表演放电“魔术”，说明如果不将交流电用于犯罪，还是很安全的。接着，1893年芝加哥博览会上，交流电大获成功。然而爱迪生痴心不改，他了解到科尼岛月神动物园要清除一头大象，便在1903年1月4日向动物园发函，决定用杀死这头大象的方式向美国公众证实交流电不适于家用。4天之后，在给大象加上6600伏的高压交流电的一瞬间，这只大象立刻倒下了。爱迪生拍下了电影，到全国各地放映，借机宣扬交流电是“致死电流”。这场电流大战从1888年开始，直到1918年宣告结束，历时30年。实际上，在1893年的芝加哥博览会上胜负就已经分出。1895年，在尼亚加拉大瀑布上成功建造的世界上座水力发电站，把交流电成功地输送到了35千米以外的布法罗市。从那时起，交流电开始成为工业、商业和民用的选择。

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2019.1.5.星期六

戊戌年十一月三十

蜂群衰竭失调症 2006年1月5日 

2006年1月5日，首先出现的关于蜂群消失的正式报道，来源于宾夕法尼亚大学生物学教授丹尼斯·安格尔斯多普等5人共同在《自然》杂志上发表的论文，题目是“蜂群衰竭失调现象初步调查”。通过广泛的野外调查，安格尔斯多普等人发现了不少惊人的现象：在野外蜂巢内，要么没有幼虫，要么有幼虫但没有足够数量的成熟蜜蜂来喂养；有的蜂巢上，根本不见任何成熟的蜜蜂，只留下少量的幼虫尸骸；不少蜂巢内，没有花粉的积存，甚至早已变成残巢败絮。在这次报道中，他们首次把这一现象定名为“蜂群衰竭失调症”。蜜蜂与人类的生存息息相关，蜜蜂的消失将是人类面临的重大灾难之一。在人类食用、工业或饲料等所使用的1300多种植物中，有1000多种是依靠蜜蜂授粉的。蜜蜂是自然界的授粉昆虫群体，也是人类可以信赖的、理想的天然授粉者。蜜蜂授粉对于果园、农作物、濒危物种保护、城市园艺以及生态恢复都具有重要意义。苹果、杏、樱桃、蓝莓，各种瓜类和多种农作物和草料的生长都离不开蜜蜂。如果蜜蜂灭绝，农作物、草料就无法生长，家畜也跟着灭绝。这种灾难不仅累及野生蜂，而且对于养殖蜂的影响也很大。而蜂群舍幼弃巢的行为完全违背了蜜蜂的本性，无异于种群“集体自杀”。不少研究者提出了危及蜜蜂生存的可能因素，包括细菌、病毒、真菌和寄生虫等生物因素，以及气候变化、环境污染和生态的破坏等环境因素。但是更多的说法归咎于大量电子产品的应用，手机和其他一些高辐射的产品，使蜜蜂生活在无影无形却纵横交错的电磁辐射之中，造成了它们固有习性的迷失。

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2019.1.6.星期日

戊戌年十二月初一

太阳帆船 2011年1月6日 

早在40多年前，科学家和科幻作家卡尔·萨根就提出了利用太阳风制作航天器的设想。2010年，日本宇航探索局首次成功发射了世界上只太阳帆船，命名为伊卡洛斯号“空间帆”，证明了不用任何发动机实现太空飞行的可行性。在日本成功发射“空间帆”的5个月之后，美国国家航空航天局也成功发射了“纳米帆-D”（Nano Sail-D），并于2011年1月6日进入飞行状态。虽然它也不大，只有10米×10米，但它不仅实验的内容很多，更是另一项更大计划的前奏。自“纳米帆-D”发射成功以后，另一个更大规模的“太阳帆船计划”启动了。按照原计划，太阳帆船将在2014年年底从佛罗里达卡纳维拉尔角由“猎鹰9号”火箭发射升空，目前该计划推迟到2018年。太阳帆船升空后，它将迅速张开，按照特定的姿态和方位在太阳风的压力推动下前进。一旦试飞成功，太阳帆船将成为一种空间天气预警器，它的成本将比卫星降低很多。尽管“太阳帆船”还没有升空，但它的特殊性使人有更进一步的遐想：是否能让这种新型的航天器做深空飞行呢？人们甚至考虑把它作为通往另一恒星体系的飞行器，以地基超强激光照射它，利用光压推动它驶向深空。2016年4月，物理大师斯蒂芬·霍金向媒体透露，他与俄罗斯富豪尤里·米尔纳和脸书创始人马克·扎克伯格，三人始创了一项“突破摄星”的计划。这是一艘“纳米飞行器”，计划用激光驱动这只风帆，后使它加速到1/5的光速并驶入深空，对这项如科幻般的计划，人们拭目以待。

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2019.1.7.星期一

戊戌年十二月初二

生而不凡的石墨烯 2008年1月7日 

2004年，英国剑桥大学科斯提亚·诺沃舍洛夫博士和安德烈·盖姆教授通过用胶带反复剥离石墨薄片的方法，得到了稳定存在的石墨烯。接着，他们又以亲手制作的石墨烯为原料，把石墨烯制成只有1个原子厚、10个原子宽的薄膜带，成为世界上薄的“纳米带”，他们认为这是制作单分子晶体管的材料，并首次为单分子晶体管起名为“量子点”。在随后的3年里，他们在单层和双层石墨烯体系中，分别发现了整数量子霍尔效应，随即又发现了常温条件下的量子霍尔效应。2008年1月7日，他们将这一成果以“石墨烯纳米带：多体效应的功能”为题，发表在《物理评论》杂志上。由于石墨烯材料的发明，以及相关量子效应的发现，诺沃舍洛夫和盖姆获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯由单层碳原子组成，碳原子像蜂巢那样组成六角形的格网，整齐而有序地沿着二维延展开来，使它具有奇特的物理、化学和电子特性，堪称“材料之王”：它是薄的材料，但也是强韧的材料，其抗断裂的强度比好的钢还要高出200倍；它具备好的弹性，拉伸的幅度可以达到自身尺寸的20%；它的柔软度超过橡胶，可以任意弯曲而不易折断；它是透明的材料，几乎能百分之百毫无吸收地透光，但它又十分致密，即使小的气体分子氮原子也无法穿透；它的导电性好，电子在其上的穿行速度可达光速的1/300；更难以想象的是，虽然石墨是软的矿物质，但隐在其中的石墨烯的硬度竟然超过了金刚石！此外，它还具有多种优良的光敏、热敏等半导体特性。石墨烯给现今的各个技术领域带来了无限的希望，因而被称为“稀世黑金”。科学家预言，石墨烯的问世将“彻底改变21世纪”。

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2019.1.8.星期二

戊戌年十二月初三

“黄色巨人”的兴衰 2014年1月8日 

1888年，乔治·伊士曼创办了柯达。同年，柯达研发出一种柔软的感光胶卷，成为照相材料的一次巨大飞跃。柯达胶卷的黄色包装成为柯达的重要标志，柯达公司被誉为“黄色巨人”。在随后的一百多年历史中，美国的柯达一路成为影像业的先锋，创下了不少令人惊羡的业绩：早发明的胶卷，早问世的柯达相机，早的数码技术，早的傻瓜相机，早的电影彩色胶片与彩色胶卷，早进军数码和图文影像及打印技术，早将图文技术用于航天领域，早研发出太空飞行影像记录器等。直到2005年，它的销售量一直在市场名列前茅，成为名副其实的一代影像巨人。数码相机创始于柯达公司，本应成为柯达首先要抓住的革新业务，在数码时代到来之际，使柯达在摄影业再次走向另一个。但是事与愿违，柯达沉溺在传统胶片市场带来的丰厚利润里不能自拔，终让日本厂商乘虚而入，实现了令世人惊奇的“大超车”。到了2004年，柯达开始出现亏损，在顽强挣扎了几年之后，柯达这位胶片时代的“黄色巨人”终于认清了一个事实，这就是不得不临终转型。接受破产保护之后，2014年柯达任命杰夫里·克拉克为公司新一届首席执行官，担负公司的转型重任。柯达的转型是一个长达20多个月的痛苦历程，经过了无数调研和磋商，不得不放弃曾经获得高盈利的个性化影像业务，转型到文档影印业务和商业影像业务。2014年1月8日，柯达这位120余岁的老巨人，在纽约股票交易市场庆祝重新开盘。同年6月，柯达从它的功能印刷业务上获得了笔收益，至此，“黄色巨人”绝路逢生，希望再度创出奇迹。

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2019.1.9.星期三

戊戌年十二月初四

能吸收二氧化碳的“神奇树” 2012年1月9日 

全球气候变暖，不完全是一个自然现象，更多的是由于人类活动所引起的。在各种温室气体中，对气候影响的是二氧化碳，它的增温效应占所有各类温室气体的63%。在研究全球气候变暖时，人们关注的目光转到了二氧化碳的排放上来。一方面控制减排，一方面想到了二氧化碳的吸收。2012年1月9日，1994年诺贝尔化学奖获得者、南加州大学的化学家乔治·奥拉赫领衔研制出一种神奇的材料，利用它能开发出大尺度的电池，还能大量吸收空气中的二氧化碳，甚至可以制成一种人工的“神奇树”，以控制二氧化碳含量的增加。奥拉赫主持的项目中，有一个关系到大气二氧化碳和人类的能源的问题，就是设法吸收大气中的二氧化碳，使其与从海水制备的氢相结合，制造出甲醇燃料来。非常可喜的是，奥拉赫把这两项研究结合成为一个课题，即在二氧化碳吸收的同时，制备出新型甲醇燃料。后来，奥拉赫和他的合作者共同研发了一种能有效吸收二氧化碳气体的材料。他们将聚乙烯亚胺溶于甲醇中，再把它们倒到玻璃硅石表面，当甲醇挥发后，聚乙烯亚胺便获得了极高的表面积，从而大大增强了其吸收气体的效果。这种材料制法简便、成本低廉，成为迄今为止便宜、对二氧化碳吸附效率的材料。未来可以将这种新型材料用于大容量电池和人造树的研究中，以此来减轻温室气体带来的负面影响。2011年，匈牙利为奥拉赫在化学工程学方面的成就颁发了匈牙利科学院奖。作为奥拉赫的祖国，匈牙利把他称为“匈牙利之子”。

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2019.1.10.星期四

戊戌年十二月初五

哈勃发现“爱因斯坦双环” 2008年1月10日 

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