那些給我們布置作業的“幕后黑手”

當我們絞盡腦汁地做數學題、科學題時，有沒有想過，究竟是誰給我們布置了這些作業？真的只是老師們嗎？哈哈，也許另有“幕后黑手”——那些開宗立派的科學大佬！人類科技之所以不斷進步，正是因為站在了他們的肩膀之上。

數學：歐幾里得

你害怕幾何嗎？各種定義、定理、證明，是不是挺不容易的？中小學課本里的幾何學知識，大多來自古希臘數學家歐幾里得的著作《幾何原本》。這本著作大約成書于公元前 300 年，它開創了公理化體系的先河。所謂“公理化體系”，即從最簡單的基本公理和定義開始，進行邏輯推理，構建知識體系。任何知識只有經過無懈可擊的證明過程才能成立。比如三角形內角和等于180度，就需要證明。這種方法深刻地影響了后來的數學乃至各門自然科學的發展。牛頓的《自然哲學的數學原理》就是完全模仿歐幾里得的格式所寫的。明代科學家徐光啟將《幾何原本》譯成中文后，盛贊其能令人“心思細密”“增長才干”，“故舉世無一人不當學”。希望你也能感受到幾何學的魅力。

天文：托勒密、哥白尼

你有沒有在科技館、天文館大廳里看到過一個叫“傅科擺”的裝置：長長的繩子下面掛著一個擺錘，它擺動的方向在緩慢變化。傅科擺是人類第一次不借助地球以外的參照物證明地球自轉的偉大嘗試。公元2世紀，托勒密寫成的《天文學大成》成了古希臘天文學的頂峰，它可以從數學上（用的就是歐幾里得幾何學方法）解釋和計算我們所見到的日月星辰的運行規律。

可誰能想到呢，符合我們直觀感受的“地球靜止不動”竟是錯誤的——哥白尼的《天球運行論》不但顛覆了我們對宇宙的認識，而且直接導致了牛頓物理學的誕生。從“地心說”到“日心說”再到“宇宙大爆炸”，人類的宇宙觀在徹底顛覆中不斷發展。因此，我們的課本上、科技館里才會一遍又一遍地講述這場革命。

數學、物理、天文：伽利略、牛頓

在物理課上，你是不是有點害怕各種小球、木塊、小車、斜坡？這些東西來自400年前意大利偉大的科學家伽利略對物體運動的研究。伽利略研究物體下落后，得出了“自由落體”規律；伽利略還第一次用望遠鏡指向天空，從而用天文新發現支持了哥白尼的“日心說”。

伽利略通過斜面小車實驗發現，物體受到的阻力越小，運動的時間越長，并由此推測在理想情況下，小車將以恒定不變的速度在絕對光滑的平面上永遠運動下去。牛頓對此進一步研究，總結出牛頓第一運動定律，即慣性定律。

伽利略和牛頓都在物理和天文方面做出了奠基性的貢獻。牛頓的運動定律、萬有引力定律，第一次從物理上統一了天上地下的物體運動規律，也開辟了天文學研究的新時代——順便讓我們的課本上寫滿了他的名字。當你做作業的時候，有沒有想過宇宙秘密就在其中？

物理：愛因斯坦、玻爾

相對論、量子，這些名詞逐漸出現在了我們的課本上，因為它們已經走進了我們的生活。在我們使用手機導航時，手機接收衛星傳來的信號，需要經過相對論修正，才能計算出正確的位置。愛因斯坦指出，時間可以伸縮，空間可以扭曲。他的相對論進一步幫助我們理解恒星、黑洞、宇宙大爆炸，向我們展示了一個全新的宇宙。

丹麥物理學家尼爾斯·玻爾是量子力學的奠基人之一。他領導的哥本哈根學派深刻地揭示了微觀世界的本質是量子規律，原子、原子核的秘密從此被揭開，并由此產生了爭議極大的武器——原子彈。

愛因斯坦和玻爾對量子性質的本質展開了長期的爭論。他們相互啟發、相互競爭，碰撞出的思想火花為今天的量子產業（量子保密通信、量子計算機等）奠定了基礎。也許過不了幾年，這些學問將會進一步深入我們的課本！

生物：達爾文

千姿萬態的生命究竟是怎么來的？對于我們經常提出的疑問，英國生物學家達爾文在他的《物種起源》里第一次給出了明確的回答，進化論的思想由此誕生，成了我們的常識。達爾文通過長期的觀察、實驗和思考，提出了“物競天擇，適者生存”的自然選擇學說，指出在漫長的時間里，遺傳和變異現象是生物多樣性的原因，生物不是固定不變的。

進化論不僅僅是現代生物學的理論基礎，也在社會學、地質學等領域產生了深遠影響——生物化石來自地下深處，也是判定地層形成年代的標志物。

生物：詹姆斯·沃森、弗朗西斯·克里克

為什么我們跟父母長得很像，“一看就是一家人”？生物學家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克共同發現了DNA的雙螺旋結構、遺傳信息（基因）的傳遞方式……在學校里，我們會學習生物的基本概念，如細胞、基因、遺傳等知識，DNA的雙螺旋結構是理解這些概念的關鍵，基因的變異和遺傳也為進化論提供了基礎。

從20世紀起，解讀人類基因組序列成為世界規模的“大科學工程”，中國科學家也參與其中。在這個基礎上，通過分析一個人的基因組信息，可以清晰地看到他歷代祖先的來源。

化學：拉瓦錫、門捷列夫

法國化學家拉瓦錫是現代化學的奠基人之一，他通過實驗證明了化學反應中的質量守恒定律。當你苦于化學反應方程式的配平、質量計算時，那就是拉瓦錫的“幽靈”在為難你……不是，是在啟發你理解這個世界。

化學是一門非常簡潔、優美的科學，一張元素周期表展示了元素化學性質的變化規律。俄國化學家門捷列夫發現了元素周期律并編制了最初的元素周期表，它讓我們可以系統地了解元素的性質及其遞變規律，還可以用于預測元素的化學性質、理解化學反應等。門捷列夫就是用它預言了新元素的存在和性質。今天，這張表會出現在每一本字典的后面，因為它不僅僅在考試的時候才會發揮作用。

電磁學：法拉第

我們今天須臾不可離開電和能源。圓盤發電機是英國科學家法拉第做出的偉大發明。雖然他發現“電磁感應現象”的時候，人們還不知道它有什么用處，但今天我們家里、工廠里、道路上的每一盞燈和機器都離不開電磁學。

讓人感到欣慰的是，這么厲害的法拉第，他的數學也不好，因為他沒有接受過正規的學校教育。可他的物理直覺非常好，他提出了電場和磁場的概念，“導線切割磁力線產生勢能”，多么形象的表述！他的工作為麥克斯韋發展電磁學的數學表述奠定了基礎。

計算機：馮·諾依曼、艾倫·圖靈

計算機、智能家電、無人駕駛汽車已經逐漸深入我們的日常生活中，AI也正在改變我們的學習方式。這一切都離不開計算機科學領域的兩位重要人物：馮·諾依曼和艾倫·圖靈。

馮·諾依曼被尊稱為“現代計算機之父”。他提出了馮·諾依曼結構，即通過二進制邏輯語言編制程序和數據，從而讓計算機實現人機對話。艾倫·圖靈提出關于機器思維的“圖靈測試”問題，他的論文《計算機和智能》引起了廣泛的關注和深遠的影響，為今天AI的研究和發展奠定了基礎。當你在作業上遇到難題的時候，可以試試向AI求助。

8. 達爾文

9. 詹姆斯·沃森（左）和弗朗西斯·克里克（右）

10. 拉瓦錫

11. 門捷列夫

12. 法拉第

13. 馮·諾依曼

14. 艾倫·圖靈