本書精選瞭《科學美國人》1856年到1956年間具時代標誌的400篇科學報道，匯集雜誌早期的百餘幅珍貴曆史照片，嚮讀者展現瞭近百餘年來人類在探索世界、改造社會時的發現、磨難和反思；400個故事更串聯起一部宏達敘事，帶領讀者見證第①次與第二次工業革命催生的技術大革新、二十世紀基礎科學的興起，以及二戰後科學重心由歐洲嚮美國的轉移。科技史上的這些堅實腳印，既彰顯瞭科技發展如何一步步突破人類想象，也啓示瞭未來的無限可能。

——《環球科學》

我很欣賞《科學美國人》，因為它把世界科學更廣泛地介紹給瞭讀者。

—— 阿爾伯特·愛因斯坦

科學和藝術一樣，都讓我們的世界更加絢麗多彩，願享譽百年的《科學美國人》傳播科學精神，影響更多人。

——著名鋼琴傢理查德·剋萊德曼

《不可思議的科技史》精選在過去不同曆史時期人們對當時和以前的科學技術進展的看法，會讓讀者有一種更加貼近當時曆史的生動感受。這既是一份珍貴的、富有啓發性的史料，同時作為科普的內容，也會讓讀者通過曆史的視角，對科學和技術有一種新的看法。

——劉兵清華大學教授

第一部分
步入工業時代（150年前：1856~1864年）
1．發明構築機械王國 - 002
2．生産變革的動力 - 017
3．技術進步改變生活 - 031
4．在睏境和災難中前行 - 050
5．探索未知的世界 - 065

第二部分
科技騰飛的年代（100年前：1906~1914年）
1．發明推動技術革新 - 078
2．飛機的誕生及應用 - 092
3．蓬勃發展的交通運輸業 - 114
4． “一戰”前的社會生活 - 130
5．醫療衛生保障健康 - 154
6．科學的興起與新發現 - 165

第三部分
影響空前的科技推動力（50年前：1956~1964年）
1．太空時代的新技術 - 186
2．上天入地的科學探索 - 195
3．方興未艾的生物與醫學 - 218
4．核陰影籠罩下的人與社會 - 240

精彩書摘

電報的發明者（1858年7月）

眾所周知，英國人聲稱電磁式電報（magnetic telegraph）是由英國人惠斯通（Wheatstone）教授發明的。而跨越大西洋電報公司的成立，則讓更多的歐洲人開始討論，誰纔是電報的真正發明者。法國巴黎的《通報》（Moniteur）認為，莫爾斯（M. Morse）雖不是電報原理的創立者，卻是第1個將該原理投入實際應用的人。

升降梯（1862年12月）

紐約州揚剋斯的奧的斯兄弟製造瞭一颱設計巧妙又非常實用的升降梯，專供商店和庫房使用。在升降梯平颱與繩索連接處的上方，可以看到棘輪的齒，它被固定在平颱的升降導軌上。這個設計相當重要，它能在升降裝置或繩索發生意外時，保護貨物和附近人員的安全。

彩色照片（1907年7月）

巴黎的盧米埃爾兄弟—奧古斯特?盧米埃爾先生（Mr. Auguste Lumière）和路易?盧米埃爾先生（Mr. Louis Lumière）帶來瞭彩色攝影方麵的創新！盧米埃爾兄弟是法國首屈一指的攝影專傢，他們在一颱普通照相機中的一塊乾版上拍齣彩色照片，曝光時間不超過一秒鍾。這種特製的乾版其實是一塊上麵覆蓋著細小顆粒的玻璃闆（馬鈴薯澱粉是製造彩色顆粒的絕佳材料）。這些顆粒共有三種顔色，充當著乾版的色彩過濾器。彩色微粒層上麵是一層防水清漆，再上麵是一層溴化銀凝膠感光乳劑，這種乳劑對所有的顔色都非常敏感。萊特的飛行器（1908年8月）

鑒於威爾伯?萊特（Wilbur Wright）在法國進行瞭精彩的飛行錶演，而且不久後在靠近華盛頓的邁爾斯堡，奧維爾?萊特（Orville Wright）也將進行飛行錶演。因此在這期雜誌中，我們很高興讀者呈現這架聞名世界的飛機的首張清晰照片。在此之前，萊特兄弟對飛機的情況一直嚴格保密。

痛失“泰坦尼剋號”（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、據說也是Zui安全的蒸汽船在預定航綫撞上冰山，不齣幾個小時就沉入水下，船上1,600多名乘客葬身冰海。以技術角度看，這場巨大的災難為我們留下瞭三個教訓。首先，輪船建造師還無法造齣絕不沉沒的船隻，或許永遠也造不齣。其次，既然所有船隻都有可能沉沒，那就至少應該帶上足夠數量的救生艇，這樣一旦發生海難所有乘客都能搭乘，等到彆的船隻收到無綫電求救信號趕到齣事現場。第三，蒸汽客船的跨大西洋航綫應該南移至浮冰絕跡的海域。

放射性元素（1910年3月）

根據放射性衰變理論，放射性礦物質中釙的含量肯定非常少。根據這一理論，釙被看作鐳的衰變産物。處於放射性平衡時，這兩種物質的相對比例等同於它們平均壽命的比值。鐳的平均壽命約為釙的5,300倍，每噸瀝青鈾礦中含有0.2剋鐳，也就是說這種礦每噸中釙的含量不可能超過0.04毫剋。最近，利用專門囤積的幾噸鈾礦殘餘物，我們開展瞭一項提取濃縮釙的化學研究。—居裏夫人（Mdme. Pierre. Curie）和安德烈-路易?德比耶納（André-Louis Debierne）

宇稱終結（1957年6月）

τ介子和θ介子都會隨著時間的流逝而發生衰變。τ介子會分解為3個π介子，而θ介子則會分裂為2個π介子。令人睏惑的是，除瞭衰變方式不同以外，τ介子和θ介子的其他特性都完全相同。它們有可能是同一種粒子嗎？一種粒子具有兩種不同的衰變方式是可能的，理論上沒有問題，現實中也找到過先例。但是τ介子和θ介子卻明顯違背瞭宇稱守恒定律。麵對這一難題，美國哥倫比亞大學的李政道和普林斯頓高等研究院的楊振寜大膽地提齣瞭這樣一種可能：在τ介子、θ介子及類似的粒子衰變過程中，宇稱守恒定律並不成立。—菲利普?莫裏森（Philip Morrison）

DNA 復製（1957年9月）

脫氧核糖核酸（DNA）是遺傳物質，這已成定論。我們現在麵臨的問題是，DNA如何進行自我復製。在以前的文章中，我曾提齣，DNA雙螺鏇結構也許能幫助我們找到答案。這一設想的基本原理如下：DNA的兩條鏈完美地匹配在一起，就像一隻手戴著閤適的手套，如果用某種方法將它們分開，原來的手就成為製造新手套的模闆，而原來的手套則是製造新手的模闆。這樣，一隻戴著手套的手，就變成瞭兩隻戴著手套的手。從化學角度講，我們可以推測，細胞內的單鏈可以按照堿基互補配對原則與模闆鏈排列在一起。—弗朗西斯?剋裏剋（Francis Crick）

前言/序言

序：曆史導嚮的科普與在科普中曆史的“前沿”

劉兵

科學普及（簡稱科普），應該普及什麼內容，至今已經有瞭不少的討論。傳統意義上的科普，其主要目的是嚮大眾普及具體的科學知識，尤其是前沿的科學知識。後來人們逐漸意識到，除瞭具體的科學知識，科普其實還可以而且應該包含更多的內容，並且應該具備人文的視野和關懷。就此而言，將科學史內容納入到科學普及的範疇當中，是恰如其分的。

但是，在比較常見的涉及科學史內容的科普中，所利用、所傳達的科學史內容大多又是比較“標準”的科學史。所謂“標準”的科學史，大約是指那種按照目前的研究和標準較有“定論”的曆史。不過，這樣的有所謂“定論”的曆史，與當時實際的情形，經常有一定的差異。

《科學美國人》在國際範圍內，是一本一流的科普期刊。從這本期刊上選取經典科普文章，對於國內的讀者來說，是很有價值的科普。不僅於此，這本刊物上還有另外一些為現在的科普所缺少，但卻另有價值的內容。這本書恰恰就是在這種有新意的視角下，選擇瞭新的另有價值的內容。

具體地講，這本刊物多年來，一直設有“經典迴眸”欄目。該欄目選擇不同的時間節點來報道和觀察若乾年前的科學和技術進展。這樣的時間選擇跨度會達150年之久。也正像我們所知道的那樣，在不同的曆史時期，人們對科學和技術進展的判斷和評價是不同的。以此類推，甚至我們可以說，人們目前對當下科學和技術進展的判斷和評價，在若乾若乾年之後的人們看來，也會顯得有些“幼稚”或“可笑”。但無論是過去的認識還是現在的認識，它們雖然不是永恒不變的，卻又是曾經真實地存在過。這本書，精選在過去不同曆史時期人們對當時和以前的科學技術進展的看法，會讓讀者有一種更加貼近當時曆史的生動感受。這既是一份珍貴的、富有啓發性的史料，同時作為科普的內容，也會讓讀者通過曆史的視角，對科學和技術有一種新的看法，意識到科學和技術是在不斷發展變化而非一勞永逸的，意識到人類對科學和技術的研究總是有局限的。

在目前科普齣版成為熱點的情況下，要將科普做齣新意並非易事。也正由於以上的原因，我們可以說，這本書恰恰是科普領域中很少見的頗有新意的新類型，這是非常令人欣喜的。

希望讀者通過閱讀此書，能夠對科學和技術有新的感受、新的理解，並將這種意識內化為一種新的方式，去看待人類是如何認識世界和認識自身的。這將是科普的一種新意義。

2015年7月1日於清華園荷清苑

前言：科學奇跡的見證者

《環球科學》雜誌社社長陳宗周

1845年8月28日，一張名為《科學美國人》的科普小報在美國紐約誕生瞭。創刊之時，創辦者魯弗斯?波特（Rufus M. Porter）就曾豪邁地放言：當其他時政報和大眾報被人遺忘時，我們的刊物仍將保持它的優點與價值。

他說對瞭，當同時或之後創辦的大多數美國報刊都消失得無影無蹤時，170 歲的《科學美國人》依然青春常駐、風采迷人。

如今，《科學美國人》早已由最初的科普小報變成瞭印刷精美、內容豐富的月刊，成為全球科普雜誌的標杆。到目前為止，它的作者，包括瞭愛因斯坦、玻爾等150餘位諾貝爾奬得主——他們中的大多數是在成為《科學美國人》的作者之後，再摘取瞭那頂桂冠的。它的無數讀者，從愛迪生到比爾?蓋茨，都在《科學美國人》這裏獲得知識與靈感。

從創刊到今天的一個多世紀裏，《科學美國人》一直是世界前沿科學的記錄者，是一個個科學奇跡的見證者。1877年，愛迪生發明瞭留聲機，當他帶著那個人類曆史上從未有過的機器怪物在紐約宣傳時，他的第1站便選擇瞭《科學美國人》編輯部。愛迪生徑直走進編輯部，把機器放在一張辦公桌上，然後留聲機開始說話瞭：“編輯先生們，你們伏案工作很辛苦，愛迪生先生托我嚮你們問好！”正在工作的編輯們驚訝得目瞪口呆，手中的筆停在空中，久久不能落下。這一幕，被《科學美國人》記錄下來。1877年12月，《科學美國人》刊文，詳細介紹瞭愛迪生的這一偉大發明，留聲機從此載入史冊。

留聲機，不過是《科學美國人》見證的無數科學奇跡和科學發現中的一個例子。

可以簡要看看《科學美國人》報道的曆史：達爾文發錶《物種起源》，《科學美國人》馬上跟進，進行瞭深度報道；萊特兄弟在《科學美國人》編輯的激勵下，揭示瞭他們飛行器的細節，刊物還發錶評論並給萊特兄弟頒發銀質奬杯，作為對他們飛行距離不斷進步的奬勵；當“太空時代”開啓，《科學美國人》立即濃墨重彩地報道，把人類太空探索的新成果、新思維傳播給大眾。

今天，科學技術的發展更加迅猛，《科學美國人》的報道因此更加精彩紛呈。新能源汽車、私人航天飛行、光伏發電、乾細胞醫療、DNA計算機、傢用機器人、“上帝粒子”、量子通信……《科學美國人》始終把讀者帶領到科學Zui前沿，一起見證科學奇跡。

《科學美國人》也將追求科學嚴謹與科學通俗相結閤的傳統保持至今並與時俱進。於是，在今天的互聯網時代，《科學美國人》及其網站當之無愧地成為報道世界前沿科學、普及科學知識的科普媒體。

科學是無國界的，《科學美國人》也很快傳嚮瞭全世界。今天，包括中文版在內，《科學美國人》在全球用 15 種語言齣版國際版本。

《科學美國人》在中國的故事同樣傳奇。這本科普雜誌與中國結緣，是楊振寜先生牽綫，並得到瞭黨和國傢領導人的熱心支持。1972年7月1日，在周恩來總理於人民大會堂新疆廳舉行的宴請中，楊先生嚮周總理提齣瞭建議：中國要加強科普工作，《科學美國人》這樣的優秀科普刊物，值得引進和翻譯。由於中國當時正處於“文革”時期，楊先生的建議6年後纔得到落實。1978年，在“全國科學大會”召開前夕，《科學美國人》雜誌中文版開始試刊。1979年，《科學美國人》中文版正式齣版。《科學美國人》引入中國，還得到瞭時任副總理的鄧小平以及時任國傢科委主任的方毅（後擔任副總理）的支持。一本科普刊物在中國受到如此高度的關注，體現瞭國傢對科普工作的重視，同時，也反映齣刊物本身的科學魅力。

如今，《科學美國人》在中國的傳奇故事仍在續寫。作為《科學美國人》在中國的版權閤作方，《環球科學》雜誌在新時期下，充分利用互聯網時代全新的通信、翻譯與編輯手段，讓《科學美國人》的中文內容更貼近今天讀者的需求，更廣泛地接觸到普通大眾，迅速成為瞭中國影響力Zui大的科普期刊之一。

《科學美國人》的特色與風格十分鮮明。它刊齣的文章，大多由工作在科學Zui前沿的科學傢撰寫，他們在寫作過程中會與具有科學敏感性和科普傳播經驗的科學編輯進行反復討論。科學傢與科學編輯之間充分交流，有時還有科學作傢與科學記者加入寫作團隊，這樣的科普創作過程，保證瞭文章能夠真實、準確地報道科學前沿，同時也讓讀者大眾閱讀時興趣盎然，激發起他們對科學的關注與熱愛。這種追求科學前沿性、嚴謹性與科學通俗性、普及性相結閤的辦刊特色，使《科學美國人》在科學傢和大眾中都贏得瞭巨大聲譽。

《科學美國人》的風格也很引人注目。以英文版語言風格為例，所刊文章語言規範、嚴謹，但又生動、活潑，甚至不乏幽默，並且反映瞭當代英語的發展與變化。由於《科學美國人》反映瞭Zui新的科學知識，又反映瞭規範、新鮮的英語，因而它的內容常常被美國針對外國留學生的英語水平考試選作試題，近年有時也齣現在中國全國性的英語考試試題中。

《環球科學》創刊後，很注意保持《科學美國人》的特色與風格，並根據中國讀者的需求有所創新，同樣受到瞭廣泛歡迎，有些內容還被選入國傢考試的試題。

為瞭讓更多中國讀者瞭解世界科學的Zui新進展與成就、開闊科學視野、提升科學素養與創新能力，《環球科學》雜誌社和外語教學與研究齣版社展開閤作，編輯齣版能反映科學前沿動態和Zui新科學思維、科學方法與科學理念的“《科學美國人》精選係列”叢書，包括“科學zui前沿”、“專欄作傢文集”、《再稀奇古怪的問題也有個科學答案》、《不可思議的科技史》、《生機無限：醫學2.0》、《快樂從何而來》、《2036，氣候或將災變》和《改變世界的非凡發現》等。

叢書內容精選自近幾年《環球科學》刊載的文章，按主題劃分，結集齣版。這些主題匯總起來，構成瞭今天世界科學的全貌。

叢書的特色與風格也正如《環球科學》和《科學美國人》一樣，中國讀者不僅能從中瞭解科學前沿和Zui新的科學理念，還能受到科學大師的思想啓迪與精神感染，並瞭解世界Zui新科技的科學記者與撰稿人如何報道科學進展與事件。

在我們努力建設創新型國傢的今天，編輯齣版“《科學美國人》精選係列”叢書，無疑具有很重要的意義。展望未來，我們希望，在《環球科學》以及這些叢書的讀者中，能齣現像愛因斯坦那樣的科學傢、愛迪生那樣的發明傢、比爾?蓋茨那樣的科技企業傢。我們相信，我們的讀者會創造齣無數的科學奇跡。

未來中國，一切皆有可能。

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