你想知道两周后的游行那一天会不会下雨吗？那么抱歉，目前还没有人能够作出这种预测。我们可以告诉你几十亿年前宇宙的许多细节，也可以告诉你你身体里的每一个原子的原子核里头究竟发生了些什么。但是很遗憾，即使把我们知道的任何可能需要的东西都输入计算机，比方说世界各地的天气数据，也仍然不管用。你游行那天可能下雨，也可能阳光高照。现在没有任何人可以确切地为你作出预测。

你可能知道，不断重复的过程（科学家称之为iteration，意为重复、迭代），有时会导致奇怪的结果。你可能觉得，一只蝴蝶拍打一下翅膀、一辆汽车排出的一股尾气都是微不足道的，然而重复这样的过程，蝴蝶拍打翅膀可能导致一场飓风，汽车排放尾气则可能危害整个地球的环境。这是夸大其辞吗？可不一定。不断重复的微小事件可能引发巨大的效应，从而导致无法给出合理的预测结果。

经典物理学曾经以为，对自然界的理解将使我们能够根据今天的物理世界完全预测出明天物理世界的样子。但是拥有更多信息的现代科学却使我们完全丧失了这种信心。现实世界的复杂程度实在是完全超出了我们的想象，当然也变得更加有趣。就连现在最先进的计算机和最聪明的头脑对有些事情也无法给出准确的预测，比方说你咖啡杯中的奶油会卷成什么形状，或者为什么某个人会得心脏病，又或者什么时候某种传染病将流行，以及下个月证券市场的走势。植物学家斯图尔特·考夫曼（Stuart Kauffman）在《宇宙中的家园》一书中写道：“无法预测，并不意味着无法理解或无法解释。” 英国剧作家汤姆·斯托帕德（Tom Stoppard）在剧本《阿卡迪亚》中写道：

相对论和量子理论，似乎看上去将能解决悬在它们之间的所有问题，形成一种万物理论。而事实上，他们只能分别解释宏观尺度和微观尺度的现象，即宇宙和基本粒子。对那些我们日常生活中遇到的那种尺度的事物，例如诗人笔下的云彩、黄水仙和瀑布，或者咖啡杯中加入奶油会发生什么，这些都还充满了奥秘。我们对着这些秘密一无所知，就好像古希腊人对太空一无所知一样。

对于现代的科学成就，对于我们对宇宙和微观世界的认识，我们是否过于沾沾自喜了？我们是否忽略了一些非常重要的事情：日常世界以及它不可预测的复杂性？还记得柏拉图讲过的有关泰勒斯（Thales）的故事吗？“当他仰望星空时，他不小心跌进了井里。”然后他被女仆嘲笑，因为“他急着了解天上之物，却忽略了眼前和脚底的东西”。

当一些学者开始使用计算机来研究微观世界看上去应该如何运行时，另一些科学家则开始研究一种叫作“混沌理论”或“复杂性”的东西。这门新科学从随机和无序中发现了秩序和规律。而最早研究宇宙中的这种复杂性的科学家们现在相信，自然界具有自组织的趋势。为什么？怎么做？他们正在研究其答案。

正如詹姆斯·格莱克（James Gleick）在他的一本叫作《混沌》的书中所说：“我们对自然界复杂性的认识，使我们不得不怀疑，复杂性并不是我们想象的那样完全出于偶然和巧合。”今天的科学家利用计算机模拟代替显微镜和加速器，已经在看似无序的过程中找到无绝对可预测性的轶序。这给科学世界带来新的激情。这还不算完。

英国的黑洞宇宙学专家罗杰彭罗斯（Roger Penrose）在他名为《皇帝新脑》一书中写道：“我们现在对物理世界的认识，尤其是对时间的认识，正在开启一场新的思想革命，其剧烈程度将超越现在的相对论和量子力学带来的革新。”爱因斯坦曾说：“自然只向我们展示雄狮的尾巴。但是，我不会怀疑雄狮是自然的一部分，虽然由于它体型巨大，它不会一下子就向我们展示全身。”整个宇宙，连同它所有的奥秘就好像那头雄狮的身体一样，还有太多等待我们去探寻。就像斯托帕德的剧作《阿卡迪亚》中的一个角色所说：“当我们站起来看时，那扇门已开了五六次了。当你发现以前所知的一切都是谬误时，生活的乐趣才刚刚开始。”

我们所知的一切都是谬误吗？我不信。（别忘了你在本书中所学到的一切，其中有些迟早会用上的。）然而，我们有可能仍然还在爱因斯坦的雄狮的背后。我们生活在一个伟大的时代，还有很多奥秘，等着我们去发现！

前言/序言

令人神往的科学故事

科学从来没有像今天这般深刻地改变着我们。真的，我们一天都离不开科学。科学显得艰涩与深奥，简单的E = mc2 竟然将能量与质量联系在一块。然而，科学又有那么多诱人的趣味，居然吸引了众多的科学家陶醉其中，忘乎所以。

有鉴于此，上海教育出版社从Smithsonian 出版社引进了这套“The Story of Science”（科学的故事）丛书。

丛书由美国国家科学教师协会大力推荐，成为受美国中小学生爱不释手的科学史读本。我们不妨来读一下这几段有趣的评述：“如果达芬奇也在学校学习科学，他肯定会对这套丛书着迷。”“故事大师哈基姆将创世神话、科学、历史、数学、地理、艺术与数学巧妙地融合在一起，并以孩子们喜欢的方式讲出来了。”“在她的笔下：你将经历一场惊险而刺激的科学冒险。”……

原版图书共三册，为方便国内读者阅读，出版社将中文版图书拆分为五册。在第一册《科学之源——自然哲学家的启示》中，作者带领我们回到古希腊，与毕达哥拉斯、亚里士多德、阿基米德等先哲们对话，领会他们对世界的看法，感受科学历程的迂回曲折、缓慢前行的过程。第二册《科学革命——牛顿与他的巨人们》，介绍了以伽利略、牛顿为代表的物理学家，是如何揭开近代科学革命的序幕，刷新了人们的宇宙观。在第三册《经典科学——电、磁、热的美妙乐章》中, 拉瓦锡拉开了化学的序幕，道尔顿、阿伏伽德罗、门捷列夫等引领我们一探原子世界的究竟，法拉第、麦克斯韦等打通了电与磁之间的屏障，相关的重要学科因此发展了起来。第四册《量子革命——璀璨群星与原子的奥秘》，则呈现了一个奥妙无穷的崭新领域——量子世界。无数的科学巨匠们为此展开了一场你追我赶式的比拼与协作，开创了一个辉煌多彩的量子时代。第五册《时空之维——爱因斯坦与他的宇宙》中，作者带领我们站在相对论的高度，来认识和探索浩瀚宇宙及其未来……

对科学有兴趣的读者也许会发现，丛书有着哈利·波特般的神奇魔法，让人忍不住要一口气读完才觉得畅快。长话短说，还是快点打开吧！

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