一萬個科學難題

A. 科學出版社的重大項目

《二十世紀中國知名科學家學術成就概覽》
來科學出版社重大出版工程建設引人注目，優良出版資源富集，品牌優勢凸顯。一批批凝聚國家重點科研項目和重大科技項目的重要成果、反映中國最高科研水平的重大出版項目和原創科技著作落戶科學出版社。這是科學出版社對諸如國家「863」、「973」項目和國家自然科學基金重大項目等國家級重大項目給予持續關注以及長期重視重大出版工程建設的成果。2005年，歷經中國四代植物學家辛勤耕耘和通力協作，一部跨越了半個世紀的學術巨著，共計126卷冊的《中國植物志》在全部出 版完成，引起社會廣泛關注，被570位兩院院士評選為「2005年中國十大科技進展」。「十一五」國家重點圖書出版規劃中，科學社有20項入選，在申報的451家出版社中獨占鰲頭。由錢偉長先生任總主編的《二十世紀中國知名科學家學術成就概覽》（40卷）進入運作階段；由路甬祥副委員長任總主編的國家級重大出版工程《中國可持續發展總綱·國家卷》（20卷）已經完成，其後續工程地方卷、地圖集也正在進行中；繼《中國出土玉器全集》之後，《中國出土磁器全集》也進入了編輯出版階段，《中國出土器物全集》系列叢書初具規模。這些重大出版工程有益地提升了科學出版社在圖書市場中的品牌影響與競爭能力。
《中國植物志》
1956年在中國科學院的主持下，成立了中國植物志編輯委員會。1978年已出版了18卷的《中國植物志》獲得了全國科學大會獎。1999年FloraofChina進入中國科學院創新工程重大項目。2005年共計126卷冊的《中國植物志》全部出版完成，被570位兩院院士評選為「2005年中國十大科技進展」。
《中國植物志》是由中國四代植物學家辛勤耕耘和通力協作、跨越半個世紀的集體結晶。這部曠世巨著記載了中國3萬多種植物，包括9000多幅圖版，共計5000多萬字，126卷冊，是關於中國維管束植物的全面、系統、科學的總結。作為我國宏觀生物學領域最重大的學術成就，《中國植物志》的全部出版為合理開發利用植物資源提供了極為重要的基礎信息和科學依據，對陸地生態系統研究將起到重大促進作用，對國家和全球的可持續發展將做出重大貢獻並產生深遠影響。
《中國植物志》在收載植物種類、編纂內容、正確鑒定植物種名、文獻引證、地理分布、經濟用途及其科學性等方面已超過中國在20世紀出版的同類著作，有的還達到或超過國際水平。《中國植物志》先後獲卷冊、科屬、或階段成果獎192項，其中國家和省、部級獎30餘項。 《10000個科學難題》
《10000個科學難題》是教育部、科技部、中科院和國家自然科學基金委員四機構聯合徵集一萬個科學難題重大活動的成果結晶。徵集的內容包括各學科至今未能解決的基礎理論問題、學科優先發展問題和前沿問題、國際研究熱點問題和在學術上未獲得廣泛共識，存在一定爭議的問題等。徵集的對象主要包括中科院院士、工程院院士、教育部科技委員會委員和學部委員、國家自然科學基金委員會科學部專家咨詢委員會委員和學科評審組成員，以及學科帶頭人和學術骨乾等。40餘名院士組成了這次徵集活動的專家指導委員會，其中包括探月工程首席科學家歐陽自遠、原北京大學校長陳佳洱院士等。徵集活動計劃在2007年－2010年間完成。2007年先行啟動三個學科領域：數學、物理學和化學，逐步擴大到其他學科。四機構希望通過本次徵集活動及《10000個科學難題》圖書的出版，能加強對科學研究的導向作用，激勵我國科技人員勇於獻身科學，攻克科學難題；普及科學知識，激發青少年熱愛科學的興趣，培養探索未知世界的好奇心。

B. 很多深奧的科學問題

1:H1N1是一種病毒，是Orthomyxoviridae系列的一種病毒。它的宿主是鳥類和一些哺乳動物。所有甲型的H1N1病毒已被隔離野生鳥類，但疾病是罕見。有些H1N1病毒引起嚴重的疾病大多發生於家禽方面，而人類卻很少出現。但經過鳥類和哺乳動物的傳播和變異，這可能導致疫情或人類流感大面積傳播[2]。
與H1N1同一系列的還有H5N1, H7N2, H1N7, H7N3, H13N6, H5N9, H11N6, H3N8, H9N2, H5N2, H4N8, H10N7, H2N2, H8N4, H14N5, H6N5, H12N5等等。

變種


變種有時根據宿主而改變的。主要有以下幾種：
*禽流感
*人類流感
*豬流感
*馬流感
*狗流感
也有時被命名為根據其致命的禽類，特別是雞：
*低致病性禽流感（ LPAI ）
*高致病性禽流感（禽流感） ，也稱為：致命流感或禽流感死亡
在H1N1為標記根據的H號碼（類型的血凝素）和一個N號碼（類型的神經氨酸酶）。每個亞型禽流感病毒已經變異成為各種菌株具有不同的致病概況;一些致病的一個物種，但不接受其他一些致病的多個物種。最知名的菌株滅絕。
H1N1病毒是消極意義上說，單鏈，分割RNA病毒。有16個不同的HA抗原（ H1至H16）和9個不同的適用抗原（N1至N9）

遺傳


它的病毒結構是球形或絲狀的形式。臨床分離的經歷有限的化驗過程和組織培養，有更多的絲狀比球形粒子，但主要包括球形顆粒。
在H1N1病毒基因組上包含8個單體（非配對） RNA鏈代碼為11蛋白(HA, NA,NP, M1, M2, NS1, NEP, PA, PB1, PB1-F2, PB2) 。總基因組大小是13588。分割性質基因組允許整個基因在不同的病毒載體的細胞同時存在。 8個RNA的部分是：
*下編碼血凝素的感染到宿主生物體HA。流感病毒芽從根尖表面極化上皮細胞（如支氣管上皮細胞）到腔肺部，因此通常嗜肺。原因是，HA的類胰蛋白酶克拉僅限於肺部。然而， 2004的H5和H7亞型禽流感病毒使病毒的增長其他器官比肺部感染速度更快。
*NA神經氨酸酶。
*NP核蛋白。
*M 基質蛋白 。
*NS的兩種截然不同的非結構蛋白（ NS1和NEP）。
*PA RNA聚合酶。
* PB1 的RNA聚合酶和PB1 - F2代蛋白。
* PB2 RNA聚合酶。
2:福爾摩斯法則
3：氮氣；co2

C. 阿基米德的資料

阿基米德(Archimedes，約公元前287～212)是古希臘物理學家、數學家，靜力學和流體靜力學的奠基人。

【阿基米德的生平】

公元前287年，阿基米德誕生於西西里島的敘拉古(今義大利錫拉庫薩)。他出生於貴族，與敘拉古的赫農王有親戚關系，家庭十分富有。阿基米德的父親是天文學家兼數學家，學識淵博，為人謙遜。他十一歲時，藉助與王室的關系，被送到古希臘文化中心亞歷山大里亞城去學習。

亞歷山大位於尼羅河口，是當時文化貿易的中心之一。這里有雄偉的博物館、圖書館，而且人才薈萃，被世人譽為「智慧之都」。阿基米德在這里學習和生活了許多年，曾跟很多學者密切交往。他在學習期間對數學、力學和天文學有濃厚的興趣。在他學習天文學時，發明了用水利推動的星球儀，並用它模擬太陽、行星和月亮的運行及表演日食和月食現象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題，它發明了圓筒狀的螺旋揚水器，後人稱它為「阿基米德螺旋」。

公元前240年，阿基米德回敘古拉，當了赫農王的顧問，幫助國王解決生產實踐、軍事技術和日常生活中的各種科學技術問題。

公元前212年，古羅馬軍隊攻陷敘拉古，正在聚精會神研究科學問題的阿基米德，不幸被蠻橫的羅馬士兵殺死，終年七十五歲。阿基米德的遺體葬在西西里島，墓碑上刻著一個圓柱內切球的圖形，以紀念他在幾何學上的卓越貢獻。

【阿基米德的科學成就】
在古希臘後期，又出現了一位最偉大的科學家，他就是阿基米德。
他正確地得出了球體、圓柱體的體積和表面積的計算公式，提出了拋物線所圍成的面積和弓形面積的計算方法。
最著名的還是求阿基米德螺線（ρ=α×θ）所圍面積的求法，這種螺線就以阿基米德的名字命名。
錐曲線的方法解出了一元三次方程，並得到正確答案。
阿基米德還是微積分的奠基人。他在計算球體、圓柱體和更復雜的立體的體積時，運用逐步近似而求極限的方法，從而奠定了現代微積分計算的基礎。
最有趣的是阿基米德關於體積的發現：
有一次，阿基米德的鄰居的兒子詹利到阿基米德家的小院子玩耍。詹利很調皮，也是個很討人喜歡的孩子。
詹利仰起通紅的小臉說：「阿基米德叔叔，我可以用你圓圓的柱於作教堂的立柱嗎？」
「可以。」阿基米德說。
小詹利把這個圓柱立好後，按照教堂門前柱子的模型，准備在柱子上加上一個圓球。他找到一個圓柱，由於它的直徑和圓柱體的直徑和高正好相等，所以球「撲通」一下掉入圓柱體內，倒不出來了。
於是，詹利大聲喊叫阿基米德，當阿基米德看到這一情況後，思索著：圓柱體的高度和直徑相等，恰好嵌入的球體不就是圓柱體的內接球體嗎？
但是怎樣才能確定圓球和圓柱體之間的關系呢？這時小詹利端來了一盆水說：「對不起，阿基米德叔叔，讓我用水來給圓球沖洗一下，它會更干凈的。」
阿基米德眼睛一亮，抱著小詹利，慈愛地說：「謝謝你，小詹利，你幫助解決了一個大難題。」
阿基米德把水倒進圓柱體，又把內接球放進去；再把球取出來，量量剩餘的水有多少；然後再把圓柱體的水加滿，再量量圓柱體到底能裝多少水。
這樣反復倒來倒去的測試，他發現了一個驚人的奇跡：內接球的體積，恰好等於外包的圓柱體的容量的三分之二。
他欣喜若狂，記住了這一不平凡的發現：圓柱體和它內接球體的比例，或兩者之間的關系，是3∶2。
他為這個不平凡的發現而自豪，他囑咐後人，將一個有內接球體的圓柱體圖案，刻在他的墓碑上作為墓誌銘。
阿基米德的驚人才智，引起了人們的關注和敬佩。朋友們稱他為「阿爾法」，即一級數學家（α—阿爾法，是希臘字母中第一個字母）。
阿基米德作為「阿爾法」，當之無愧。所以20世紀數學史學家E.T.貝爾說：「任何一張列出有史以來三個最偉大的數學家的名單中，必定包括阿基米德。
「另外兩個數學家通常是牛頓和高斯。不過以他們的豐功偉績和所處的時代背景來對比，拿他們的影響當代和後世的深邃久遠來比較，還應首推阿基米德。」
我們說，阿基米德的數學成就在於他既繼承和發揚了古希臘研究抽象數學的科學方法，又使數學的研究和實際應用聯系起來，這在科學發展史上的意義是重大的，對後世有極為深遠的影響。

阿基米德無可爭議的是古代希臘文明所產生的最偉大的數學家及科學家之一，他在諸多科學領域所作出的突出貢獻，使他贏得同時代人的高度尊敬。

力學方面:阿基米德在力學方面的成績最為突出，他系統並嚴格的證明了杠桿定律，為靜力學奠定了基礎。在總結前人經驗的基礎上，阿基米德系統地研究了物體的重心和杠桿原理，提出了精確地確定物體重心的方法，指出在物體的中心處支起來，就能使物體保持平衡。他在研究機械的過程中，發現了杠桿定律，並利用這一原理設計製造了許多機械。他在研究浮體的過程中發現了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律。

幾何學方面:阿基米德確定了拋物線弓形、螺線、圓形的面積以及橢球體、拋物面體等各種復雜幾何體的表面積和體積的計算方法。在推演這些公式的過程中，他創立了「窮竭法」，即我們今天所說的逐步近似求極限的方法，因而被公認為微積分計算的鼻祖。他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、面積逐漸接近的方法，比較精確的求出了圓周率。面對古希臘繁冗的數字表示方式，阿基米德還首創了記大數的方法，突破了當時用希臘字母計數不能超過一萬的局限，並用它解決了許多數學難題。

天文學方面:阿基米德在天文學方面也有出色的成就。除了前面提到的星球儀，他還認為地球是圓球狀的，並圍繞著太陽旋轉，這一觀點比哥白尼的「日心地動說」要早一千八百年。限於當時的條件，他並沒有就這個問題做深入系統的研究。但早在公元前三世紀就提出這樣的見解，是很了不起的。

著述:阿基米德流傳於世的數學著作有10餘種，多為希臘文手稿。他的著作集中探討了求積問題，主要是曲邊圖形的面積和曲面立方體的體積，其體例深受歐幾里德《幾何原本》的影響，先是設立若干定義和假設，再依次證明，作為數學家，他寫出了《論球和圓柱》、《圓的度量》、《拋物線求積》、《論螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計算》等數學著作。作為力學家，他著有《論圖形的平衡》、《論浮體》、《論杠桿》、《原理》等力學著作。

其中《論球與圓柱》，這是他的得意傑作，包括許多重大的成就。他從幾個定義和公理出發，推出關於球與圓柱面積體積等50多個命題。《平面圖形的平衡或其重心》，從幾個基本假設出發，用嚴格的幾何方法論證力學的原理，求出若干平面圖形的重心。《數沙者》，設計一種可以表示任何大數目的方法，糾正有的人認為沙子是不可數的，即使可數也無法用算術符號表示的錯誤看法。《論浮體》，討論物體的浮力，研究了旋轉拋物體在流體中的穩定性。阿基米德還提出過一個「群牛問題」，含有八個未知數。最後歸結為一個二次不定方程。其解的數字大得驚人，共有二十多萬位!

除此以外，還有一篇非常重要的著作，是一封給埃拉托斯特尼的信，內容是探討解決力學問題的方法。這是1906年丹麥語言學家J.L.海貝格在土耳其伊斯坦布爾發現的一卷羊皮紙手稿，原先寫有希臘文，後來被擦去，重新寫上宗教的文字。幸好原先的字跡沒有擦乾凈，經過仔細辨認，證實是阿基米德的著作。其中有在別處看到的內容，也包括過去一直認為是遺失了的內容。後來以《阿基米德方法》為名刊行於世。它主要講根據力學原理去發現問題的方法。他把一塊面積或體積看成是有重量的東西，分成許多非常小的長條或薄片，然後用已知面積或體積去平衡這些「元素」，找到了重心和支點，所求的面積或體積就可以用杠桿定律計算出來。他把這種方法看作是嚴格證明前的一種試探性工作,得到結果以後,還要用歸謬法去證明它。

重視實踐:阿基米德和雅典時期的科學家有著明顯的不同，就是他既重視科學的嚴密性、准確性，要求對每一個問題都進行精確的、合乎邏輯的證明；又非常重視科學知識的實際應用。他非常重視試驗，親自動手製作各種儀器和機械。他一生設計、製造了許多機構和機器，除了杠桿系統外，值得一提的還有舉重滑輪、灌地機、揚水機以及軍事上用的拋石機等。被稱作「阿基米德螺旋」的揚水機至今仍在埃及等地使用。

【關於阿基米德的故事】

「給我一個支點，我就能推動地球」

阿基米德不僅是個理論家，也是個實踐家，他一生熱衷於將其科學發現應用於實踐，從而把二者結合起來。在埃及，公元前一千五百年前左右，就有人用杠桿來抬起重物，不過人們不知道它的道理。阿基米德潛心研究了這個現象並發現了杠桿原理。

赫農王對阿基米德的理論一向持半信半疑的態度。他要求阿基米德將它們變成活生生的例子以使人信服。阿基米德說：「給我一個支點，我就能移動地球。」國王說：「這恐怕實現不了，你還是來幫我拖動海岸上的那條大船吧。」當時的赫農王為埃及國王製造了一條船，體積大，相當重，因為不能挪動，擱淺在海岸上很多天。阿基米德滿口答應下來。 阿基米德設計了一套復雜的杠桿滑輪系統安裝在船上，將繩索的一端交到赫農王手上。赫農王輕輕拉動繩索，奇跡出現了，大船緩緩地挪動起來，最終下到海里。國王驚訝之餘，十分佩服阿基米德，並派人貼出告示「今後，無論阿基米德說什麼，都要相信他。」

洗澡的故事

關於阿基米德，還流傳著這樣一段有趣的故事。相傳敘拉古赫農王讓工匠替他做了一頂純金的王冠，做好後，國王疑心工匠在金冠中摻了假，但這頂金冠確與當初交給金匠的純金一樣重，到底工匠有沒有搗鬼呢？既想檢驗真假，又不能破壞王冠，這個問題不僅難倒了國王，也使諸大臣們面面相覷。

後來，國王請阿基米德來檢驗。最初，阿基米德也是冥思苦想而不得要領。一天，他去澡堂洗澡，當他坐進澡盆里時，看到水往外溢，同時感到身體被輕輕拖起。他突然悟到可以用測定固體在水中排水量的辦法，來確定金冠的比重。他興奮地跳出澡盆，連衣服都顧不得跑了出去，大聲喊著「尤里卡！尤里卡！」。(Eureka，意思是「我知道了」)。

他經過了進一步的實驗以後來到王宮，他把王冠和同等重量的純金放在盛滿水的兩個盆里，比較兩盆溢出來的水，發現放王冠的盆里溢出來的水比另一盆多。這就說明王冠的體積比相同重量的純金的體積大，所以證明了王冠里摻進了其他金屬。

這次試驗的意義遠遠大過查出金匠欺騙國王，阿基米德從中發現了浮力定律：物體在液體中所獲得的浮力，等於他所排出液體的重量。後來，該定律就被命名為阿基米德定律。一直到現代，人們還在利用這個原理計算物體比重和測定船舶載重量等。

愛國者阿基米德

在阿基米德晚年時，羅馬軍隊入侵敘拉古，阿基米德指導同胞們製造了很多攻擊和防禦的作戰武器。當侵略軍首領馬塞勒塞率眾攻城時，他設計的投石機把敵人打得哭爹喊娘。他製造的鐵爪式起重機，能將敵船提起並倒轉……

另一個難以置信的傳說是，他曾率領敘拉古人民手持凹面鏡，將陽光聚焦在羅馬軍隊的木製戰艦上，使它們焚燒起來。羅馬士兵在這頻頻的打擊中已經心驚膽戰，草木皆兵，一見到有繩索或木頭從城裡扔出，他們就驚呼「阿基米德來了」，隨之抱頭鼠竄。

羅馬軍隊被阻入城外達三年之久。最終，於公元前212年，羅馬人趁敘拉古城防務稍有鬆懈，大舉進攻闖入了城市。此時，75歲的阿基米德正在潛心研究一道深奧的數學題，一個羅馬士兵闖入，用腳踐踏了他所畫的圖形，阿基米德憤怒地與之爭論，殘暴無知的士兵舉刀一揮，一位璀璨的科學巨星就此隕落了。

【阿基米德對後世的影響及後世對他的評價】

有人說,是殘暴和無知殘害了阿基米德.據說羅馬皇帝知道自己的士兵殺死了阿基米德後,很後悔.
阿基米德早年在當時的文化中心亞歷山大跟隨歐幾里得的學生學習，以後和亞歷山大的學者保持緊密聯系，因此他算是亞歷山大學派的成員。

阿基米德是數學家與力學家的偉大學者，並且享有"力學之父"的美稱。其原因在於他通過大量實驗發現了杠桿原理，又用幾何演澤方法推出許多杠桿命題，給出嚴格的證明。其中就有著名的"阿基米德原理"，他在數學上也有著極為光輝燦爛的成就,特別是在幾何學方面.他的數學思想中蘊涵著微積分的思想，他所缺的是沒有極限概念，但其思想實質卻伸展到17世紀趨於成熟的無窮小分析領域里去，預告了微積分的誕生。 正因為他的傑出貢獻，美國的E.T.貝爾在《數學人物》上是這樣評價阿基米德的：任何一張開列有史以來三個最偉大的數學家的名單之中，必定會包括阿基米德，而另外兩們通常是牛頓和高斯。不過以他們的宏偉業績和所處的時代背景來比較，或拿他們影響當代和後世的深邃久遠來比較，還應首推阿基米德。

除了偉大的牛頓和偉大的愛因斯坦，再沒有一個人象阿基米德那樣為人類的進步做出過這樣大的貢獻。即使牛頓和愛因斯坦也都曾從他身上汲取過智慧和靈感。他是「理論天才與實驗天才合於一人的理想化身」，文藝復興時期的達芬奇和伽利略等人都拿他來做自己的楷模。

後人常把他和I.牛頓、C.F.高斯並列為有史以來三個貢獻最大的數學家。阿基米德公元前287年出生在義大利半島南端西西里島的敘拉古。父親是位數學家兼天文學家。阿基米德從小有良好的家庭教養，11歲就被送到當時希臘文化中心的亞歷山大城去學習。在這座號稱"智慧之都"的名城裡，阿基米德博閱群書，汲取了許多的知識，並且做了歐幾里得學生埃拉托塞和卡農的門生，鑽研《幾何原本》。

後來阿基米德成為兼數學家與力學家的偉大學者，並且享有"力學之父"的美稱。其原因在於他通過大量實驗發現了杠桿原理，又用幾何演澤方法推出許多杠桿命題，給出嚴格的證明。其中就有著名的"阿基米德原理"，他在數學上也有著極為光輝燦爛的成就。盡管阿基米德流傳至今的著作共只有十來部，但多數是幾何著作，這對於推動數學的發展，起著決定性的作用。

《砂粒計算》，是專講計算方法和計算理論的一本著作。阿基米德要計算充滿宇宙大球體內的砂粒數量，他運用了很奇特的想像，建立了新的量級計數法，確定了新單位，提出了表示任何大數量的模式，這與對數運算是密切相關的。

《圓的度量》，利用圓的外切與內接96邊形，求得圓周率π為：22／7 ＜π＜223／71 ，這是數學史上最早的，明確指出誤差限度的π值。他還證明了圓面積等於以圓周長為底、半徑為高的正三角形的面積；使用的是窮舉法。

《球與圓柱》，熟練地運用窮竭法證明了球的表面積等於球大圓面積的四倍；球的體積是一個圓錐體積的四倍，這個圓錐的底等於球的大圓，高等於球的半徑。阿基米德還指出，如果等邊圓柱中有一個內切球，則圓柱的全面積和它的體積，分別為球表面積和體積的 。在這部著作中，他還提出了著名的"阿基米德公理"。

《拋物線求積法》，研究了曲線圖形求積的問題，並用窮竭法建立了這樣的結論："任何由直線和直角圓錐體的截面所包圍的弓形（即拋物線），其面積都是其同底同高的三角形面積的三分之四。"他還用力學權重方法再次驗證這個結論，使數學與力學成功地結合起來。

《論螺線》，是阿基米德對數學的出色貢獻。他明確了螺線的定義，以及對螺線的面積的計算方法。在同一著作中，阿基米德還導出幾何級數和算術級數求和的幾何方法。

《平面的平衡》，是關於力學的最早的科學論著，講的是確定平面圖形和立體圖形的重心問題。

《浮體》，是流體靜力學的第一部專著，阿基米德把數學推理成功地運用於分析浮體的平衡上，並用數學公式表示浮體平衡的規律。

《論錐型體與球型體》，講的是確定由拋物線和雙曲線其軸旋轉而成的錐型體體積，以及橢圓繞其長軸和短軸旋轉而成的球型體體積。

丹麥數學史家海伯格，於1906年發現了阿基米德給厄拉托塞的信及阿基米德其它一些著作的傳抄本。通過研究發現，這些信件和傳抄本中，蘊含著微積分的思想，他所缺的是沒有極限概念，但其思想實質卻伸展到17世紀趨於成熟的無窮小分析領域里去，預告了微積分的誕生。

阿基米德是古希臘偉大的數學家、力學家。約公元前287年出生於西西里島的敘古拉，公元前212年卒於同地。

D. 水能載動一百捆乾草，卻載不起一粒沙子，談看法

理解1：其實這就像人一樣。黃河可以攜著泥沙滾滾東逝，而涓涓細流只能帶動一株草。水能載動一百捆乾草，卻載不起一粒沙子。這可能是普通人的境界，但勢如黃河的人就不一般了。
理解2：水能載動一百捆乾草，卻載不起一粒沙子。力能及處，為也。力不及處，縱也。隨遇而安，不勉強自己有成就，明哲保身。

E. 什麼是四大科學難題

1997年2月英國科學雜志《自然》報道用無性繁殖技術產生一隻取名為「多利」的「克隆羊」以來，此事引起了世界各國上至總統，下至公眾的廣泛討論，我國的新聞媒介也都有介紹和評論。本文將介紹產生「多利」的運作原理。
哺乳類和我們人類的卵細胞最先是由卵巢中的卵原細胞發生而來的。卵原細胞與我們身體的其他細胞（稱為體細胞，以別於生殖細胞）一樣具有雙倍的遺傳物質，即為二倍體細胞。它經過數次分裂，最終成為只含體細胞的一半的染色體（故稱單倍體）的成熟卵細胞。當然，這種卵細胞是不可能發育成為一個新個體的，它必須與含有同樣只有單倍染色體的精子結合（即受精），重新成為雙倍體的受精卵（即合子）才能繼續發育下去，形成一個新生命。從上述我們也就不難理解，這個新生命已分別接受母方（卵細胞）與父方（精子）各一半的遺傳特性了。因此哺乳類的這種繁殖方式稱為有性繁殖。
「克隆羊」或是其他克隆哺乳動物的「製造」，首先要取得上述的成熟卵細胞。科學家們為了一次實驗獲得更多的卵，利用一種稱之為「超數排卵」技術，即給成年母羊注射孕馬血清促性腺激素及人絨毛膜促性腺激素。這樣在它們的卵巢中一次便會有更多的卵成熟與排放。當排卵時，科學家們即可藉手術或腹腔鏡取出這種成熟的卵細胞備用。
卵細胞很小，主要由細胞核及細胞質兩大部分組成，一般只在 80至100微米之間。因此，科學家必須依靠一種稱為顯微注射儀的幫助，在放大幾十倍的條件下，用特製的極細玻璃管刺入卵內，將卵細胞核吸出。這樣該卵便成為一個無核的細胞了，決不是如有的文章所說的它只是一個「空殼」，也就是說該卵已無核遺傳物質了。
下一步要進行的是「核移植」，這是最關鍵的一步。以往用於核移植的細胞核多為胚胎分裂球的細胞核，分裂球是指受精卵經過數次分裂而形成的極早期的胚胎細胞。按照發育生物學的觀點與實踐，認為這種細胞本身是「全能性」的，意思是只要有一個這樣的細胞，它便可以發育成一個完整的胚胎。譬如說一個早期胚胎由八個細胞組成，此時若將細胞一個個地分開，它們便可發育成為八個胚胎。這表明分裂球的每個細胞核本來就具有分裂與增殖的能力。為此科學家們對用早期胚胎細胞核進行移植而產生新個體不以為奇。另外，在這里我們還順便提一句，用上述細胞的分離或是稱胚胎切割所得到的個體不能稱為 「克隆個體」。
「多利」的新奇之處在於：第一，不用並挑出胚胎細胞的細胞核，而「裝入」體細胞（乳腺細胞）的細胞核，進行核移植，它也照樣可以分裂並發育成個體。按照發育生物學的觀點，成年體細胞是一種「定向」了的，一定程度上分化了的細胞，即這種細胞的性質已經定型，是哪種類型的細胞和組織就是哪種類型的細胞和組織，正如乳腺細胞只能發育成乳腺組織一樣，不可能「再回頭」，重新獲得「全能性」。然而，「多利」的成功依然說明，即使「方向已明」的體細胞在一定的條件下，仍然具有「全能性」。第二，由於移入卵內的是體細胞，不僅含有雙倍的染色體，而且由此產生的後代細胞的染色體均是該體細胞的遺傳拷貝，因而由此發育而成的個體的遺傳物質與核供體的親本是一致的。另外，由於「多利」的產生未經過精子與卵細胞結合的受精過程，屬於無性繁殖，故此稱為「克隆羊」，意思是「無性繁殖的羊」。
核移植完成後，接著要將這種「核質融合」的卵置於體外培養，在它發育成早期胚胎（一般待它分裂至４～８個細胞），然後將它移植至子宮已可接受胚胎植入的另一隻母羊體內，直至羊羔出生。在這過程中，科學家要找一頭合適的母羊，進行人工激素處理，使子宮內膜增厚，以便上述胚胎的「著床」與發育。
從上描述不難看出，克隆羊的過程步驟很多，每步不慎都可能導致失敗。「多利」的產生固然是醫學生物學的一項重大突破，但仍有許多問題有待科學家們去探索。例如，卵細胞質在這種合子雜交中起什麼作用？它是如何調控或刺激細胞分裂的，即用科學家們的語言說，它是如何重新程序性的開啟細胞核基因表達的？是否身體任何一種類型的體細胞，或是一個處於任何細胞周期的細胞核均可在卵細胞質中發育分裂？既然細胞質對細胞核有一定的影響，那麼「多利」是否在各方面只與供核親本一致，還是有些不同？克隆動物固然可保持供核親本的優點，是否帶來單親繁殖的更多缺點，如對疾病的抵抗力低，有更多的發生遺傳性疾病的可能性，甚至種屬的退化？

F. 誰能貼出10000個科學難題 地球科學卷的目錄，特別是地質學和地球化學的目錄

《10000個科學難題·地球科學卷》：「十一五」國家重點圖書出版規劃項目。
目錄
《10000個科學難題》序
前言
地理科學
長江與黃河河谷是怎樣形成？ 潘保田 高紅山 師長興
河流河床物質組成沿流程變細過程中為什麼存在突變現象？許炯心
如何對於沖積河流河床形態方程進行封閉求解？許炯心
沖積河流為什麼會變得彎曲？許炯心
下墊面性質變化對局地氣候影響的定量解釋 顧衛
灰霾天氣的形成與演化 吳兌
分布式水文模型 洪陽 陳永勤 王加虎
缺資料流域的水文預報 劉蘇峽 夏軍
土壤脫硅富鋁化的熱、動力學條件是什麼？ 張甘霖 沈仁芳 黃景
種域大小地理梯度的Rapoport法則 沈澤昊
SLOSS-自然保育問題中的「獨大與數小」爭論 康慕誼 朱源
森林-草原過渡帶的生態機理 康慕誼 劉鴻雁 朱源
高山林線的形成機理 羅天祥 康慕誼 張林
森林植被分布的異常格局 羅天祥 張林
為什麼不同地區生物群會有如此大的差異？ 李宜垠
中國不同植被類型主要植物種類相對花粉產量和花粉源范圍 許清海 李月叢
樹輪氣候重建中低頻信號的提取 勾曉華 劉禹
中全新世晚期中國森林植被衰退的原因——氣候變化或人類活動？ 趙艷 陳發虎
農業起源之謎 安成邦 董廣輝 陳發虎
史前大洪水之謎 安成邦 董廣輝
我國內陸乾旱區末次冰期間冰段「大湖期」 陳發虎 范育新
亞洲內陸乾旱區降水變化的「西風模式」 陳發虎 張家武 趙艷 安成邦 陳建徽
中世紀暖期和小冰期是全球性的還是區域性的氣候異常？ 陳發虎 陳建徽 楊保
地理環境演變過程中的尺度效應和尺度轉換問題 陳振樓 王軍
環境基準及其賦值問題 周啟星
多種污染物的交互作用 劉文新 陶澍
如何定量區分環境污染與其他因素對人體健康的危害 劉文新 陶澍
復雜環境體系中化學污染物的鎖定和老化現象及其機理 孫紅文
新型污染物的環境污染和環境行為 祝凌燕
水環境中納米顆粒物的環境行為 陳振樓 楊毅
水體富營養化發生機理 陳振樓 王東啟
超積累植物積累機理及其成因 魏樹和 劉家女
自然固氮和脫氮機制 陳振樓 王東啟
為什麼難以確定可更新資源開發利用的臨界值？ 周濤
為什麼難以制定自然資源開發最優方案？ 周濤
災害鏈傳遞機理 趙晗萍
自然災害的風險與損失評估 李寧
自然災害周期性 張繼權
人地關系地域系統及其在地球表層系統中的地位 陸大道
社會經濟空間結構的「點-軸系統」形成機制 陸大道
如何理解社會經濟的空間結構及形成的影響因素 陸大道
地域功能生成原理及其主要影響因素.樊傑 陶岸君
全球環境變化中文化與制度因子的作用方式與機理 劉衛東 宋周鶯
信息技術因子對區域空間重組的作用機理 劉衛東 宋周鶯
地域文化的尺度間整合過程 周尚意
城市化過程與動力機制 方創琳 鮑超
巨型城市的形成機制與發展趨勢 顧朝林
城市蔓延的機理與規律 顧朝林
半城市化地區的形成機理與識別方法 劉盛和
產業集群的形成機制與空間效應 張文忠
產業空間轉移的周期性及其原理 張文忠
鄉村地域類型分異與重構機制 劉彥隨
新時期農業生產基地的形成與發展 劉彥隨
交通網路形成與演化的人文環境效應 金鳳君 王成金
區域間相互依賴性的原理與測算方法 樊傑
空間可達性內涵和測算方法 王成金 金鳳君
城市最佳人口規模的確定方法和測算 周春山
地質學
地球奇想：問地問天 劉嘉麒
生命起源 袁訓來
陸生植物登陸之謎 王懌
動物起源和寒武紀大爆發 朱茂炎
脊椎動物起源與早期演化 朱敏
鳥類及其羽毛和飛行的起源 周忠和
生物大滅絕之謎 沈樹忠 詹仁斌
生物大滅絕後的復甦 童金南
人類的起源 高星 劉武
地球生物學與微生物地質過程 謝樹成 段鴻福
大陸的形成、演化及其動力學 董雲鵬 張國偉
地球上大陸的地質歷史：多個大陸裂解-重組演化旋迴，還是圍繞古陸核向外逐漸生長？ 李錦軼
超大陸的形成、解體與演化 陸松年
大陸岩石圈的多層拆離構造作用 顏丹平
地幔柱構造及其驗證 張招崇
板內構造過程 林偉
盆山耦合 舒良樹
克拉通內盆地的成因 孟慶任
特提斯的魅力——起源、演化和資源環境效應 陳智梁
超高壓變質作用 張立飛
神秘的古亞洲洋 肖文交 張繼恩 韓春明
活動構造 張培震
中國大陸強震與活動地塊 張培震
世界的石油天然氣還能用多久？ 周總瑛 何治亮
超量煤層氣的賦存狀態與產出過程 侯泉林
如何把煤礦「暴戾殺手」變為寶貴的清潔能源 葉欣 何治亮
重要的戰略替代能源——非常規油氣資源 包書景 何治亮
無機作用對油氣的貢獻 劉池洋 邱欣衛
天然氣藏中劇毒的H₂S的形成與安全利用 劉全有 何治亮
中國陸相盆地油氣資源豐富的根本原因 邱欣衛 劉池洋
中國海相盆地油氣勘探難度大的症結 王建強 劉池洋
超大鈾礦鈾源之爭與地球鈾不均一性 李子穎 張金帶
礦產資源的偏富極 劉池洋 邱欣衛
適於地球巨型復雜系統的研究方法 劉池洋 張東東
滑坡災害及其預報 黃潤秋
泥石流的起動機理和阻力規律 余斌 唐川
地下工程或地下開採的地質災害超前預報 李天斌
高放射性核廢物的最終安全處置 王駒
水庫誘發地震的機理及預測 馬文濤
地面沉降 薛禹群
千古之謎——1908通古斯大爆炸 侯泉林
地球化學
深俯沖大陸地殼是如何折返的？ 李曙光
大陸地殼形成過程中的鈮（Nb）-鉭（Ta）之謎 肖益林
地球上最古老的岩石是什麼時候形成的？ 吳福元
為什麼在太陽系中只有地球才有花崗岩？ 吳福元
穩定的大陸克拉通為什麼會被破壞？ 吳福元
雪球地球假說 鄭永飛 儲雪蕾
全地幔對流與上下地幔化學分層 孫衛東 黃金水
下地幔密度陷阱 孫衛東 黃金水
地幔柱是否存在？ 徐義剛
可以通過計算模擬來預測地球內部物質及其物性嗎？ 段振豪 劉耘 陸獻彩 張志剛 張馳 崔航
地球鉛同位素之謎 李獻華
地幔組成的不均一性及其成因 李曙光
地核是怎樣形成的？ 李潔
地核中的輕元素之謎 李潔
地核的溫度究竟有多高？ 段振豪 崔航 張志剛
太陽系中最古老的物體是如何形成的？ 徐偉彪
地球-月球系統的撞擊成因假說 林楊挺
滅絕核素的分布和起源 林楊挺
太陽系的氧同位素異常 林楊挺
太陽系中還有其他生命的世界嗎？ 李一良
地球大氣何時氧化？ 蔣少涌 趙葵東 儲雪蕾
地質歷史時期大規模海洋有機質堆積事件發生的原因 彭平安
元古宙的海洋化學——硫化海洋 儲雪蕾
大規模火山噴發是生物滅絕的元兇？ 徐義剛 沈樹忠
地球存在一個深部生物圈嗎？ 李一良
地球上生命從什麼時候開始的？ 李一良
地球生態系統的終結：我們還有多長時間？ 李一良
早期地球上有機質的非生物合成及其演化 周懷陽 季福武
海底冷泉及其生態系統 馮東 陳忠 陳多福
青藏高原隆升能引起全球氣候變化嗎？ 吳福元 郭正堂
從中國黃土保存的核素¹⁰Be和磁化率的記錄重演過去環境變化 周衛健
白雲岩成因與碳酸鹽礦物氧同位素分餾 鄭永飛 蔣少涌
為什麼非傳統穩定同位素在高溫下可以分餾？ 滕方振
非質量同位素效應產生的機理 蔣少涌 趙葵東
持久性有機污染物的「全球蒸餾效應」如何驗證？ 王繼忠 曾永平
毒性物質一定致命嗎？ 曾永平 倪宏剛
天然氣水合物：地史時期地質災變事件的無形殺手？ 王欽賢 李一良 陳多福
是地球上早期生命導致前寒武紀硅鐵建造的形成嗎？ 李一良
微生物在礦物形成過程中的作用 周懷陽 彭曉彤
天然氣水合物形成與開發利用 吳能友 郭光軍 陳多福
地球深部超臨界流體 熊小林 鄭永飛
地球上水的來源 夏群科 劉少辰
海洋Nd同位素與Nd元素濃度悖論 凌洪飛
地球物理
海嘯 陳運泰
地震預測 陳運泰
熱流佯謬 陳運泰
地震早期預警 倪四道
地下絕對應力大小的測定 許忠淮
為何只有少數大地震有直接前震？ 許忠淮
地震震源破裂的物理過程 章文波 張海明
基於物理過程的強地表運動預測 史保平 孟令媛
地幔對流與板塊構造學說 黃金水 鍾時傑
熱點與地幔熱柱假說 黃金水 傅容珊
地震層析成像 江燕 陳曉非
慢地震 彭志剛
大地測量中動力學因素的探測與分離 楊元喜
內核是超速旋轉的嗎？ 申文斌 寧津生
十年尺度日長變化之謎 申文斌
高解析度厘米級全球大地水準面的確定 李建成 申文斌 晁定波
地球液核長周期振盪的研究與探測 徐建橋 孫和平
高解析度地球重力場時變信息獲取 張子占 鍾敏 鄭偉 許厚澤
地球內核平動振盪 雷湘鄂 徐建橋
錢德勒擺動的激發源是什麼？ 閆昊明
宇宙零與演化 楊寶俊 於晟
地球介質地震波完整傳播理論及有效近似 楊寶俊
深資源高精度地震探測 楊寶俊 劉財 李月
「上天容易入地難」是真的嗎？ 於晟 楊寶俊 李月 劉財
地球層圈結構中流體的作用 楊寶俊 林君 李月
人類活動能誘發地震嗎？ 陳顒
大陸岩石圈中放射性生熱率的垂向分布 何麗娟 汪集暘
地磁場起源 朱日祥 劉青松
同震電磁信號是否存在？ 黃清華
大陸地殼及岩石圈形變機制與動力學 沈正康
水岩相互作用與地震過程的成因機制 黃輔瓊
地幔轉換帶是含水的嗎？ 黃曉葛
亞穩態橄欖石在地幔過渡帶中的存在狀態 寧傑遠
太陽爆發的能量是如何釋放的？ 陳耀
太陽風的起源 宋禮庭
太陽風湍流的形成與耗散機制 何建森
日冕加熱機制 王赤 任麗文
極光之謎 宋禮庭
地球空間電流體系 徐文耀
磁層空間中的波-粒相互作用 傅綏燕
無碰撞磁場重聯的觸發機制及其電子動力學行為 陸全明
地球磁暴和亞暴產生機制 宗秋剛 張湘雲
磁層-電離層-大氣層耦合 徐寄遙 姜國英
電離層年度變化因何異常？ 萬衛星 余濤
電離層E區的突發層狀結構：Es層 萬衛星 左小敏
大氣和空間過渡區域中的奇異現象和基本物理過程 易帆
空間天氣災害 王赤 任麗文
地磁導航與生物啟迪 杜愛民 潘永信
大氣科學
水汽是如何進入平流層的？ 卞建春
建立什麼樣的立體觀測網才能滿足天氣和氣候變化監測與預報的需要？ 陳洪濱
大氣中准兩年周期振盪現象及其影響 魏科 陳文
地球氣候系統與多圈層相互作用 丁一匯
氣候變化與溫室氣體 丁一匯
生物氣溶膠在大氣冰核核化過程中的作用 杜睿
大氣垂直速度的准確計算問題 高守亭
氣溶膠在雲降水形成中的作用與人工影響天氣 郭學良
大氣邊界層和風能資源開發 胡非
新粒子生成 胡敏 岳玎利
平流層對對流層天氣和氣候的影響 胡永雲
東亞季風系統 黃榮輝
極地氣候變化及其影響 劉驥平
太陽活動與地球天氣氣候 呂達仁
集合資料同化中的模式誤差估計問題 孟智勇
非均勻大氣條件下輻射傳輸及其效應 毛節泰
城市與區域大氣復合污染 邵敏
氣候敏感性與反饋 孫穎
青藏高原對東亞氣候變化的影響 段安民 吳國雄
地球大氣的電學問題及氣候效應 郄秀書
雷暴起電與閃電過程及機理 郄秀書
雷電放電的物理、化學效應 郄秀書 楊靜
全球碳循環與氣候變化 徐永福
氣候極值 嚴中偉
生物氣溶膠的實時檢測 要茂盛
暴雨災害天氣的機理和預測研究 趙思雄 孫建華
城市化對氣候變化的影響 趙宗慈
人類活動在全球氣候變化中的作用 趙宗慈
自然因素在全球氣候變化中的作用 趙宗慈
人為活動改變全球氮循環的氣候凈效應 鄭循華
東亞獨特氣候變化的特徵和成因研究 周天軍
氣候系統模式與氣候變化的模擬和預測 周天軍
海洋科學
大洋西邊界環流系統三維結構理論的建立 王凡
氣候年代際變化的成因及預測 吳立新 李春
海洋混合——撬起海洋運動的支點 田紀偉
熱鹽環流的形成及演變機理 王偉
厄爾尼諾預測能力還有多少提升空間？ 陳大可
海-氣相互作用 喬方利
全新世千年尺度的氣候波動 李鐵剛
海岸地區是大氣二氧化碳的源還是匯 陳鎮東
海洋深部的空間遙感觀測研究 嚴曉海
海洋中溶解有機碳的年齡差異 王旭晨
海洋鈣化生物的不幸：海洋酸化 高坤山
生物可利用氮在海洋的儲量隨冰期-間冰期變化？ 高樹基
為什麼海床深部沉積物中有生命的存在？ 王桂芝
海洋吸收人為二氧化碳的能力會達到飽和嗎？ 翟惟東 戴民漢
陸源物質的輸入如何影響近岸海區的CO₂源匯格局？ 郭香會 蔡衛君
海洋微型生物碳泵 焦念志
海洋病毒——從納米尺度上影響全球生態系統 張銳 焦念志
非嗜熱古菌：海洋全球碳氮循環的新角色 張傳倫
地球上最大的基因工程實驗室——海洋微生物的基因轉移 張銳 陳峰
深海微型生物群落的代謝途徑及其環境效應 張瑤 焦念志
海洋微型生物的物種之謎？——從純系培養到環境基因組學研究的啟示 歐丹雲 胡安誼 焦念志
環境友好海洋污損生物防除 柯才煥 馮丹青
深海熱液生態系統 肖湘 李一良
喜馬拉雅山脈隆升的過程及其氣候環境後果 楊守業
「滄海桑田」與海平面變化 楊守業
深海沉積物輸運與沉積機制 范代讀
如何評價大型水利工程對河口及近海生態系統的影響？ 楊作升
俯沖板塊的撕裂：原因與結果 李春峰 楊挺 薛梅
海洋沉積動力過程對地質記錄的影響問題 高抒
令人費解的與海溝平行的地幔地震各向異性觀測 陳永順
為什麼沒有深度超過660公里的深源地震？ 陳永順
什麼因素控制俯沖帶地震的大小？ 王克林
編後記

G. 著名數學家，物理學家問題

一、生平簡介

阿基米德（Archimedes約公元前287～前212）是古希臘著名的數學家和物理學家。靜力學和流體靜力學的奠基人。公元前287年誕生於地中海西西里島的敘拉古城（今義大利錫拉庫薩）。他的父親是古希臘天文學家和數學家。阿基米德從小深受父親的影響，偏愛數學，很早就學習希臘著名數學家歐幾里得（約前330-前275）的《幾何學原理》。11歲的時候，阿基米德去當時著名的文化中心——尼羅河畔的亞歷山大城學習。學習期間對數學、力學和天文學有濃厚的興趣。在他學習天文學時，發明了用水力推動的星球儀，並用它模擬太陽、行星和月亮的運行及表演日食和月食現象。為解決用尼羅河水灌溉土地的難題，他發明了圓筒狀的螺旋揚水器，後人稱它為「阿基米德螺旋」。公元前240年，他學成後回到敘拉古，當了國王亥厄洛的顧問，幫助國王解決生產實踐、軍事技術和日常生活中的各種科學技術問題。公元前212年，敘拉古城失陷，正在聚精會神的研究科學問題的阿基米德，不幸被蠻橫的羅馬士兵殺害。

二、科學成就

阿基米德的主要科學貢獻是：

1．系統總結並嚴格證明了杠桿定律，為靜力學奠定了基礎。在總結前人經驗的基礎上，阿基米德系統地研究了物體的重心和杠桿原理，提出了精確地確定物體重心的方法，指出在物體的重心處支起來，就能使物體保持平衡。在《論平面圖形的平衡》一書中，進一步確定了各種平面圖形的重心，並對杠桿平衡條件做了嚴格的數學證明。得出重物的重量比和它們離支點的距離成反比的杠桿定律。運用這一定律，阿基米德設計過杠桿滑輪系統，創造了用小力把大船拉到水裡等奇跡。

2．在著名的《論浮體》一書中，他總結出了著名的阿基米德原理；放在液體中的物體受到向上的浮力，其大小等於物體所排開的液體重力。從此使人們對物體的沉浮有了科學的認識，從而奠定了流體靜力學的基礎。

3．確定各種幾何圖形的面積和物體的表面積、體積的計算方法，創立「窮竭法」。他精通幾何學，先後發現了幾十條定理。在《圓的度量》等著作中，提出了計算圓的周長、面積及扇形面積的准確公式；他用圓內接多邊形與外切多邊形邊數增多、面積逐漸接近的方法精確求出在這些計算中，他創立的「窮竭法」，實質上與現代數學積分計算的基本思想相同。在《論拋物線形的求積法》、《論球和圓柱》等著作中，阿基米德在計算拋物線弓形面積和球、橢球、旋轉拋物體等的表面積與體積時，進一步發展了「窮竭法」，可以說是現代微積分法的先導。他還首創記任意大數的方法，突破了當時用希臘字母記數最大數不能超過一萬的局限等。

和他的前輩及同時代的一些學者相比，阿基米德的學術活動有一個顯著的特點，就是他既極為重視科學的嚴密性、准確性，要求對每一個問題都進行精確的、合乎邏輯的證明；又非常注意科學知識的實際應用，親自設計製造過多種機械裝置和建築物，開創理論研究和實際應用密切結合的學風。

流傳下來的阿基米德的著作除上文提到的外，尚有《螺線》、《論錐體和球體》、《沙的計算》等。據現在所知，他失傳的著作有《天球儀的製造》、《論杠桿》、《支持》、《原理》和《反射光學》等。在他死後差不多兩千年，在公元1670年，英國牛津出版了《阿基米德遺著全集》。經歷了這么多世紀而保留下來的阿基米德的著作，就全部收在這部全集中了。

三、趣聞軼事

1．「給我一個支點，我能把地球挪動」
據說，當阿基米德專致於杠桿問題的研究時，國王責問阿基米德：「為什麼你的研究只停留在學問的游戲上？你所研究的學問到底有什麼用處？」阿基米德無比豪邁地回答：「如果給我一個支點，我就能把地球挪動！」一句話體現了一位科學家豐富的想像力、體現了科學家對力學定律的深沉理解和迷戀，也體現了阿基米德所特有的機智和理想。當然，這個支點是很難找到的，阿基米德也無法挪動地球。但據說當時他曾設計過一套杠桿滑輪系統，把一艘巨船輕松地從岸上推到水中，此舉在他的國家引起轟動，國王特為此下令：「以後凡阿基米德講的話，務必一律聽從」。

2．「王冠真假鑒定」
阿基米德在力學領域里另一個重要發現是浮力定律。傳說，阿基米德是憑借豐富的經驗和一時的靈感，在洗澡中發現了鑒定真假王冠的方法。那是在2200年前，當時敘拉古國王亥厄洛讓珠寶匠給他製作了一頂純金的王冠，做成後既高興卻又懷疑工匠偷了他的金子，王冠里可能有假，盡管做好的王冠跟送去的黃金一樣重，誰能保證那頂王冠沒有用銀子做成芯子呢？怎樣對王冠作無損傷的鑒別呢？國王把這一難題交給了阿基米德，阿基米德為此思考了許多日，仍無結果。有一天，他前往澡堂洗澡，當他跨入浴盆時，水溢出盆外，並感到身體有點漂浮，而且，身體浸沒在水中的部分越多，溢出的水也越多，同時水對身體的托力也越大。阿基米德欣喜若狂，一下從浴盆里跳了起來，光著身子就跑了出去，一邊跑還一邊喊：「尤里卡（希臘語：發現了），尤里卡」。事後，他給國王和大臣進行了表演：他把王冠以及和王冠相同重力的一塊純金和一塊純銀，分別放入裝滿水的容器中，由排出水的多少，測到了它們的不同體積，他根據王冠的體積大於純金的體積而小於純銀的體積這個事實，斷定在王冠里摻了假。另一種說法是，阿基米德取來等重的金塊、銀塊和王冠，分別稱出它們在水中的重力，算出它們在水中減少的重力，證明王冠里確實用銀子摻了假，工匠也被國王治了罪。阿基米德的一聲「尤里卡」，喊出了人類探尋到大自然奧秘時的驚喜。正是為了紀念這一事件，現代世界最著名的發明博覽會以「尤里卡」命名。

3．一位偉大的愛國者

阿基米德不僅是一位傑出的學者，而且是一位偉大的愛國者。傳說古羅馬大將馬塞拉斯率兵攻打敘拉古，阿基米德和敘拉古人民一起英勇抗擊入侵者。他把科學用於戰爭，搞出了許多軍事上的發明。他設計製造了大型拋石機，敵人到達城下，一按動機關，石塊自動拋出，砸向敵人；他讓守城的人各拿一面鏡子，組成大凹面鏡，把熾熱的太陽光集中到迎面而來的敵船上，燒得敵軍鬼哭狼嚎。羅馬軍隊對阿基米德害怕到了草木皆兵的地步，馬塞拉斯也驚叫說：這個「幾何學妖怪」「使我們出盡了洋相。他神奇莫測的法術，簡直比神話傳奇中的百手巨人的威力還要高超多倍。」

4．「等一下再殺我的頭」

公元前212年，古羅馬軍隊突破城防，打進了敘拉古。年已75歲的阿基米德仍在潛心研究數學，證明他的幾何題。羅馬士兵聲嘶力竭的吆喝，驚動了他。「喂，你們踩壞了我的圖，趕快走開！」阿基米德發怒地說。凶神惡煞的士兵毫不理會，並把刀劍指向了他的腦袋。阿基米德明白了將要發生的事情，坦然自若地說：「等一下殺我的頭，讓我把這條幾何定理證完。」然而，無知而又殘暴的羅馬士兵，一刀砍掉了阿基米德的頭顱。

5．永久的紀念

阿基米德生前最引為自豪的是這樣一個發現：高和底面直徑相等的圓柱體的體積，等於同它內接的球體積的一倍半。人們遵照他的囑咐，把一個含有內接球體的圓柱體圖案，銘刻在他的墓碑上，作為永久的紀念。

H. 求資源 《10000個科學難題•數學卷》

I. 一萬個為什麼天文地理卷

書籍目錄：
1 月球上真有嫦娥和玉兔嗎
2 銀河真是用銀子鋪成的河嗎
4 下雨是老天爺流的眼淚嗎
6 為什麼一年會有四季
8 風的大小是怎麼確定的
10 太陽系最大的天體是什麼
12 誰是九大行星中的老大
14 什麼是宇宙空間站
16 乾打雷不下雨是怎麼回事
18 為什麼水星表面會出現環形山
20 為什麼金星表面酷熱
22 人們怎麼知道地球在自轉
24 為什麼月亮會一直跟著你
26 月亮的「臉」為什麼會變形
28 流星是怎麼回事
30 太陽都是東升西落嗎
32 為什麼太陽會變色
34 為什麼風總是白天比晚上大
36 露水是怎樣形成的
.38 星座是怎樣形成的
40 為什麼日出日落時天空是紅色的
42 為什麼昆明四季如春
44 為什麼火星是紅色的
46 為什麼天空是藍色的
48 星星為什麼晚上才出來
50 為什麼雷陣雨前天氣很悶熱
52 春夏秋冬是怎樣劃分的
54 為什麼下雪不冷化雪冷
56 人怎樣在太空中生活
58 為什麼雷雨後空氣會格外新鮮
60 為什麼城市比郊區暖和
62 為什麼火星和木星間有小行星帶
64 為什麼夏日雨後會出現彩虹
66 月亮大還是太陽大
68 太陽能發熱，可月亮為什麼不能呢
70 「數九」天為什麼特別冷
72 北方冬天為什麼下雪不下雨
74 在太空中看到的地球是什麼樣子
76 為什麼看雲也能識別天氣
78 為什麼北方會有美麗的樹掛
80 為什麼有時土星的光環會消失
82 下雨時，閃電和雷聲誰跑得快
84 雲彩的形狀為什麼會不一樣呢
86 為什麼冬天能哈出白氣
88 「伏天」為什麼特別悶熱
90 宇宙有邊際嗎
92 為什麼山頂上比較冷
94 天上有多少顆星星
96 為什麼江南會出現「梅雨季節」
98 為什麼會出現日食
100 為什麼有露水時，一般是晴天
102 雪為什麼是白色的
104 為什麼陽光使你暖和
106 為什麼有晝夜交替現象
108 當太陽爆炸時會是什麼樣子
110 冰山全都融化了怎麼辦
112 為什麼月亮有圓缺的變化
114 什麼是太陽黑子
116 一天中什麼時候，空氣最新鮮
118 太陽系是怎樣形成的
120 為什麼會刮風
……
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億萬個為什麼（天文地理卷）
作 者： 黃卓越等主編；李慶康，馮春雷卷主編
出版項：中華工商聯合出版社 / 1993.12
原書定價：￥49.50
叢編項：無
裝幀項：精裝 26cm / 808頁
ISBN號：78010000** / Z228
關鍵詞：科學知識－普及讀物 天文學－普及讀物 地理學－普及讀物
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如下：
每當打開《十萬個為什麼》這本書時，看見這上面有許多深奧的問題，便產生了好奇心。 《十萬個為什麼》是一種科普知識系列叢書，內容數不勝數。大到天文地理，小到生活瑣事，每一篇文章都告訴我們一個科學的小道理。它不僅能幫我開闊視野、增長知識，還能提高學習的興趣，真是我的好幫手。 以前，我根本不知道九大行星和銀河。《十萬個為什麼》向我們介紹了天體的形成過程。我知道了金星、水星、土星、木星、火星、地球、天王星、海王星、冥王星是太陽系裡面的九大行星。而銀河則是許多像太陽系一樣的星雲構成的。我們人類居住的地球只是宇宙當中的一顆「小星星」。 《十萬個為什麼》當中經常給我們介紹一些有趣的自然現象，比如說一年中的「四季」是怎樣形成的？海底下是什麼顏色？海水為什麼發藍？等等。從中我發現了許多科學的道理，解開了我心中的一些謎團。 在這本書中，我最感興趣的一篇文章是「打蛇為什麼要打三寸和七寸？書上說的是打蛇打三寸是因為三寸是蛇的脊椎骨最容易打斷的地方，所以，一但被打斷，後面的器官也被破壞。打七寸是因為七寸是蛇的心臟所在部位，心臟被打碎，蛇當然沒命了。假期里，我經常隨爸爸媽媽去山裡旅遊，聽說山裡有很多蛇，萬一碰上了，就知道怎麼對付它了。 《十萬個為什麼》裡面還解答了日常生活中的一些問題，如：為什麼蘋果既能通便又可以止瀉？原因是蘋果含有豐富的有機酸和特別多的果蔬膠；為什麼晚上要刷牙？因為口腔里的細菌會使食物碎屑腐敗發酵。 總之，《十萬個為什麼》是一本好書，它讓我認識到世界是那麼豐富多彩，知識是那麼益智有趣；它讓我知道了科學就是力量，知識就是財富。我喜歡《十萬個為什麼》，當你翻開書卷，趣味盎然的知識故事讓你撲朔迷離；我喜歡《十萬個為什麼》，這套叢書集趣味性、知識性、啟發性於一體，深深地吸引住我。 在大自然的原野上，有多少條通往大自然知識高峰的小路，我將沿著這條小路，在知識的海洋里徜徉，做個有用的人。
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在地球上看是東升西落。
參考資料
月球是是距離地球最近的天體，它與地球的平均距離約為384401千米。它的平均直徑約為3476千米，比地球直徑的1/4稍大些。月球的表面積有3800萬千米，還不如我們亞洲的面積大。月球的質量約7350億億噸，相當於地球質量的1/81，月面重力則差不多相當於地球重力的1/6。
月球的軌道運動
月球以橢圓軌道繞地球運轉。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱「白道」。白道平面不重合於天赤道，也不平行於黃道面，而且空間位置不斷變化。周期173日。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的平均傾角為5°09′。
月球的自轉
月球在繞地球公轉的同時進行自轉，周期27.32166日，正好是一個恆星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱「同步自轉」，幾乎是衛星世界的普遍規律。一般認為是行星對衛星長期潮汐作用的結果。天平動是一個很奇妙的現象，它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因：
1、在橢圓軌道的不同部分，自轉速度與公轉角速度不匹配。
2、白道與赤道的交角。
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五芒星的起源是符號學。
人類在仰望星體時，在大氣層湍流的影響下會看到星星閃動的現象，為了表示星的閃動和亮度，古人通過發散的線型的密集和長短來標注不同的天體。而後期就產生了帶有強烈色彩的「角」星型。
在符號理論里，星體符號都和信仰有關：五芒星代表「原始神」的本體，而六芒星是「守護神的聖杯和聖劍的合體」。
所以在古時候的人類繪畫認為是神的星體的時候就被用五芒星的樣子來代替。而相比六芒星，五芒星更容易在繪畫上一筆畫出，而且保持平衡感，也更快捷，更能有強烈的符號感。
所以在快捷、信仰、祈禱的推動下，五角星完全的替代了其他星型，成為了天體的標志。
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滿意答案 好評率：100%
天文地理 tiānwén-dìlǐ
[knowledge] 用「天文地理」來泛指知識、學問,這種說法由來已久,例如許多舊小說中說到一個人很有學問,就說他「上知天文,下知地理」
古人說天論地 古人觀天 萬物起源
天象記錄 日食 流星 新星和超新星彗星五星連珠太陽黑子 石刻紀錄
歷法 歷法成就 治歷方法 節氣 中西比較 《太初歷》《大明歷》《大衍歷》《授時歷》
天文儀器 圭表日晷 漏刻 渾儀渾天儀地動儀 渾象 簡儀仰儀水運儀象台
著名天文學家 甘德 落下閎 張衡祖沖之 張遂（僧一行） 郭守敬 沈括
天文著作 《甘石星經》《靈憲》
著名地理學家裴秀酈道元徐霞客魏源
成就 制圖六體 風的觀測和儀器 降水的觀測和儀器 濕度的觀測和儀器 雲的觀測和雲圖集 《水經注》《徐霞客游記》《海國圖志》
書上學
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在地球儀上，你可以看到一條條縱橫交錯的線，這就是經緯線。連接南北兩極的線，叫經線。和經線相垂直的線，叫緯線。緯線是一條條長度不等的圓圈。最長的緯線，就是赤道。 經線和緯線是人們為了在地球上確定位置和方向，在地球儀和地圖上畫出來的，地面上並沒有畫著經緯線。不過，你想要看到你所在地方的經線並不難：立一根竹竿在地上，當中午太陽升得最高的時候，竹竿的陰影就是你所在地方的經線。因為經線指示南北方向，所以，經線又叫子午線。 在地圖上，通過地球表面上任何一點，都能畫出一條經線和一條與經線相垂直的緯線。這樣，就能畫出無數條經線和緯線來。怎麼樣才能夠區別出這些經線和緯線呢？最好的辦法是給每一條經線和緯線都起上一個名字，這就是經度和緯度。用經度表示各條經線的名稱，用緯度表示各條緯線的名稱。 國際上規定，把通過英國格林威治天文台原址的那條經線，叫做0°經線，也叫本初子午線。從0°經線向東叫東經；向西叫西經。由於地球是個球體，所以東、西經各有180°。東經180°和西經180°是在同一條經線上，那就是180°經線。 最長的緯線圈——赤道，叫做0°緯線。從赤道向北度量的緯度叫北緯；向南的叫南緯。南、北緯各有90°。北極是北緯90°。 由於經線連接南北兩極，所以，所有的經線長度都相等，都表示南北方向。緯線都表示東西方向。經線和緯線互相垂直、互相交織，就構成了經緯網。我們在閱讀地圖的時候，就可以藉助經緯網來辨別方向，也可以判斷出地球上任何一點的經緯度位置。 經線和緯線還可以把地球劃分成幾個不同的半球。象切西瓜一樣，把地球沿赤道切開，赤道以北的半球，叫北半球；赤道以南的半球叫南半球。如沿西經20°和東經160°經線把地球切開，由西經20°向東到東經160°的半球叫東半球；以西的半球叫西半球。 亞歷山大帝國曇花一現，不久就瓦解了。但以亞歷山大為名的那座埃及城裡，出現了一個著名圖書館，多年擔任館長的埃拉托斯特尼博學多才，精通數學、天文、地理。他計算出地球的圓周是46 250千米，畫了一張有7條經線和6條緯線的世界地圖。 公元120年，一位青年也在這座古老的圖書館里研究天文學、地理學。他就是克羅狄斯·托勒密。托勒密綜合前人的研究成果，認為繪制地圖應根據已知經緯度的定點做根據，提出地圖上繪制經緯度線網的概念。為此，托勒密測量了地中海一帶重要城市和據點的經緯度，編寫了8卷地理學著作。其中包括8000個地方的經緯度。為使地球上的經緯線能在平面上描繪出來，他設法把經緯線繪成簡單的扇形，從而繪制出一幅著名的「托勒密地圖」。15世紀初，航海家亨利開始把「托勒密地圖」付諸實踐。但是，經過反復考察，卻發現這幅地圖並不實用。亨利手下的一些船長遺憾地說：「盡管我們對有名的托勒密十分敬仰，但我們發現事實都與他說的相反。」 正確地測定經緯度，關鍵需要有「標准鍾」。製造准確的鍾表在海上計時，顯然比依靠天體計時要方便，實用得多。18世紀機械工藝的進步，終於為解決這個長久的難題創造了條件。英國約克郡有位鍾表匠哈里森，他用42年的時間，連續製造了5台計時器，一台比一台精確、完美，精確度也越來越高。第五台只有懷表那麼大小，測定經度時引起的誤差只有1/3英里。差不多同時，法國制鍾匠皮埃爾·勒魯瓦設計製造的一種海上計時器也投入了使用。至此，海上測定經度的問題，終於初步得到了解決。 經線： 連接南北兩極的並同緯線垂直相交線,也稱子午線。經線指示南北方向;所有經線都呈半圓狀且長度相等;兩條正相對的經線形成一個經線圈;任何一個經線圈都能把地球平分為兩個半球。 緯線： 在地球儀上,順著東西方向,環繞地球儀一周的圓圈,叫做緯線。所有的緯線都相互平行,並與經線垂直,緯線指示東西方向。緯線圈的大小不等,赤道為最大的緯線圈,從赤道向兩極緯線圈逐漸縮小,到南、北兩極縮小為點。 經緯線的來歷 公元前334年，亞歷山大渡海南侵，繼而東征，隨軍地理學家尼爾庫斯沿途搜索資料，准備繪制一幅「世界地圖」。他發現沿著亞歷山大東征的路線，由西向東，無論季節變換與日照長短都很相仿。於是作出了一個重要貢獻———第一次在地球上劃出了一條緯線，這條線從直布羅陀海峽起，沿著托魯斯和喜馬拉雅山脈一直到太平洋。 後來，長期擔任古埃及亞歷山大圖書館館長的埃拉托斯，測算出地球的圓周是46250千米，他畫了一張有7條經線和6條緯線的世界地圖。 公元120年，克羅狄斯·托勒密綜合前人的研究成果，認為繪制地圖應根據已知經緯度的定點做根據，提出地圖上繪制經緯度線網的概念。為此，托勒密測量了地中海一帶重要城市和觀測點的經緯度，編寫了8卷地理學著作。其中包括8000個地方的經緯度。為使地球上的經緯線能在平面上描繪出來，他設法把經緯繪成簡單的扇形，從而繪制出一幅著名的「托勒密地圖」。 15世紀初，航海家亨利開始把「托勒密地圖」付諸實踐。但是，經過反復考察，卻發現這幅地圖並不實用。亨利手下的一些船長遺憾地說：「盡管我們對有名的托勒密十分敬仰，但我們發現事實都與他說的相反。」 正確地測定經緯度，關鍵需要有「標准鍾」。製造准確的鍾表在海上計時，顯然比依靠天體計時要方便、實用得多。英國約克郡有位鍾表匠哈里森，他用42年的時間，連續製造了5台計時器，一台比一台精確。第五台只有懷表那麼大，測定經度時誤差只有0.54公里。與此同時，法國制鍾匠皮埃爾·勒魯瓦設計製造的一種海上計時器也投入使用。至此，海上測定經度的問題終於初步得到了解決。 我國採用北京所在的東八時區的區時作為標准時間，稱為北京時間。北京時間是東經120度經線的平太陽時，不是北京的當地平太陽時。北京的地理位置為東經116度21′，因而它的地方平太陽時比北京時間晚約14分半鍾。北京時間比世界標准時間早8小時。 地球一周被分成24等份，每一等份為一個時區。這樣一個時區是經度15度。一天24小時，所以相差一個時區就相差一個小時。經度零度即子午線的時間為世界標准時間。由於子午線穿越倫敦附近的格林威治市，故稱格林威治時間，這也是英國的標准時間。北京的經度是116度21分，所以在子午線往東第八個時區內。即東八時區。8×15＝120，所以東八時區的區時為東經120度的時間，就是北京時間。 那麼北京時間是在哪裡進行計算和發布的呢？是來自陝西省蒲城縣境內的國家授時中心。之所以選擇這里，是考慮：陝中地處大陸腹地，離中國大地原點僅100公里，發射的時間信號便於覆蓋全國；當地地質構造穩定，授時中心因地震等災難被毀壞的系數極小；由於其重要性，建立在內陸地區比較安全。 如今我們所說的1秒，其實就是銫原子躍遷振盪9192631770周經歷的時間，這是1967年10月召開的第十三屆國際計時大會正式定義的。國際上規定，取1958年1月1日世界時零時零分零秒的瞬間作為原子時的起點。 1968年10月，中國科學院國家授時中心建成。 1970年12月15日，時間城開始向全國進行短波廣播。半徑達3000公里的范圍內，人們第一次從收音機里聽到日後耳熟能詳的「……嘀，剛才最後一響，是北京時間×點整」。幾乎沒人知道，這全國統一的「北京時間」就是從這么荒僻的山區，這個神秘的大院播出的。
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一方面從書本上學，另一方面需要自己多出去走走，俗話說「讀萬卷書，行萬里路」嘛。尤其是天文地理這種知識，光看書本是不夠用的，還在於自己多多觀察，一點一滴培養起興趣了。歷史上一些宇宙天體的發現，還有哥倫布航海新大陸的發現這些都不是從書本上的來的，陸游說的好「紙上得來終覺淺，覺知此事要躬行。」這話對於學習天文地理知識特別重要。
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所謂的天文地理，不是一朝一夕可以學會的，也不是由哪位老師可以傳授的，老師只能起指引的作用，要靠你自己不斷的知識積累，有些是書不找不到的，全看你平時夠不夠細心
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多看一些圖
興趣最重要
勤奮努力,還要找竅門
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