一、牛顿（Isaac Newton）简介

　　牛顿作为一心做学问的科学家，内心倾向请教，属于自然神论、以实验与定量分析科学相结合治学，以自己的实践进行了近代科学需要大综合和划时代飞跃、形成科学理论体系，它适应了新兴的资产阶级极其需要近代科学技术的波切需要，而成为近代科学的标志性理论体系的完成者和主要代表人物。

　　经历和著作：世界近代科学史上最著名的英国科学家和数学家，1664年毕业于剑桥大学三一学院，1668年在剑桥大学读完研究生课程，并且继巴罗担任卢卡锡讲座教授。1696年出任英国造币局监督，1699年任造币局局长，1703-1727年连五届任皇家学会主席。主要著作有《自然哲学的数学原理》、《光学》、<光学讲义>、《宇宙系统》和《月球理论》等，还有《古王国变迁史》。主要科学论文有“论分析”、“《级数和流数方法论著》”、《普通数学或数学结构与题解集》、《未发表的科学论文集》（ARHall 编）。 还有被烧掉的《化学》书手稿，留下了千百万字的手稿。他也是近代科学革命成就的集大成者和做出决定性贡献的伟大科学家。他生于1643年1月4日（公历，按古罗马的儒略历应为1642年2月25日），死于1727年3月20日（公历），活了85岁。

　　主要贡献：牛顿在他的时代是一位几乎在各个学科领域都作出划时代贡献的，并集大成的划时代人物。尽管他的天才、勤奋和成就令至今的世人所敬仰，但是它毕竟受到历史条件的局限，因而为后代留下了广阔的发展空间。他奠定的理论力学、微积分、物质组成思想、光学实验发现和理论、万有引力定律、运动三定律、低速流体阻力定律、彗星理论、潮汐理论和宇宙系统论等都在各学科的历史上留下了划时代的和奠基性的巨大贡献。

　　成就的典型评价：

　　爱因斯坦在1927年几年牛顿逝世200周年时写道：“我觉得有必要在这样的时刻来纪念这位杰出的天才，在它以前和以后都还没有人像他那样决定着西方的思想、研究和实践的方向。他不仅作为某些关键性的方法的发民者来说是杰出的，而且他在善于运用他那是的经验材料上也是独特的，同时还对于史学和物理学的详细证明方法有惊人的创造才能。由于这些理由，它应当受到我们最深挚的尊敬”；关于牛顿的成就与爱因斯坦的成就相比较谁大谁小的问题，爱因斯坦本人早就作出回答。在他和英费尔德合写的《物理学的进化》一书中说：“科学的发展不是像毁掉一座仓库，在原地建设起一座仓库，而是像爬上一样，沿着一个个山头向上爬，爬得高了，看到起步小山还在那里，只不过显得矮些罢了”。

　　著名科学家卢瑟福（Lord Ernest Rutherford）在1931年回答有人提问这个问题时说过：“今天有一种颇为流行的误解，即科学是由推翻以前建立的理论才前进的，但这是极少的情况。例如，时常有人说爱因斯坦的广义相对论推翻了牛顿在引力上的工作。真理再前进一步会变成缪误……就爱因斯坦的工作与牛顿的工作的关系而言，仅仅是它的基础的一种普遍的推广，一个伟大的真理不是可抛弃的，而是予以修改，以便将它放在更加广泛和稳固的基础之上……”。(ASEve, Rutherord being ……,1939,p)

　　生物物理学家、科学学奠基人和第一任世界和平理事会主席JDBernal评价牛顿的《原理》说：“这部书坚持阐述了物理的说理，在全部科学史上是无与伦比的。就数学而论，只可以拿欧几里得的《几何原本》与它相比，就洞察物理的卓识和对思想上的影响而论，就只有达尔文的《物种起源》比得上它。这本书立即成为新科学的景点，这倒不是说他已到了作为正统学说的源泉的底部而受到崇敬--虽然多少有这种危险，特别在英国--而是说书中提到的种种方法可以作为以后推广的源泉而受到崇敬”。（贝尔纳，《历史上的科学》，1981，p277）

　　二、牛顿科学思想的核心是粒子和力

　　他的物质观是原子论，原子论在科学上的应用就是原子-粒子-质点-质点系-重心-质心的概念。它的物质组成学说是多层次的粒子靠吸引力与排斥力的作用，而形成物质三态，以至万物。

　　数学上：几何点；物理上：质点和重心；化学上：粒子的结合和分解；天文学上：以质点代天体。

　　三、数学上的贡献

　　1 1664年发明无限级数、收敛级数。

　　2 1664-1665年发明用极限法做曲线的切线。

　　3 1665年发明二项式定理

　　四、物理上的贡献

　　1 基本概念：

　　2 运动三定律

　　第一定律：不等同于伽利略惯性概念的发现。

　　第二定律：外加力与打破惯性运动的关系。牛顿的作用是发现 f∝m, f∝a, 所以f=ma 这是为发现万有引力定律的需要才发现的，发现于1684年10月之后，早于万有定律发现2-3个月。

　　第三定律：由于研究物体之间相互作用的关系才发现的，适用于天体运动。

　　3万有引力定律

　　4光学上的成就

　　五、化学上的贡献

　　1 采用大量实验方法研究化学作用，甚至自制仪器设备。自己带个助手作实验。兴起化学实验之风。

　　2提出了很多的元素和化合物的化学符号，为John Dalton后来的工作的先导。

　　3用物理的粒子组成学说和引力与斥力的观点研究物质组成：提出同种最小粒子--原子靠引力而结成不同层次较粒子和颗粒的学说，多达七层次以上，直到可见物体。

　　4用引力大小说明物质的化合和分解、溶解和融解。材料的比重差异在于粒子精细程度的不同结合。并容易说明物质三态的变化和元素间的嬗变。

　　5从粒子和力的观点提出无机物与生物之间的物质转化，以及精神的来源；他用电精（以太微粒子）的传递观点分析和说明感觉-神经-大脑-神经-肌肉-动作反应的传递机制，与今天的神经传递的钠、钾离子传递理论十分符合。他排除了心灵论、神创论和神经与肉体二元论，追求唯物的和科学的解决。

　　6进行定量分析和置换关系的实验和测量：他在1692年已经认识到酸、碱、土之间存在既定数量的化合关系。

　　7牛顿是继波义耳之后，在从炼金属向化学转化的过程中起了重大作用的人物，他逐步通过实验和用科学的粒子和力的观点，将对化合与分解的理解纳入科学的轨道。他的工作为摆脱神创论和炼金术中的迷信色彩起了关键的作用。

　　六、流体力学上的贡献

　　牛顿将他的《原理》第二卷献给了流体力学原理，他用实验和微积分分析对各种形状物体运动在静止的和低速的流体中产生阻力的研究，提出其阻力与速度的平方成比例。他提出了流体中抛射体和圆周运动体的运动阻力计算，弹性流体中脉冲运动速度与流体的弹性力和密度的平方分别成正、反比。这些工作为低速流体力学奠定了的理论和研究方法的基础。

　　七、开创了彗星理论、月球理论和宇宙系统论，发展了伽利略的潮汐理论

　　八、在科学和文化上的划时代贡献

　　1． 牛顿的科学理论将科学从中宗教神学和神创论的统治下较彻底地解放出来。

　　2． 将自然科学从自然哲学的思辨中分离出来。

　　3． 它奠定了近代理论物理和理论力学的基础，在前人静力学的基础上开创了动力学。

　　4． 在人类历史上首次用力学和运动原理，将天上和地上的规律统一起来，将“神创的”万象纳入科学的探索和理解的轨道。

　　5． 他发明的微积分人类历史上最伟大的数学发现之一，为近代科学的后来迅速大发展提供了最有力的数学工具。

　　6． 他集近代前期科学的大成，并做出很多学科划时代的、原创性的巨大贡献。

　　7． 他将实验、归纳和分析研究方法结合，运用分析与综合的数理方法，使机械论、因果轮系统化，成为近代科学方法的代表。

　　8． 牛顿的原子论物质观、科学的物质组成粒子说、动力学、引力相互作用，以及机械唯物论的方法论，对欧洲大陆和世界的科技界、教育界、文化界和政治界，产生重大影响。它通过法国的启蒙运动和百科全书学派，对法国大革命产生重大影响，一个科学家及其科学理论产生如此重大的社会影响，是古今所未有过的。

　　9． 牛顿的科学理论至今仍是各类学校课堂上必授的重要内容，是从建筑、桥梁到宇宙飞船、人造卫星设计及航空航天的主要理论和计算依据。它不但未过时和未被代替，而且发挥着空前的作用。

　　由于时代的局限性，牛顿的科学观和科学理论是用于宏观和低速运动的领域，现代科学在将它作为组成部分予以包容和发展。

遗传物质的变异是进化的内因，环境对遗传物质的变异起到诱发与筛选的作用，进化后的生物对环境又有反作用。

具体:

1 遗传物质的变异是进化的内因

自然界存在数亿种生物，它们形态各异，种类纷繁，生物的多样性，主要就是遗传物质不同造成的。同一物种遗传物质的相对稳定性保证了该物种的稳定性和连续性。而遗传物质的变异为生物进化提供了可能性。

11 基因突变和染色体畸变

中性学说在对生物大分子的量化分析后认为，基因随时会产生大量的中性突变。对于编码蛋白质的结构基因而言，当三联体密码中的 1 个核苷酸（尤其是第 3 位）发生置换往往不会使氨基酸类型发生改变。蛋白质的保守性替换又指出，即使改变了个别氨基酸残基，但该残基是在可变区域内这种变化也并不影响生命体的生存价值。此外，结构基因只是整体 DNA 序列中的小部分，还有大量不编码蛋白质的序列，如调节基因、重复序列、内含子、假基因和退化基因等。由此，木村资生（ MottoKimura ）等人结论生物进化在分子水平上起主导因素的是那些对生物生存即不有利，又无害的“中性”基因。但如何界定“绝对”的中性突变，仍然是一个复杂的问题。调节基因、内含子、重复基因、假基因等非编码蛋白质基因虽然不直接指导蛋白质的合成，但它们与各种环境因素相结合通过调节转录，翻译的过程来发挥作用。有研究表明：由猿到人的变化，主要是调节基因的变化，不是结构基因的变化 [1] 。许多实验证据也支持了 Gilbert 提出的关于内含子功能的假说，认为结构基因是通过内含子序列之间的重组，将外显子聚集在一起而产生的，即内含子是原初基因重新组合过程的残留物。此外，就目前人们的认识来看，内含子还具有影响基因的表达调控；调控 RNA 的剪接；编码特定的蛋白质；保护基因家族等功能 [2] 。同属于重复基因的 rRNA 和 tRNA 在蛋白质翻译中也具有各自的功能。假基因可通过接受邻近功能基因的片段或者由于功能基因移动而获得功能。假基因与功能基因之间发生外显子交换的例证已在小鼠 ψ a3 中有所发现 [3] 。一些单个核苷酸被置换后，也许不能改变氨基酸的类型，但它通过化学键对邻近核苷酸的作用是不容忽视的。它能改变邻近核苷酸的置换率。因此，我认为将一些基因突变定义为绝对中性是欠妥当的。

染色体畸变包括染色体结构和数目的变化，它与基因突变一样在进化中占有重要的位置。染色体畸变牵涉到 DNA 分子上较大范围内的变化，影响基因间的连锁和交换，改变基因表达的方式，产生生殖隔离机制，加速物种分化的过程等。

12 基因重组

病毒的进化很难用渐进突变累积来解释，病毒与宿主或其它病毒之间的基因重组引起的飞跃式突变起了很大的作用 [4] 。事实上，在微生物间由于转化、接合和转导引起的基因重组发生的频率比基因突变高达一万倍 [5] 。由此可见，基因重组是病毒及微生物进化的一种主要方式。对于高等生物来说通过食物摄入，有性生殖，微生物介导也能获得外源核酸，为基因重组提供必须的物质要素。张光明等人 [6] 提出微生物能有效介导基因重组，从原核生物到真核生物中广泛存在的转座作用可能是微生物介导的基因重组的一种重要方式。微生物先感染一种生物，携带上该种生物的遗传物质，再感染另一种生物，将所携带的遗传物质转移到另一种生物的基因组中。因为另一种生物本身已具有完善稳定的遗传机制，这种基因重组获得表达并固定下来的机率并不是很大，但不可否认基因重组在生物进化中起着重要作用。

2 环境对遗传物质变异的诱发与筛选作用

从生态学的角度来说，任何生物都生存在总体稳定又时时处于变化之中的生态环境中，与环境存在物质、能量、信息的交流。环境是生物进化的外因，它诱导遗传物质发生变异，又对其进行筛选，经过时间的积累达到生物的进化。这里指的环境包括生物环境和非生物环境，宏观环境和微观环境是指所有对研究主体有影响的外界因素。

21 环境诱发遗传物质变异

就化学环境而言，生物体从环境中摄入各种物质，经分解、吸收作用后，送入细胞中，这些物质中的某些化学成分与元素可能会与遗传物质的组成物发生反应，或使遗传物质的结构发生变化。某些化学物质直接作用于生物体的表面，也可能引起表面细胞的破坏，并使遗传物质发生变异。

物理环境能引起遗传物质变异的最主要因素是射线。生物生活在地球上，无时无刻不受宇宙射线和地球上的放射性物质发出的射线的照射。科学家作了统计，一个人一年平均受的射线照射在人体中可把大约十亿个分子的化学键打开。 DNA分子在人体中所占比例很小，计算结果，每年每人平均损伤约200个DNA分子 [7] 。若生物偶然接触到能量更大的射线则引起突变的机率更大。

现在，许多科学家利用遗传工程技术，将 DNA上的某些片段人为的进行改变，培育出有利于生产经济的新品种。进行了转基因改造的动植物及微生物若被推广，则为该种生物的进化提供了一定的物质可能性。新品种与近源野生种的杂交，有可能使人为改造过的基因片段得到传播，并且固定下来。这在植物中更为常见。也可以说这是人为环境对生物进化的影响。微生物介导的基因重组而使生物进化，则是自然的生物环境使遗传物质发生变化。

获得性状是否能遗传一直是生物进化研究中争论的焦点。如果获得性状可遗传，就可以进一步说明环境可引起遗传物质变异。生物学家已发现了不少获得性遗传的实例。例如，当用一种酶把枯草杆菌的细胞壁去除后，在特定的生长条件下，它们可以继续繁殖，后代也是无壁的，并且这种状态可以稳定地遗传下去，只有把它们放在另外的一种生长条件下，细胞壁才会重新生长出来 [8] 。逆转录酶的发现，也证实了获得性是有遗传可能性的。“生命环境均衡论”的学者们认为 :如果生活的环境条件改变了，生活也就发生改变，那么，动植物将采取适应其生活的性状，并且在这种性状永存的情况下，遗传因子也与之相应发生变化。但是必须经过地质时代这样漫长的时间单位。越来越多的证据证明获得性是可遗传的，但并不能认为获得性遗传是生物进化的主要方式。因为在环境条件未发生剧烈变化的很长时期，生物进化的脚步并没有完全停止。生物进化是许多因素共同作用的结果，归根到底都必须是遗传物质发生了改变，只有这样变异才能一代一代延续下去，。环境只能是进化的外因。

此外，有些科学家认为多数突变是自发的，完全随机的，这种看法不全面。 DNA链处于细胞中，它必然生活在细胞内环境中。氨基酸残基的脱落、置换、加入无不伴随着肽键的断裂，这就需要能量和物质的交流，这一系列变化都与细胞内环境密切相关。

22 环境对遗传物质的筛选

在分子水平上环境对遗传物质的自然选择是有建设性作用的 DNA链上的某一位点是处在其它基因位点的包围之中的,如果这一位点发生了变异要受到此位点周围其它基因的约束和干预。此外还要受到细胞核内环境中各种化学物质和染色体上组蛋白（只有真核生物具有）与非组蛋白的调控。总之，在一个新基因型进化初期，将选取提高个体适合度的有利突变。日本的太田（Ohta,1979）说，在分子水平上自然选择的主要作用是保持一个分子的现有机能，使它免受有害突变的影响 [8] 。

当遗传物质的变异通过了分子水平的自然选择后，还要接受更高级别的检验。不管 DNA上的突变位点是直接指导蛋白质合成，还是间接调控、影响转录和翻译的过程，绝大多数遗传物质的变异终究体现在蛋白质的变化上。多肽链上一个或多个氨基酸残基的变化可能影响蛋白质的空间构象及功能。多肽链在折叠时追求能量最低原则，完全折叠后的肽链要使它的空间构象有利于其功能的更好发挥。如果氨基酸残基的改变引起了蛋白质功能的变化，那改变后的蛋白质所发挥的功能将使生物体能更好地适应环境，提高其生存能力。以上就包括了细胞水平的自然选择，及蛋白质在发挥功能时与其功能相关的组织、器官水平的自然选择。这些选择将对由遗传物质变异引起的蛋白质变化进行筛选。

当遗传物质的变异最终体现在表型的差异上时，环境的作用就类似于达尔文所提出的自然选择理论了。只是根据现代生物进化理论，自然选择对象不是个体，而是种群。自然选择的价值在于种群基因库中基因频率的变化状况。

前面提到过有些突变似乎是中性的，没有任何意义。但当环境条件改变时，很有可能这些突变就不再是“中性”的了 [9] 。这些储备突变在环境条件发生改变时才有机会表达。近年来一些实验表明，存在着以热休克蛋白 HSP90为代表的一些分子机制，能够在一定程度上隐藏基因突变造成的表型变化 [10] 。也就是说，环境可以选择一些突变，让其表达，而让另一些暂时隐藏起来。通过这些隐藏的后备突变，个体有更大的机会适应变化的环境。

3 生物进化后对环境的反作用

约在 27亿年前，出现了含有叶绿素，能进行光合作用，属于自养生活的原始藻类，如燧石藻、蓝绿藻等。这些藻类进行光合作用所释放的氧，进入大气后开始改变大气的成分 [11] 。大气中游离氧的出现和浓度不断增加，对于生物来讲有极重要的意义。生物的代谢方式开始发生根本改变，从厌氧生活发展到有氧生活。代谢方式的改变打打出进了生物的进化发展。约在10～15亿年前出现了单细胞真核植物，以后逐渐形成多细胞生物，并开始出现了有性生殖方式。由此可见，生物的进化对环境有着极强的反作用，引起环境发生改变。而改变了的环境条件对生物进化的方向又有指导意义。人类有极强的改造自然和利用自然的能力。人类对自然环境的影响比任何一种生物都大。

起源和灭绝也都是生物不适应环境,被环境所淘汰的结果

其实它们和进化是一回事,只不过是结果不同

希望对你有帮助

　　四大发明在人类文明史上的重要地位，是中国成为文明古国的标志之一。古代，我国的科学技术在许多方面曾经居于世界前列，但过去的光辉历史不等于现在的荣耀。5世纪后的千余年里，欧洲处在封建社会之中。在这个漫长的时期里，我国的科学技术一直在向前发展，而欧洲的科学技术却停滞不前。到了十五、六世纪，由于封建制度的瓦解和资本主义制度的逐步形成，欧洲的近代自然科学得以诞生，却突飞猛进，超越中国，领先于世界。从此，中国的科学发展基本上就一直落后与西方国家。以至于最后，西方列强利用中国发明的指南针，火药，直接打到了中国。在清朝，强迫中国割地赔款，使中国成为了一个半殖民地半封建的国家。

　　中国人都知四大发明，因此而津津乐道。但是，千百年已经过去，国人是否还有其他什么值得夸耀的大发明呢？与此同时，在世界各地，改变人类历史的大发明却层出不穷，不计其数。例如：蒸汽机，电力，电灯，电脑，汽车， 飞机，互联网，等等。尤其是美国人和欧洲人改变世界的大发明真是数不胜数，大家是否看到他们因为自己国家的大发明而沾沾自喜，乐此不疲得到处宣扬呢？他们的大发明是不是也是同样的屈指可数，就这四个呢？了解自己国家过去的光辉历史，固然重要，但是死抱着过去，就会导致裹足不前，故步自封，自我麻痹。中国人的大发明不应该只有这四个，应该随着历史发展，不断增加才对。所以四大发明的正确称呼应该是四大古发明。

　　起源

　　尽管中华文明有很多重要的成就都以“四大”“五大”等命名，如四大美人、四大古典小说、四书五经，四大发明的概念却来源于西方学者，并在之后被中国人接受。

　　这些发明的重要性最早可能是由英国哲学家弗朗西斯·培根提出的，他在1962年写到：“印刷术、火药和指南针。。。使世界产生了不计其数的变革，以至于没有任何帝国，教派，个人对人类事务产生如此重大的影响力。”培根是一个政治家和哲学家，而不是科学家或考古学家，因此，他可能并不清楚这些发明的来源，没有提及这些是古中国的发明，而认为是西方的产物。然而，他的作品确实展现出了这些科技对中世纪的世界是多么的重要。

　　现在所指的四大发明最早是由19世纪的传教士和汉学家约瑟夫·爱德肯提出的。当爱德肯比较中国和日本时，提出学者们应当清楚日本没有像中国的造纸术、印刷术、指南针和火药那么重要的发明。这个发明清单被后来的著名英国生化学家、历史学家和汉学家李约瑟发扬光大。

　　指南针

　　指南针是用以判别方位的一种简单仪器。前身是司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针(俗称吸铁石)。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

　　指南针的发明是我国劳动人民，在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动，人们接触了磁铁矿，开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质。后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究，终于发明了可以实用的指南针。

　　指南针一经发明很快就被应用到军事、生产、日常生活、地形测量等方面，特别是航海上。指南针在航海上的应用有一个逐渐发展过程。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记有：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。文中指出，当时只在日月星辰见不到的时候才使用指南针，可见指南针刚开始使用时，使用还不熟练。二十几年后，许兢的《宣和奉使高丽图经》也有类似的记载：“惟视星斗前迈，若晦冥则用指南浮针，以揆南北。”到了元代，指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航，在不同航行地点指南针针位的连线图，叫做“针路”。船行到某处，采用何针位方向，一路航线都一一标识明白，作为航行的依据。

　　指南针的发明是古代先民对磁现象的观察和研究的结果。古代先民对磁现象的观察和研究的过程中，进一步了解了磁的性质，并试图更多地应用这些性质。传说秦始皇修建阿房宫时，有一宫门是用磁铁制造的。如果刺客带剑而过，立刻会被吸住，被卫兵当场捕获。这样的故事还很多，《晋书马隆传》记载马隆率兵西进甘、陕一带，在敌人必经的狭窄道路两旁，堆放磁石。穿着铁甲的敌兵路过时，被牢牢吸住，不能动弹了。马隆的士兵穿犀甲，磁石对他们没有什么作用，可自由行动。敌人以为神兵，不战而退。东汉的《异物志》记载了在南海诸岛周围有一些暗礁浅滩含有磁石，磁石经常把“以铁叶锢之”的船吸住，使其难以脱身。

　　魏晋南北朝时，我国先民对磁石的性质已有了很多认识。就连当时的诗人曹植在矫志诗中也用了“磁石引铁，于金不连。”的句子。可见他也了解磁石的性质。南北朝梁代的陶弘景在《名医别录》中提出了磁力测量的方法，他指出：优良磁石出产在南方，磁性很强，能吸引三、四根铁针，使几根针首尾相连挂在磁石上。磁性更强的磁石，能吸引十多根铁针，甚至能吸住一、二斤刀器。陶弘景不仅提出了磁性有强弱之分，而且指出了测量方法。这可能是世界上有关磁力测量的最早记载。

　　我国先民对磁石的性质的研究和认识是指南针发明和发展的基础。

　　指南针在古代主要被堪舆家们用于相宅相墓，同时也被用于航海及其他。正是这后者对人类社会进步发挥了巨大作用，因而指南针才得以跻身于古代四大发明的行列。我国典籍记载指南针用于航海，始于宋代朱彧1119年写的《萍洲可谈》，书中写道：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”之后，类似的文献层出不穷，这表明在航海活动中，指南针普及得相当快。这一发明后来经阿拉伯传入欧洲，对欧洲的航海业乃至整个人类社会的文明进程，都产生了巨大影响。

　　指南针也叫罗盘针，是我国古代发明的利用磁石指极性制成的指南仪器。因此，介绍司南必须从磁石说起。

　　磁石通常称为“吸铁石”，它把许多铁屑紧紧吸在一起，就象一个慈祥的母亲吸引自己的孩子，所以人们称它为“慈石”。

　　磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极，一头叫正极，另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁，地球的南北两头也有不同的磁极，地球的北极是负磁极，地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥，异性磁极相吸引的原理，拿一根可以自由转动的磁针，无论站在地球的什么地方，它的正极总是指北，负极总是指南。

　　战国时期，人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具——司南。但是，战国时期的司南是什么样子无法考证。《中国历史》课本插图——“司南”，是根据中国历史博物馆展品“汉代司南模型”绘制的。这个模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。地盘是青铜做成的，内圆外方，中心圆面磨得非常光滑，以保证勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八宿，共计二十四个方位。地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的，磁铁的正极磨成司南的长柄，勺头底部是半球面，非常光滑。使用时先把地盘放平，再把司南放在地盘中间，用手拨动勺柄，使它转动，等到司南停下来，勺柄所指方向就是南方。这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。

　　到了宋代，劳动人民掌握了制造人工磁体的技术，又制造了指南鱼。指南鱼是把薄钢片剪成鱼形，长二寸，宽五分，鱼的肚皮部分凹下去，使鱼象船一样能浮在水面上。然后把鱼和天然磁铁放在一起，由于磁体的吸力，钢片受磁感应也具有磁性。这种人工传磁方法制成的指南鱼比使用司南方便多了，只要有一碗水，把指南鱼放在水面上就能辨别方向了。经过长期的改进，人们又把钢针在天然磁体上摩擦，钢针也有了磁性。这种经过人工传磁的钢针可以说是正式的指南针了。沈括在他的《梦溪笔谈》中提到他对指南针的用法做过四种试验，即水浮法、缕悬法、指甲法和碗唇法。“水浮法”是把指南针放在有水的碗里，使它浮在水面上，指示方向。“缕悬法”就是在磁针中部涂上一些蜡，上面粘一根丝线，把丝线悬在木架上，针下安放一个标有方位的圆盘，静止时钢针就指示南北。“指甲法”就是把钢针放在手指甲面上，轻轻转动，由于手指甲的光滑，磁针就和司南一样也能发生指南作用。“碗唇法”是把磁针放在光滑的碗边上，转动磁什，便和指甲法一样发生指南作用。沈括经过精密的观察实验，还发现磁针指示的方向并不是正南正北，而是微偏西北和东南，这种发现在科学上叫磁偏角。而且指南针还能带给别人很好的辨别方向的用处

　　火药

　　用硝石、硫黄和木炭这三种物质混和制成的，而当时人们都把这三种东西作为治病的药物，所以取名“火药”，意思是“着火的药”。火药

　　自秦汉以后，炼丹家用硫黄、硝石等物炼丹，从偶然发生爆炸的现象中得到启示，再经过多次实践，找到了火药的配方。三国时魏国有个聪明的技师马钧，用纸包火药的方法做出了娱乐用的“爆仗”，开创了火药应用的先河。

　　唐朝末年，火药开始应用到军事上。人们利用抛射石头的抛石机，把火药包点着以后，抛射出去，烧伤敌人，这是最原始的火炮。后来人们将球状火药包扎在箭杆头附近，点着引线以后，用弓箭将火药射出去烧伤敌人。还有把火药、毒药，再加上一些沥清、桐油等，捣在一起做成毒球，点着以后，用弓箭射出，杀伤敌人是后来的“万人敌”。到了宋朝，人们将火药装填在竹筒里，火药背后扎有细小的“定向棒”，点燃火管上的火硝，引起筒里的火药迅速燃烧，产生向前的推力，使之飞向敌阵爆炸，这是世界上第一种火药火箭。以后又发明了火枪和枪，这些都是用竹管制成的原始管形火器，是近代代枪炮的老祖宗。

　　造纸术

　　造纸技术的发明，是中华民族对世界文明的杰出贡献之一。

　　发明人

　　东汉和帝元兴元年(公元105年)，蔡伦在总结前人制造丝织晶的经验的基础上，发明了用树皮、破渔网、破布、麻头等作为原料，制造成了适合书写的植物纤维纸，才使纸成为人们普遍使用的书写材料。被称为“蔡侯纸”。

　　蔡伦只是改进造纸术，而不是纸的发明人。

　　造纸术在7世纪经朝鲜传到日本。8世纪中叶传到阿拉伯联合酋长国。到12世纪，欧洲才仿效中国的方法开始设厂造纸。

　　活字印刷术

　　木活字

　　它开始于隋朝的雕版印刷，经宋仁宗时的毕升发展、完善，产生了活字印刷，并由蒙古人传至了欧洲，所以后人称毕升为印刷术的始祖。中国的印刷术是人类近代文明的先导，为知识的广泛传播、交流创造了条件。

　　雕版印刷是用刀在一块块木板上雕刻成凸出来的反写字，然后再上墨，印到纸上。每印一种新书，木板就得从头雕起，速度很慢。如果刻版出了差错，又要重新刻起，劳作之辛苦，可想而知。

　　北宋刻字工人毕升在公元1004年至1048年间，用质细且带有粘性的胶泥，做成一个个四方形的长柱体，在上面刻上反写的单字，一个字一个印，放在土窑里用火烧硬，形成活字。然后按文章内容，将字依顺序排好，放在一个个铁框上做成印版，再在火上加热压平，就可以印刷了。印刷结束后把活字取下，下次还可再用。这种改进之后的印刷术叫做活板印刷术。

　　这种印刷方法虽然原始简单，却与现代铅字排印原理相同，使印刷技术进入了一个新时代。

　　后来，元代著名农学家与机械学家王桢发明了木活字，并创造出比较简捷的适于汉字复杂特点的转盘排字方法，后来又发明了金属活字，使活字印刷得到了改进。唐代的雕刻印本传到日本，8世纪后期日本完成了木板《陀罗尼经》以后又传到朝鲜民主主义人民共和国、阿拉伯联合酋长国一带和东欧。15世纪，德国人学会了用合金铸字，从此毕升首创的活字印刷在欧洲各地推广开来。

　　印刷术是按照或图画原稿制成印刷品的技术。中国是世界上最早发明主的国家。早期的印刷是把图文刻在木板上用水墨印刷的，现在的木版水印画仍用此法，统称“刻版印刷术”( 亦称“雕版印刷术”)刻版印刷的前身是公元前流行的印章捺印和后来出现的拓印碑石等。造纸和制墨等生产技术出现之后，逐渐发明了刻版印刷技术。刻版印刷的始创时间，现在众说纷纭，尚未定论。我认为它始创于东汉，发祥在洛阳，盛行于隋唐。世界上现存最早的印刷物是唐咸通九年(公元868年)印制的《金刚经》(它全郑长4877毫米，高244毫米，由七张粘连起来而成一卷。卷首有释迦说法图，末有“咸通九年四月十五日王(王+介)为二亲敬造普施”题记。原藏于甘肃敦煌千佛洞，1899年发现。1907年为英国人斯坦因盗去，现存于英国伦敦不列颠博物馆)。

　　北宋科学家、政治家沈括曾在《梦溪笔谈》中有一篇文章叫《活板》，其中详细介绍了活板印刷术的全过程，通俗易懂，非常详细。

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天文现象触发地震，最直观的解释是月球的潮汐力，太阳由于远离地球，潮汐力小得多，至于其他星体干脆就小几个数量级。然而古籍中充满了星体靠近而引起灾变的记载。

“中科院地球物理所在1997年3月9日黑龙江漠河日全食时，将最精密的重力仪加密到每秒钟取值，观测到日全食时出现两个重力谷值。”

地球质量不可能突然减小，逻辑的结论是：日月地三星一线排列时，外来引力增强。这一现象无法用现有的物理理论解释。