科学外史（作者签名珍藏版）

前言

自序

昨夜星辰

为什么孔子诞辰可以推算

天狼星颜色之谜： 中国古籍解除恒星演化理论的困扰

那颗彗星，它是哈雷彗星吗

《周髀算经》里那些惊人的学说

谁告诉了中国人寒暑五带的知识

三件奇物的复制问题

古代历法：科学为伪科学服务吗

望远镜及其在中国的早期谜案和遭遇

千秋寂寞

羊皮书上的一场科学史奇案

泰山北斗《至大论》（上）

泰山北斗《至大论》（下）

星占之王：从《四书》说起

他还是地理学的托勒密

一个改变了世界的历史伟人

 伽利略的两本书：霍金都会搞错

开普勒：星占学与文学的后交点

传记中的牛顿：从科学家到炼金术士

爱因斯坦：曾经的超级“民科”

霍金：老生常谈也能作出新贡献

《大设计》：一个科学之神的晚年站队

性命交关

中国一项真正的世界

取悦女性还是战胜女性

作为养身之道的房中术

“内丹”之谜：自然奥秘还是人间神话？

四大发明

重新评选中国的“四大发明”

司南：迄今为止只是一个传说

火药及其西传：究竟是谁将骑士阶层炸得粉碎

中韩印刷术发明权争夺战回顾（上）

中韩印刷术发明权争夺战回顾（下）

兵凶战危

钓鱼城：战争史诗中的技术

杀人武器背后的人道底线

为何全球航空母舰只剩了十分之一

萨哈罗夫和福明海军少将的故事

外星文明

费米佯谬：随口一言竟成纲领

“费米佯谬”之中国解答

UFO谈资指南

星际航行：一堂令人沮丧的算术课

似真似幻

上古长寿之谜：西方和东方的故事

玛丽•雪莱还能当科幻的祖师奶奶吗

克拉克：一个旧传统的绝响

科学家与电影人之同床异梦

“科学技术臣服在好莱坞脚下”

多世界：量子力学送给科幻的一个礼物

科学政治

疯狂的恶棍与天才数学家

日食的意义：从“杀无赦”到《祈晴文》

FBI监控爱因斯坦： 一种科学政治学

全球变暖：幻影中的科学政治学

饮用水加氟：一个温故知新的故事

毒品大麻：一个科学研究的故事

前言

《科学外史》是我为法国时尚科学杂志《新发现》中文版写的专栏，这个专栏每月一次，已经写了十多年，在我的“长寿专栏”中名列第二。多承《新发现》杂志和其主编严锋教授的青眼，这个专栏我一直写得十分舒畅。虽然已经换了数任责编，但我们的合作一直很愉快。

不少朋友及学生，曾叩问我写专栏的“可持续之道”， 他们感到好奇的是，为什么十多年了还没被“榨干”？答案其实平淡无奇——经常读书、思考问题而已。我在给学生上课、和研究生讨论问题、和学术拍档研究问题、回答媒体朋友的问题等等的活动中，都会获得灵感。我的朋友和拍档有时会给我出题目：“江老师，这个事情好有意思，你写一次新发现吧？”甚至自告奋勇为我提供资料。后来又承当时的复旦大学出版社贺圣遂社长青眼，命将专栏文章集结，这才有了《科学外史》一书。出版之后，意外获得十余种荣誉，包括入选“2013 年中国好书”、入选中央国家机关干部读书活动13 种、获第13 届上海图书奖一等奖等等，很快重印多次，得以跻身于出版社“双效益”图书之列。

此次珍藏版，文字内容没有变化，但抽换了一些插图，装帧及版面也重新设计，务求在原版基础上更臻美善。

江晓原2017 年5 月18 日

于上海交通大学科学史与科学文化研究院

自序

自从严锋主持《新发现》杂志，我就应邀为该杂志写“科学外史”专栏，每月一次，迄今已写了整整七年（从2006 年第7 期起）。在国内报纸杂志上，这样的专栏也算非常“长寿”了。但这还不是我“长寿”的专栏——我和刘兵在《文汇读书周报》上的对谈专栏“南腔北调”，也是每月一次，从2002 年10 月起，迄今已持续了十一年。

回顾这些“长寿”专栏，皆有共同之处，通常刊物对作者高度信任，作者自己也在专栏上很用心。例如，《新发现》从不对我文章的主题和内容提出任何异议，几乎从不改动我文章中的任何字句（哪怕发现误植也要在电话中核实）。写了几年之后，杂志又将我专栏的篇幅从二页调整为三页（稿酬当然也有所提高）。投桃报李，我对“科学外史”专栏的撰写也越来越用心。“科学外史”逐渐成为我写得很开心的一个专栏。

“科学外史”当然与科学有关，但我并不想在这个专栏里进行传统的“科普”，而是想和读者分享我对科学技术的新解读和新看法。这些解读和看法都是在“反科学主义”（反对唯科学主义）纲领下形成的，所以经常能够和老生常谈拉开距离。“外史”是双关语：自学术意义言之，是科学史研究中与“内史”对应的一种研究路径或风格，重视科学技术与社会、文化等外部因素的关联及互动。自中国传统修辞意义言之，则有与“正史”相对的稗史、野史之意，让人联想到《赵飞燕外传》、《杨太真外传》之类，更家喻户晓的还有《儒林外史》。以前我写过一本《天学外史》，比较侧重“外史”的学术意义；现在这本《科学外史》，则是上述两种意义并重了。

我写专栏，绝大部分情况下每次写什么题目都不是预定的，总是到时候临时选定题目，这样做的好处是，既可以让喧嚣的红尘生活为专栏的选题提供灵感，还能够让每次的话题在“科学外史”这个广阔的范围中随意跳跃。

这些专栏文章见刊后，我会贴上我的新浪博客，它们经常会上博客首页，有时还会上新浪首页。看来它们得到了一部分读者的欢迎。

复旦大学出版社的贺圣遂社长，一直对这个专栏青眼有加，谬奖之余，遂有结集出版之议，我当然乐从。集子的书名，我和责编姜华想了很久，许多方案都不满意，我干脆就将专栏名称照搬过来，于是定名《科学外史》，开始编纂。

本来以为一个小集子应该很快编完，但中间出版社给我插进了另一个小集子《脉望夜谭》的任务——那是我在《博览群书》杂志上同名专栏的集结；接着我又有迁居之役，四万册图书，六千部电影，我花了近两个月才初步整理停当。另外还有种种俗务缠身，搞得《科学外史》屡编屡辍。责编姜华一直耐心催促和等待，我则惭愧之至。眼看又一个暑假来临，这件事无论如何不应该再拖了，今天终于将它编完。

因为专栏已经写了七年，如果将七年的文章全编进去，篇幅就太大了。我决定先编入一部分，共四十九篇。其余的将来编入《科学外史•Ⅱ》。但是我打散了这些文章见刊时的先后顺序，将这些题目跳跃多变的文章按照若干专题重新组合，这样阅读起来更有条理；如果读者想挑着阅读，选择起来也更方便。

江晓原2013 年6 月24 日

于上海交通大学科学史与科学文化研究院

晓原老师潇洒地穿梭于多个学科，多个时空，深入浅出地解读孔子诞辰、费米佯谬等种种谜题。在有趣、新奇的知识背后一以贯之的是对科学和人性的严肃思考。

刘慈欣︱著名科幻作家

在那种类似于传统文人“手倦抛书”式的休闲阅读中才可以体会的阅读意境，或许在对这本书的阅读中也是可以得到的。可以希望，这本书能够带给读者以一种不同于传统的对于科学及其历史的新的理解。

刘兵︱清华大学社会科学学院教授

《科学外史》讨论的据说是很枯燥的科学、科学史问题，但是晓原的文章写得有声有色，思想与文采俱佳，阅读起来完全是一种享受，全然不觉晦涩难懂。

刘华杰︱北京大学科学传播中心教授

这是一部打通科学、技术与社会、文化，解读奇人妙事、重审科学真意的佳作！

姬十三︱果壳网创始人、科学松鼠会创始人

“费米佯谬”之中国解答

1950 年夏天，某日早餐后的闲谈中，著名物理学家费米（Enrico Fermi ）的几位同事试图说服他相信，外星文明是存在的，后费米随口说道：“如果外星文明存在的话，它们早就应该出现了（If they existed, they’d be here）。”由于费米的巨大声望，此话流传开后，一些人将其称为“费米佯谬”（Fermi Paradox）——它现在又被称为“齐奥尔科夫斯基（K.Tsiolkovsky）• 费米• 维尤因（D.Viewing）• 哈特（M.Hart）• 蒂普勒（F.Tipler ）佯谬”，这里出现如此一长串人名，当然是因为他们都曾经参与了关于地外文明问题的讨论并且发表了重要观点之故。

“费米佯谬”有时又被称为“大沉默”（Great Silence）——因格瑞恩（G.D. Grin ）的论文《大沉默：关于地外智慧生命的争论》而得名。因为根据我们目前对于宇宙广袤和年龄的认识——姑且不论那种关于宇宙在空间和时间上都是无限的假设，如果认为在如此广阔的宇宙中（上百亿光年的空间，约700 万亿亿颗恒星），在如此漫长的时间里（100 亿—160 亿年），全宇宙总共只诞生了太阳系的地球这的文明，这听起来无论如何总是武断的。那么，总该有一个两个外星文明被我们发现，或到地球来访问过了吧？为什么它们至今仍然是沉默的呢？所以“费米佯谬”虽然来源于费米的随口一语，却有深刻意义。由于迄今为止，仍然缺乏任何被科学共同体接受的证据，能够证明地外文明的存在；但另一方面，科学共同体也无法提出任何令人信服的证据，能够证明外星文明不存在，这就使得“费米佯谬”成为一个开放的问题，从而引出各种各样的解答方案。

关于这些解答方案，我的博士研究生穆蕴秋小姐已经做了详细归纳，总共有50 种方案，大致可以分为三种路径：

1. 宇宙中不存在别的文明。这是相对来说省事的一种解答，只需论证地球环境条件之珍稀或独一无二。这也是目前中国科学界愿意采纳的路径，因为它可以很方便地与一切疑似的“伪科学”理论划清界限。

2. 外星文明是存在的（或曾经存在过），但它们迄今为止还无法和我们接触。这个路径上可以容纳许多假想，比如“外星文明的信号我们还无法接收或理解”、“外星文明没有接触其他文明的欲望”、“外星文明由于自身造成的灾难已经灭绝”，等等。

3. 外星文明已经来到地球，只是我们不知道。这是迄今为止富想象力的路径，其中不仅包括“地球人都是外星人”、“它们就在地球上而且已经卷入人类事务中，但不让我们知道”（例如史蒂芬• 霍金说人类劣根性太大，外星人认为我们不配知道真相）、“它们早就来过而且留下了证据”（例如前些年很流行的冯• 丹尼肯的《众神之车》）等比较肤浅的假想，也包括了一些具有相当思想深度的假想，例如：“动物园假想”（1973 年）：地球是一个先进外星文明专门设置的宇宙动物园。为了确保人类在其中不受干扰地自发生长，外星文明避免和人类接触，只是在宇宙中默默地注视着人类。所以人类始终未能接触到外星文明——也许永远接触不到。

“隔离带假想”（1987 年）：远在我们的太阳系形成之前，外星智慧生命已经在银河系开疆拓土进行殖民了，此后银河系进入“稳态时期”，此时知识是有价值的资源，先进的外星文明为此留下了一颗能产生生命形式的行星——地球，并将它隔离起来，以便为它们提供原生态的宇宙文明信息资源。“天文馆假想”（2001 年）：人类很可能是生活在一个虚拟世界里——高级智慧生命设计了一个高度仿真的“天文馆”，向我们呈现一种宇宙幻象，在这种幻象中，宇宙中似乎不存在别的智慧生命。也就是说，我们通常接受的那种对宇宙的理解可能根本是不正确的。这种假想的思想资源可以直接追溯到科幻电影《黑客帝国》（The Matrix ）和《十三楼》（The Thirteen Floor）。上述这三种假想都需要有一个假定，即在所有的宇宙文明中，随着科学技术持续发展，必有某个文明终成为先波兰科幻小说家斯坦尼斯拉夫•莱姆进的文明，此时它就会取得整个宇宙的掌控权，随后将诸落后文明逐一摧毁、制服或同化。

上述50 种“费米佯谬”的解答中，有许多出自西方的科学共同体成员之手，而且是以学术文本发表在科学刊物上的，当然也有一些来自幻想小说——某些深度的思想，恰恰来自小说，比如波兰的科幻小说作家斯坦尼斯拉夫• 莱姆（S.Lem ）的小说《宇宙创始新论》就是这样的作品。

半个多世纪以来，这些假想全都出自西方人之手，中国人始终未能在这个问题上插过一句嘴。为何会如此，是一个值得我们深思的问题——但不是本文要讨论的。

许多年来，许多中国人一直在为中国本土原创科幻作品不景气而哀叹。我也曾经加入这个哀叹的队伍。但2008 年这个局面终于被打破了，刘慈欣的“地球往事”三部曲，部《三体》销售就创出了本土科幻小说的新纪录，出版社随即推出了第二部《三体II • 黑暗森林》。“地球往事”三部曲当然不是为了解答“费米佯谬”而写的，然而“费米佯谬”及其解答确实从头至尾贯穿了第二部。

小说对“费米佯谬”提出了一种较为精致的解答——黑暗森林法则。它基于两条基本假定和两个基本概念之上。两条基本假定是：

1. 生存是文明的需要。

2. 文明不断增长扩张，但宇宙中物质总量保持不变。两个基本概念是：

“猜疑链”，由于光速不可超越，直接导致宇宙中各文明之间无法进行即时有效的沟通和交流（比如试图和四光年以外的文明交流，你的一句话必须等待至少八年才会得到回应），这使得“猜疑链”无法截断，所以任何一个文明都不可能信任别的文明（在我们熟悉的日常即时有效沟通中，即使一方上当受骗，也意味着“猜疑链”的截断）。

“技术爆炸”，是指文明中的技术随时都可能爆炸式地突破和发展，这使得对任何远方文明的技术水准都无法准确估计。

由于上述两条基本假定，只能得出这样的推论：宇宙中各文明必然处于资源争夺中；而“猜疑链”和“技术爆炸”使得任何一个文明既无法相信其他文明的善意，也无法保证自己技术上的领先优势。所以宇宙就只能是一片弱肉强食的黑暗森林。在小说结尾处，作者借主人公罗辑之口明确说出了他对“费米佯谬”的解释：

宇宙就是一座黑暗森林，每个文明都是带枪的猎人，像幽灵般潜行于林间……他必须小心，因为林中到处都有与他一样潜行的猎人。如果他发现了别的生命……能做的只是一件事：开枪消灭之。在这片森林中，他人就是地狱，就是永恒的威胁，任何暴露自己存在的生命都将很快被消灭。这就是宇宙文明的图景，这就是对费米佯谬的解释。

也就是说，宇宙中各个文明必然处在的敌意中。因为只要在宇宙中发现任何别的文明，正确的策略就是立即对它发起进攻并尽力消灭它，所以宇宙中的任何高等文明不会主动向别的文明暴露自己的存在，这就是“大沉默”的原因。

刘慈欣对“费米佯谬”的这个解答，是中国人为此贡献的个解答。在上述50 种解答中，可以归入第二路径。这种解答的一个重要推论是：

在人类尚未做好接触地外文明的充分准备之前，任何主动向外星发射地球信息的行动（比如各种METI 项目）必然是极度危险的。