開篇引言

親愛的讀者:你們好！很高興能在這裡與有緣人相遇。從此刻開始，我即将以大衆能看懂的語言文筆為大家講解科學是什麼，如何理解它，那什麼是科學呢？簡單的說，就是人類從進化出智慧開始，認知世界并加以學結經驗并最終為人類自身服務的學科，都可統稱為科學，廣義上的科學！是的，現在你所看到的一切人造物，人類的語言，社會的秩序等等，都可認為是科學研究的成果！

那麼，産生科學的前提是什麼？就是獨立思考的能力！遇到一些事物的運行，問自己為什麼會是這樣？有什麼規律嗎？進而建立底層邏輯鍊條将事物的規律串聯起來，得到一個符合觀測與測量結果的答案！那麼，科學是如何從最原始的形态發展至今的呢？未來科學又将引領我們走向何方？帶着這些疑問，我簡單總結一下，不容錯過！

世界是如何運行的？

站在一個上帝視角去看問題，你會發現一個非常有趣的現象，人類總是忙忙碌碌，熙熙攘攘，絡繹不絕。 一切都顯得那麼井井有條有一種美的秩序，還有春秋冬夏，星辰運轉！這一切真的太美妙了，什麼？這不是很正常嗎？有什麼奇怪的？是的，普羅大衆确實這麼認為，那是因為我們僅僅是作為一個信息的接收者迎合這個世界所以司空見慣，但是當你以一個思考者的姿态去審視這個世界時，你會發現，世界的運轉真的太奇妙了！裡面似乎藏有無盡的奧秘！

那麼世界是如何運行的，簡單來說，分為人類社會是如何運行的，總稱為社科。大自然是如何運行的，統稱為自然科學。在我的作品中，講的就是自然科學！就是人類社會科學以外的萬物運行法則！

奇妙的大自然，需要科學來解讀

鬥轉星移，春秋冬夏往複，大自然如此瑰麗奇妙又充滿魅力！小至亞原子粒子，大到巨型星系，物質，能量，時空，生命與智慧，每一個單拿出來都是宏大的命題！那麼我們如何解讀世界的運轉呢？科學！那麼，如何理解科學呢？

科學的形成，經驗科學

實際上，從人類原始社會開始，比如舊石器時代，甚至人類從懂得制造工具和生火開始，不可否認，科學就已經開始形成了！這就是最原始的科學形态！然而這時候的科學來源于經驗總結，而非考慮其底層運作邏輯，我們管它叫經驗科學！

比方說，烏雲密布，狂風肆虐，古人就已經知道要下雨了，别看很搞笑，連動物都知道的事兒，但這就是最簡單的經驗科學。那麼，有沒有人去想:為什麼會下雨呢？雨水從何而來？當然有，哪怕是原始人智者！隻要細心觀測，總會發現規律！

科學的底層邏輯與實踐科學

下雨了，地面會濕，太陽出來了，地面會被曬幹，那麼，是不是雨水消失了呢？非也，它隻是轉換成其他的存在方式！燒一鍋水，水沸騰，霧氣彌漫，那彌漫的還是水啊，我們管它叫水蒸氣，在鍋上方吊着半圓形鍋蓋，你會發現，霧氣冷卻後，又形成水珠了，在地心引力作用下，它，又落下來了，嘿嘿，這不就是下雨的底層邏輯嗎，雖然過程不盡相同，但邏輯是一樣的！科學邏輯鍊的建立，讓人類的認知到達了一個新的層次，受用至今乃至将來！

然而，事物的規律需要記錄，量化，與數據支撐，這又是一個嶄新的課題，我們需要用到數學這個工具！比如蘋果落地，通過記錄不同高度，到達地面速度變化，時間變化等數據的變化，可推導出重力加速度G是一個常數。簡而言之，就是根據已知規律通過數學工具推導未知的一個過程，結果與測量實踐吻合且具有普适性，那就是科學的，那麼此事物的規律就可以用物理（化學）公式表達出來，便于人們的學習與應用！并傳授給後代的人類，您現在看到的科技世界，正是數千年人類知識積累的成果！

科學界的烏雲，理論科學新征程

經典科學之所以經典，是因為它的理論與實踐，在如今低速世界仍然可廣泛适用。然而，光，粒子，電磁波等物理概念的出現打破了這一甯靜！

麥克斯韋方程組完美的演繹了電磁學，方程組計算出光速是一個常量C，然而問題來了，我們知道，在經典物理中，測量速度要事先選定參照系，那麼，光的參照系是什麼？

受牛頓時空觀的影響，科學家們提出了一個絕對靜止的參照系“以太”，并做了相關的實驗，由于地球是運動的，光和地球都在“絕對靜止”的以太上運動，按照經典伽利略變換，在不同方向發出的光的速度相對地表理應不同，但是實驗結果讓人大跌眼鏡，在不同方向上測出來的光速，居然是沒有變化的！經典科學大廈出現了動搖，伽利略運動變換已經在低速運動學得到了檢驗，而麥氏方程組又那麼的完美，抛棄任何一方都是不可取的，怎麼辦呢？

相對論橫空出世

這時候在瑞士某專利局的小職員愛因斯坦靈機一動:既然你們實驗都檢測不出光速的變化，那麼我們換個思維方式，就假定光速不變，而且是相對任何參照系都不變，這也是你們實驗的結果，并保留伽利略變換的相對性原理（後稱狹義相對性原理），看看能發現什麼？

就這樣，狹義相對論正式問世，它既囊括了伽利略變換（低速近似），又與麥氏電磁學相協調，不久後廣義相對論也問世，并且成功預言了一些物理現象。這就是理論科學，先假設定義，再建立數學模型，推導出某些物理規律，再在以後科技發達實驗條件允許的情況下再檢驗。

想必大家也是對相對論非常感興趣，但此理論需要懂得的前綴知識龐大，待大家對前綴知識有理解以後我會出相對論的專題！讓普通大衆都能看懂相對論在說什麼？

理論物理新時代，微粒子運動

與此同時期的黑體輻射，光電效應等物理現象的發現，科學界進入了一個不同于經典科學的領域，量子領域。簡單的說就是研究粒子的運動特征，該運動具有波粒二象性，就是說粒子你不去“觀測”的時候體現出波屬性，“觀測”的時候又體現粒子屬性，感覺粒子能意識到人觀測它，其實沒有那麼玄乎，既然是觀測具體路徑，肯定是有探測器的微粒子與之産生量子效應你才能觀測到啊，也就是改變了它的路徑和意識無關。至于量子延遲擦除實驗也并沒有違背因果律！總而言之，量子力學目前還不能完美描述粒子運動規律，并且和經典科學有沖突的地方。基于篇幅限制暫不細說。

從20世紀初至今，物理界的研究從經典物理轉向理論物理，理論物理的研究與應用給世界帶來了翻天覆地的變化，但似乎也陷入了瓶頸，而實驗難度卻越來越大。理論物理的突破任重道遠。

人工智能與星辰大海，科技的未來和展望

提起人工智能，大家腦海中想像的是未來都是人工智能機械臂，人類解放生産力能做更多有意義的事情，這個可以有，也是一個思路。 未來也是朝這個方向發展的，人工智能的最終使命是輔助人類進入星辰大海，雖然現在地球的自然資源人類還可以繼續使用，但終歸會耗盡。新的能源提取方式也不知何時能成功，開拓太空資源是一個未來的發展方向！

還有人可能會想，意識上傳，機械飛升，或制造出類人強人工智能，這過于科幻了，人類迄今為止都搞不明白大腦與神經系統等運作機制是如何産生意識的，更别說創造了，上傳也不行，因為底層邏輯都不清楚。人類目前的科技水平連單細胞生命都創造不出來，有人有疑問了，不是已經制造出來了嗎？比如人工蛋白質，人工細胞，基因編輯等等。注意，這隻是在原有生命體上的改造或複刻而已。什麼時候人類能從一堆分子“捏合”成一個生命體，那就是真正的創造生命了。

人類能造出電腦，宇宙飛船等高科技産品，目前就是制造不出生命，生命的規律和意識的産生有時候甚至比研究宇宙更為複雜。但是現階段的人工智能在可見的未來确實能提高生産力，并方便于人類生活。

結語

很久以來，我就有一個為大衆做科普的想法，如今終于能實現了，由于篇幅限制今天也是一個随筆手寫。筆者打算做一個全科普系列，包括天文，地理，經典與理論物理，生命，地球科學，以及前沿科學理論猜想（科幻）都有。所有文章都是建基于科學底層邏輯，輔以故事性，叙事性，邏輯推理，議論，還有抒情散文等寫作風格，以通俗易懂的文筆帶大家品味這個婀娜多姿的奇妙的世界是如何運轉的！希望大家能學習到知識的同時也能收獲愉快，這也是我堅持原創的動力，感謝您的關注！

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