第二章
原子學說的由來
1803年，英國比學家、數學家約翰·道爾頓首先奠定了科學的原子理論。後來，他計算出自己所了解的一些元素原子量的比值，並斷定了各種不同元素原子具有不同的性質和重量，從而開始了原子科學研究工作，導致了近代原子理論的出現。
約100年之後，另一位英國人歐內斯特·提琴福德發展了原子理論。在此基礎上，物理學家們發現了原子由質子、中子、電子、介子和其他一些粒子構成。目前還有新的發現，有待進一步研究。
元素周期表的由來
俄羅斯化學家德米特裏·伊凡諾維奇·門捷列夫在大學期間，為探索自然界中各種元素之間的內在聯係而苦苦思索過。1869年以前，人們對化學元素的認識還是比較孤立的、膚淺的，更談不上對未知元素的預測。門捷列夫決心揭開元素間內在聯係的秘密。當時人們已發現了63種化學元素，其中金屬元素48種，非金屬元素15種。為看清這些元素之間的關係，門捷列夫作了63張方形卡片，卡片上記載著元素的名稱、性質和原子量。然後，他就“玩”起這些紙牌來。象打撲克牌一樣，他不斷調換桌子上紙牌的位置。可總是排不好。後來，又經過多次反複研究和推敲，元素周期律終於被發現了。根據這個規律，門捷列夫把當時化學家已經知道的63個元素排列在一張表裏，這張表就叫做元素周期表。
兩年後，門捷列夫發表了一篇論文，文中他舉出了世界上還未被發現物質的詳細特征。科學家們進行試驗，尋找那些未知元素，不久一批新元素終於被科學家一一發現了。
酸堿指示劑的由來
酸堿指示劑是由英國化學家和物理學家波義耳發現的。
有一次，波義耳正在做實驗。他偶然把一滴鹽酸撒到一朵紫羅蘭的花瓣上，他趕緊把花放進水杯裏去衝洗，不一會兒，紫羅蘭的顏色竟然由紫變紅了。這一偶然發現，使波義耳感到十分驚奇，他又用其他酸做了同樣試驗，結果發現，其他各種酸同樣能使紫羅蘭由紫變紅。為了驗證堿是否能使紫羅蘭改變顏色，波義耳又做了一係列試驗，結果發現，堿同樣能使紫羅蘭改變顏色。波義耳又用不同的花朵，藥草、樹皮等泡出不同浸液，一一進行試驗。結果發現有一種從石蕊苔蘚提取的紫色浸液對酸堿的反應最為有趣：它遇到酸會變紅色；遇到堿會變藍色。波義耳想，如果用紙在這種浸液裏浸泡一下，然後拿出來烘幹，不就可以用它來測試酸性或堿性了嗎？於是鑒別酸與堿的指示劑就由此誕生了。
光譜分析法的由來
早在1758年，科學家們就注意到，在火焰上撒些鈉鹽，火頭立刻竄起明亮的黃色；撒鉀鹽則為紫色，其他金屬鹽類在火上灼燒也會使火焰“染上”不同的顏色。
過了半個世紀，德國著名化學家本生由此現象而受到啟發，是否能夠通過觀察物質在火焰上的顏色來判斷為何種元素呢？於是他不斷實驗，終於掌握了各種金屬及其鹽類在火焰中特有的顏色：鉀使火焰呈紫色，鈉使火焰呈黃色，鋇鹽是黃綠色……可是，當本生用此方法鑒別物質成份時，卻遇到了困難，多種元素組成的物質在火焰中呈多種顏色，混在一起，難以區分。後來，德國物理學家基爾霍夫告訴他，三棱鏡能將顏色分開，於是二人密切合作，發現每種元素的色線都按一定的順序排列在固定位置上，如一條條譜線，此結果使本生興奮不已，根據元素光譜，來分析物質成份的方法很快問世了，這就是光譜分析法。
“宇宙”一詞的由來
“宇宙”這兩字最早是由戰國時期的屍佼提出來的。其定義是：“四方上下曰宇，往古來今曰宙。”前者指明了空間的三維性，後者則說明了時間的範圍。與此同時，著名思想家和科學家墨子也有類似的定義。但最先將宇宙合稱的是東漢天文學家張衡。他在構造渾天儀的天文模型時，指出天地的關係，大地的形狀和大地的邊界。同時他也想到天地之外的世界。他指出：“過此而往者，來之或知也。未之或知者，宇宙之謂也。宇之表無極，宙之端無窮。”
這就是宇宙的由來。
天王星名稱的由來
1781年3月13日，晚飯後，同往常一樣，威廉·赫歇耳和他的妹妹嘉羅琳又來到自製的望遠鏡旁，注視著天宇。這時，雙子星座正在他們使用的直徑612英寸反射望遠鏡的視野裏。對遙遠的星空非常熟悉的赫歇耳立即看出這裏多了一顆六等小星，看上去同一般的恒星還有些不同。這個新目標馬上被赫歇耳盯住了。他們連續注視了十個夜晚，發現它不斷移動著位置。3月23日，赫歇耳向英國皇家學會報告了發現了一顆新“彗星”。根據他精細觀測的數據進行計算，得出這顆新星圍繞太陽的軌道近似圓形，而距離太陽比土星還要遠一倍。當時天文學家們意識到，這是太陽係的一顆新行星。許多人建議命名為“赫歇耳星”。但是謙虛的赫歇耳堅決不答應。最後大家以希臘神話中伏拉納絲神（天王）的名字給了這個新行星。
哈雷彗星名稱的由來
18世紀中葉，英國天文學家哈雷就在前人提供的大量記載中得到不少啟示，運用了萬有引力定律，計算了一係列彗星的軌道，發現1531年和1607年出現的彗星，和他自已在1682年觀測到的彗星，軌道極為相似，而且相隔都是75至76年。為此，他大膽地斷定，這三顆彗星是一顆，並且預言，這顆彗星在1758年前後將再次回歸，與地球人相見。在哈雷死後的第16年即1758年，這時，彗星果然回來了。科學界為紀念他的預言，決定把這顆彗星命名為“哈雷彗星”。
在哈雷謝世後，以他的名字命名的彗星已圍繞太陽轉過三次：1758年、1835年、1910年。事實說明，哈雷彗星也是太陽係中的一個成員，她與人間禍福毫無關係。關於彗星的種種迷信不僅不攻自破，而且科學界對她的興趣越來越濃厚。
天氣預報的由來
1854年11月14日，黑海上狂風卷起巨浪，把停泊在海上的英、法聯合艦隊的軍艦猛烈地摔向礁石、海岸。
法國皇帝拿破侖三世命令巴黎天文台調查這場風暴的起因。天文學家勒威耶通過搜集歐洲各地11月14日前後幾天的氣象資料，弄清了這場風暴的來龍去脈。勒威耶寫出調查報告。他認為，隻要各地的氣象觀測網用電報迅速傳遞氣象情報，繪製天氣圖，就可以進行天氣預報。根據他的建議，法國、英國先後開始了天氣預報，於是很快普及世界各國。
海浪預報的由來
古往今來，人們常用“無風三尺浪”來形容大海。的確，浩瀚的大海，波濤滾滾，白浪滔天，令人驚心動魄。據記載，1933年，美國軍艦萊梅帕號在從菲律賓向桑義赫群島返航途中，曾目測到太平洋上37米高的特大巨浪。在大洋上，由於狂風和惡浪所造成的海難，至今仍占世界海難事故的60％以上。因此，許多國家都十分重視海浪的研究和預報。早在19世紀初，英國人蒲福就根據風對地麵、海麵物體影響的程度，擬定風力大小的風級和浪高，製訂了著名的“蒲氏風級表”。
20世紀40年代，首先為軍事服務的海浪預報迅速興起。1942年，美國斯克裏普海洋研究所所長斯維爾德魯普與年僅25歲的澳大利亞地球物理學家蒙克共同研究，發明了利用天氣圖預報波浪的方法。此後，他們又提出了關於風、波浪、湧浪和岸浪的預報理論。1944年，盟軍在諾曼底登陸作戰獲得成功的原因之一就在於應用了這種預報理論。
進入50年代，人們基於對波浪的產生和發展的深入研究，將譜法應用於海浪預報。以菲利普斯的共振理論和邁爾斯的不穩定理論為代表，把海浪的理論研究推向了新的階段。
1960年，中國著名的海浪專家文聖常教授提出了馳名中外的《普遍風浪譜》和《普遍湧浪譜》理論。在文氏理論的基礎上，我國幾個海洋研究單位合作提出了風浪和湧波的預報方法，並在實踐中不斷改進和發展。從1982年9月27日起，國家海洋局海洋環境預報中心每天用4個頻率傳真播發西北太平洋實況分析圖和海浪預報圖，為海上作業和船舶航行最佳航線的選擇提供了重要的信息。4年之後，又通過每晚的電視節目公諸於世，為各行各業服務。
日曆的由來
我國始有曆法大約在4000多年以前，甲骨文中有一頁甲骨曆，也就是日曆。
真正的日曆產生於唐順宗永貞元年。皇宮中已經使用皇曆。最初記載國家大事、宮廷大事、皇帝言行。分為12冊，每冊頁數和每月天數一樣，每頁上注明了天數和日期。後又把月日、幹支、節令等內容事先寫在上麵，下部留空白以記事。這就是日曆。
七日一周的由來
七日一周的由來，說法不一。
一說最早是埃及根據月亮繞地球運行規律製定的。因為月亮由朔日到上弦，由上弦到望日，或由望日到下弦，由下弦再到朔日，差不多都是七天。
一說是古代兩河流域人民以七個天體（日、月、水、火、木、金、土）各代表一天，七天為一周。太陽神則主管星期日。“星期”，就是“星”的日期。在日語中。至今仍保留這樣的意思。
再一說是起源於《聖經》所說的“神在第七日休息”——在古猶太人看來，七被認為是個幸運的數字。據西方古典哲學家溫斯坦萊記載，在摩西統治以色列共和國時代所頒布的法律中有一項規定，七天中要抽出一天作為人們休息的日子，原因有三：一是讓居民有友好往來的時間；二是讓人和牲畜歇息一下；三是讓教區牧師有機會宣講法令和教義等。
格林威治時間的由來
英國格林威治時間是目前得到世界公認、使用最廣泛的時間。
17世紀，航海家已懂得使用緯度，但卻未能掌握經度。1675年，英王查理二世下詔，在倫敦東南泰晤士河畔的漁村——格林威治建立天文台，由天文學家約翰·福拉姆斯蒂德負責，他為此貢獻了畢生的精力。又經過幾代天文學家近200年的不懈努力，製訂了格林威治子午線，並確立了完善的計時法。1884年，在華盛頓召開的75國會議上，通過決議將格林威治天文台子午儀中心的子午線正式定為本初子午線，並以此線作為計算地球經度的起點和世界時間的起點，於是產生了格林威治標準時間。
北京時間的由來
北京時間是由我國的報時中心——中國科學院陝西天文台授時給北京天文台，再通過中央人民廣播電台播發出來的。
陝西天文台是我國目前唯一的一個規模最大的現代化授時中心。其授時部分主要是兩個播發標準時間與頻率的專用電台：一個是短波授時台，一個是長波授時台。長波授時試驗台是利用長波無線電波傳播時間信號，它的精確度比短波授時台更高，有比短波授時更為複雜、更精密的現代化儀器設備。這裏的氫原子鍾和銫原子鍾等現代化授時儀器，建立了我國的原子時間標準。其精確度可以保持3萬年乃至30萬年才有正負1秒的誤差。
夏時製的由來
在夏季把鍾表撥快1—2小時，以充分利用日光、節約能源的方法叫夏時製，又叫經濟時或日光節約時。
1907年，英國倫敦的企業家威廉·威利特撰寫了一篇題為《論日光的浪費》的文章，他呼籲人們早睡早起，以便利用自然光源，節約費用。為了在英國開展一場“爭取每年夏季將時針向前撥80分鍾的運動”，這位謀士提供了一筆可觀的宣傳經費。威廉·威利特還利用自己的企業進行夏時製的試驗，並取得了可喜的經濟效益。他認為，實行夏時製僅節約照明煤油一項，就相當於英國的全部國債。這位堪稱夏時製鼻祖的企業家還認為，夏時製是延年益壽、強健身心之舉，因為世界上大多數的壽星都有早睡早起的習慣。威廉·威利特的建議被提交英國議會表決，不料竟受到了農場主們的極力反對。他們暴跳如雷地說：“假如在規定的時間之前擠奶，牛乳的產量將會減少。露水也會給割草和曬草工作帶來麻煩。”於是，這項創見便被幼稚的想法打入冷宮。
1915年，威廉·威利特的建議被德國人接受與采納；1916年，英國和法國也仿照推行；1917年，不甘落後的美國人也投身夏時製行列。隨後，北自斯堪的納維亞半島，南至亞平寧半島的國家，紛紛采用夏時製。我國從1986年起實行夏時製，並從1988年開始，每年全國夏時製的起止時間定為：4月中旬的第一個星期日始，至9月中旬的第一個星期日結束。
天文鍾的由來
古代海員估計經度是推測航行法，這種方法很不準確，結果人們為之蒙受了巨大損失。
1714年，英國國會設立一個經度局，授權該局懸重賞發明一件測量經度的儀器，均誤差在每日3秒以下。約克郡一木匠之子約翰·哈裏森在1728年設計了一個航海時鍾。6年後，他向經度局呈上一號天文鍾，重72磅，以發條為動力，製造材料包括各種金屬，以適應溫度變化。在海上試驗結果，這隻天文鍾在三星期內的誤差隻有4分鍾。在以後的25年中，哈裏森又造出了三個鍾，較以前大有改進。
1761年，英國皇家軍艦“德普福”號攜帶哈裏森的四號鍾進行航海試驗。幾個月以後，船返回英國，鍾的全部誤差才有1分45．5秒。
指南針的由來
公元前300年的戰國末年，我們的祖先已經發現了磁石具有吸鐵的能力，而且已經大量開采使用了。我們聰明的祖先利用磁石的特性，發明了“司南”，這是指南針的雛形。司南是把磁石磨成長柄的匙子形，放在一個分成24個方向的銅盤上，匙子底很滑，銅盤又很光，使匙子旋轉，停止時，匙柄自然指著南方。
天然磁石在強烈的震動和高溫下，易失去磁性，加上使用司南還需輔助設備，很不方便，我們的祖先又進行了改革。11世紀，發現了鐵在天然磁石上摩擦後，也可以生磁，且比較穩定，於是便製作了人造磁鐵。
有人用人造磁鐵製造了“指南魚”。宋朝科學家沈括在《夢溪筆談》中記載了幾種指南針的構造，但都存在著缺點。後來，人們不斷總結經驗，進行改革，使指南針越來越完善，出現了像我們今天用的指南針。
經緯度線的由來
為了精確地表明各地在地球上的位置，人們給地球表麵假設了一個坐標係，這就是經緯度線。那麼，最初的經緯度線是怎麼產生，又是如何測定的呢？公元344年，亞曆山大渡海南侵，繼而東征，隨軍地理學家第凱爾庫斯沿途搜集資料，準備繪一幅“世界地圖”。他發現沿著亞曆山大東征的路線，由西向東，無論季節變換、日照長短，都很相仿。於是他為地理學做出了一個重要貢獻——第一次在地球上劃了一條經度線，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。
亞曆山大帝國曇花一現，不久就瓦解了。但以亞曆山大為名的那座埃及城市裏，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4．625萬公裏，畫了一張有7條經度線和6條緯度線的世界地圖。
公元120年，一位青年也在這座古老的圖書館裏研究天文學、地理學。他就是克羅狄斯·托勒密。托勒密綜合前人經驗，認為繪製地圖應根據已知經緯度的定點做根據，提出地圖上繪製經緯線網的概念。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個地方分經緯度。為使地球上的經緯線能在平麵上描繪出來，他設法把經緯線繪成簡單的扇形從而繪製出一幅著名的“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，經過反複考察，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。”
正確的測定經緯度，關鍵需要有“標準鍾”。製造準確的鍾表在海上計時，顯然比依靠天體計時要方便並且實用得多。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裏森。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。第五台隻有懷表那麼大小，測定經度時引起的誤差，隻有1／3英裏。差不多同時，法國製鍾匠皮埃爾·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。
“厄爾尼諾現象”的由來
近年來，隨著世界性氣候的反常，全球大麵積自然災害連續發生，在有關報道中經常出現“厄爾尼諾現象”的提法。
厄爾尼諾現象是指發生在太平洋的異常暖洋流。它嚴重影響世界的氣候變化，直接或間接地造成包括我國在內的廣大中、高緯度地區的災害性天氣。