200年前的“科学前沿”都有哪些？
给孩子最好的科学教育
作者：Brian Koberlein
编译：刘霞
科学使我们的生活日新月异。今天，我们可以用望远镜看到宇宙的边缘，可以用量子力学操纵原子，可以编辑基因……面对这些令人眼花缭乱的前沿科技，你是否曾想过我们的科学是如何一步步从无到有、发展到今天的呢？
那么我们一起来看看两百年前，也就是1800年前后的世界有哪些“前沿科技”吧！
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在1800年，牛顿力学早已经建立起来。决定论定律支配的“机械宇宙观”广泛盛行。“机械宇宙观”认为，宇宙就如同一个钟表，当钟表师傅完成装配之后，将钟表上发条，钟表就会自行运作。而在这个世界里，上帝在完成创造万物之后，退居幕后，不再过问世事，但人类可以凭借其理性发掘世界的自然规律。
现在我们知道，牛顿力学适合低速的、质量不那么大的物体。但对于黑洞等极端天体，广义相对论就要派上用场了。
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天文学的成就逐渐显著。1781年，赫歇耳发现了天王星。在很久之前，人们就已经知道金、木、水、火、土五颗行星了。天王星的亮度虽然是肉眼可见，但由于亮度较暗，绕行速度缓慢，并且由于当时望远镜观测能力不足，未被古代的观测者认定为行星。赫歇耳发现天王星，首度扩展了太阳系已知的界限，这也是第一颗用望远镜发现的行星。
今天，我们对太阳系的了解还在不断加深。我们还发现了上千颗系外行星。巨大的望远镜让我们看到宇宙的边缘。人类对于宇宙的了解还在不断向前推进。
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地质学家在这个时候已经开始做地质图了。詹姆斯·赫顿于1785年发表他的论文《地球理论》，他在论文中提出，地球的年龄比我们通常认为的要长。在十九世纪，地质研究主要侧重于确定地球的年龄，当时有不同的估计数值，从数十万年到数十亿年不等。
这些估计大部分都偏离了正确的数值，今天我们知道地球的年龄大约为46亿年。
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“热力学之父”卡诺在十九世纪二十年代着手于他开创性的工作。卡诺是第一个把热和动力联系起来的人，他创造性地用“理想实验”的思维方法，提出了最简单，但有重要理论意义的热机循环——卡诺循环。经过这一世纪的进程，这一领域逐渐变得成熟。在十八世纪七十年代，麦克斯韦和玻尔兹曼发展了原子论的热力学（即统计热力学），以及对“熵”的正式定义。
人们对热力学的了解，为以后的发动机奠定了重要的基础。
约翰·道尔顿提出原子论，认为化学元素由坚不可摧的微粒——原子构成，它在一切化学变化中是不可再分的最小单位。同一类的原子称为元素。自这一世纪而来，化学家们分成两派，一派是以道尔和波尔兹曼为代表的“原子论者”；反对派则以马赫为代表。直到二十世纪初，原子是否存在的问题才彻底解决。
如今我们不仅知道原子，还知道更基本的粒子，比如夸克。但是夸克有内部结构吗？没人知道，这也是科学家正在探索的前沿。
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开尔文和亥姆霍兹将牛顿物理学运用到太阳上，计算在引力收缩条件下太阳能够燃烧多长时间。他们的结算结果是太阳只能燃烧约两千万年。
这个计算结果明显太短，甚至少于当时对地球年龄的一些估计。今天我们知道，太阳是以核聚变的方式产生能量。太阳的年龄和地球差不多。
图片来源：mendelweb
在十九世纪中叶，孟德尔通过观察豌豆的性状发现了遗传定律；1859年，达尔文发表了开创性著作“物种起源”。
如今，我们知道生命的奥秘隐藏在 DNA 等物质中，对 DNA 的了解也在把我们向生物学的更前沿推进。
上面的这些科学成果，在今天看来已经显得非常简单，但在当时已经是人类掌握的科技最前沿。再过200年，科学一定会带给我们更大的惊喜吧！
再过大约50亿年，太阳的燃料就会消耗殆尽，然后发生一场惊天大爆炸，太阳将会变成：
A. 白矮星
B. 中子星
C. 黑洞
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