现代科学里程碑系列丛书介绍了重大的科学突破，说明了它们对人类生活的巨大影响，介绍了这些科学里程碑的背景知识和探索过程，带领读者走进神秘的科学世界。

本书为该系列丛书之一，主要介绍了计算机、原子分裂和相对论这三项科学突破。

本书介绍了现代科学发展过程中具有划时代意义的三个重要里程碑。这些科学进步与人类生活息息相关，给人类社会、人类历史带来了巨大变化。本书科学性强，信息量大，史料翔实，图文并茂，融科学性、知识性和趣味性于一体，是一本难得的科学读物。

读科学故事，悟发明、发现之道，感科学之伟大，研究科学家的人生轨迹，写就自己的科学研究故事，让世人共享科技带来的伟大进步！

计算机

　引言

　第1章 今天的计算机

　第2章 从古代文明到新兴科学

　第3章 电力、真空管和新视野

　第4章 二战期间计算机的发展

　第5章　微型化发展

　第6章 21世纪的计算机技术

　大事记

原子分裂 　

　引言

　第7章　走近原子

　第8章 原子的内部结构

　第9章 揭秘原子核

　第10章　裂变释放

　第11章 新未来

　第12章 现代粒子物理学

　大事记

相对论

　引言

　第13章 爱因斯坦生活的时代

　第14章 物理学的动荡

　第15章 狭义相对论

　第16章 广义相对论

　第17章 相对论和原子能

　第18章 爱因斯坦的遗产

　大事记

第2章 从古代文明到新兴科学

前面章节谈论的计算机所有关键元件主要是20世纪下半期人们对技术认识巨大飞跃的结果。今天的计算机可以在几秒钟内处理大量数据，比一个数学天才一生中可处理的数据都多，这些机器经过漫长时间才变得如此先进。不过，现代计算机制造中使用的许多理念已经存在了几千年。

早期的处理信息方式

“计算”简单说来就是“计数”。用10个手指计数是十进制的基础。其他记录简单数字信息的方式还包括在棍子上刻V字形或使用鹅卵石。这也许过于形象化，却是早期人类对自己牲畜和其他财产进行记录的唯一方式。在古代，第一台可靠的计算器——算盘，就是用鹅卵石制作的。

拉丁词Abacus(算盘)的意思是平面。古人把10个石头排成一组，一组组排列好，然后对石头钻孔并用绳子串起，放人木制框架内。计算很简单——算盘(如左图)上，横梁上部的每个珠子代表5个单位，下部的每个珠子代表一个单位。右边第一栏代表个位，右边第二栏代表十位，第三栏代表百位，以此类推。熟练的珠算者可以非常快而准确地对多位数数字进行加减。人们一直使用这样的算盘，直到出现了现代电子计算器。

信息记载的某些最早迹象出现于公元前3500年左右的美索不达米亚(现在的伊拉克)。称为楔形文字的楔状字符被刻在湿泥板上；一旦晒干硬化，泥板便永久保存下这些资料记录。大约公元前2500年的古埃及，某些象形文字(埃及人的书写方式，一种以动物、人、神和工具为基础的符号)可以表示数字，用来记录日期和数量。

大约到公元前500年，古希腊人开始发展更复杂的数学。早期的数学家，如毕达哥拉斯和欧几里得，总结出了几何学的许多基本规律。大约在公元1世纪，罗马人进一步发展了由希腊人建立的数学原则。

阿拉伯计数系统

7世纪的印度，人们发明了用符号代表数字的一个体系。这些符号就是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。每个符号都有一个“绝对值”和一个“位值”。以数字“2”为例，“2”本身代表数字2，这是它的绝对值。但写到另一个数字内，例如“23”，现在的符号“2”就代表20。在数字234中，“2”则代表200。符号的“含义”依照其出现在数字中的位置而改变。这便是它的位值。这种应用数字的方法使得加、减、乘、除更加容易。

当然，这就是我们现代计数系统的基础，但它起初并不广为人知，大约在11世纪开始在阿拉伯世界使用，因此称之为阿拉伯计数系统。随后逐渐传播到欧洲，并在15世纪成了书写数字的标准方式。

其他文明也有不同的计算方法。例如15世纪，南美洲印加人用一种类似算盘的设备进行计算，称为结绳计数。这是一串打出的绳结。结代表1还是10的倍数要取决于它在绳上的位置——越靠近顶部，数字位值越大。最高的位值是10000，最低的是1。印加人甚至使用这种设备在村庄间传送信息：绳的颜色代表计数对象——黄色代表黄金，红色则代表军队等。

中世纪

15世纪，一门新兴科学——天文学在整个欧洲迅速传播。几个世纪以来人们一直对月相和星辰位置进行研究，试图计算出它们在宇宙中的位置。当时，人们还相信地球是宇宙的中心，太阳围绕地球转动。16世纪早期，尼古拉·哥白尼(1473—1543)断言：情况恰恰相反，即地球实际是围绕太阳运行的一颗行星。他需要进行数学演算和更近距离的观察，但由于过于复杂，他没能证明自己的理论。

16世纪末，望远镜的发明使得较近距离观察天空成为可能。意大利天文学家、数学家伽利略·伽利雷(1564—1642)使用了新仪器观看太阳和月亮的运动，他宣布哥白尼是正确的。

当时存在的一个问题就是没有足够精确的演算来证实这些观察。没有演算，科学家和天文学家只能大致预测星体和其他行星在天空中的位置。

物理定律

最后是德国数学家约翰尼斯·开普勒(1571—1630)证明了哥白尼和伽利略理论的正确性。他发现行星在椭圆轨道上围绕太阳旋转，并由此构想了一套“规则”，行星按这些规则移动运行。1627年，开普勒出版了他的天文星表。半个世纪后，艾萨克·牛顿(1 642一1727)在英国提出厂运动定律和引力定律——这是现代物理的基础。牛顿和德国数学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨(1646—1716)两人分别独立地创建了微积分学系统，这使预测行星在某时刻的位置成为可能。莱布尼茨接着发表了他关于二进制数的想法，相信它们代表了一种抽象的逻辑形式。二进制编码应用到了所有的现代计算机中。

开普勒、莱布尼茨和牛顿这些数学家打开了一扇门，向天文学、工程学和科学提出了新的问题。要发现这些问题的答案就要进行复杂的演算，可能是任何人一生都兀法完成的。人们开始尝试制造可以提供这方面帮助的机器。

……

P14-18

纵观历史，科学改变了生活，也极大地改变了人们的宇宙观。现代科学开辟了一个又一个未知领域，带人们进入一个个未曾涉足的地带，为人们打开了新视野，带来无数财富，科学发展标志着人类文明的进步。了解科学发展进程，学习科学家们锲而不舍的精神，有利于促进科学发展和社会进步。

有些科学发展以前人的研究成果为基础，但多数科学飞跃并非如此。一些科学进步是科学家长期研究的结果，但也有些产生于瞬间。科学的进步经常不期而至，它的到来往往标志着新的研究领域的开端，或者标志着现有科学领域的新重点。

《现代科学里程碑——计算机 原子分裂 相对论》介绍了现代科学发展过程中具有划时代意义的三个里程碑，而且讲述了这些科学飞跃的发展过程。

本书科学性强，信息量大，史料翔实，视野开阔，图文并茂，融科学性、知识性和趣味性于一体，是一本难得的科学读物。书中多样的知识板块使读者能够全面了解每个科学里程碑的相关知识。

★“科学小知识”板块对相关科技名词、自然现象、化学反应等进行了简明扼要的解释，将抽象的科学术语与日常生活联系在一起，有助于读者增长科学常识，真正了解科学现象。

★“关键人物”板块简要介绍了许多为人类文明作出突出贡献的科学家，这些科学家都对自然和身边的世界非常着迷，热爱科学和自己的工作。他们的成就是其执着的追求和首创精神的结晶。这些科学巨人对自己的研究领域充满激情，勤奋又锲而不舍。他们善于抓住机遇，勤奋钻研，执着追求，为我们树立了学习的榜样。

★“史实”板块介绍了人们对新科技的应用，展示科技进步给人类社会、人类历史带来的巨大变化。

读科学故事，悟发明、发现之道，感科学之伟大。寻觅自己最喜欢的科学家，研究他们的人生轨迹，写就自己的科学研究故事，让世人共享科技带来的伟大进步！