前言

科学改变人类生活的无数个伟大瞬间，科学技术日新月异，人类的创造力也是无限的，科学的创新发展带来了惊喜和变革，为社会文明的发展带来了新的动力。能量守恒定律、几何空间、天体力学等等都为我们开辟了更为广泛的空间，与此同时也打开了我们认识世界的新视野。我们不能说这本书有多么惊世骇俗，但是一定会让读者觉得它可以敲开新世界的大门。

科学是什么？它是通往未知世界的桥梁，是连接想象和事实的纽带，是通往预期目标的指路明灯。科学自始至终都是用事实说话，虽然科学不是我们认知世界的唯一通道，但是科学确实是我们探索世界和宇宙奥秘最切实可行的实践方法。科学是客观的、讲求实事求是的，是建立在理性的基础上，把主观意识通过实验探究转化成客观事实的学科，近现代科学旨在用理性思维探究问题，理论和实践要紧密结合。在这个知识大爆炸的时代，我们迫切需要科学这个庞大的智慧理论体系支撑，而且科学是深奥的，我们在这个领域可以享受探索未知事物的乐趣。

科学家们畅游在这个“深不可测”的知识海洋中，用通俗的语言介绍给我们那些定理，让那些深奥烦琐的理论变得清晰简洁；他们还会告诉我们科学前沿所发生的事情。世界万物皆有联系，正是由于科学将这些关系巧妙结合，才显得引人入胜，而我们也从中发现世界是充满惊奇和美好的。本书结合了现在科学的发展，将科学的进化过程详略得当地呈现在读者面前，不仅阐述了人们探索科学的历程，还展现出了人类对未知世界的向往和探究的决心。这是关于科学发展历程的一部具有里程碑意义的著作，用清晰、简洁、明了的语句勾勒出科学发展的进程。

科学源自人们的生活，人们总是在不断发现和了解事物的新现象，而科学正是真理的代名词。科学探究揭示事物的本质，帮助我们看清事实。那么，这些探究的来源是什么呢？疑问和猜想是发现问题最基本的求知态度，而反复实践、批判、勇于质疑是科学实验中最基本的精神。科学发展和社会发展相互影响，而科学实践对人类历史的发展有着显著的推动作用。

亨利·庞加莱被公认为是十九世纪末和二十世纪初的领袖级科学家，他在数学、天体力学、相对论、量子力学等方面造诣颇深。他的思想和研究推动了整个科学界的发展，并且产生了深远影响。他在数学方面的成就也为整个学科的发展奠定了基础。庞加莱青年时期就被他的老师称为“数学巨人”，因为他在数学方面取得了巨大成就。他在空间几何（拓扑学）中提出的庞加莱猜想，被列入七个“千禧难题”之一；他在天体力学中提出关于天体力学可逆性的定理，为天体力学的发展做出了重大贡献。我们在保留和遵循原著思想的同时，客观地向读者阐述了庞加莱对科学规律、逻辑思维、经典理论等方面的见解。猜想的作用众说纷纭，可以说它是有两面性的，如果我们从一个辩证的角度出发，就会看到它存在于科学研究之中的必要性。猜想有很多种，能够证实的就逐渐演变成了真理，在以后的科学实验探究中发挥着重要的作用；那些没有被证实的就成了指导我们探索正确答案的垫脚石，帮助我们认识自然界的物质和现象。

数学作为科学里面的一门基础学科，追溯其发展过程要回到算术和几何等问题上。数学规范了自然科学的主体框架，对我们的生产生活有着深刻影响。谈及数学不得不说思维模式这个问题，经过层层递进的演绎推理，得出了很多结论。我们在已知公理的基础上通过一系列完美的证明推理得到大量的推论，它们将会带给我们更多的思考，更直观地向我们解释着自然界所发生的现象，我们在这个推理中不断积累结论，进而对宇宙有新的认知。很多学者会认为所有的研究和理论都是不容置疑、一成不变的，但实际上，并不是所有的研究发现都是正确的，所以我们应该在发现问题并经过研究之后，勇于向权威发出挑战，进而总结和得出新的结论。

在科学这个领域之中我们必须要善于思考和想象，正是因为好奇和不断思考，我们才能距离真相更进一步；再者凡事都要讲究方式方法，不管是微观还是宏观，都要求我们运用合理的数据分析手段和灵活多变的科学方法来证实。这本书诠释了对于科学的思考、探究、实验、计算、分析结果、得出结论这一系列过程，科学态度非常严谨。作者认为科学指的是自然界、社会以及思维发展规律的一个相对完善的知识系统，哲学研究的是最普遍和基础的问题，它有非常严谨的逻辑，科学也是如此，科学的发展离不开哲学。

我们人为地赋予了空间这个概念，那么我们是否可以感知到空间的存在呢？在本书中我们将会找到答案。我们所感受到的空间和几何展示的空间其实是完全不一样的，那么几何又来源于哪里？或许我们推断出来的那些定则，只是传统意义上的认知。相同的，在力学中也有相似的想法和疑惑，我们要看到基本法则并了解一般特性。数学领域的困扰在物理领域其实也是存在的。我们依旧可以用猜想的方法进行相关研究，如果能证实出猜想是正确的，那么我们就可以在这样的情况下继续向一个略微成熟的方向进行研究。

假使你乘坐一艘宇宙飞船去了外太空，除了体验遨游的快感，难道你不会产生疑惑和思考吗？你又会不会像那些天体力学的先驱那样展开深入的研究呢？天文学的发展历史悠久，天体运动等问题作为世纪难题一直是科学家关注的焦点。从古至今研究天体的最好方法就是观察，仅依靠我们的实验室设备是比较难模拟出来的。天文学的研究对我们的生活具有实际意义。与其他学科不同的是，天文学由于缺少理论的支撑，所以涌现出大量的假说和猜想，尽管如此，天文学的理论研究仍然为科学发展提供了便利条件。在每一个学科领域，这些理论都会随着时间的流逝，将最有说服力和价值的那部分保留下来，随后我们会给它们进行分类，这些可以看成是研究的进化史。

早期我们都是通过感官感知外界的，随着时代的进步，我们发明了测量仪器，通过实验测量计算间接认识事物的组成。物理思想和方法不仅对物理学本身有重要价值，在整个科学甚至是社会的发展过程中都扮演着非常重要的角色。它揭示了事物之间的规律和联系，它的发展和成长过程中所形成的有效独特的理论知识方法体系，也成了人类历史发展的长河中文明的瑰宝、智慧的结晶。

科学史对我们来说其实是极其短暂的，各个学科的研究方法大都是不断地对已经出现的现象进行总结所得出。立足于事实之后再看物质的关系，或许会另有发现。科学研究经历探索的过程，最终发现事物发展的基本规律，由此可以发现科学并没有我们想象得那样高深莫测，只要我们有善于发现的眼睛和乐于思考的想法就能解开想要冲破的科学枷锁。本书可以帮助大家解开一些科学领域的困惑，带领大家进入一个全新的世界。