第一个故事：“脉冲星”的发现
1967年，乔瑟琳·贝尔，英国剑桥大学的一位研究生，用她导师安东尼·休伊什设计的一种测量“行星际闪烁”的射电望远镜，意外地发现了后来被称为“脉冲星”的奇异天体。她当时的研究任务是利用测量这种闪烁来估计射电天体、特别是“类星体”的角径。
类星体是当时天文学的一个重大新发现。乔瑟琳的工作大意是：在“行星际空间”(也就是太阳系空间)中，太阳不断地向四周撒出一团团带电气体，使得穿过它的天体无线电波发生闪烁。闪烁的程度标志着这些天体射电角径的大小，从而可以借以探讨它们是远还是近(距离愈远，测到的角径就愈小)，以及一些基本的物理性质。
为了测量行星际闪烁，休伊奇设计了一台专用的射电望远镜(包括特殊的天线和接收机)。工作波长3.7米(这用在射电天文上算是很长的波长。波长愈长闪烁就愈显著)。为了能够记录到类星体电波的快速闪烁，天线造得很大——占地约两个半足球场，安装了相当于把两千多个普通电视天线连在一起的系统，一共使用了一千多根木头柱子和十多万米铜线。乔瑟琳和她的同伴们自己动手，抡大锤、扭铜线，花了两年工夫建成了这个庞然大物。天线的花费仅1万多英镑，在一位技工的主持下，一次性投产成功。
乔瑟琳用自己参与制造的设备，对全天所有可能测得着的射电天体进行系统地测量。1967年圣诞节假期前的一个夜晚，她意外地取得了这一载入天文史册的发现。
左图是当年典型的观测记录。图的最上面部分是三个射电天体的闪烁。从左到右，分别是无闪烁、强闪烁和不太强的闪烁。图的中间，右边箭头指的记录是一次干扰，左边标着CP1919的记录虽然看起来并不特殊(CP1919是后来给这个天体的命名)，但是乔瑟琳却以她的敏感和细致辨认出了这是一种既不同于闪烁也不是干扰的陌生事物，于是她把记录的速度加快、使时间坐标放大。
图的下方表示放大了的CP1919的记录，明显地显露出了一组规则的脉冲，脉冲周期为1.337秒，极其稳定。这使人联想到了巧匠制成的极其精致的钟表，却很难和天上庞大的星体相联系。不过，在排除了一切其他可能性之后，剑桥的天文学家们最终确定了这是一种奇特的天体，并称之为“脉冲星”，公之于世。
脉冲星很快便被认定为是30多年前根据恒星演化理论预言的中子星。1932年，距中子的发现不到两年，苏联物理学家朗道以及美国的天体物理学家兹维基和巴德，先后根据恒星演化理论，指出质量在一定范围内的恒星，到了演化末期星体发生爆炸，内部猛烈坍塌会使其物质中的质子和电子紧密挤压在一起，形成中子。这种状态下的中子星密度高达每立方厘米(约一茶匙)一千万吨！一个质量比太阳大一倍的中子星，直径会缩到只有10千米，还不及地球的千分之一！这一论断当时被看作合理但是难以验证的奇想。因为预测的中子星直径如此之小，表面发光面积不及太阳的万亿分之一，实在是太不容易探测到了！
当时射电天文学尚未真正进入天文学家的视野。但是即使在60年代，大型射电望远镜已经在南北半球显示其威力之际，谁也没有想到当时已经探测到的射电源中有一些就是中子星，直到CP1919以它奇特的“脉冲星”形式暴露了自己的身份。
这一时期，天文学家对天体射电的机制已经有了认识。这使得他们很快就把脉冲星现象和中子星联系起来。根据理论，庞大的恒星坍缩成中子星后，原来的磁场和自转会千万倍地增大，导致了中子星的高速旋转并发出强烈的射电辐射。以此为据，形成了今日被广泛接受的脉冲星的“灯塔模型”，见右图。
中子星理论的提出超前于脉冲星的发现30余年，脉冲星的发现为它提供了一个决定性的验证，并由此确立了恒星演化模型作为当代天文学一大理论支柱的地位。与此同时，它以石破天惊之势引发了极端致密物体——中子星、黑洞的探讨，为当代天体物理学和物理学的研究开辟了一个富有挑战性的崭新领域。由于这一成就，休伊奇被授予1974年度诺贝尔物理学奖，而天文学界把这看做他们师生二人共享的荣誉，因为其中乔瑟琳做出了同等的贡献。
第二个故事：宇宙微波背景的发现
1965年，两位年轻的美国天文学家彭齐亚斯和威尔逊利用贝尔实验室6.1米喇叭抛物面天线进行射电源辐射定标(术语为“绝对测量”)。这个天线工作在微波波段配有波长7_3厘米的接收机，是贝尔公司原先用于人造卫星通讯，后来闲置下来的。
定标是一项非常细致的基本性工作，要求从观测结果中把混在射电源辐射中的“噪音”全部扣除掉(“噪音”，相对于所需要的信息，按通俗的理解，是杂乱无章的背景，如收音机里听到的噪音，电视屏幕上看到的“雪花”，等等)。这些噪音来自：1.接收机放大器系统；2.波导及其他器件；3.喇叭天线构件；4.地面辐射；5.天空背景。其中以接收机噪音和地面辐射最难应付。正是由于在考虑到这两个难以应付的对象时彭齐亚斯和威尔逊作出了非常聪明的选择，他们在后面的工作中才能够以技术上的先机赢得时间、迎来巧遇——一次获得诺贝尔奖的“巧遇”！
喇叭抛物面是贝尔实验室的工程师们自己发明、独特配置的，见左图。它有着屏蔽地面辐射的特性。同时，它配备的工作波长为7.3厘米的量子放大器是当时噪音最低的微波接收机。两位天文学家恰当而及时地利用了这些基本条件，加上自己大量的细致工作，把一个原本已经“退休的”通讯设备变成了精密的“绝对测量辐射计”。
在这个过程中，他们通过各种实验定出了上述各项噪音的估值。然后，正如现在大家都知道的故事所说的，当他们进入实测、把天线对向天空时，却发现记录下来的噪音比那些噪音估值的总和多出了几度，具体约为“绝对温度”3度，即3K。射电天文工作中把噪音功率用“绝对温度(K)”为单位来表达(地面的“噪音温度”约为300K；没有噪音时应为0K)。而且，不管对着哪个方向这个小小的“多余值”都一样存在，而且都一样大小。
他们反复检查了天线构件以及地面辐射的屏蔽等等，肯定了并无疏漏，不能解释这个“多余”。剩下的可能性只能是对天空背景的误估。可是，在微波天空背景的各种成分中，地球大气是主要的，但他们的测量做得很到位，难以产生这样的检测误差；而银河系外围的“银晕”在这个波段的作用微乎其微；银河系以外的宇宙空间物质又如此之稀，也难以想象会产生背景辐射。于是，余下的唯一可能性，就是存在着一种来历不明的、均匀布满宇宙空间的微波辐射。
两位发现者没有想到，当时离他们的实验地点不到50千米的普林斯顿大学中，一个研究团根据“原始火球”的宇宙学理论(这种宇宙学模型虽然不同于当前的主流——大爆炸模型，但两者的“原始火球”则有着同样的性质)，计算出了宇宙空间中应当充满一种“各向同性”的、微弱的微波辐射，并正在建造一台“绝对测量辐射计”来验证其存在(他们也没有料到这种验证竟然无意中先在邻近的贝尔实验室里实现了)。
这一验证对于大爆炸宇宙学的确立起了决定性的作用，从而使人类对于宇宙起源的认识跨人一个新的里程。在这以后不久。经过相当曲折的信息传递，这两组天文学家碰到一起，确定了这项重大天文发现的性质。彭齐亚斯和威尔逊由此获得了1978年度诺贝尔物理学奖。
P23-27
分享智慧的果实总是让人感到快乐的。将科学名家请进“讲堂”，宣讲科学知识，探究科学思维，传播科学文化；同时，在互动现场通过科学名家心路历程的真诚袒露，与听众的问答碰撞，让人们得以亲身感受科学名家特有的精神内涵与人格魅力，从而走近科学名家，走近科学。
——顾秉林
有这样一群人，他们掌握着先进的科学技术和深邃的科学思想，他们的研究成果与精神风范创造了无可限量的价值，推动着这个社会的良性发展。还有这样一群人，他们为前途奋斗，为生计奔忙。他们渴望了解更多的知识，获得更多的启迪，拥有更多的智慧，并能够与他们所景仰的智者进行面对面地交流和沟通。
在“讲堂”这样一个平台上，所有人的梦一一实现，精彩无比，绚烂无比。
梦想，从这里起飞。
——田小平
今天借助于科学，我们可以无限辽阔地去发现世界、探索浩瀚宇宙中的星球，并从中获得数据、得到判断。但是，我们是不是在一个科技充分发达的时代，凭借一种科学精神就能够真正解读生命、认知自我呢？这种迷茫仍然在我们心里。
我们的科学体系有自然科学、有社会科学，但自然和社会的科学能够完全帮助我们解决内心的问题吗？我们还需要一种审慎的科学精神去面对自己的心灵。
——于丹
竭诚为科学家和公众搭建平台
在各个方面的通力协作下，由北京科普出版创作专项资金资助的《首都科学讲堂·名家讲科普》一书，终于跟广大读者见面了。这是“首都科学讲堂”的演讲内容首次结集出版。我们为从“讲堂”里走出来的这本书，能使更多的朋友得以分享智慧的果实、理性的灵光，感到非常高兴，非常欣慰。
2007年初，北京市科协老领导、科普专家张开逊先生，带着他长期的思考和提升全民科学素质的使命感，向我提出了举办大型公益科学传播活动——科学讲堂的建议。他形象地把科学喻为一只“智慧鸟”，它的两翼一边是探索与创造，一边是普及与传播。他认为，探索大自然与传播科学技术是科学家的天职。揭示科技成果背后的探索与创造精神、阐明理性思维的科学方法，是科学传播的重要使命。
举办“首都科学讲堂”的方案一提出，就得到了齐让、朱善璐等领导同志的肯定和支持，诸多知名专家、权威学者也响应热烈。大家认为：为科学家和公众搭建一个平等交流的平台，一方面，科学家可以向公众广泛传播科学精神、科学思想、科学知识、科学方法，让公众了解科学研究及其对国家经济、社会发展的重要性，另一方面，又可以全面提高公民的科学素养和创新能力，提升国家的综合实力，实在是及时和必要的。
经过半年时间筹备，以“解读科学精神”为主线，以“关注科学热点”为话题，以“分享名家智慧”为基点，以“提升公众素质”为目标的“首都科学讲堂”于2007年5月27日在王府井新华书店鸣锣开讲，中国航天首席专家欧阳自远院士对我国航天科技成就的深情讲述，于丹教授对科学精神的深刻解读，博得满堂听众一次又一次热烈的掌声。如今，已有近50位院士、专家和博士生导师投身于这个大型科学传播活动，在社会上产生了越来越大的影响。科学家们的科普报告凝结了他们在攀登科学高峰历程中的体验和感悟，是不可多得的科普资源精品。将“讲堂”内容结集出版，也就是顺理成章、水到渠成的事情了。
这本书凝聚了诸多专家的心血，每一篇文章都经过作者反复求证、推敲、修改，其中折射出的科学态度和严谨作风，令人真诚敬佩。这本书也是众多科普和出版工作者倾力合作、创造的结晶，从筹划到出版，八个月里，参与其中的每一个人都贡献了智慧、付出了辛劳。在此，我代表北京市科协和本书编委会，向各位表示衷心的感谢！
感谢这本书的作者——11位在各自领域卓有成就的科学名家，能在百忙之中亲临“讲堂”，普及、传播自己的研究成果，并在文稿汇编成书的过程中倾注热忱。
感谢科普专家、中国科普作家协会副理事长陈芳烈、王直华先生，他们为本书总体把关，提出了很多专业性、建设性的指导意见。
感谢资深记者、科普专家尹传红先生，他对全部文稿进行了认真、仔细的统筹和加工，为每篇演讲撰写了“导读”、确定了提要，并补配了部分图片。
感谢柴俪杰带领下的嘉星一族专业策划及执行团队，他们对“讲堂”全程跟进、全力配合，并对出版本书做了精心谋划，倾注了大量心血。
感谢中国出版集团直属的中国对外翻译出版公司，他们独到的眼光和品牌图书的运作能力，使本书得以顺利付梓出版，呈现在读者面前的，是堪称“北京名片”的一个科普图书精品。
“首都科学讲堂”作为社会化科普和学习型城市建设的重要阵地，将坚持高端定位、面向大众、长期举办的方向，每周在王府井新华书店准时开讲。作为“讲堂”资作开发的延续，《首都科学讲堂·名家讲科普》系列图书也将陆续推出，希望广大读者予以关注并提出宝贵意见。
分享智慧的果实
当我怀着喜悦的心情，翻阅着厚厚一大叠《首都科学讲堂·名家讲科普》的书稿时，传来了“万名科技专家讲科普”活动启动的消息。这是中国科协贯彻党的十七大精神，落实《全民科学素质行动计划纲要》，动员广大科技工作者致力于提高全民族的科学素质，为建设创新型国家作贡献的一项具体措施。
我注意到，中国科协副主席、书记处书记齐让同志在活动启动仪式上表示，“万名科技专家讲科普”活动是纪念中国科协成立50周年的重点活动之一。各级科协、学会将动员组织广大科技专家，深入机关、学校、企业、部队、社区和农村举办形式多样、丰富多彩的科普报告、讲座。同时积极支持基层办好系列品牌科普报告会，比如中国科技馆的“科普大讲堂”、北京市的“首都科学讲堂”。
令我感到高兴的是，《首都科学讲堂·名家讲科普》书系第一辑，正是“首都科学讲堂”演讲内容的首次结集出版，北京市科协为此还专门拨付科普创作出版专项资金予以支持。
分享智慧的果实总是让人感到快乐的。北京市科协开办“首都科学讲堂”，就是基于充分利用首都知名专家云集、科教资源丰富、学术交往频繁这一得天独厚的优势，将科学名家请进“讲堂”，宣讲科学知识，探究科学思维，传播科学文化；同时，在互动现场通过科学名家心路历程的真诚袒露，与听众的问答碰撞，让人们得以亲身感受科学名家特有的精神内涵与人格魅力，从而走近科学名家，走近科学，激发自己在人生路上理性思考、快乐前行。
在各个方面的鼎力支持下，特别是在各位科学名家的积极参与下，特色鲜明的“首都科学讲堂”开办不到一年，就产生了巨大的影响，成为北京市一道内容丰富的科学文化大餐，一项标志性的科学传播活动。如今，已有包括国家重大项目的首席科学家和学科带头人在内的众多的院士、专家、博士生导师，带着极大的热情走进了“讲堂”，在这项帮助公众理解科学的活动中尽一己之力。这无疑是一个非常可喜的现象。
党的十七大报告指出：“当今时代，文化越来越成为民族凝聚力和创造力的重要源泉、越来越成为综合国力竞争的重要因素，丰富精神文化生活越来越成为我国人民的热切愿望。要坚持社会主义先进文化前进方向，兴起社会主义文化建设新高潮，激发全民族文化创造活力，提高国家文化软实力，使人民基本文化权益得到更好的保障，使社会文化生活更加丰富多彩，使人民精神风貌更加昂扬向上。”
科学名家是科学研究和科学传播领域的佼佼者，也应该是传播科学文化、弘扬科学精神、提升我国民族文化软实力的一支重要力量。尤其是对科学家来说，参与科普活动或科普创作，既是一种责任、一种义务，也是一种示范和挑战。科普的内容，归根结底是出自科学的具体实践者——科学家们的工作，而科学家的科研工作正是针对着“一事一物”运用他的科学思想和科学方法的过程。因此，一个科技工作者，特别是精于本行、富有经验的科学家，对古今科研事例的体会，包括对自身科研经历的体验，只要梳理一下表达出来，就会是对科学思想和科研方法很好的普及。
本书作者之一、中国探月工程首席科学家欧阳自远院士在科研工作之余，还花费不少时间和精力在全国各地作科普报告，宣讲我国的月球探测项目和工作。他认为，满腔热情、积极、正确、清晰地传播科学，是科技工作者的责任和使命。他讲的一番话我非常赞同，他说：“从另一个角度来讲，花了国家和纳税人的钱，我们这些从事具体工作的人也有义务更好地传播科学思想，使公众更系统地获得相关知识，更多地了解我们所做的工作及其意义。所以，这实际上也是在做一项基础性的工作，它对于引导公众理解、热爱和支持科学，提高全民科学素质，实在太重要了。” 记得国内一位重视科普工作的医学专家曾经说过，“科学普及也是一种社会责任。一个科技工作者如果轻视乃至鄙夷科普，那至少是对自己的职业和社会责任理解与重视不够的表现。”以此而言，包括科学家在内的科技工作者，不应把为使公众理解科学技术的工作视为负担，而应把它作为争取支持和获得信息反馈的极好机会。
20世纪末，美国著名天文学家兼科普作家卡尔·萨根在谈到科学家为什么应该普及科学时指出：任何一个社会，如果希望生存得好，且其基本价值不受影响的话，那么就应该关心国民的思维、理解水平，并为未来作好规划。“我坚持认为，科学是达到上述目的的基本手段——它不仅是专业人员所讨论的科学，而更是整个人类社会所理解和接受的科学。如果科学家不来完成科学普及的工作，谁来完成？”
事实上，我们都能感受到，科学技术发展到今天，一个国家或民族的科学素养程度已经开始影响到国民的生活质量，同时也在不断地影响和改变国民的价值观及其对许多问题的看法。
不少学者认为，科普实际上应该包括三个层次：第一层次是知识层次，这是最基本的层次，其任务是传授科学的基本知识、基本概念，建立起对科学的基本认知，培育对科学的兴趣；第二层次是方法层次，就是展示科学的规律、学科方法和过程，其中包括科学史的教育，其任务是使大家能较深入和较完善地掌握科学；第三层次是理性层次，它的任务是普及科学精神和科学思想，提高公众的科学素质。而第三层次的工作才是科学普及教育最重要的方面和最终目的。
我深信，正逐步走向权威化、标志化、品牌化的“首都科学讲堂”，在提升科普层次、提高公众科学素养方面是大有可为并一定会发挥越来越大的作用的。我也期盼着，能有更多的科学家、更多的听众走进“讲堂”、走近科学。
祝“讲堂”越办越红火，祝《首都科学讲堂·名家讲科普》书系也一直能够出下去、出好。
“首都科学讲堂”自一年前开办，作为科学家和科学爱好者的交流平台，一方面，科学家可以向公众传播科学知识、科学思想，让公众及决策者了解科学研究对国家经济、社会发展的重要性，获得他们对政府投资科技事业的理解和支持；另一方面，可以全面提高公民的科学素养和创新能力。如今，已有50位院士、专家和博士生导师投身于这项科学传播活动，与广大听众面对面交流。
为了让“讲堂”所积累的大量的科学与人文资源实现第二次传播，进而打造北京市的“科学名片”，以科学家、科普专家等专业人士，对“讲堂”资源重新进行了加工整理，辑成本书。书中内容包括赏析科学、瞩目奥运和展望航天三大部分，内容深入浅出，将科学的奥秘娓娓道来。
11位在各自领域卓有成就的科学名家，亲临“首都科学讲堂”，普及、传播自己的研究成果。本书收录的就是他们所传播的研究成果。全书内容包括赏析科学、瞩目奥运和展望航天三大部分，内容深入浅出，将科学的奥秘娓娓道来。
阅读本书，分享智慧的果实、理性的灵光。
