科学的研究与学习

我不清楚你们在学习科学知识的过程中获得了什么，但我希望你们能自己动手、动脑，探索科学世界。研究科学、学习科学知识，需要我们仔细地观察世界，并通过不断尝试新的想法来研究万事万物的内在原理。

虽然通过做试验来学习科学知识是一种常用的方法，但本书对实验几乎没有涉及。这本书给大家提供了一些基本的科学知识，解释了科学中一些非常重要的概念及其相互关联的方式。这些科学概念会帮助你们理解科学的本质。阅读本书时，你们可能会以一种全新的视角去看待从学校或电视上所学的知识。你们甚至会发现，阅读这本书可能会改变自己看待生活和世界的方式。

下面我们以重要的科学概念“光合作用”为例来解释本书的理念。光合作用是植物赖以生存的方式。因为植物不像动物那样进食，而是利用太阳光的能量生成糖分，然后再利用糖分生成其他化学物质，从而产生自身所需的能量。

植物通过光合作用把空气中的二氧化碳和水结合生成糖。如图所示，植物通过摄取太阳光进行光合作用。光合作用的另一个重要意义在于释放氧气。

由于科学知识的传播依赖于准确的交流，因此，科学家非常注意自己使用的语言。例如，在描述植物如何获得能量时，科学家不想总是重复“大家知道，植物所做的就是利用太阳光能、二氧化碳和水生成糖”。所以，科学家把这一过程称为“光合作用”（photosynthesis）。虽然这是一个复合词，但也比一句话简短得多。另外，这个名字也很适合其描述的过程。“光”（photo）意味着太阳光，“合”（synthesize）意味着生成，也就是利用材料做成某种东西的意思。

光合作用这个概念非常重要，以至于教科书中都包含这个概念的相关解释，学校也都力图保证其学生理解。他们通常用如下问题进行测试：

植物利用太阳光能生成糖的过程被称之为

a）排汗作用

b）呼吸作用

c）光合作用

d）恶化作用

e）光解作用

大家都应该知道并理解“光合作用”这个词。但是，如果你们把它作为一个只需简单记忆的词语，就不能真正地理解其含义。因为你们所做的就只是记住了一个词和一些与之相关的短语（例如生成糖、太阳光能）。你们很快就会忘记，因为要记住一个不是真正理解的词语很难，尤其是在需要不断记忆新词的情况下。

相反，学习科学知识就是要理解。记忆是必须的，但理解才是最重要的一环。

那么，真正理解光合作用意味着什么？首先，“光合作用”不仅仅是科学课本中所提及的一个词语，它每时每刻都在我们身边进行着。看看照在绿色植物、树木、灌木丛和草地上的阳光。当你注视它们的时候，它们正在一刻不停地进行着光合作用。

其次，光合作用是植物把太阳能转化为化学能的一种方式。任何动物都不能做到这一点，包括人类在内。动物依赖植物把太阳能以一种它们可使用的形式储存起来。对于地球上的生命体而言，光合作用是最重要的生命活动。植物需要光合作用才能生存，人类也同样如此。

最后，植物的光合作用最终会释放氧气。在地球的原始阶段，大气中并没有氧气，而现在氧气含量却达到了21%，这都是光合作用的功劳。光合作用不仅解释了动物获取食物的渠道，也解释了其获得呼吸所需氧气的方式。

所以，下次经过阳光照耀下的草坪、灌木丛或树林时，请记得停下来感受一下。即使我们看不见，那些绿色生物仍在不停地把氧气释放到周围的空气中去。我们吸入氧气，呼出二氧化碳；同时，植物吸收二氧化碳，生成养分，用以支撑整个生命体系的运行。因此，在地球生物网络中，植物和我们的关系非常密切，并且所有的植物与动物之间都是相互合作的关系。

现在，大部分人类都住在城市或郊区，在那里，我们只能感受到人造世界而非自然世界。我们吃着超市或餐馆中的食物，在高楼大厦或汽车中消磨大量时间，却可能从来都没有想过自己到底是谁，扮演着什么样的角色。不过，通过研究光合作用，我们懂得：人类和所有动物一样，都依赖于植物和太阳能而生存，并且人类只是地球生物的一部分。