科學的研究與學習

我不清楚你們在學習科學知識的過程中獲得了什么，但我希望你們能自己動手、動腦，探索科學世界。研究科學、學習科學知識，需要我們仔細地觀察世界，并通過不斷嘗試新的想法來研究萬事萬物的內在原理。

雖然通過做試驗來學習科學知識是一種常用的方法，但本書對實驗幾乎沒有涉及。這本書給大家提供了一些基本的科學知識，解釋了科學中一些非常重要的概念及其相互關聯的方式。這些科學概念會幫助你們理解科學的本質。閱讀本書時，你們可能會以一種全新的視角去看待從學校或電視上所學的知識。你們甚至會發現，閱讀這本書可能會改變自己看待生活和世界的方式。

下面我們以重要的科學概念“光合作用”為例來解釋本書的理念。光合作用是植物賴以生存的方式。因為植物不像動物那樣進食，而是利用太陽光的能量生成糖分，然后再利用糖分生成其他化學物質，從而產生自身所需的能量。

植物通過光合作用把空氣中的二氧化碳和水結合生成糖。如圖所示，植物通過攝取太陽光進行光合作用。光合作用的另一個重要意義在于釋放氧氣。

由于科學知識的傳播依賴于準確的交流，因此，科學家非常注意自己使用的語言。例如，在描述植物如何獲得能量時，科學家不想總是重復“大家知道，植物所做的就是利用太陽光能、二氧化碳和水生成糖”。所以，科學家把這一過程稱為“光合作用”（photosynthesis）。雖然這是一個復合詞，但也比一句話簡短得多。另外，這個名字也很適合其描述的過程。“光”（photo）意味著太陽光，“合”（synthesize）意味著生成，也就是利用材料做成某種東西的意思。

光合作用這個概念非常重要，以至于教科書中都包含這個概念的相關解釋，學校也都力圖保證其學生理解。他們通常用如下問題進行測試：

植物利用太陽光能生成糖的過程被稱之為

a）排汗作用

b）呼吸作用

c）光合作用

d）惡化作用

e）光解作用

大家都應該知道并理解“光合作用”這個詞。但是，如果你們把它作為一個只需簡單記憶的詞語，就不能真正地理解其含義。因為你們所做的就只是記住了一個詞和一些與之相關的短語（例如生成糖、太陽光能）。你們很快就會忘記，因為要記住一個不是真正理解的詞語很難，尤其是在需要不斷記憶新詞的情況下。

相反，學習科學知識就是要理解。記憶是必須的，但理解才是最重要的一環。

那么，真正理解光合作用意味著什么？首先，“光合作用”不僅僅是科學課本中所提及的一個詞語，它每時每刻都在我們身邊進行著。看看照在綠色植物、樹木、灌木叢和草地上的陽光。當你注視它們的時候，它們正在一刻不停地進行著光合作用。

其次，光合作用是植物把太陽能轉化為化學能的一種方式。任何動物都不能做到這一點，包括人類在內。動物依賴植物把太陽能以一種它們可使用的形式儲存起來。對于地球上的生命體而言，光合作用是最重要的生命活動。植物需要光合作用才能生存，人類也同樣如此。

最后，植物的光合作用最終會釋放氧氣。在地球的原始階段，大氣中并沒有氧氣，而現在氧氣含量卻達到了21%，這都是光合作用的功勞。光合作用不僅解釋了動物獲取食物的渠道，也解釋了其獲得呼吸所需氧氣的方式。

所以，下次經過陽光照耀下的草坪、灌木叢或樹林時，請記得停下來感受一下。即使我們看不見，那些綠色生物仍在不停地把氧氣釋放到周圍的空氣中去。我們吸入氧氣，呼出二氧化碳；同時，植物吸收二氧化碳，生成養分，用以支撐整個生命體系的運行。因此，在地球生物網絡中，植物和我們的關系非常密切，并且所有的植物與動物之間都是相互合作的關系。

現在，大部分人類都住在城市或郊區，在那里，我們只能感受到人造世界而非自然世界。我們吃著超市或餐館中的食物，在高樓大廈或汽車中消磨大量時間，卻可能從來都沒有想過自己到底是誰，扮演著什么樣的角色。不過，通過研究光合作用，我們懂得：人類和所有動物一樣，都依賴于植物和太陽能而生存，并且人類只是地球生物的一部分。