近代科學(xué)自誕生之日起，不僅持續(xù)地催生了令人炫目的技術(shù)，而目極大地改變了我們的生活方式?？茖W(xué)無疑是技術(shù)的源頭，但卻不能僅僅是為了發(fā)展技術(shù)而去從事科學(xué)研究。因?yàn)榭茖W(xué)是人類智慧的結(jié)晶，是現(xiàn)代文明的代表，科學(xué)不僅提供了令人賞心悅目的審美價(jià)值，而且已經(jīng)成為改造文化的巨大力量。作為理性精神的集中代表，近代科學(xué)的內(nèi)在精神瓦解了眾多在傳統(tǒng)上由宗教、皇權(quán)、習(xí)慣與風(fēng)俗所統(tǒng)治的諸多領(lǐng)域，不斷地改變著人們的思維方式，并且取代它們成為思想和行動(dòng)的指南。人們往往忽視了科學(xué)的這個(gè)更為重要的功能，即文化再造的功能。

　　我們不得不痛苦地承認(rèn)，在我們的傳統(tǒng)文化中，最缺乏的是理性精神和演繹邏輯學(xué)的方法，直到五四運(yùn)動(dòng)，先賢們力圖請(qǐng)進(jìn)“賽先生”和“德先生”。但是，按照楊振寧先生的說法，直到1949年中華人民共和國成立,近代科學(xué)才真正開始在中國這塊土地上扎根。所幸的是，歷史表明，作為現(xiàn)代文明的科學(xué)文化可以通過外部植入任何一種現(xiàn)存文化中，但這是需要長期的，在某些領(lǐng)域甚至是需要幾十年乃至上百年的不懈努力方可實(shí)現(xiàn)。但是,若是沒有改造文化的努力，就難以提升全民的科學(xué)素養(yǎng)。當(dāng)然，在科學(xué)之內(nèi)和之外的任何領(lǐng)域，只要研究者想達(dá)到精確、嚴(yán)密和系統(tǒng)的理論化的境界，那么科學(xué)精神和嚴(yán)密的邏輯思維就是不可或缺的。同時(shí)，大眾的科學(xué)素養(yǎng)極其重要。因?yàn)?，很難想象在大眾科學(xué)素養(yǎng)很低的情況下，科學(xué)可以得到健康的發(fā)展。因此，科學(xué)教育和科學(xué)普及不僅僅是為了培養(yǎng)未來的科學(xué)家，更應(yīng)該是作為一種文化來開展，要讓科學(xué)文化植入中華文化，讓科學(xué)知識(shí)作為強(qiáng)化科學(xué)精神和確立邏輯思維方法的載體。這項(xiàng)任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。其中，科學(xué)普及則是連接科學(xué)與公眾的橋梁，是訓(xùn)練科學(xué)思維、傳播科學(xué)精神、普及科學(xué)方法的重要載體，從而促使大眾樹立求真、求實(shí)的作風(fēng)和嚴(yán)密的邏輯求證思維方式;更能夠激發(fā)讀者的探索欲和好奇心，引發(fā)讀者的思考;當(dāng)然，它也將喚起年輕人對(duì)科學(xué)的興趣，吸引他們投身科研實(shí)踐。這是科學(xué)普及工作的要義。

　　當(dāng)前，人類正經(jīng)歷百年未有之大變局，諸多技術(shù)的運(yùn)用幾近極致。就基礎(chǔ)科學(xué)而言，諸多學(xué)科領(lǐng)城也正孕育著突破，因此催生的新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革蓄勢待發(fā)。在此形勢下，我國的科學(xué)與技術(shù)事業(yè)適逢巨大的發(fā)展機(jī)遇，也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，我國科普事業(yè)發(fā)展兼程并進(jìn)，越來越多的公眾體會(huì)到了科學(xué)的樂趣，觸摸到了科學(xué)普及的溫度。在科學(xué)發(fā)展日新月異、重大技術(shù)突破層出不窮之際，面對(duì)新時(shí)代的新需求。如何更有效地普及科學(xué)和前沿問題，傳播科學(xué)精神、科學(xué)思想和科學(xué)方法，值得廣大科技工作者關(guān)注和思考。

　　優(yōu)秀的科普作品根植于科學(xué)研究的沃士之中，科普離不開科技工作者的主動(dòng)作為和深度參與，科技工作者不僅要成為科學(xué)傳播的開路者，更要成為全社會(huì)科學(xué)文化的堅(jiān)守者。歷史上享譽(yù)國際，影響一代又一代人的科普著作，比如達(dá)爾文的《物種起源》、法拉第的《蠟燭的故事》、愛因斯坦的《物理學(xué)的進(jìn)化》、竺可楨的《向沙漠進(jìn)軍》、華羅庚的《統(tǒng)籌方法》等，都是科學(xué)大家結(jié)合自身科研實(shí)踐所創(chuàng)作的與自身研究領(lǐng)域高度相關(guān)的作品。近年來，在國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、全國優(yōu)秀科普作品獎(jiǎng)等評(píng)選中脫穎而出的優(yōu)秀科普作品，大多也是廣大科學(xué)家從“科研”向“科普”的踐行。

　　“科學(xué)與未來:院上科普叢書”正是在這樣的時(shí)代背景下誕生的，它是由中國科學(xué)院學(xué)部科學(xué)普及與教育工作委員會(huì)策劃，并號(hào)召組織各領(lǐng)域院士專家創(chuàng)作的。該叢書強(qiáng)調(diào)前沿引領(lǐng)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和通俗易讀，注重規(guī)范原創(chuàng)、思想價(jià)值和創(chuàng)新體驗(yàn)。總體有如下特點(diǎn)。

　　一是強(qiáng)調(diào)從“科研”向“科普”的轉(zhuǎn)變，打通學(xué)術(shù)資源科普化“最后一公里”。而且，作者們將所述領(lǐng)域置于整個(gè)科學(xué)史的宏大背景之下予以考察，并特別注重與歷史、哲學(xué)、思想、藝術(shù)和社會(huì)的結(jié)合。大多采用講人物和故事的形式，增添閱讀興趣，進(jìn)而逐步引導(dǎo)讀者形成自己的思考。

　　二是強(qiáng)調(diào)科學(xué)精神的弘揚(yáng)與引領(lǐng)，不再停留在簡單的知識(shí)普及層面，而是以特定的科學(xué)知識(shí)為載體，激發(fā)公眾的科學(xué)熱情，弘揚(yáng)科學(xué)精神，倡導(dǎo)培養(yǎng)邏輯思維。樹立基于科學(xué)的價(jià)值觀，從而形成有別于互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的具有獨(dú)特價(jià)值的圖書內(nèi)容。

　　三是強(qiáng)調(diào)科普主陣地由實(shí)用技能科普向科學(xué)素養(yǎng)科普的轉(zhuǎn)變，也就是從實(shí)用技術(shù)普及向?qū)茖W(xué)本身理解的轉(zhuǎn)變，激發(fā)讀者自己去探索科學(xué)知識(shí)的興趣，引導(dǎo)讀者建立自己的科學(xué)價(jià)值觀。

　　2018年5月，習(xí)近平總書記在兩院院士大會(huì)上強(qiáng)調(diào):“當(dāng)科學(xué)家是無數(shù)中國孩子的夢想，我們要讓科技工作成為富有吸引力的工作，成為孩子們尊崇向往的職業(yè)，給孩子們的夢想插上科技的翅膀，讓未來祖國的科技天地群英薈萃，讓未來科學(xué)的浩瀚星空群星閃耀!”

　　“科學(xué)與未來:院十科普從書”的創(chuàng)作和出版是一次順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流的實(shí)踐探索，不僅希望更好地傳播傳統(tǒng)科學(xué)知識(shí)，更希望將科學(xué)知識(shí)、科學(xué)精神、科學(xué)思想和科學(xué)方法內(nèi)化為公眾的信念、思維、行為與習(xí)慣，希望將“永遠(yuǎn)好奇、敢于質(zhì)疑、探求真理、勇于創(chuàng)新”的科學(xué)精神在中華民族心靈深處落地生根，希望不斷吸引一代代年輕人走進(jìn)科學(xué)、奮勇向前，為建設(shè)世界科技強(qiáng)國、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興而努力!

　　在面朝大海感受春暖花開的時(shí)候，在仰望星空思索日月之行的時(shí)候，在跋山涉水感嘆生命脆弱的時(shí)候，你可曾有過瞬間好奇腳下的地球在這悠遠(yuǎn)寥廓的時(shí)空中的命運(yùn)——它從何處來，又歸于何處，遭遇了什么，發(fā)生了什么變化，留下了什么，又將帶走什么？本書就是專門獻(xiàn)給你的，獻(xiàn)給還有著好奇心的、熱愛地球、關(guān)愛家園的你。

　　這是一本不太一樣的地球科普書。它從頭到尾都在講述地球的“動(dòng)”，講我們的地球是活潑、充滿生命力的，而且是跨越時(shí)空的，從里到外、從古到今、生生不息地運(yùn)動(dòng)著的。這不是一本單純講述知識(shí)的書籍，更多的是通過講故事或場景再現(xiàn)的方式，讓你去了解每個(gè)發(fā)現(xiàn)背后的契機(jī)和原因，和歷史上的學(xué)者們零距離對(duì)話，身臨其境地去領(lǐng)會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中曲徑通幽和撥云見日的快樂。讀懂它，你不需要有很高的學(xué)歷，只需要有十分之一孩童般的好奇心和想象力，然后會(huì)心一笑即可。

　　這是一個(gè)由六個(gè)時(shí)空穿梭的章節(jié)構(gòu)成的地球演化大舞臺(tái)。第一章，你將被賦予遁地八千里的本領(lǐng)，駕馭地震波這一高速專列來趟從地表到地核的旅行，逐層揭秘地球深不可測的內(nèi)部，在路過的驛站中各國大咖們會(huì)興奮地和你分享偵破地核地幔的線索；第二章，你會(huì)搭載時(shí)光機(jī)器回到地球誕生的最初年，也就是46億年前，微縮成太陽系里一個(gè)小小的原子經(jīng)歷一場驚心動(dòng)魄的大撞擊事件，從涌動(dòng)的巖漿洋里解密地磁場神秘的能量來源；第三章，你會(huì)身臨其境般體驗(yàn)地球的幼年時(shí)期、青年時(shí)期和壯年時(shí)期不同的歷程，經(jīng)歷氧氣的突然出現(xiàn)、冰蓋包裹的地球和生命的大爆發(fā)等一系列傳奇事件；第四章會(huì)帶你去20世紀(jì)地球科學(xué)最熱鬧的領(lǐng)地，追尋板塊構(gòu)造的來龍去脈，從拼圖中感知的大陸漂移，到磁異常條帶證明的海底擴(kuò)張，再到大陸生與死的旋回，探索地球“美景層層出、奇峰高萬丈”的原因；第五章將帶你去傾聽地球表面最常見的巖石背后的故事，親歷巖漿桀驁不馴的一生，追尋它們率性塑造和改變地球表面、恣意創(chuàng)造礦物資源的足跡；第六章將把鏡頭切換到地球內(nèi)部脈絡(luò)中始終運(yùn)移著的“流體”，從特寫的角度講述地球中水的存在和作用、地球內(nèi)部“隱藏的海洋”之謎、碳的行蹤，以及流體與生命和人類文明興衰的關(guān)系。各章內(nèi)容既相互關(guān)聯(lián)又相對(duì)獨(dú)立，不需順序閱讀。

　　“科技創(chuàng)新和科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼”，這本科普書正是應(yīng)著這句話而誕生的。本書由中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的翟明國院士領(lǐng)銜牽頭，南京大學(xué)倪培教授統(tǒng)籌執(zhí)行，其間有過多次對(duì)稿件內(nèi)容的熱烈討論。六章分別由李娟（第一章），張毅剛（第二章），彭澎、張志越和翟明國（第三章），肖文交、李睿、張繼恩和宋帥華（第四章），范宏瑞、胡換龍、劉雙良和佘海東（第五章），倪培、陳莉莉和王璐璐（第六章）執(zhí)筆。各章內(nèi)容和諧統(tǒng)一，卻又風(fēng)格各異。有時(shí)詼諧幽默、語言風(fēng)趣，讓你忍俊不禁；有時(shí)深入淺出、環(huán)環(huán)相扣，讓你燒腦的同時(shí)又欲罷不能；有時(shí)仿佛置身交響樂中，起伏跌宕，氣勢磅礴；有時(shí)錯(cuò)落有致，娓娓道來，仿佛在聆聽遠(yuǎn)古的故事；有時(shí)別具匠心，集科研感悟于一體，高屋建瓴……書中的很多精彩片段都是科學(xué)家們從大量參考文獻(xiàn)背后挖掘出來的，其間也不乏對(duì)地球前沿科學(xué)問題的討論，雖然尚無定論，卻正凸顯了科學(xué)探索的迷人之處。

　　在完成書稿的過程中，要特別感謝祝禧艷副研究員的辛勤付出，以及科學(xué)出版社科學(xué)人文分社侯俊琳社長和朱萍萍編輯的鞭策和鼓勵(lì)。

　　愿本書在這個(gè)每天都有幾十萬億吉字節(jié)（GB）數(shù)據(jù)產(chǎn)生的年代，帶給你一絲別樣清涼的風(fēng)，讓你能夠了解并熟悉地球的秉性，讀懂地球活力的密碼，為了一個(gè)“不被流浪”的地球夢，為了一個(gè)藍(lán)色持久的星球夢而敬畏并愛上我們的地球！

第一章 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)大探秘 

一、序曲：地球科學(xué)舞臺(tái) — 已知和未知的

二、開篇：探測地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的利器 — 地震波

三、快板：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)大揭秘

四、行板：再看地球內(nèi)部

第二章 地球初年大事件 

一、地球形成初年都發(fā)生了哪些大事件

二、大撞擊如何影響地核成分

三、從大撞擊獲得的神秘能量

四、來自地磁場的保護(hù)

第三章 生機(jī)盎然的地球 

一、地球歷經(jīng)生命

二、地球孕育生命

三、地球有“生”有“死”

第四章 滄海桑田與洋陸轉(zhuǎn)換 

一、大陸漂移與魏格納

二、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與地幔對(duì)流

三、地球科學(xué)革命：“海底擴(kuò)張學(xué)說”與“格洛瑪·挑戰(zhàn)者”號(hào)大洋鉆探

四、轉(zhuǎn)換斷層的發(fā)現(xiàn)

五、板塊構(gòu)造和威爾遜旋回

六、熱點(diǎn)和地幔柱

七、俯沖帶：洋殼俯沖

八、洋殼殘片在陸地上的記錄 — 蛇綠巖

九、大陸碰撞與俯沖

十、“聯(lián)合古陸”和板塊運(yùn)動(dòng)的初始與動(dòng)力學(xué)探討

第五章 桀驁不馴的巖漿 

一、巖漿的宿命

二、巖漿改造地殼

三、巖漿創(chuàng)造財(cái)富

第六章 無處不在的流體 

一、水帶來了“生機(jī)勃勃”的地球

二、地球上水的存在形式

三、地球的水循環(huán)

四、地球碳的“輪回”

五、無盡的寶藏

六、地球流體給人類帶來的災(zāi)難