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《科学的旅程》（共5页导图）读书笔记14天才完成
揭开被科学辉煌成就遮蔽了的真实历史，科学史是一部由“正确”与“错误”“成功”和“失败”共同纺织的历史。当前科学教育中最缺乏的是“批判性思维”训练，而我们这个时代比以前任何时代都需要明晰而又具批判性的思考能力，以及把科学方法和原理恰当运用到我们时代处理各种复杂问题的能力。
编辑于2021-02-27 09:01:59- 相似推荐
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1.科学诞生
第一编有12章，主要讲述17世纪科学的诞生。而科学的诞生，给人类带来了世界观的颠覆性改变。从此以后，人类开始把世界看作一台巨大的机器，科学的任务就是发现这台机器的运作机制。
从古代到中世纪
古代的人们
观察、测量和巫术
时间和地点：大约在公元前500年的希腊
巴比伦与埃及
问题和神灵
向前追溯，在有记录的文明来到之前很久，最初的人类就就开始对他们周围的世界提出 了基本的问题。这些问题是：夜空中的那些亮点是什么东西？什么是夜晚，为什么夜晚与白天不同？为什么树会倒下？火是什么，为什么它会燃烧？为什么会冒烟，术头会变成灰烬？人是什么，动物又是什么？它们有什么不同？ 为什么有些植物能够充饥，另-些植物却是有毒的？什么是生命？什么是死亡？石头也有生命吗？ 他们开始依据他们的所见所思来琢磨答案。最早也是最原始的回答，是用神灵来解释大多数的自然事件----季节、风、植物的生长、洪水的泛滥等等。神灵，尽管看不见，但被认为在自然界无处不在一在岩石里、风里、云里、河里。就像人一样，神灵也会高兴、发怒、悲伤或忌妒。河流泛滥是因为河神发怒，想要惩罚。神灵也有可能接受奉承、劝说或者哄骗：雨水浇灌农田就是因为雨神很高兴，或者已被哄得心满意足。 在人类漫长的早期史中，大多数有关世界的看法都是充满了神灵或属于神话类型。人们尝试种种方法以便影响周围的世界一治病、抗旱、赢得战争，或者抗涝一用巫术呼唤神灵或上天。他们用咒语和含有魔力的药水。他们通过检查死去动物的肝脏来解读征兆。他们供奉祭品。有时，由于偶然相符，这些方法似乎灵验。每当它们灵验，神灵的世界观就得到加强。如果它们不灵验，人们就会想到可能是自己搞错了药水或咒语，而不去怀疑神灵是否灵验。
动物犁地
造船
冶金术
文字与记数
日历
炼铁
古希腊人：观察事物的新方式
希腊神话
希腊哲学家
特点
为什么
依赖主观思辨和智力训练
很少观察和实验
代表
泰勒斯
世界有什么组成
建立在观察和推理上
首倡对话形式
科学诞生的标志
水是万物本源
天文学家
预言日食
米利都学派
阿那克西曼德
雄心勃勃想写一部宇宙的综合史
无限者是万物之源
尽管他非常尊敬他的老师。他怀疑世界万物由水构成的说法，建议代之以没有形状，也不能观察到的物质，这种物质他称之为无限者，他认为这才是万物之源。
所有的生命起源于海洋
绘制第一张世界地图
最早意识到地球表面是弯曲的
阿那克西米尼
空气是宇宙基本元素
第一个研究彩虹？
首次区分不同行星
毕达哥拉斯
万物皆数
才华横溢、行为古怪
毕达哥拉斯定律
宇宙的中心不是地球，而是一团中心火
地球是球体
行星和恒星运动是一个完美的图形
赫拉克利特
悲伤哲学家
没有永恒
万事总处在变化之中
即使是太阳，也不是昨天见到的太阳，而是新的不同的太阳，而到明天，它又要被新的太阳所取代。
人们一无所靠
火是万物之源
阿那克萨哥拉斯
执著的理性主义者
太阳是一块火热的巨石，月亮则是被太阳的反射光照亮
月亮本身很像地球，也有山峦河谷
恒星和行星都像太阳，是燃烧中的岩石
宇宙不是由神创造出来的，而是源自于最初的混沌
所有的天体都和地球同时出现
因渎神而受到审讯
第一位由于自己的观点而遭受迫害
理性主义者和原子论者
德谟克利特
提出的一种宇宙观
月亮也许是一个很像地球的天体
银河系很可能是大量恒星的汇集
万物都是由看不见的极其微小的粒子聚集而成
实心的并且不可分裂
原子
原子是不可摧的、永恒的和不变的
物质变化都只不过是原子的分离或聚集
原子论很少有追捧者
沉寂休眠
19世纪道尔顿才使它复活
柏拉图
苏格拉底的学生
关注道德和伦理学
和谐世界观
数学抽象是理解实在的最好工具
亚里士多德
广泛的好奇心和渊博的知识
首次尝试全面解释世界和宇宙的运作机制
观察是理解实在的最好工具
目的论
亚里士多德那庞大的宇宙模型并没有更多依据观察事实，而是更多依据智力思辨，比如，针对这一问题“为什么它就在这里？” （Why is it all here？）的回答。他上来就假设，每件事情都有其目的，好像受一种计划所控制，他还假设，每件事情的存在和运作都是为完成预定的目的。这就叫目的论。
生物学领域
生命阶梯的等级秩序观念
宇宙学和物理学
地球中心论
欧多克索斯首次提出
层层叠套的天球模型
所有天体都是永恒的
所有物质分成四种元素
土、火、水、空气
元素运动返回自然位置
无法解释抛物运动
集大成者
从亚里士多德到中世纪晚期
阿基米德和直接观察
实干科学家
机械制造
战争机械
抛石机
镜面
燃烧战船
确定重心
杠杆原理
支点撬动地球
浮力定律
泡澡发现
裸跑喊“尤利卡”
阿基米德螺旋
抽水
数学家
圆周率计算
被罗马士兵杀死
亚历山大的希帕提娅
第一位女数学家
帮父亲证明定理
主持哲学学校
设计科学仪器
死于暴怒的基督徒之手
宇宙
阿里斯塔克斯
天文学
太阳比月亮大20倍，比月亮远20倍
地球、月亮和众行星围绕太阳旋转
数学家
科学侧影：占星术及其根源
诞生
古巴比伦
普及
古希腊
中世纪衰落
基督教会反对
流行
文艺复兴和宗教改革
远离
开普勒和牛顿的发现
喜帕恰斯和托勒密
喜帕恰斯
宇宙中心的是地球
编制了最早的精确星表
提出本轮模型
对于科学史而言更为重要的是，喜帕恰斯试图解释，为什么他对天空的观察不符合亚里士多德的见解，即天体以完善的圆形围绕地球运动。例如，如果行星与太阳一样，取同样简单的轨迹运行，但为什么它们看起来会不规则地在天空漫游呢？毕竟，“行星”这个词在希腊文中的意思就是“漫游者”。于是喜帕恰斯提出一个解决办法，太阳和月亮以中心偏离地球的圆形轨道运行，也就是说，它们不是围绕地球这一中心而运行。他认为，行星围绕地球的运行是一个大圆，同时行星还有另一种小圆运动，实际运行就是类似于环状的运动。这些小圆套上大圆的模式，他称之为本轮模型。这一思想，被两个世纪后的托勒密采纳，在之后许多世纪里一直是主流天文学思想
托勒密
按照托勒密的说法，地球是位于宇宙中心的一个球体。已知的行星以及月亮和太阳，全都围绕地球而运行，从地球上来看，它们的排列秩序依次是月亮、金星、水星、太阳、火星、木星和土星，运行轨道则是偏心圆和本轮模型的复合体。不像亚里士多德，托勒密似乎意识到携带行星的球壳并不是真正的实物，而只是方便直观的数学表达。如果托勒密把天球当做真正的实体，他就不得不凭空再来解释他的小“环”如何与行星相互作用。然而，许多采纳托勒密体系的思想家却是继续把亚里士多德的天球看成是真正的实物，同时又采纳喜帕恰斯-托勒密的本轮模型。显然某种澄清和清晰的思考是完全必要的，尽管托勒密体系有明显的弱点，但这一概念在许多世纪里却成为标准的宇宙观。
《天文学大成》
总结古希腊对天体运动的大部分想法
宇宙中心的是地球
标准宇宙观
亚里士多德解释了几乎全部的自然奥秘
计算了许多考虑到的现象，纠正了许多问题
地心说
阿拉伯科学的兴起
穆罕默德建立起伊斯兰敦
化学的兴起
信念
金子来自更基本的金属（炼金术）
发现了许多物质
天文学
制作精致的天文学表
三角学、代数和儿何学
球体几何学
光学
眼睛能够视物是因为光线进入了眼睛
运用几何学和解剖学解释了视觉的细节
经院哲学家：停滞不前的一代
只回顾中世纪后期经院学派所做的（或者未做的）大量思考，人们未免会有失望之感。大量的内容相当愚蠢，甚至在当时的某些批评家看来也是荒谬不堪。许多时间都消耗在仔细阅读和解释古希腊的文本上，而不是直接从自然界得到答案。例如，有一位批评家抱怨说，他的同事们花了好几天的时间争论马有几颗牙齿，逐个查寻古代文献，其实他们只要走出去，撬开马的嘴巴看看就行了。当然，从6世纪希腊-罗马时代的结束到10-15世纪的经院哲学时代之间，自然哲学的原创性思想几乎完全没有。在此期间，基督教会占据支配地位，它与我们现在叫做科学的东西格格不入，人们一心关注的只是以最佳方式去研究所谓 “上帝”的世界。我们必须记住，大多数经院哲学家只不过是这样的学者，他们认为自己的工作就是理解古人留下的信件，并且使得这些伟大作品中的古人思想流芳百世。由于欧洲各国教会大学和官方教义控制着大多数教学和学术思想，那些从事其他职业的人-天文学家、医生等，很难摆脱古代信念对他们的束缚，尤其是如此之多的信念还与强有力的官方教会广泛联合。
基督教僧侣
对亚里士多德的过分推崇
亚里士多德和托勒密的著作被教条式地奉为圣贤之言
生物科学
盖伦
公认的西方医学的奠基人
第奥斯科理德
第一部药典《药物学》
普林尼
《自然史》
权威
科学在印度和中国的发展
印度
阿拉伯数字
印度思想家提出
十进制
语言学
数学
代数
草药疗法和外科疗法
中国
丝绸
纸
火药
指南针
记录新星和超新星
张衡
制作了最早的精确地图
沈括
山脉是大陆板块的抬升
大陆以前是海底
物理
宇宙体系的颠覆
哥白尼和一场革命的诞生
在哥白尼看来，只要你敢于打破这一概念-地球必须是宇宙的中心，于是，一切都是那么的显而易见，美丽又精致。但是，传统概念已在上百年的时间里至高无上，它不仅在宗教和世俗思想里根深蒂固，而且在每个人的“常识”里牢不可破：抬头望天，就会看到太阳在“运动”，而地球在我们的足下显然静止不动。正如他后来所写，他害怕：“有些人……马上对我怒吼，把我和我的意见轰下讲台”，他还进一步解释说： “我犹豫了很长时间，究竟要不要发表我为说明地球运动所写的文章，或者宁可仿效毕达哥拉斯学派的先例，把哲学奥秘只口授给亲戚朋友 由于新奇和我的理论的推理明显违反常理，我可以预料会遭到嘲笑，我几乎被迫把整个已完成的工作放在一边。”
父母早逝确是一场沉重的悲剧
在舅舅的监护下，他却面临完全不同的机会之门
充沛创造力
贪婪地购买书籍
参加数学和天文学的讲座
《天体运行论》
简单性、规律性和协调性
日心说
第谷：恒星的观测者
第谷大腹便便，坐在高高的观察台上，形象不佳，且脾气暴躁。18岁时，由于和另一位数学家在一个晦涩的数学问题上发生争执，最终发展为决斗。决斗中，第谷的鼻子被对方的剑削掉一块，后来，第谷用一块合金材料替代上去（这是一个流传很久的传说，1901年第谷的墓被人打开，从他的邀骸证实了这个传说）。他傲慢而自豪，据说每当进行观测时，都要穿上贵族服装。他懂得享受，洒窖里的酒总是满满的，拥有储存充分的地下酒窖；还雇用一大群仆人，其中包括一名侏儒，为他服务，讨他欢心。据说他拥有自己的私人牢房，每当他的仆人和农奴违反规则时，就被关押在那里接受惩罚。 由于他敏锐的观察力和对细节的高度注意，再加上他那精心制作、昂贵奢华的精密仪器（许多是他自己设计的），第谷得到的数据，精度要高于所有人。他以极端的精确和专心致志投入观测，无数个小时，无数个夜晚，详细观测众恒星的位置，记录它们出现的时间，列表比较众行星的位置。 就在他的天文观测台完工后，他敏锐地注意到了夜空中出现的两大奇观。1572年，第谷认出一颗“新星”（有时叫做“第谷星”，它实际上是一颗爆炸后形成的垂暮的恒星，我们现在称之为超新星），这是自从喜帕恰斯时代以来看到的第三颗新星。1006年和1054年被日本和中国的天文学家观察到的其他新星，欧洲科学界由于处于封闭状态而不得知。亚里士多德认为月上世界是完美而不变的，对于那些固着于亚里士多德思想的人来说，夜空中的这一星光实在耀眼得令人难以接受。 1577年，有一颗彗星出现，这是给天文学家和迷信的天空观测者带来不安的又一个奇观。如今，最新的理论假设，彗星起源于名为奥尔特云的区域，这个区域远在太阳系之外。它们穿过太阳系，绕着太阳疾驰一圈，随后又沿着原路飞离而去。尽管彗星以前也出现过，但亚里士多德却把它（还有流星）解释为是发生在地球与月亮之间的大气层事件。许多人
形象不佳，且脾气暴躁
敏锐的观察力和对细节的高度注意
精心制作、昂贵奢华的精密仪器
两大奇观
1572年“新星”
超新星
1577年彗星
轨道是椭圆形
打击天空完美不变说法
提出折中体系
第谷作为一位非常出色的观测家而不是理论家，提出了他自己的折中体系-把托勒密体系与哥白尼体系综合在一起-写进了1577年的一本关于彗星的书中，这本书于1583年出版。第谷采纳了行星绕太阳旋转的思想，但是他建议太阳本身又围绕地球旋转。这样第谷既保留了传统的地心宇宙，又利用了哥白尼有用的思想，即太阳处于行星体系其余部分的中心。
把托勒密体系与哥白尼体系综合在一起
开普勒和椭圆轨道
师徒相处
两个人相处并不融洽。开普勒觉得当他向导师求教时，第谷有所隐瞒。“第谷没有给我机会来分享他的实际知识，除了就餐时的谈话，今天讲讲远地点，明天讲讲别的行星的交点。”开普勒多次威胁要离开。 最后，第谷完全屈服了。他说，把火星的资料拿去，分析这些观测结果吧。开普勒竞夸下海口，说他会在8天之内得到答案。他不知道在夜空中容易看到的火星运动，已经完整精确地记录在案；他也不知道这些运动与已有预言远远不相吻合。这个项目让开普勒做了不是8天，而是8年。当完成这项工作时，他才发现，错误不仅出在哥白尼和托勒密的体系中，第谷的体系也有错误。 但是，第谷并没有能活着看到开普勒艰辛工作的成果。1601年，一生富有传奇色彩而又固执己见的第谷由于膀胱破裂去世（据说，他在皇家宴会上喝了太多的啤酒，感到自己不便离开，以至无法解手）。他临终时恳求说：“不要让我徒然死去。”开普勒应第谷的请求，继承第谷当了帝国数学家。 开普勒有一次说起他导师丰富的资料积累：“第谷富甲天下，但是像天下大多数富人那样，他不知道如何恰当使用这些财富。”开普勒现在负责第谷的数据库，他知道如何正确地使用它。
得到第谷丰富的资料
相信哥白尼的思想
与第谷不同，开普勒相信哥白尼的思想是正确的，他着手在第谷丰富的资料中发现太阳系一般轮廓的证据，就从火星遇到的问题入手。观测表明，行星，特别是火星，以不同的速率运行，有时慢，有时快，当越是靠近太阳时速度也越快。开普勒用了6年时间，尝试用各种假说来解释这一奇怪现象。每试一种假说都要伴以复杂的计算。当然，他没有计算机来为他处理数据，甚至也没有袖珍计算器或计算尺，因此，处理这些问题需要花费大量时间，需要专心致志，更需要专门技术。最后，他勉强得到这样的结论：行星的轨道不可能是圆的。
《新天文学》
开普勒第一定律
椭圆轨道
开普勒第二定律
相同时间扫过相同的面积
《世界的和谐》
开普勒第三定律
三人组合的遗产
到头来，这三个人--哥白尼、第谷和开普勒-掀起了一场真正的革命从而使人们换一种方式来看世界。他们从事科学纯粹出于热爱（他们中没人以此为生；现代职业科学家的时代还未到来），还要记住的是，这三位科学家中的每一位，尽管各有不足或怪癖，但都是在前一位的基础上才谈得上作出自己的贡献，从而带动了科学上重要的进步。这一点正是理解科学及其运作机制的关键。 哥白尼显然信奉亚里士多德水晶球壳和恒星悬挂在外层球壳上的思想。我们今天知道，他并不曾想到地球大气之外的空间是无限的，即使最近的恒星也在4.5光年之外。尽管如此-这在科学上是常有的事-他还是为观察事实与理论的不合而烦恼。结果，他开始质疑理论，想到：也许我们是从错误的观点看待整个事物。如果是太阳，而不是地球处于中心，事情会怎样呢？然后，他借助计算，看看这一理论是否有效。它也许并不完全有效，但却比以前任何想法都更有效，于是他给后来者提供了更好的依据。 第谷坚定地相信自己的妥协方案亦即地球依然位于中心，但是他错了。他收集了庞大的观测数据来证明他是对的。数据并没有证明他的观点。但是即使他的理论是错的，他也作了仔细而诚实的观测，而这些观测有助于引出比他自己更好的关于宇宙的新设想。这是科学上重要的一点：你的假说错了多少都没有关系，只要你愿意检验它，并允许别人也来检验，重复地进行检验。重要的是这一过程：假设、检验、分析结果，并根据这些结果得出新的结论。第谷是一位伟大的数据收集者，是肉眼观察时代最精确和细心的天文学家。在这方面，他为人类知识的总和作出了无法估量的贡献。 开普勒最初认为，行星轨道必定是圆的。他是一位神秘主义者，一位柏拉图主义者，他的直觉告诉他，太阳系的这一观点一定是正确的。他也错了。他很长时期都没有放弃对圆轨道的设想-直到他试过能想到的各种方案。人们很难摆脱一个已有的假说，但最终他做到了，并提出了一个思想，后来证明它非常漂亮，那就是椭圆。所以，基于哥白尼与第谷的贡献，开普勒得以解决一个宇宙之谜，并且为17世纪的后人创造了条件，而即将到来的就是科学革命全面展开的激动人心的岁月。
一门“广阔而又最优秀的科学”
伽利略和方法的开端
胆怯犹豫
尽管哥白尼、第谷和开普勒已带来开创性的工作，但传统依然顽强地阻挠人们接受新的宇宙观。“许多年以前，我就成了哥白尼主张的皈依者。”意大利科学家伽利略1597年在给开普勒的信中这样写道。他已彻底信服了，他发现运用哥白尼理论可以解释托勒密体系留下的许多“无法说明的”现象。但是伽利略在同一封信中承认，他长期以来不敢公开发表自己观点，害怕世人会嘲笑他，就像嘲笑哥白尼那样。“如果像您那样，我就应当敢于提出自己的观点”，伽利略向开普勒透露说，“但是我不像您，我却是退缩了。”
易怒、矮壮、红发
发现运动定律
摆钟规律
匀加速定律
比萨斜塔铁球实验
发明望远镜
说到伽利略与望远镜的发明，其实他并不是发明者。大约在1609年，他听说佛兰德斯 （Flanders）有一位眼镜制造商发明了一种器具，是一根装有透镜的管子，通过它可以观看到还在海上的船只上的细节，甚至看到爬在帆缆上的水手。根据传闻，伽利略推断它应该是如何设计，并且自己动手做了一套。即便他不是第一位制造望远镜的人，但他无疑是第一位想到用它对天空作系统观察的人，而不只是用来辨认海上船只和战争中观察军队的动向。他把望远镜对准月亮、恒星（包括银河系）与众行星。他所看到的一切在17世纪的欧洲引起了巨大的轰动。
利舶希和望远镜的发明
月亮
月亮上的坑坑洼洼
有高山和暗色的区域
月海
木星
有四颗卫星
金星
具有相位
会经历盈亏过程
反射太阳光
土星
同年7月，伽利略把望远镜转向土星。在此他发现了另一件让人惊奇的事：他发现在土星那黄色球体两侧，看上去像是有突出物或把手样的东西。他秘密写信给他的资助人、势力强大的美第奇家族成员： “我发现了另一个非常奇怪的景观，应该让殿下知晚……但是，请保守秘密，直到我的工作发表……土星不是单一的星体，而是由三颗星组成，它们彼此紧密接触，从不变换位置，并且沿着黄带道排成一列，中间那个比边上两个大三倍。
土星那黄色球体两侧，看上去像是有突出物或把手样的东西
《星际使者》
卷入哥白尼和托勒密体系之争
出版了《关于两大世界体系的对话》
辩论与妥协：审讯
被控告为异端
近代物理学之父
也是整个近代科学之父
吉尔伯特：实验科学的先锋
成就卓著的医生
磁石和磁学实验
《论磁石》
地球像巨型磁石
布鲁诺：科学的殉道者？
怪异、隐晦且善于思考
并不是这场革新运动的真诚参与者
因自由言论和思想而献身
激烈的思想家，也是热忱的神秘主义鼓吹者
善于演讲，敢于对各种问题直抒已见
布鲁诺的哲学是各种观念的大杂烩
被遗后了的天文字家
温克尔曼
伊丽莎白·亥维留斯
现存的记录表明，人们认为她是一位能干的观察家，伦敦皇家学会派天文学家哈雷（Edmond Halley，1656-1742） 前去格但斯克观摩她丈夫的天文学方法时，她曾和哈雷并肩工作。事实上，这里有些误会。后来，哈雷送给她一套昂贵的服装，以换取她丈夫著作的复制本。由于伊丽莎白和哈雷的年龄只差了十岁（她更大些），难免就引起了流言飞语。所以，伊丽莎白的科学工作虽然没有详细的记录可查，不过她在历史上却是留下了这一趣闻逸事：一位可爱的女人，招致一位雄心勃勃的年轻天文学家为之倾倒。
波义耳、化学和波义耳定律
化学的开端
波义耳
科克郡的天才
知识的分享
建立物理数学实验知识促进学院
组织伦敦皇家学会
世界上最早、最受尊敬的科学社团
关于真空实验
盖里克
建造第一台空气泵
探讨真空
设计更好的空气泵
助手胡克
波义耳真空
发明温度计
认识气体
波义耳定律
空气的弹性
结论
波义耳的结论是：除非空气是由微粒或粒子组成，否则不可能以这种方式被压缩，因为在微粒中间才有空隙存在。因此，当压强增加时，这些微粒可以靠得更近些。
空气是粒子组成
化学的搭建：方法与元素
热心于炼金术
元素只能通过实验才能提炼出来
元素无法进一步分解
发现元素可以形成化合物、化合物可以分解成元素
过渡时期
大航海时代
哥伦布
达伽马
麦哲伦
丰特内尔：第一位职业科普作家
非科学家
一生致力解释科学
《关于世界多样化的谈话》
《历史》
最伟大最有名
培根
提出归纳推理法
笛卡尔
《方法论》
信奉演绎推理
我思故我在
第一位试图用数学描述宇宙
发明解析几何
惠更斯
牛顿、运动定律和“牛顿革命”
伟大的综合者
孤独的童年
孤独的童年在牛顿的一生留下了深深的烙印，他一辈子不结婚，经常陷入轻微的妄想、具有动辄抗争的性格。因此，他在许多情况中都不能与其他科学家或同事密切合作。然而，正如他自己首先承认的那样，在其他人工作的基础上，他使那些似乎有效却又充满矛盾的方法和理论得到整合、澄清和综合。
牛顿常常吵架，又很小气
牛顿常常吵架，又很小气，这确实是真的一和胡克吵架；和惠更斯吵架；和莱布尼兹吵架，为的是谁先发明了微积分（他们两人几乎同时独立完成）；和弗拉姆斯提德吵架，为了。。。。
学习微积分
两大遗产
牛顿接受了上述两大遗产，他拿来培根、伽利略和吉尔伯特的实验主义和归纳方法，使之与笛卡儿的定量方法相结合，打造出新的、甚至更强大的方法，这就是运用数学工具表达并且构建实验结果。
牛顿：时代的英雄
运动三大定律
《自然哲学之数学原理》
第一定律
惯性定律
第二定律
力和加速度成正比
F=ma
第一个区分了物体的质量与重量
第三定律
作用力与反作用力
地球引力
计算地球与月亮之间的引力
提出让人极为惊奇的预测
预言彗星椭圆轨道绕太阳运行
激发哈雷的兴趣
哈雷彗星
光的本性
棱镜实验
粒子说
生命
从维萨留斯到法布里修斯
盖伦的杂乱遗产
权威
提出目的论
阻碍生物医学1500年
《论解剖准备》
解剖猴子
解剖学家维萨留斯
盗墓能手
非传统讲课风格
亲自解剖
图解方式展示猴子和人的不同
出版《人体结构》
里程碑事件
这是一个里程碑事件-它是如此重大以至今天往往把解剖学的发展分成三段：前维萨留斯时期、维萨留斯时期和后维萨留斯时期。
变化的由来
巴累
法娄皮欧
输卵管的发现者
对内耳和生殖器官的详尽描述
发明避孕套
法布里修斯
手臂和腿部的静脉瓣膜的发现
哥伦坡
第一位发表小循环思想
帕拉塞尔苏斯、药物学和医学
医生帕拉塞尔苏斯
16世纪最古怪的人物之一
乙醚作为麻醉剂
炼金术士帕拉塞尔苏斯
化学疗法
通过化学或者新的无机药物治病
桑克托留斯
伽利略的朋友
首次提出对人体过程进行精确称量
发明温度计
发明湿度计
发明测量脉搏工具
阿格里科拉
也开始从化学角度认识人体
对疾病作化学治疗
苏尔维亚斯
17世纪化学疗法最高点
化学过程是生命体所有功能的基础
哈维:心脏和血液的运动
关于血液的早期思想
塞尔维特
小书里的大思想
动物繁殖
循环系统
《心血运动论》
静脉瓣膜
只允许从静脉流向心脏
心脏的瓣膜
只允许血液进入动脉
证明循环
他认为，血液的运动是一个闭合的循环。 他的理由是，心脏是肌肉，其功能相当于一个泵，通过静脉回收血液，然后靠交替的舒张和收缩把血液经过动脉泵出去。 用他自已的话来说：“动物身体里的血液锁定在--个循环之中，运动不止。那正是心脏靠其脉搏完成的动作或功能，也是心脏运动和收缩的唯一目的。” 这是精心构思、严密取证的论据。尽管篇幅不大（只有72页）、印制糟糕（印在廉价的纸上，还有很多排字错误），但他的书却使许多人立刻转变观点。对许多临床医生来说，它立竿见影地解释了许多现象，其中包括感染、中毒或蛇伤为什么会如此之快就扩散到整个系统。它还迅即带来了静脉注射的可能性，以便使药物迅速扩散至全身。它甚至激发了早期的输血尝试。但是这些大都没有成功，因为当时不知道还有不同的血型。 但也有守旧者。传统很难消失，哈维最先发出这样的抱怨：一个人只要过了30岁，就难以理解他的工作。但是，他仔细搜集的证据最终还是获得成功，尤其还有人沿着他的足迹继续工作，其中特别是马尔比基，他填补了哈维论证中的最后空隙。 伽利略攻击传统观点及其经院哲学，却没有能够看到他的观点赢得广泛接受。相比之下，哈维则幸运得多。在1657年去世时，他的工作几乎普遍被接受，除了一些封闭的环境，特别是法国更为保守的某些医学界人士。
血液和空气
波义耳
空气才能生存
胡克
最早的人工呼吸演示
罗尔
暗色的静脉血在通过肺部时，转变为鲜红的动脉血
梅奥
证明血液里的这一成分是“硝气精”
解释循环
奇妙的微观世界
显微镜
马尔比基与毛细血管
最终完成哈维血液循环理论
毛细血管
连接动脉静脉
动植物解剖学
格鲁看到了植物组织
花是植物生殖器官
雌雄同体
花粉粒
类似精子
波雷里和机械似的身体
《论动物运动》
斯瓦姆默丹考察昆虫
悲剧性的短暫而痛苦的一一生
患有忧郁症，情绪常常起伏不定
研究了3000种以上的昆虫
第一位真正昆虫学家
首创很多解剖用具
发现蜂王是雌蜂，嗡嗡声是雄蜂，其他工蜂
《自然界圣经》
解剖人和动物尸体
发现红血球
插图大师胡克
弹性研究
胡克弹性定律
与牛顿的争论
光的波动理论
生物学家
《显微术》
化石理论
对光和颜色的详细理论
对呼吸和燃烧的观点
第一次观察到细胞
软木植物的蜂房结构
列文虎克的“可怜的小生灵"
自学成才的荷兰显微镜制造者
原生动物和细菌
认识生命的广泛性
雷迪和自然发生说
进入17世纪，许多人还相信苍蝇和其他昆虫是从尿、垃圾或其他腐败的物质中自发产生的。有些人相信，大如老鼠之类的动物是从垃圾堆里自发出生的，青蛙、螃蟹和蝾螈则直接从黏土中产生。医生和炼金术士赫尔蒙特甚至认为，将瓶子里填塞糠麸和旧碎布后放在暗处，就可以生出老鼠来。第一位科学地对待这个问题的是名叫雷迪（Francesco Redi，1626-1698）的意大利医生。
质疑自然发生说
设计简单、计划周密实验
在雷迪做的许多实验中，有一个典型实验是这样的，把一条死蛇、一些鱼和几块牛肉密封放在一些大罐里，又把同样的样品放在一些敞口的罐中作为对照。密封罐内的肉不生蛆，而敞口罐里的肉却生蛆。他重复这些实验，不过一半的罐用纱布罩住出口，这样可使空气进入罐内，却不让苍蝇进入。结果在纱布罩住的罐里也找不到蛆。 雷迪写道：“由此看来，死动物的肉并不能产生蠕虫，除非有活物的卵进入里面。”这一实验并不能完全否定自然发生说一一那些愿意相信的人依然相信一但它却是沉重的一击。
博物学家格斯纳
《自然史》
《万有文库》
雷和物种观念
化石是生物体的残骸
确定物种的概念
雷的主要洞见在于确定“物种”的概念。一个物种是指这样的一群生物体，其成员能够相互交配并产下可育的后代。1686年他在著作中解释说： “经过长期和认真的研究，我确信，鉴定一个物种的突出特征就在于，通过种子而繁衍，并在此过程中维持自身不变。这就是说，不管在个体或物种中发生了什么变化，只要它们是源于同样的种子并且还是同样的植物，那么，这些就属于偶然变化，而不属于物种之间的区别。”
《植物综述》
《四足兽大纲》
未真正成功建立一套完整的分类系统
社会
17世纪:一个转变时期
迪伊：科学家和魔求师
在今天看来，迪伊的故事无疑是一场悲剧，它清楚地表明，一个聪明而好问的头脑，由于雄心而误入歧途，因为缺乏耐心而陷入神秘主义及其自命不凡的泥潭。这是一个因轻信而受骗的故事--愿意相信诱人的神话，以为权力和财富可以从炼金术以及与“精灵”的对话得到。但是问题仍然存在：既然他具有如此敏锐和务实的头脑，在他的同胞看来这些都是令人惊异的才能，那么，简单的骗局和花招又怎会使他完全上当？或者他是被某种奇怪的扭曲心理所驱使，以至沦落为骗局的合谋者，一个骗人的魔法师，自动放弃对真理的追求，甘愿以骗术了此一生？不管是哪种情况，既然他曾一度献身于追求数学和科学的真理，他的故事都确实是一个悲剧。
缺乏耐心而陷入神秘主义及其自命不凡的泥潭
信仰交错的年代
2.理性兴起
第二编同样是12章，故事已经到了18世纪。如果说上一编讲述的是科学的诞生革命，那么这一编讲述的则是科学给人类带来了进步的时代。在上个时代，我们能看到伽利略、波义耳、牛顿等科学巨人的名字。在这个时代，我们则能看到居维叶、卡文迪许、拉瓦锡、林奈等人的动人故事。科学在18世纪的影响，正如本编的标题，理性兴起。
简介
第二编同样是12章，故事已经到了18世纪。如果说上一编讲述的是科学的诞生革命，那么这一编讲述的则是科学给人类带来了进步的时代。在上个时代，我们能看到伽利略、波义耳、牛顿等科学巨人的名字。在这个时代，我们则能看到居维叶、卡文迪许、拉瓦锡、林奈等人的动人故事。科学在18世纪的影响，正如本编的标题，理性兴起。
物理
探索新的太阳系
科学有一种令人激动的特性，这就是，每一个新理论都会产生新问题，并对旧问题提供新的解释。理论越好，由此提出的问题越富有价值。牛顿的《自然哲学之数学原理》中所包含的理论也不例外。牛顿宣布引力可以普遍解释宇宙中和地面上万物的运动，但法国人却很怕接受引力概念。引力的本质是什么？牛顿自己没有说。它是物体固有的一种力吗？ 对于这个问题，牛顿回答：“恳求您不要把这一想法归之于我。”法国人认为，这像是中世纪的诡辩，于是，把牛顿的理论看成是“形而上学的怪物”。 部分是为了解决这些问题，18世纪初的科学团体-特别是英国的皇家学会和新成立的法国科学院-完全卷入牛顿和科学革命提出的两个引人入胜的问题：（1）地球的真实形状是怎样的？（2）太阳有多远？这两个问题促成了一系列激动人心的探险，探险家们的科学热情史无前例。
凸起之战
博洛尼亚的物理字家贝希
西方历史上第一位成为著名物理学家的妇女
金星凌日和库克船长
三角测量法
哈雷指出
金星凌日是最好测量机会
1761年测量
这是因为金星被一层大气环绕着，它的边缘模糊不清。结果出现了一个所谓“黑点”或 “黑线”效应，当金星已经完全进入日轮时，即使眼力最好的观察者也难以精确地辨别。和雨滴沾在雨伞上一样，金星的外沿似乎也沾于周围的天空。结果甚至在同一观测点，首席观察者用相同的望远镜来观测，得出的结果都不尽相同，实在令人失望。
1769年测量
库克
1769年4月，“奋进号”抵达塔希提，距6月3日的凌日还有大量时间，于是他们建造了观测站（这个站现在仍然叫做金星点）。但是凌日这一天令人失望。正如库克在他的航海日记中所写：星期六，3日。今天天气晴朗，正如我们所愿。整天看不到一片云彩，天高云淡，所以我们有足够的有利条件来观察金星越过日轮的全过程；我们清楚地看到，在金星周围有大气或尘埃阴影，大大干扰了对于相交时刻的观测，尤其是在两个内部相交点上。索伦德尔博士、格林先生以及我自己的观测数据，对于相交时刻的记录都有所不同，并且这种不同超过期望值。 库克代表了18世纪流行的那种兼容并收的科学家形象，当时，一位伟大的航海家可以对科学作出重大贡献：为天文学提供精确的测量和观测，为地理学提供地图和海图的编制，对植物学、动物学和人类学提供丰富的观察事实和比较描述。这是伟人可以在许多领域作出贡献的时代。实际上这个时期各个领域的界线尚未形成，独立的学科是后来的事-在这个时期，化学家可以既是物理学家也是生理学家，地质学家也可以是植物学家和动物学家，数学家和音乐家同时也可以是天文学家。
奋进号
观察和测量金星凌日
恒星、星系和星云
关于恒星和彗星
哈雷
到南半球制作星表
《南半球恒星表》
测量世界各地的磁偏差
对彗星研究
预言彗星1758年回来
哈雷彗星

非凡的古德利克
证明大陵五亮度变化周期是三天
提出有伴星围绕旋转
新宇宙观
莱特
莱特既不是训练有素的天文学家，也不是严格和系统的思想家，他只是提出了一系列不同的宇宙模型。其中最早的一个模型是，太阳、太阳系以及恒星都围绕着一个巨大的中心运转，这个中心也许是固体，也许不是固体，但无论如何，它是上帝的领地。
一系列不同的宇宙模型
《宇宙起源理论和新假说》
康德
《自然通史和天体论》
思辨
拉普拉斯
理论
扎实的数学基础
解决太阳系的稳定问题
1773年，拉普拉斯在考察木星轨道时，想要弄清为何当土星轨道扩张时，木星轨道会出现持续的收缩。在分别发表于1784和1786年之间的三篇论文中，他证明这--现象是周期性的，周期是929年。在详细解释这一现象的理由时，拉普拉斯的论文同时也解决了牛顿遗留下来的一个重要问题，那就是太阳系的稳定问题。牛顿曾经被太阳系各行星之间复杂的引力相互作用这个问题所困扰，并得出结论，为了保持整个系统的稳定，有时需要某种神力的干预。拉普拉斯在他的同事，数学家拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange，1736-1813）的 帮助下，从数学上证明，由于围绕太阳旋转的所有行星都沿同--方向，因此它们相互间的离心率和倾斜度总是足够的小，以至于无须外界的干预，就能保持长期的稳定。
太阳系本质.上具有一种自我纠错机制
不需要神力把它扳回原位
《宇宙体系论》
星云假说
简单来说，这一-假说的大意如下：最初太阳起源于巨大的旋转中的星云或气体云。随着星云旋转，气体收缩，此时其旋转速率不断增大，直到星云中最外面的物质无法靠引力维持为止。在这一-过程中，这些气状物质就凝聚在-一起，形成一颗行星，而中心星云则继续加快自旋速度并进一-步收缩，此时又留下更松散的物质，形成另一颗行星。而中心星云则在中心处形成稳定的太阳。这一理论存在许多疑问和尚未回答的问题，但它却令人耳目一-新，因为它是最早尝试运用科学和理性推理来解释太阳系的起源，而没有借助于神灵或超自然的力量。
梅斯尔和他的星表
发现了不止15颗新彗星
彗星搜寻者
建立一个星表
列出了103个天体
齐心协力：威廉·赫歇尔和凯洛琳·赫歇尔
威廉·赫歇尔
实干
发现天王星
新地质学的诞生
斯蒂诺的化石
化石是保存在岩石中的生物残骸
浸没于水中的巨大岩层有可能坍塌，形成山峦和峡谷
布丰对地球的测试
计算地球的年龄
受哲学家莱布尼兹的启发，布丰说，由于一颗彗星撞击火热的太阳，从中带出了一些碎片，地球就源于这些碎片。他用铁球做了几个实验，把铁球加热，测量它们冷却的速率。从这些结果他估计出如地球这样大的球冷却的速率。再基于此算出冷却所需时间，由此得出结论，地球已是非常古老。他建议，地球也许有75000年或100 000年。布丰的估计已经比厄舍尔1654年计算的6000年多了十倍以上。赫顿（James Hutton，1726-1797）后来得到了类似的结论（不过，他也大大低估了地球的年龄）。但是布丰是最早把这一思想传播给广大听众的。出于敏锐的政治直觉，布丰把自己的研究说成仅仅是假说，并且还在叙述中设法为宗教保留位置，这就避免了与教会发生重大冲突。
布丰的假说
根据布丰的假说，地球经过了七个漫长的阶段。这与圣经创世纪中的七天相当吻合。-一但是这里的“天”要比我们通常理解的“天”长得多。经过最初阶段-地球的形成是由于彗星与太阳的碰撞-地球旋转并且冷却了3000年，在此期间演变成球形。第二阶段地球冷凝成为一个固体。根据布丰的计算，这大概经过了30 000年。第三阶段，地球周围气体中的蒸汽形成巨大的海洋，覆盖了整个地球。他解释说，这个时期潮汐作用开始影响地球演变，并且把海洋生物带到地球各地。他计算这个过程大约持续了25 000年。火山活动主宰了第四阶段，因为在以后的10 000年中海洋开始消退，从而在高地上留下许多海洋生物的遗骸。随着陆地开始形成以及变冷，植物开始生长。在第五阶段，持续了近5000年，第一批陆地动物开始出现。在第六阶段，陆地继续演变，大陆开始相互分开，漂移了将近5000年，直到变成如今的格局。最后在第七阶段，布丰声明，人类出现在地球上，达到演变过程的顶峰。 这是一个大胆有序并且简洁的思辨性理论，具有巨大的吸引力，尤其是它可以解释许多奥秘，诸如在高地和山顶上发现的海底化石。
魏尔纳和海神的遗迹
地球理论（水成论）
魏尔纳教的地球理论，后来被称为水成论（Nep- tunism）。这个名字得自罗马的海神（Neptunism），反映了魏尔纳的基本假定：地球起初完全被巨大的、泥泞的原始海洋所覆盖。海洋内悬浮着大量的物质，当海平面开始下降时，海底结晶出“原始的”岩石。魏尔纳解释说，这些岩石后来就覆盖了整个地球。魏尔纳并没有解释原始海洋是从哪里来的，或者它撤退的机理是什么。不过，据魏尔纳的说法，随着海水的持续消退，很久以后，第一块干燥的陆地（岩石的原始沉积）就露了出来。 然后，渐渐形成了新岩石层，它不再是原始形成的一部分，而是由海洋中的物质进一步结晶而成，此外还包括从原始的地球表面侵蚀出来的沉积物。随着海水进一步退去，更大的陆地面积出现了，其中不仅包括这些“过渡”岩石，还有许多年前形成的原始岩石所形成的高山。 魏尔纳继续说，后来大块的地表侵蚀物夹带巨量的沉积物返回海洋，在海洋里沉积并且形成“二次”岩石层。暴风和海面上的惊涛骇浪搅乱了这些沉积下来的“二次”岩石。然后，随着海水再度消退，这些“二次”岩石也露出水面，再度遭受侵蚀并沉积于海里，形成新的淤积。魏尔纳解释说，就在最近，海水还在消退过程中，于是，我们才能看见这些仅在最底层才能发现的岩石。 火山，似乎让魏尔纳的某些同代人感到困惑（有人认为所有陆地起初都可能源于火山），但是按照魏尔纳的说法，它们对于地球表面的形成影响不大，他解释说，它们也许是由于地球表面附近燃烧的煤层引起的。 在那些为火山感到困惑的人（但是并不认同所有陆地都源于火山的思想）中就有赫顿，魏尔纳的同代人和长者。尽管他在1788年以前并没有提出关于地球表面如何形成的思想，但是他的观点，后来人们称之为火成论，在18世纪后半叶引燃了一场最大的地质学争论。
赫顿和冥王的怒火
现实论
地质学的奠基人
火成论
居维叶和灾变论
动物学家
灾变论
18世纪后半叶，水成论与火成论的争论成为当时地质学领城的主旋律-一著名法国动物学家居维叶加入了这场争论，但他并未带来实质性突破。居维叶是当时最权威的科学家之一，他富有才华，善于把握机会，对自己的观点确信无疑，在广泛研究化石之后，他得出这--结论：仅当世界在其整个历史过程中，经历过一系列大洪水，各种化石的存在才能得到解释。居维叶论证说，每一-场这样的大洪水都毁灭了地球上一切生物，只留下化石记录。每次洪水之后，生命又重被创造。这-观点迎合许多宗教思想家，特别是当居维叶解释说，最后一次大灾难（他的理论后来就叫灾变论）就是《圣经》第一篇《创世纪》中描写的那场洪水。 居维叶解释说，在那次灾难中，上帝出面干预允许某些生物幸存下来，正如圣经描述的那样。显然居维叶是在宣布，地球并不像赫顿说的那样，经历一场缓慢和渐变的连续过程，而是一系列剧烈灾变的产物。. 居维叶是如此强大，以至他的灾变论很快就取代了魏尔纳那乏味的“原始海洋”理论，并且还把赫顿和他的火成论说得--无是处。魏尔纳和赫顿都是专家，不是通才，两人都试图把地质学当做-一门科学来处理，他们相信自己提出的机制符合观察事实。事实证明，两人都行进在--条死胡同里，尽管赫顿为未来开辟了一条充满前景的道路。 居维叶以其谨慎的方法和成熟的理论吸引了当时大多数科学家的想象力。但由此造成的巨大阴影却是严重压制了地质学中有益的争论，这一状况一直持续到19世纪。
近代化学的诞生
烹饪和神秘主义者
燃素说的诞生
贝克尔
物体由空气、水和三种土构成
斯塔尔
燃素说
17世纪后期，斯塔尔（GeorgErnstStahl，1660-1734）把贝克尔的油脂泥土改称为燃素（phlogiston），并把它说成是--种强有力的 “火焰、炽热、白热、热的”-流体，当物 体燃烧、煅烧或以其他形式氧化（尽管这个术语在当时还未使用）时，就会释放或者消耗这种流体。1697 年，斯塔尔提出燃素说，在之后的90多年中，它成了化学的基本要义，成为解释-系列令人困惑的化学现象以及全部化学的框架。 尽管燃素说后来被证明是一条死胡同，但它并不是一无是处，因为它引发了--系列的实验，去研究燃烧、氧化、呼吸和光合作用。 但是这些实验很快就暴露出许多问题。首先，金属在氧化过程中，质量总是增加，而不是减少。如果在这一过程中物质损失了，正常的情况质量应该减少，而不是增加。为了既能解释这一点，又不致丢弃这个理论，许多化学家作出了更复杂的解释：既然人们不能真正看到燃素（看到的只是从燃烧物质中发出的火焰），因而它就不是普通的物质。也许它更像是18世纪化学家假设的“微妙的”或“没有重量的”流体，例如磁性、以太、热、光和. 电，并且和它们一样，都是没有重量的。也许，它甚至有负重量，所以，当出现在物质中时，实际上（莫名其妙地）使物质的重量减少了。所以，每当燃烧发生时，燃素释放出来，物质的重量反而增加。 然而，尽管重量问题令人困感，但18世纪大多数化学家还是继续相信燃素说，并不认为有不可抗拒的理由要抛弃它，无论如何，它毕竟对气体的研究作出过划时代的贡献。
布菜克和“固定气体"
发现二氧化碳
建立定量分析方法
证明气体也可进行实验操作和测试
卡文迪什分解水
18世纪最古怪的科学家
卡文迪什无疑是18世纪最古怪的科学家。他出生于英国一个显赫而又富有的家庭，从来不用为钱财担忧。事实上，他曾经这样告诉银行，如果让他费心过问理财这样的俗事，那么，这家银行就会失去他这个价值数百万的客户。不必说，银行方面再也没有打扰过他。正当卡文迪什家族其他成员与国王亲近并参与重大政治策划时，卡文迪什的唯一兴趣却是纯粹的科学研究。 卡文迪什孤独成癖，他不愿意见人，也不愿意与人谈话。有一天，偶尔撞见一位女仆在他的屋子里，以后他就造了一个专门的楼梯，供他独自使用，以免这种事情再发生。有一种说法，这个女仆被解雇了。遗憾的是，卡文迪什只挑选了小部分工作发表，因此他最先做出的若干成就未获承认。
发现和证明氢气
研究二氧化碳特性
空气燃烧产生水
发现氩
舍勒和普里斯特利发现氧
拉瓦锡和燃素说的灭亡
近代化学的奠基人
揭示质量守恒定律
宣布空气由氧气和氮气组成
《化学命名法》
热和电的奥秘
什么是热
温度计的由来
1708年，丹麦天文学家罗迈（Ole Christensen Roemer，1644-1710）最早认识到，温度计需要两个固定点，于是，他设定两个可观测的温度，作为一定范围内的顶端和底端端是雪融，另一端是水沸腾。荷兰的华伦海特在1714年对罗迈的刻度作了一些修改，并且在他设计的温度计中，酒精换成了汞。这就意味着水的沸点以上的温度也可以测量，因为汞的沸点比酒精高得多。与此同时，瑞典的天文学家摄尔修斯（Anders Celsius，1701- 1744）利用同样的两个固定点，把其区间分成100个单位，这就是1742年他设计的所谓摄氏温标。他的同胞，生物学家林奈把他的温度计掉了一个头，让沸点为100，熔点为0，今天使用的就是这种摄氏温度计，全世界的科学家都在用它。
华伦海特和华氏温度计
布莱克博士和他的朋友瓦特
潜热的概念
瓦特发明分离凝聚器
在1762年至1764年之间，布莱克把冰的潜热概念延伸到水转变为汽这一相似现象。他发现，用同样的火力把沸水转变为水蒸气，所需时间是把水从室温加热到沸点所需时间的5倍。 此时，一位意想不到的新朋友加入了这一研究，这位新朋友就是为大学制作仪器的技师瓦特。瓦特设计了一种装置，用于演示布莱克在课堂上讨论的潜热概念并为之提供实验证据。一个意外的惊喜是，瓦特根据他从布莱克那里得到的理论启发，成功地为他正在修理的蒸汽机发明了一种新装置：分离凝聚器。结果这一发明成为提高蒸汽机效率，使之成为运输和工业获取足够经济的能源之关键。瓦特的蒸汽机以煤或焦炭为燃料，于是工厂可以在任何地方设立，可以远离河边，而靠水力开设的工厂必须就设在河边。蒸汽机不久就用于几乎所有的工业，从煤矿到冶炼厂，再到纺织厂，以及后来出现的火车和轮船。 布莱克对此非常满意，他乐于给学生们讲述瓦特的成就。当瓦特在1769年申请到专利时，他获得了应有的回报。罗比孙写道：“布莱克博士从未这样高兴过，就像这些收益是给他自己的一样。。两个朋友都认为这一段成功的研究是他们一生中最愉快的事情。”
伦福德伯爵与热作为运动
纽康门蒸汽机和工业革命
电学：大型室内游戏
带电玻璃球和棍棒
格雷发现导电现象
莱顿瓶
富兰克林：电学行家
提出单流体理论
提出电荷守恒定律
风筝导电实验
闪电本质是电
《独立宣言》起草人之一
发明避雷针
库仑定律
两个电荷之间的力正比于电量的乘积，反比于电荷间距离的平方。 库仑和他的同事非常吃惊地认识到，这一平方反比关系正好和牛顿的万有引力定律类以。从库仑的工作可以明显看出，引力和电的作用方式非常类似。接着，他又对磁作了类似的研究，发现磁力也服从平方反比定律，这是非常令人兴奋的消息，因为它证明这三种基本力都服从类似的定律。宇宙，确实是按一套简洁、有序的原理运行。当18世纪行将结束时，物理学家一定有一种兴奋感，预期未来的发现，尤其会在电学领域，这门原来“不值一提"的学科，突然变得格外引人关注。
库伦发现库仑定律
引力、电、磁都服从平方反比定律
伏打发明电池
法拉第发现电磁感应
第一台发电机
18世纪给物理科学留下的遗产产
在物理科学中，18世纪给后人留下的遗产，包括了很多平实却是关键的贡献：对定量分析重要性的新认识，伽利略的严格方法论、观察和实验原则的继续运用，实验技能的完善等等。 再有，18世纪哲人 和实验家在物理科学的每个领域都作出了理论和实验的进展。天文学里新行星的发现、太阳距离的测量以及关于星云和星系这一新概念的建立，揭示了太阳系和宇宙要比先前想象的更大更复杂。 地质学家，在与圣经中的创世论进行论战的同时，也对岩层和其他地质形成进行了广泛的研究，从而形成了关于地球历史的丰富理论。到18世纪末，由于居维叶的灾变论被广泛采纳，他们暂时受到压制，但是赫顿已经为均变论的发端作好了准备，事实证明这一理论更有成效，至少在当时。 18世纪我们已经看到化学领域发生了真正的科学革命，它与中世纪的联系已被彻底中断。布莱克和拉瓦锡建立了新的定量方法；普里斯特利、舍勒、卡文迪什、拉瓦锡等人都对重新认识气体作出了贡献；新的科学命名法对化学语言带来了急需的准确性。 在物理学领域，由于成功地测量了地球形状，牛顿的万有引力定律得到验证。尽管有关电的本性的争论还刚开始，电作为一种流体或“热质”的理论一时还难以清除，不过有关电的特性的发现及其测量方法的问世，使得工业革命的某些技术突破成为可能。18世纪我门还目睹了对电现象的第一批科学研究，其中包括第一个电容器--莱顿瓶-的发明和有关其特性的探讨。
生命
林奈:伟大的命名者
林奈：一个逃学者
被任命为植物园的植物学讲师
拉普兰的旅程
野外冒险
让多样性井然有序
《自然系统》
独特的分类系统
他是对的。1735年出版的题名为《自然系统》（Systema naturae）的小册子，建立了一套独特的生物分类体系，并且还使他成为瑞典最著名的科学家，近代分类学的奠基人。经过许多年的不断修改和进一步补充，他的书终于为植物学家和博物学家处理这一最为棘手和困惑的问题铺平了道路：如何为世界上各种生命形式进行命名和分类。因为只要人们一直在观察并且记录有关自然界的一切，他们必定就会设法去命名对象并且揭示它们之间的相互关系。例如，同样的植物在世界各地不同的地区发现，很可能在每个地区有不同的名称。研究这种植物的自然科学家和学者必须找到一种方法来识别它，这就是说，当他们在交流时必须用同一个名字。在理想情况下，该名字还应当表达该对象的某些特征性的和有用的信息，以便研究者可以把类似的对象集中在一起研究它们的异同。例如，狗和鲸明显不同：鲸生活在水里，而狗不是。但是狗和猫又有什么不同呢？它们都生活在陆地上，都有皮毛和四条腿。仅把生物分成生活在水里和生活在陆地这两类还远远不够。分类单位太大，很容易误导。事实上，在林奈时代就有一位著名的科学家正是沿着这一思路，把海狸和鱼分在一类，因为它们都是生活在水里。无须说，这绝对是一种误导性的分类方法，其程度之严重，以至于有一段时间基督教会允许在斋戒日吃海狸（那天不允许吃肉，只能吃鱼）！ 17世纪末，英国博物学家约翰·雷在解决分类问题上有所进展。但是随着探险家和商人不断向外扩张，新的动植物品种如潮水般涌来，显然寻找某种新的命名和分类体系已是刻不容缓。仅当此时，针对这些激动人心的新发现，才需要投入严肃的科学研究。 林奈知道，他所提出的系统不是“自然的”，也不是自然的根本计划，更没有反映存在巨链的最终轮廓。他的主要目的只是创造一种既实用又方便的命名系统。他取得了如此的成功，以至于他的系统的大部分在200多年以后的今天仍然在使用。林奈把植物和动物分成小的分类单位，他称之为属，这些属再细分为物种。他还用了科学家喜欢称之为双名法的命名法，用一个两分法的系统来命名。由于拉丁文当时是国际上通行的科学语言，所以他的命名都以拉丁文表示。这一传统一直延续到了今天。每一个双名前面是属（更大些，包括下面的单位），后面是种（更小，更专一化的分类单元）。他把有某一共同点的动物或植物归为一属，（例如这种共同点通常表现为一种结构，体型或某种特定的繁殖方式）例如，斑马和马显然有相似性，而马和狗的共同之处就少多了。所以，林奈把马和斑马分在同一属 [马属（Equus）]中。相反，狗分在狗属（Canis）中（顺便提及，同一属中还有狼）。共享的属名表示在属这一单元上有相似性，但斑马和马还是有区别的。所以斑马就叫做马属斑马 （Equus zebra），而马取名为马属家马（Equus caballus），名字的第二部分表示种，强调的是属中不同成员的独特方面。林奈承认，命名过程颇费心思关键在于是什么构成一个物种：能够互相繁殖的生物体吗？不能繁殖的生物体，例如骡子，怎么办呢？林奈写道：“智慧的第一步，是了解这些物种本身。这一概念在于对物体有确切了解，系统地将其分类，给予它们适当的名字才能区分和了解物体。分类和命名将是我们这门科学的基础。”在很大程度上他是对的。毫无疑问，他的系统给生物学研究带来了一种方法。随着《自然系统》的发表，林奈随即名闻遐迩。最后对于大多数人来说，分类的僵局似乎就是被这位瑞典博物学家打破的。林奈成了民族英雄，成了植物学界的王子，当时有许多人就这样称呼他。
动植物数量
由于库克船长等人的远航，物种的数字迅速猛增。林奈知道并且给予科学名字的有4200种动物和7700种植物。今天已经逐渐扩展到350 000种植物和100万种以上动物。
布丰和自然界的多样性
在那些对林奈及其新命名系统抱怀疑态度的人中间，最严厉和最有影响的是布丰伯爵。布丰和林奈同一年出生，布丰出生于法国，他在许多方面与林奈正好相反。林奈出身贫寒，大半生得为钱而奋斗；布丰却拥有富裕并受过良好教育的双亲。林奈对宗教虔诚（他的批评者常常说他写得就像他亲历创世现场一样），而布丰则是一位怀疑论者。林奈工作严谨，富有条理；而布丰却以直觉和思辨为主。林奈的对手称其乏味、严格、自以为是，而布丰的对手则称其为纨绔子弟、花花公子。 然而，除了社会地位和个人性格，两人还有更根本的差别。对于林奈来说，世界是上帝壮丽和完美的作品。在这一完美的作品中，他自己只是扮演了“谦恭的”角色。但林奈相信，他的所做要比“谦恭”更多些，因为他在完成亚当未竞的事业-通过辨认和命名，有助于我们理解上帝所创造的宇宙的奇妙、秩序和目的。 布丰的世界则不受神意所控制，它仅受“定律要素和力的相互结合”所控制，是牛顿式的世界，按照自然定律行事，有自己的目的，而不是按照神的目的或计划。在牛顿看来，这是一个运动和连续的世界。
自然历史的百科全书
《自然史》
内在模式
在这里，布丰试图围绕一个旧观念来做新文章，这一旧观念就是柏拉图的永恒“本质”，但不太成功。这就是说，理想形式存在于时间和空间之外，与特定的表现无关。布半认为，每一物种都对应一个“内在模式”，它通过某种方式指导粒子进入它们恰当的位置。（这个 “内在模式”是什么？它是怎么来的？实际上又是怎样操纵粒子到位的？布丰从未给出令人满意的解释。）作为这一内在模式的产物，物种是“固定的”。每个物种都是特定模式的确定和特殊产物，内在模式从最初起就存在于宇宙之中。模式决定一种生物体的全部细节，使无序的有机粒子形成具有特殊性状的动物或植物。布丰甚至想到，这些事先存在的模式会在其他行星上产生同样的物种，与地球上的物种完全相同，如果恰当的温度和其他环境要求都得到满足的话（这在当时可是一种激进思想）。在他的“内在模式”假说中，布丰还是与那些更激进的唯物主义者有所不同，他们认为，所有生命的起源都是自然发生的结果-是随机的，完全由环境决定。
布丰的遗产
动物机器:生理学、繁殖和胚胎学
拉美特利
《人是机器》
动物为何能动？
哈勒
《生物学原理》
列奥谬尔
昆虫学的创建者之一
拉瓦锡破译呼吸问题
呼吸是利用氧气和释放二氧化碳的过程
有机体如何繁殖？
斯帕兰扎尼
詹纳：征服天花
牛痘、种痘
詹纳用了几乎20年研究这个问题，对牛痘和天花病人作详细记录。最后在1796年5月，他做了一个实验。他从受感染的挤乳女工手上取得牛痘脓液，在名叫菲普斯James Phipps）的8岁小孩身上“种痘”。正如詹纳期望的那样，小孩染上了温和的牛痘，但也和詹纳希望的一样，很快就恢复了。两个月后进行下一步。这时詹纳给小孩接种致命剂量的天花。这是非常危险和有争议的实验，但是小孩一直保持健康，并且没有任何迹象表明他感染上了这种致命疾病。又几个月后，詹纳重复他的试验，再次给年轻的菲普斯注射另一份强剂量的天花浆液。小孩仍然健康 詹纳的结论是：牛痘病毒与天花极其相似，因此身体能够同时对这两者产生抗性，但是牛痘症状非常轻微，种痘后只会引起轻微的不适
建立免疫学
18世纪关于自然发生的争论
沃尔夫挑战预成论
《发生理论》
胚胎发育是“渐成的”
近代进化论先行者:拉马克和居维叶
亨特兄第：放荡科学家的故事
拉马克打开进化论的大门
论战：物种不变论
物种不是固定不变，而是在时间中会逐代发生变化
整理林奈的烂摊子
拉马克成功地把林奈留下的一大堆烂摊子整理得井井有条。他把蜘蛛纲节肢动物（蜘蛛、扁虱、蝴虫、蝎子，全都有8条腿）与昆虫纲（只有6条腿）分开。设立了甲壳纲（螃蟹、龙虾、鳌虾及其类似物）和棘皮动物门（体表带刺的动物，如海星和海胆）。无脊椎动物和脊椎动物这两个词实际上是拉马克提出的，他还新造了biology（生物学）这个词。
《动物哲学》
1809年出版的《动物哲学》（Zoological Philosophy）是他最好的著作，其中，拉马克提出物种演化的两个重要因素：第一，所有生物都有演变为更高级生命形式的基本趋势，并且自然界本身也倾向于复杂性的增加；第二，获得性的遗传，这是他最著名也是遭受批评最多的观点。
居维叶试图关闭这扇门
器官形状和用途暗示一组相关的器官及其功能
好像是在一个深夜里（也许在当地咖啡馆里酒喝多了），有一名学生决定对居维叶开一个玩笑，于是打扮得像个魔鬼一样，来到他的床前。 “居维叶、居维叶，我来吃你了。”这个“魔鬼”大声吼道。这时居维叶仍然半睡着，平静地回答道： “带角和有蹄的生物都是食草的。你吃不了我。” 居维叶转身又睡着了。
反对进化思想
细分了林奈的分类系统
治学严谨
有讽刺意味的是，尽人皆知拉马克和居维叶都错了。拉马克错在主张获得性遗传观 （他不是这一思想的首创者，这也不是他的主要思想）。居维叶则错在坚持灾变论和物种的固定性。只有在科学史的长河中，他们两人的功绩才能得到更好的评价。 居维叶治学严谨，他使科学熠熠生辉，井然有序，他的功远大于过。他对科学的投人以及精辟发挥，为科学知识赢得了尊重和敬慕。居维叶威望的衰落，部分是由于莱伊尔后来的著作，不过莱伊尔曾经提及对居维叶处所的一次访问并且承认，这位已成为过去的居维叶对于自己的工作付出巨大心血，他便一切变得并然有序，他作出的贡献无与伦比： “昨天我进入居维叶的圣所，真是物如其人。每个部分都如此井井有条，难怪他每年都能诞生巨著，却不会给他本人造成多少麻烦……自然历史博物馆正对着他的屋子，里面的一切他都收拾得井然有序；然后是解剖学博物馆，与他的住处紧挨着；后面部分是图书馆，有一排房间，每个房间存放一个课题的著作。其中一间全是鸟类学著作，另一间全是鱼类学，再有一间是骨学，还有一间是法律书籍！等等 普通工作室没有书架，这是一间长长的屋子，设备舒适，从上方采光，摆着十一张供站立者使用的桌子和两张矮桌..."，
注重观察和实验的结果
社会
一个理性和革命的时代
理性和社会
启蒙运动
英国光荣革命
美国的《独立宣言》
法国大革命
技术的新生力量
凯伊和飞梭
哈格雷夫斯
詹妮纺纱机
阿克莱特
解决了如何用水力驱动纺纱机的问题
卡特莱特
发明了水力驱动的织布机
惠特尼
发明了轧棉机
科学的斗士:普及理性意识
狄德罗和百科全书的编纂
请听听他们的斗争
伏尔泰和理性的案例
黑暗的逆流:骗子和庸医
卡里奥斯特
伏尔泰、狄德罗和富兰克林的时代也是卡里奥斯特（Alessandro，conte di Cagliostro， 1743-1795）、史威登保（Emanuel Swedenborg，1688-1772）和梅斯梅尔（Franz Mesmer， 1734-1815）的时代。这是一个科学和理性的思想家和占卜者鱼龙混杂的年代。正当史威登保和梅斯梅尔以科学家的生涯开始，又以神秘家的身份死去时，卡里奥斯特和其他骗子，例如所谓的圣-日尔曼（Saint-Germain），从不夸口说自己是在作科学思考。卡里奥斯特和他的同事们既不鼓吹理性，也不是诚实的宗教徒，他们迷惑追随者的心灵，从轻信的公众那里骗取钱财，以填满自己的腰包。 卡里奥斯特可能是1743年出生于意大利的巴勒莫，人们相信他原来的名字是巴尔桑罗 （Giovanni Balsanno），历史学家称他是那个时代的“大骗子”。他周游欧洲各国首都，几乎涉猎过所有的神秘伎俩。他自称能从坟墓里召唤古埃及死人，变金属为黄金，预见未来，治愈病人，发现秘密宝藏，并且就像他的同代人，神秘的圣-日尔曼一样，也许能长生不老-或者至少能活三四百年。不用说，他愿意把最后一项特异功能与他那些有钱有势的追随者分享。当然，价格不菲。然而，价钱对于那些人来说不在话下，于是，由卡里奥斯特自己调制的奇异的长生不老药，也就成了权贵们华丽客厅里的享用品。卡里奥斯特不当街头的小贩，他定期在皇家官廷里做骗人的买卖。有讽刺意味的是，他的垮台与一场声名狼藉的欺骗游戏有关，其间涉及法国王后的一串项链-终于导致他被捕入狱。
圣-日尔曼伯爵
卡里奥斯特的同代人，圣-日尔曼伯爵的知名度要低些。和卡里奥斯特一样，他也总是以欧洲富人和精英分子为目标。他的许多追随者相信他已经有好几百岁，圣-日尔曼从来也不否定这类谣传。有一次，有人问他的随从，圣-日尔曼是不是真的700岁了，随从回答不知道，因为他自己跟随圣-日尔曼只有200年。和卡里奥斯特一样，圣-日尔曼也推出自己的魔幻长生不老药，宣称有治疗和通灵的能力。许多人说他确实发现过“哲人石”，这是炼金术士追求的基本目标。他们相信这种石头不仅可以变金属为黄金，而且可以给人类以力量、智慧和长寿。 卡里奥斯特和圣-日尔曼伯爵都声称与共济会有联系，或者更明确地说，与该会的高级和神秘骨干有联系。尽管这些神秘骨干不一定存在于共济会内部，但提到他们却有助于卡里奥斯特和圣-日尔曼获得轻信者的信任。对于18世纪很多人来说，共济会代表了与古代和神秘的过去年代中所谓的神秘事物及其力量的一种联系。
史威登保
梅斯梅尔
有一次，梅斯梅尔和一位有钱的病人谈话，病人告诉他以前曾经成功地用磁石治好了病，这是他首次把磁石治病这一怪诞可疑的说法与他从帕拉塞尔苏斯那儿学来的宇宙理论联系起来。既然帕拉塞尔苏斯也曾说过，曾经成功地用磁石从病人体内吸出了病，随后又把这些疾病引向地面，于是，梅斯梅尔开始寻找一个理论，以便成功地把他关于行星影响人体健康的思想，与医学治疗中磁石的用途相结合。 结果就是引出了他那晦涩和混乱的“理论”，他的推断是，也许有某种普遍的“磁流体”或者磁力渗透于整个人体，正如有一种普遍的流体渗透于宇宙之中，以便使所有的天体处于完美的和谐状态中一样。这一流体的扰动就引起了疾病，但是通过利用磁性作用于这种不可见的“流体”，就可实现流体的调整。即便在当时这也是一个疯狂的想法，并且立刻遭到同时代人的抵制。但批评不会让梅斯梅尔止步不前，他认定自己就是一名科学家，于是，他开始用磁石为病人治病了。 不久，梅斯梅尔开始宣称他已取得某些惊人的成功，甚至有更多令人吃惊的发现，但他又宣布，磁石并不是病人神奇康复的真正原因，他自己才是。他确定，磁石并不是治疗的工具，只不过是他的传导者。治疗作用来自他本人才有的“动物磁性”，这种动物磁性通过磁石传导，使病人失调的“动物磁性”恢复平衡。 梅斯梅尔医生是怎样亮相的呢？他肯定在巴黎学到了很多东西。穿上飘逸的长袍，不相信的人看他像是个骗子，相信的人看他却是真正的预言家，他举起“神圣慈善之手”，穿行于病人中间。 为了接待病人，梅斯梅尔把他的豪华住房隔成一间间特殊的病房。在每间病房的中心，是他那著名的浴盆，他保证这是真正科学的器具，可是许多人仍然觉得非常神奇。浴盆直径4英尺，深1英尺，里面放着一些盛有“磁化水”的酒瓶。一旦瓶子放好，再为浴盆充上普通水，有时会在其中置入若干铁棍，再盖上盖子，盖子上事先已打好一些孔，以便铁棍可通过这些孔伸出来。病人围着浴盆坐着，每个病人手拿铁棍的一端，等候从铁棍传来魔力，接受治疗。为了加强疗效，梅斯梅尔本人也会出场，他穿着豪华的长袍，手持铁棍。偶然他会靠近并用铁棍接触一位病人，让自己强有力的“动物磁性”共同参与治疗。
卡特尔费尔托
和我们这个时代的许多骗子庸医一样，18世纪的伪科学家很善于用科学的外衣装饰他们的民间医药和“疗效”。这些人当中，有一个自称为卡特尔费尔托（Katterfelto）的人，赶着一辆大篷车旅行，带着一群黑猫和刚刚发明的“太阳显微镜”（他的广告这样说）。据当时一篇文章记载，通过这一神奇的工具，人们可以看到，“树篱上的昆虫…比所有昆虫都大；还有那些引起最近流行性感冒的昆虫，看起来有鸟那样大；在一个如针尖般大小的水滴中，可以看到有50000个以上的昆虫；在啤酒、牛乳、醋、面粉、血液、干酪…里，情况都是这样" 卡特尔费尔托在用他那令人惊奇的“太阳显微镜”作为诱饵之后，进一步向那些心悦诚服的听众兜售神秘的“布拉托医生的药物”，他承诺这种药能治许多种病。显然这位好医生愿意满足所有病人的需要，他还到处作“自然科学”和医学讲座，讲座内容还涉及赌博、纸牌和台球技艺。
太阳显微镜
格拉汉
伦敦也像巴黎那样，有很多骗子和伪科学家在上层阶级招徕生意。其中最为声名狼藉的一个，名叫格拉汉（Jamnes Graham，1745-1794），他在这个城市最富庶的几个地区活动。 格拉汉出生于英国，年轻时移民到了美国。正是在费城生活期间，他听说了富兰克林的电学实验。1775年回到伦敦以后，格拉汉立即开始宣扬他那神奇新式“电医学”。有了电这个最新流行品，格拉汉很快发现自己大受顾客青睐。 格拉汉宣称，他可以治愈所有疾病，治疗方式就是用一顶带电的头套，使病人突然遭受电击。也许由于电击体验是那么刺激和新颖，人们都把电击看成是医疗的效果，从而慷慨地为治疗付费，格拉汉很快发现自己成了富翁。他的下一步就是要建立一个更大规模的工作室，他称之为“健康神庙”，1779年“健康神庙”开张，格拉汉给蜂拥而来的顾客进行各种奇异的治疗。在神庙豪华的客房中，有钱有势的顾客们不仅听格拉汉讲解电医学带来的神奇功能，还亲自试验各种治疗。 然而，格拉汉最心爱的器具是他那著名“天床”。在神庙最豪华的房间里，安置着天床， 12英尺长，9英尺宽，可以放置成不同角度。周围是轻松的音乐，上方安置一块大镜面，一对恋人-在付出高价后-可以在这里美美地过上一夜，从床头板传出的电击，更是强化了这种美不可言的感觉。格拉汉声称，由于有这种“电流体”的助兴，幸福的恋人们将会 "有幸获得后代”。
3.综合时代
第三编共9章，科学的旅程已经到了19世纪。在18世纪，科学或许还是那些富人们的业余兴趣，而在19世纪，科学已经深刻改变了所有人的日常生活。从煤炭、水和空气这些原料中，源自科学的技术已经利用化学合成的方式，制作出了炸药、染料、香水以及塑料。第一次工业革命，正如火如荼地进行着。而思想巨人达尔文的工作，其影响至今都未被人类完全消化。此篇的标题，名为综合时代。
简介
第三编共9章，科学的旅程已经到了19世纪。在18世纪，科学或许还是那些富人们的业余兴趣，而在19世纪，科学已经深刻改变了所有人的日常生活。从煤炭、水和空气这些原料中，源自科学的技术已经利用化学合成的方式，制作出了炸药、染料、香水以及塑料。第一次工业革命，正如火如荼地进行着。而思想巨人达尔文的工作，其影响至今都未被人类完全消化。此篇的标题，名为综合时代。
物理
原子与元素
道尔顿的原子
背景
自然界的基本单位
“新化学"
认识道尔顿症
色盲
视网膜视锥细胞发现缺陷
道尔顿分压定律
气体混合物的重量等同于各个成分单独测量时重量之和
第一份原子量表
以氢的重量为1
倍比定律
《化学哲学新体系》
原子是化学元素的基本单位
每种化学原子都有自己的特定重量
化学分解和合成只不过是这些粒子的重新组合
在化学反应中元素的原子保持不变
阿伏伽德罗假说
1802年，盖-吕萨克（Joseph Louis Gay-Lussac，1778-1850）确定，所有气体在给定的温度增加下，有相同的膨胀率。[道尔顿也独立地得出了同样的结论，还有一个名叫查尔斯Jacques Charles，1746-1823）的人，早在他们两位之前，已独立提出了上述定律。这一常压下气体具有恒定膨胀率的原理现在叫做查理定律0因为查尔斯最先提出它。] 阿伏伽德罗（Amedeo Avogadro，1776-1856）在1811年宣布，这条定律必定意味着，（同一温度下）同样体积的不同气体必定含有同样数量的粒子（注意他没有说“原子”），这一概念就叫阿伏伽德罗假说，在19世纪上半叶掀起了相当激烈的争论。
第一个区分原子和分子的人
电的连接
伽伐尼
解剖学家和医生
电火花刺激蛙腿的肌肉
伏打
金属是导体
可以产生电
发明电池
戴维的电化学
发现钠和钾
发现其他元素（P233）
发明安全灯
制作笑气
一氧化二氮
复杂而有序的化学世界
贝采里乌斯
用元素第一个字母作为符号
相同时加上第二个字母
凯库勒
结构图
水->H-O-H
《有机化学》
发现苯环
“我正坐着，在写我的教科书，但工作没有进展，我理不出个头绪。我转过椅子朝向炉火，开始打起瞌睡。原子又一次在我的眼前跳跃。这一次背景上出现的是大量更小的组合。我那心灵的眼睛由于反复观看这类东西，现在可以分辨更大、更复杂的结构：长长地排成一列，有时挤在一起，缠绕和扭曲成蛇形运动。看！那是什么？有一条蛇咬住了自己的尾巴，在我眼前快速旋转。仿佛是被一阵灵感惊醒，就在这个晚上，我形成了这一假说。”
卡尔斯鲁厄会议
坎尼扎罗
坎尼扎罗是--个热情奔放、好争善辩的人。1848年他从家乡意大利的西西里岛逃到法. 国，是为了躲避那不勒斯政府的迫害，因为他参加反对那不勒斯反动统治的起义，但是起义失败了。在法国，他对化学的混乱局面有过相当深入的思考。1858年，他发表一-篇论文重提阿伏伽德罗假说，这个假说已被人们忘记几乎50年了。它说的是，（在同样温度下）同样体积的不同气体--定含有相同数目的粒子。他参加卡尔斯鲁厄会议就是为了给原子量、阿伏伽德罗假说和原子与分子的分界给予有力的辩护。他说，可用阿伏伽德罗假说确定气体的分子量，运用盖吕萨克的化合体积定律，再用贝采里乌斯的原子量，三者相结合就可以解决许多问题。他还采用小册子的形式来散发自己的演讲稿，说服了许多与会者，会后不久又说服了更多的人。特别是，其中有一位回到俄罗斯后，对这个问题做了大量思考。
门捷列夫的单人牌
元素留下的指印
夫琅和费
夫琅和费线
由于在工作中精益求精，夫琅和费为自己赢得了国际声誉，有好几位著名天文学家用上了他的棱镜和光学仪器。1814 年，当他测试自己制作的透镜时，用到了一只棱镜个多世纪以前牛顿正是运用棱镜，把太阳的白光分解成光谱中的各种颜色。当夫琅和费这样做时，他注意到有一-些奇怪的黑线，似乎打断了太阳光谱-一实际上他至少看到了600条：黑线，有的宽些，有的窄些，把整个光谱分成了好几部分。而当时牛顿用的棱镜质量比较差，由于玻璃的缺陷，造成图像模糊，因此没有看到这些黑线。 夫琅和费知道，光谱中的每--种颜色都对应于一种独特的波长。越接近光谱紫端，波长越短，而更长的光波处于红端。夫琅和费注意到，光谱中显著的黑线总是处于同样的位置。这些奇怪的黑线就好像是某种标志，它们肯定具有某些含义。他试着采用不同的光源一从太阳直接发出的光和经过月亮和行星反射的光，甚至星光。他发现，不同的星体似乎留下了不同的密码，不同的指印。但是没有人能够破译这些密码，夫琅和费在1826年. 死于肺结核，享年只有39岁，他没有能够找到这些黑线的含义。为了纪念他，人们把那些光谱线称做“夫琅和费线”。 
基尔霍夫和本生
发明分光计
发现一个又一个新元素
布瓦博德朗
发现镓
有机化学的诞生
维勒
从无机化合物中合成一种有机化合物
炸药、染料、香水和塑料：给工业的有机礼品
范托夫
把凯库勒的许多结构性想法转变成三维模型
澄清许多有机化学概念
不灭的能量
早期工作
“热质”
伯努利
热动说
傅立叶
傅立叶理论
傅立叶发表热流方程
焦耳的测量
焦耳在实验基础上建立了热的机械论（“热功当量”）
亥姆霍兹
亥姆霍兹勾画出热力学第一定律（能量守恒定律）
普朗克的导师
卡诺的理论成为克劳修斯和开尔文独立提出的热力学第二定律的基础
克劳修斯
克劳修斯和汤姆生（开尔文勋爵）提出热力学第二定律
德国物理学家克劳修斯（RudolfClausius，1822-1888）不是实验家，他的杰出天赋表现为善于对其他科学家的结果作出解释和进行数学分析。1850年，克劳修斯得出结论，热. 不能自己从一个物体传给温度更高的另一个物体。这一陈述后来就叫做热力学第二定律，被认为是19世纪物理学另一项重大发现。 爱尔兰出生的汤姆生（WilliamThomson，1824--1907），后来在苏格兰以拉格斯的开尔文勋爵闻名，这两个称呼常常并用。他综合了卡诺和焦耳的思想，在1851年发表论文，论述热转变为机械功的可逆性，从而对热的动力学理论也作出了贡献。这是热力学第二定律的. 另--种表达方式。由于这一贡献，与克劳修斯一起，他也被认为是这--原理的发现者之-一。
麦克斯韦和玻尔兹曼各自建立了气体的运动论
磁、电和光
一个古老的奥秘
伟大的实验家法拉第
发现电磁感应原理
发电机原理
场理论
苏格兰的理论家.麦克斯韦
解释了土星光环的概率特性
提出气体的运动理论
麦克斯韦妖
结论：光就是电磁辐射
赫兹的电磁波
杨、菲涅耳和光波
巴比奇、拉夫罗斯和第一台计算机
天空与地球
看得更好
女天文学家麦克尔
遗失的行星
赫歇尔
证实天王星是行星
伽勒
发现海王星
夫琅和费谱线
给恒星照相
约翰●赫歇尔
巴纳德
第一次拍摄到银河系
测定地球年龄
生命
达尔文和“贝格尔号”的馈赠
达尔文以前的进化论
柯普和马尔希：一对相互竞争的骨骼猎手
物种的起源
达尔文
"贝格尔号"的航行
物种的自然选择
趋异性
进化论
《物种起源》
更多的证据
孟德尔
豌豆杂交实验
基因分离定律
自由组合定律
从宏观到微观:器官、细菌和细胞
实验生理学
马让迪
伯纳德
巴甫洛夫和大脑
对条件反射的研究
细胞理论的诞生
施莱顿
植物组织由细胞组成
施旺
动物组织也由细胞组成
魏尔和与细胞病理学
证明病理细胞是从正常细胞演变而来
巴斯德的细菌理论
细菌理论的创建者
巴氏加热杀菌法的倡导者
狂犬病疫苗的发明者
微生物之父
柯赫：寻找病因
炭疽热病菌可形成孢子
研究了细菌整个生活周期
科学旁白：顺势疗法
社会
伪科学猖獗
头骨隆起的证据
噼啪声响和幽灵显示
招魂术
伟大的综合时代
4.现代科学
第四编名为现代科学，共10章，讲述19世纪末到二战结束之前的故事。对于我们来说，20世纪并不陌生，这是我们多数人所出生的年代。然而在二十世纪初，物理学迎来了自诞生以来最重大的两次革新。量子力学与相对论对于今天的我们依然难以理解，它们对人类世界观的改变似乎仅仅停留在受过高等教育的一小群人之中。同时，20世纪的两次世界大战也让我们看到，科学迅速推动了技术的发展，而技术则可能被用作毁灭性的用途。其实，今天我们的中学以及大学教科书里的内容，大多都是20世纪才发现的新鲜事物。
简介
第四编名为现代科学，共10章，讲述19世纪末到二战结束之前的故事。对于我们来说，20世纪并不陌生，这是我们多数人所出生的年代。然而在二十世纪初，物理学迎来了自诞生以来最重大的两次革新。量子力学与相对论对于今天的我们依然难以理解，它们对人类世界观的改变似乎仅仅停留在受过高等教育的一小群人之中。同时，20世纪的两次世界大战也让我们看到，科学迅速推动了技术的发展，而技术则可能被用作毁灭性的用途。其实，今天我们的中学以及大学教科书里的内容，大多都是20世纪才发现的新鲜事物。
物理
新原子
从X射线到原子核
现代物理学的开端
伦琴
伦琴是在1895年11月8日的晚上作出一个惊人发现的。当时，他正在巴伐利亚的乌兹堡大学幽暗的实验室里工作，突然被房间一处角落发出的神秘闪光所吸引。他不由得靠近去看。原来神秘的闪光来自涂有铂氰化钡的纸片，他知道，这种物质在阴极射线的照射下会产生奇异的荧光。但是此刻并没有阴极射线，他正在使用的阴极射线管已经被厚纸板遮盖得严严实实，但它显然穿透了整个房间！当他关掉阴极射线管时，纸片不再发光。再 接通射线管，闪光又重新出现。他把自己的手放在阴极射线管和纸片之间，纸片上显示出手的阴影，甚至可以看到手骨！他把纸片拿到另一间房间，关上门，拉下窗帘，然后开动阴极射线管，纸片仍然闪光。当阴极射线管关掉，它才不再闪光。可见引起闪光的神秘射线实际上能穿墙而过！50岁的伦琴发现了一-种新的射线，他称之为“X射线”，意思是“未知的射线”一这个名字就一-直沿用下来，尽管如今他的射线已经不再神秘。
新射线-X射线
铀的奇异天性
贝克勒尔
荧光会产生X射线！
发现另外一种新辐射
维拉德
发现γ射线（伽马射线）
居里一家的追求
发现钋和镭
镭的提纯
1896年，法国物理学bai家贝克勒尔发表了一篇工作报告，详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素，铀及其化合物具有一种特殊的本领，它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线，这种射线和一般光线不同，能透过黑纸使照象底片感光，它同伦琴发现的X射线也不同，在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下，却能从铀和铀盐中自动发生。铀及其化合物不断地放出射线，向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣。这些能量来自于什么地方？这种与众不同的射线的性质又是什么？居里夫人决心揭开它的秘密。1897年，居里夫人选定了自己的研究课题－－对放射性物质的研究。这个研究课题，把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地，最终完成了近代科学史上最重要的发现之一－－发现了放射性元素镭，并奠定了现代放射化学的基础，为人类做出了伟大的贡献。 在实验研究中，居里夫人设计了一种测量仪器，不仅能测出某种物质是否存在射线，而且能测量出射线的强弱。她经过反复实验发现：铀射线的强度与物质中的含铀量成一定比例，而与铀存在的状态以及外界条件无关。 居里夫人对已知的化学元素和所有的化合物进行了全面的检查，获得了重要的发现在：一种叫做钍的元素也能自动发出看不见的射线来，这说明元素能发出射线的现象决不仅仅是铀的特性，而是有些元素的共同特性。她把这种现象称为放射性，把有这种性质的元素叫做放射性元素。它们放出的射线就叫“放射线”。她还根据实验结果预料：含有铀和钍的矿物一定有放射性；不含铀和钍的矿物一定没有放射性。仪器检查完全验证了她的预测。她排除了那些不含放射性元素的矿物，集中研究那些有放射性的矿物，并精确地测量元素的放射性强度。在实验中，她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多，这说明实验的矿物中含有一种人们未知的新放射性元素，且这种元素的含量一定很少，因为这种矿物早已被许多化学家精确地分析过了。她果断地在实验报告中宣布了自己的发现，并努力要通过实验证实它。在这关键的时刻，她的丈夫比埃尔·居里也意识到了妻子的发现的重要性，停下了自己关于结晶体的研究，来和她一道研究这种新元素。经过几个月的努力，他们从矿石中分离出了一种同铋混合在一起的物质，它的放射性强度远远超过铀，这就是后来被列在元素周期表上第84位的钋。几个月以后，他们又发现了另一种新元素，并把它取名为镭。但是，居里夫妇并没有立即获得成功的喜悦。当拿到了一点点新元素的化合物时，他们发现原来所做的估计太乐观了。事实上，矿石中镭的含量还不到百万分之一。只是由于这种混合物的放射性极强，所以含有微量镭盐的物质表现出比铀要强几百倍的放射性。
奇异的电子
汤姆孙
原子还有内部构造
电子比氢还轻2000倍
葡萄干布丁的原子模型
儿子乔治证明电子的波动性
来自新西兰的鳄鱼
卢瑟福
原子核模型

假设有中子存在
查德威克
证明中子存在
在那段时期，德威克成功地证明，他已经发现了卢瑟福的中性粒子。中子解释了原子序数和原子量之间的差异-这个差异以前没有人能够解释。例如，碳的重量是氢的12倍，原子量是12，但是根据原子含有的电子數，碳的原子序数却是6。电子的负电荷应该被核中的质子平衡。而如果碳只有6个质子，碳原子的总重又从哪里来的呢？现在回答是清楚的。
解释了原子序数和原子量的差异
新宇宙（一）：爱因斯坦和相对论
以太问题
美国物理学家迈克耳孙想到了一一个办法。如果充满宇宙的以太是静止的，那么地球在以太中运动时，在地球上看来，以太就像“风”一样，迎面吹来。因此，顺着以太风--起运动的光東会被以太风带着走，而逆着以太风的光束应该走得更慢。迈克耳孙1881年在德国随亥姆霍兹一起研究时，建造了一种叫做干涉仪的仪器，可以把光束一分为二，它们相互垂直运行，随后又重新汇合，通过这一-方式，就有可能以极高的精确度测量光线在顺着以太风和逆着以太风时的差异。 迈克耳孙完成了这一实验，但结果却让他困惑一一光束分 成两半后的速率并没有差别。他的结论是：“静止以太假说的结果被.....证明是不正确的，由此得出的必然结论是，这一假说是错的。”
迈克耳孙的干涉器实验
光速总是常数-不管以什么作为参照系
量子奥秘
普朗克
保守
黑体辐射问题
黑体辐射问题就是，如果一个物体同等地辐射所有频率，高频范围内的辐射数将大大超过低频范围内的辐射数。这样一来，几乎所有的辐射都应当属于高频，也就是说，处于光谱的紫外端。 但情况却不是如此。在19世纪90年代没有人能够用物理理论解释为什么会是这样，尽管肯定有个别人做过这样的尝试。
紫外灾难
能量只能以整量子的形式发射
低配辐射容易
高频辐射困难
需要能量子大
普朗克常数
爱因斯坦和光电效应
叛逆
光电效应
其中一篇论文解释了被称为“光电效应”的神秘现象，人们关注此现象已有好几年：某些金属在光的照射下会发射出电子。一直没有人能够对这种现象作出解释，尽管1902年物理学家伦纳（Philipp von Lenard，1862-1947）发现，在光强与发射的电子能量之间没有关系。更亮的光似乎应该引起更多的电子发射，但事实上，它们激发出的电子不会比弱光所激发出的电子具有更高的能量。经典物理学对此无法提供解释。 这就是爱因斯坦的切入点，他搬出了普朗克的量子理论，这一理论已被尘封好几年，遭遇冷落。普朗克曾经指出，光以独特的“波包”形式辐射，爱因斯坦则加上：光也以“波包”形式传播。爱因斯坦指出，根据量子理论，一个特定的波长由具有固定能量的量子组成。当一个能量子轰击金属的一个原子时，原子释放出一个具有固定能量的电子，再没有别的。更亮的光含有更多的量子，但每个量子携带的能量不变，它会引起更多电子的辐射，但这些电子所携带的能量并不更多。光的波长越短（频率越高），量子所携带的能量越高，则激发的电子也具有更高能量。非常长的波长（更低的频率）是由能量更低的量子组成，在某些情况下因其能量太小而不足以引起电子释放。这一阈值与不同的金属有关。 这就是普朗克理论自用于解释黑体现象以来的第一次应用-它再次成功地对经典物理学不能解释的物理现象作出了解释。由于这一工作，爱因斯坦获得了1921年诺贝尔物理学奖。这是建立量子力学重要的第一步，亦即意识到所有物质具有间断和分离性，尤其是在非常小的尺度上，这一特性尤为显著。 在经典物理学中，能量和物质就像是沿着一面光滑的斜坡运动；而在量子力学中，能量和物质就像是沿楼梯运动。根据量子理论，一个物体只有吸收或辐射足够的能量，以便在另一个允许的能级上存在时，才能增高或降低能级。在量子跃迁中，物质与能量仅存在于一层与另一层“楼梯”之间，不能存在于允许的能级之外。 只要不涉及非常小或非常大与非常快的物体，经典力学总显得是正确的。普朗克的量子理论则有助于在原子以及更小的粒子的微小尺度上解释事物的机理。
某些金属在光的照射下会发射电子
狭义相对论
之所以叫“狭义”，是因为它涉及一个特殊情况，在此爱因斯坦只讨论物体沿直线做匀速运动的情况。你可以回忆一下，迈克耳孙和莫雷测不出光速的任何变化。爱因斯坦在对此实验结果并不知情的情况下，也在思考这一问题，他的论证从这一假设开始，真空中的光速恒为常数。即使光源在运动，即使测量光的观测者也在运动，但都不影响光速爱因斯坦还抛弃了以太概念，而迈克耳孙和莫雷却纠缠于其中。麦克斯韦需要它，因为他认为光以波的形式运动，如果真是这样，就需要有某种媒质光才能传播。但是，如果光像普朗克量子理论所述，是以分立的波包或量子形式传播，情况又是怎样呢？它就会更像粒子，从而不需要任何媒质也能传播。 依据这些假设-光速是常数，没有以太，光以量子传播和运动是相对的，爱因斯坦就能够证明为什么迈克耳孙-莫雷实验会得到这样的结果，从而排除了对麦克斯韦电磁方程组有效性的质疑。 因此，在狭义相对论中，爱因斯坦基本上只是对牛顿物理学作了这样的修改：在他的公式里，光的相对速率总是相同的。不管相对于任何参照系，它都不发生变化，即使其他事物互相间有相对变化。质量、空间和时间全都跟着你的运动速度而变化。在旁观者看来，你运动得越快，你的质量也就越大，你占据的空间就越小，时间也过得越慢。你越是接近光速，这些效应就越显著。你如果是一名宇航员，正以光速的90%在运动（光速约为30万千米每秒），你旅行5年后（根据你的日历手表）回到地球，却发现留下的朋友已经过了10年。或者，如果你可以加快发动机，使你以光速的99.99%运动，只旅行了6个月，你会发现，在你离开的这段时间里，地球上已经流逝了50年。 所以，在相对论看来，说时间是相对的，它并不总是以同样的速率流逝。例如，运动的钟表走得慢些。20世纪60年代，密歇根大学一个科学家小组制备了两套原子钟，精确度达到13个小数位。他们把其中一套安装在飞机上，在世界各地飞行，另一套完全相同的原子钟留在地上。当飞机带着原子钟回到地面时，这些原子钟与地面上的原子钟比较，它们比留在地面上的原子钟的确少滴答了几次。 相对论还说，物体运动得越快，在静止的观察者看来，它沿运动方向的长度就收缩得越厉害。在同一观察者看来，质量却似乎是增加了。此外，根据相对论，没有任何物体能够达到光的速率（或者，更精确地说，达到所有电磁辐射在真空中的运行速率，电磁辐射包括无线电波、x射线、红外线，等等），光速是最高限值，因为当物体接近光速时，它的质量接近无穷大。 最让人们吃惊的是，爱因斯坦运用他的著名方程式E-mc，证明了能量和质量正是同一事物的两个方面。在这个方程中，E是能量，m是质量，c2是光速的平方，是一个常数。 所有这些看来都与常识完全相悖。但常识是根据日常生活经验形成的，如果你进入了非常非常快的世界，就不会觉得相对论真有那么奇怪。 当然我们大多数都没有这样的经验。但不管它显得多么有悖常理，近一百年来每一次实验检验都证明了爱因斯坦是正确的。
直线匀速运动
广义相对论
广义相对论保留了狭义相对论的原则，与此同时增加了引力这一维度-因为引力是引起加速和减速的力，也是使卫星绕着行星、行星绕着太阳旋转的力。 爱因斯坦认识到，无法区分引力效应与加速效应之间的差别。于是他放弃了引力是一种力的思想，代之以一种人为设想的方式，即我们观察的物体就是以那种方式在空间和时间里运动。根据爱因斯坦相对论，在三维空间（长、宽、高）之外再加上第四维-时间，共同组成所谓的时空连续体。 为了说明加速和引力本质上具有相同效应这一思想，爱因斯坦以缆绳断裂、从建筑物顶层下落的电梯为例。电梯下落时，乘客的感觉是“失去了重量”，就好像他们是在宇宙飞船上一样。此时，他们是在做自由下落运动。如果梯内的乘客看不见梯外的任何东西，他们就无法区分这一体验与乘坐飞船在地球轨道上遨游时的体验有什么不同。 爱因斯坦利用这一等效性，写出了一组方程式，其中引力不再是一种力，而是一种时空的弯曲，就好像每个大物体都置于一块大橡胶的表面。星星之类的大物体在时空里转弯，就像是位于橡胶板上的大球会使橡胶表面凹陷那样。质量引起空间和时间的变形就导致了我们所谓的引力。引力的“力”并不真正是恒星或行星等物体的特性，而是来自空间形状本身。 事实上，这一弯曲已经得到了实验验证。爱因斯坦在三个领域里作出预言，在这三个领域中，他的广义相对论都与牛顿的引力理论有矛盾： 1，爱因斯坦广义相对论允许行星轨道的近日点（离太阳最近的点）有位移现象（水星轨道就有这样的位移，该现象曾经使天文学家困感了多年） 2，光在逆着引力离开星体时，会受强引力场的作用产生红移。 3，光被引力场偏折的量应该比牛顿预言的大得多。
加速减速螺旋转弯
增加引力这一维度
布朗运动
布朗
花粉不规则运动
佩兰
证实原子的存在
新宇宙（二）：量子奇迹
玻尔的原子
改进卢瑟福原子模型
到曼彻斯特没多久，玻尔即着手改进卢瑟福于1911年提出的原子模型。在卢瑟福的原子中，电子围绕中心的核旋转，它受电的吸引力作用，就像一个微型行星系。但这一模型有一根本性问题。19世纪，法拉第和麦克斯韦证明，一个带电粒子如果偏离直线运动，就会发出辐射。因为辐射会损失能量，如果没有相应的机制补充能量，那么，一个电子，若按卢瑟福设想的那样沿圆形轨道运动，它很快就会沿螺旋状轨道向核靠拢。也就是说，为了满足能量守恒定律，轨道必将坍缩。 卢瑟福不能解释的正是为什么原子不会坍缩。然而卢瑟福并不介意这个问题，他不是理论物理学家。而这正是玻尔的切入点。 玻尔成功了，他指出，电子围绕原子核旋转不能取任意轨道。因为所有的原子在功能上是相同的，所以在形状上无疑也是相同的，他提出，任何元素的电子只能沿被允许的特定轨道运动，这些轨道离核的距离是特定的。轨道的半径决定于普朗克常数-因此能量也是这样。他说，只要电子在允许的轨道上运动，它们不发射电磁能量。但是电子可以自发地从一个轨道跳跃到另一个轨道，这时它们的能量状态有所改变，就以波包即量子的形式吸收或释放能量。跃向靠近原子核的内侧轨道，由于轨道半径更小，电子会释放能量。当跃向远离原子核的外侧轨道时，轨道半径变大，电子要吸收能量。 玻尔对氢原子中的单个电子作了计算，计算出从一个轨道跳跃到另一个轨道时所涉及的能量。然后，假设能量转变为光（光子，或电磁能量子），由此算出产生的光波波长。果然有效。他的计算与氢光谱相符，在这以前，氢光谱一直是无法解释的谜。物理学家已经观测到特定元素的原子会发出特定的光谱，但在此之前一直无法解释其中的道理。玻尔则相当精确地解释了这一点。 这是伟大的一步。当爱因斯坦听到数据与光谱是如何吻合时，他欣喜若狂，声称“这是最伟大的发现之一”。玻尔成为20世纪原子理论的奠基人。 但即使玻尔已经把量子理论首次成功地运用于物质的物理学，但他也承认这一理论仍然存在大量未解之谜。
互补性原理
泡利的不相容原理
泡利把自己的工作建立在大量数据基础之上，从中找出一个在所有情况下都有效的简单分类原理：在任何基本粒子体系中-例如原子中的电子群-没有两个粒子会以同样的方式运动，也就是说，占有同样的能级。1925年他宣布了不相容原理，后来证明适合于其他核粒子，这是当时人们连做梦也没有想到的。这一概念成为量子力学的重要组成部分。 不相容原理解释了为什么原子中不是所有的电子都陷入最接近核的轨道上，既然落在这一-轨道上只需最少的能量。这是因为一旦有一个电子占据某一轨道，它就会排斥任何其他电子占据同一-轨道。泡利由于这项工作在1945年获得了诺贝尔物理学奖。 泡利还解开了另外-一个谜：当原子辐射β粒子时（β粒子实际上是高速的电子），某些能量似乎是遗失了。这一情况显然违反了能量守恒定律，物理学家难以认同这样一个到处适用的普遍原理在此却失效这一例外。1931年，泡利假设，在辐射β粒子的同时，还辐射另外-一种非常微小的粒子，这种粒子不带电荷，甚至也可能没有质量，却把看似遗失了的能量带走了。次年，费米（EnricoFermi，1901-1954）给这种粒子取名叫中微子（neutrino，意大利文，表示小的中性粒子）。有些人怀疑泡利是不是在玩弄某种账簿骗局一发明一种不存在的粒子，使能量收支账目看上去平衡。但是在1956年，人们利用一家核电站完成了一-项精彩实验，证明幽灵般的中微子确实是存在的，这才使泡利得到了平反。
粒子和波
薛定谔
波粒二象性
德布罗意波
波动方程
发现电子的概率
伯恩
狄拉克
狄拉克方程
可能存在正电子
安德森
发现正电子
诺埃特：现代物理学中的对称性
不确定性的作用
海森伯
不确定原理
电子的精确位置和瞬时速度不能同时确定
宇宙的新观测
现代物理学中的对称性
宇宙射线
神奇的辐射
强大的辐射连续不断地轰击地球以及宇宙中的每件物体
理解宇宙
施瓦西
对黑洞引力现象进行计算
施瓦西半径
理解星星
赫茨普龙
发明了一种比较恒星亮度的系统
把它们设想成离观测者同样的距离一10秒差距。
发现北极星是造父变星
脉冲变星的一种
罗素
星体发光度的赫茨普龙-罗素图
简称赫罗图
看透恒星内部
爱丁顿的新理论
20世纪初摆在天文学家面前亟待解决的重大难题之一就是如何确定恒星的内部结构。它们的内部正在进行着什么？是什么使它们发光，发出的光如此之亮，以至于穿过浩瀚的太空都能看见？为什么有许多不同的类型？爱丁顿在1926年这样解释； “初看上去，似乎太阳和恒星的内部深处比宇宙其他地方都更难以进行科学研究…有什么仪器可以穿透恒星的外层，对其内部结构进行测试呢？当误导的隐喻抛开后，问题看来不再那样毫无希望。"探测，并不是我们的任务；我们知道，我们可以等待和解释天体发给我们的信息，从中获取知识。这些信息中载有恒星内部的相关情况。引力场就是发源于恒星内部的。….辐射能也是来自炽热的恒星内部，经过多次偏折、转化才设法达到表面，并由此开始跨越太空的旅程。由这两条线索组成的推理链条也许是最值得信赖的，因为它（运用的）只是自然界最普遍的规则-能量和动量守恒、概率和平均值定律、热力学第二定律、原子的基本特性，等等。 就这样，物理学和天体物理学携手并进。爱丁顿利用物理学新理论取得的进展，能够证明为什么恒星会是这样。他说，引力把星际气体往内拉，而气体的压强和辐射压又把它们向外推。他认识到，在一个稳定的恒星中，这些力是平衡的。
测量宇宙
古德利克
发现第一颗造父变星
勒维特
造父变星的平均发光度
夏普勒
银河系的形状
夏普勒发现，太阳并不是像人们所假设的那样处于银河系的中心，而是离中心大约50000光年。如同哥白尼，他说是太阳而不是地球处于太阳系的中心，夏普勒再一次把人类及其家园驱逐出中心。他的测量还证明，宇宙要比人们以前想象的不知大多少。
恒星光谱的分类：坎农
哈勃更好的标尺
以哈勃命名的望远镜
建立星系分类系统
哈勃定律
1929年，在考察星云和把星系分类的过程中，哈勃注意到星系向着地球退行的速率正比于其距离，这就叫哈勃定律。这一工作被认为是20世纪天体物理学最有意义的突破之一。
德西特的膨胀宇宙
爱因斯坦-德西特模型
德西特对爱因斯坦的字宙观添加了两个重要的见解。他说，由于光线会被引力弯折，于是，任何光线经过一再弯曲，最终则会回到出发点。由此德西特认为，字宙就是由“弯曲的空间”组成的。爱因斯坦把宇宙看成是弯曲的空间，但却是静止的。而德西特对之作出了不同的解释。他看到随着曲率逐渐变小，弯曲的宇宙就会不断向外膨胀。哈勃已经解释过的遥远星系的光谱肯定了这一点。1932年，德西特和爱因斯坦合作研究他们的宇宙理论，为字宙创建了一个模型，人称爱因斯坦-德西特模型。他们的理论第一次预言宇宙中有大量暗物质存在，一种无法探测到的物质形式，它没有辐射。
原子的四分五裂：科学和原子弹
雪地里的散步：迈特纳和弗利胥
迈特纳
哈恩和斯特拉斯曼分裂了原子
约里奥-居里
用中子轰击铀时产生了镧？
哈恩和斯特拉斯曼
发现了三种同位素
弗利胥
和希特勒竞赛
得到消息
德国科学家已经实现核裂变
西拉德
说服爱因斯坦
说服罗斯福
费米的核反应堆
通向击碎原子的道路
用慢中子更有效
现在，在芝加哥，他的目标是装配一组试验反应，这个反应要能以缓慢的速率进行，以便物理学家能够监控它，并且避免爆炸。他应用自然存在的铀矿，其中大部分是稳定的铀-238。他建造了铀层和石墨层相间的结构：铀是为了促成反应，石墨则是为了减慢中子运动速度。他用了6吨铀、50吨氧化铀和400吨石墨块。镉棒阻隔反应发生，直到一切都准备就绪。
曼哈顿计划
奥本海默
建造原子弹
该团队用了4年时间在洛斯阿拉莫斯设计和建造了两种类型的原子弹。一个叫做“小男孩”，是一颗铀弹，用U-235“子弹”触发，而这颗“子弹”是靠爆炸推进到U-235球中。另一个叫做“胖子”，是钚内爆型炸弹。它由钚作为核心，周围环绕由钋和铍组成的导管以及一圈爆炸引子。 至1945年7月，四颗炸弹已经完成：一颗钚装置，放在塔上准备试验之用；另外两颗，每种类型各一颗，为了可能的应用；还有一颗钚弹，备用。
小男孩
胖子
自责
广岛和长崎
有关这一交锋的细节，争论持续了几十年，但美国已经发出了警告，而日本表示要战斗到底。就在这时，两颗原子弹，一颗代号为“胖子”，一颗代号为“小男孩”，已经离开新墨西哥州，在太平洋上辗转飞行。 1945年8月6日，一架名为Enola Gay的美国飞机把原子弹投到日本广岛。机组人员回头看这座城市时，它被烟火巨浪吞没，似乎完全消失了一般。一位机组成员后来说：“我相信任何人都难以想象这一瞥之下所见的情景，两分钟前还是清清楚楚的城市，再也看不到了。”机尾枪手罗伯特·卡龙在飞机返程时，看得最清楚： “蘑菇云本身就是 一团紫灰色烟云，看得到中心是红色的核，每件东西都在共中燃烧。当我们远离时，可以看到蘑菇云的底部，下面是几百英尺厚的碎片和烟雾……四平方英里的城市完全被夷为平地，90%的城市建筑物被相当于12500磅的TNT炸药毁掉。在一英里的爆炸中心范围内，温度升高到1000F，留下的是烧焦的人肉和熔融的金属。” 日本政府没有表示投降。8月9日另一颗原子弹落在日本南部城市长崎，杀死了40 000人，伤者更多，城市被摧毁。最后在1945年8月14日，日本天皇裕仁不顾军方反对，宣布日本投降。9月2日，第二次世界大战以签署投降条款而正式结束，签署事宜是在美国军舰密苏里号上完成的。 至1945年年底，广岛的死亡人数达到145 000，更多的人严重受伤。以后的5年里又有数万人死于辐射，这是摧毁性炸弹史无前例的一个效应。
后果
当原子弹成功爆炸的新闻第一次到达洛斯阿拉莫斯时，在经过4年紧张的挑战性工作后，大多数科学家最初的感觉是大功告成后的喜悦。他们设计和试验的许多复杂器件完成了任务。漫长而损失修重的战争由于他们的努力现在终于结束了。但是不安也笼罩于洛斯阿拉莫斯简陋的木屋里，而当更多的详细报告来到时，沮丧开始蔓延。对于大多数在1945年8月曾经感到兴高采烈的科学家来说，当得知由于自己的工作带来死亡和破坏时，他们无法驱赶这一后果而导致的阴影，他们的余生始终在自责。奥本海默就是其中的一例，他的余生因此而备受折磨。他在洛斯阿拉莫斯最后一次公开演讲中警告说：“如果原子弹被增加到正在交战双方的武器库里，或者增加到正在备战的国家的武器库里，人类诅咒洛斯阿拉莫斯和广岛的名字的时刻即将到来。” “世界人民必须团结起来，不然就会毁灭。这场严重毁坏地球的战争，已经写下了这些话。原子弹已经让所有人都清楚地懂得了这些话。在其他时间、其他战争中，或者用到其他武器时已有别人说过这些话。但他们并没有占上风。有这样一批人，他们被人类历史上错误的意识所引导，认为前述之言今天也不会占上风。我们不必相信这一点。当面临这一共同的危险之际，我们愿意投身于这一工作，投身于一个团结的世界，以法律和人类的名义。” 这是热情洋溢和富有成果地寻求和平利用原子能的开始。有一群物理学家，在玻尔的带领下，建立了名为“原子能为和平服务”的团体，他们相信原子能决不应该再运用于战争之中。他们热忱地建议，人类应该从1945年8月的事件中吸取重要教训。在为避免核毁灭而制订的详尽周密计划之核心里，世界上许多最杰出的科学家们，正在不断促使自己的发现和发明用于人道的、负责任的目的之中。
生命
微生物学和化学的成长
有关神经的问题
毕希纳的策划
凯库勒在1861年出版的《有机化学教程》第一卷中，把有机化合物定义为仅仅是含有碳的化合物。他没有提及生命力或其他与众不同的特征。这是第一次不把有机物看成是含有生命力，而是跟任何其他物质完全一样，按化学元素来进行考查。 许多人发现凯库勒的做法太令人不安了，争论的双方都出现了分歧。然后在1897年，正当20世纪就要开始时，德国化学家毕希纳（Edouard Buchner，1860--1917）做了一个实验。发酵历来被看成是一种生命过程，是一种只有在活细胞内才能发生的化学反应，所以，毕希纳收集了一组已知与发酵有关的酵母细胞，把它们掺上沙子一起研磨，直至绝对不可能再有活细胞为止。然后，为了双重保险，他又把研磨过的物质进行过滤，获得了完全没有细胞的液汁。 接下来的事情完全出乎毕希纳的预料：他原先设定，在细胞不在场的情况下，不会产生发酵。他仔细地把调制好的液汁置于不受任何活细胞污染的状态-否则他的实验就不能算是好的试验。然后加进糖的浓溶液，这是公认的不受微生物污染的好方法。但使他大为惊奇的是，不含细胞的酵母液汁和糖的混合物竞开始发酵了！许多人曾经认为是生命过程的现象竟发生在绝对无活物的混合物中。毕希纳进一步做下去。他用酒精杀死酵母细胞，发现已死细胞竟然和活细胞一样容易使糖发酵。这些结果既令人惊奇，也令人兴奋，于是1907年，毕希纳因此而荣获诺贝尔化学奖。 活力论者（甚至包括毕希纳本人）曾经坚信，所有这些都是不可能的。但结论却是非常明确："酵素”，当时人们这样称谓发酵的媒介，实际上是死的物质，可以从活细胞中离析出来，尽管它们常常见于活细胞里。这些物质可以在实验室的试管里发挥功能。
人体化学
糖尿病与胰岛素
微小的世界
病毒
斯坦利
最后在1935年，美国生物化学家斯坦利（Wendell Meredith Stanley，1904-1971）作出了突破性的工作。他把大量已经感染疾病的烟草叶捣碎，然后采用结晶方法，这种方法曾用于其他蛋白质身上，从而证实烟草花叶病病毒确是蛋白质分子，最后他成功地获得了一组外形像针一样的精细晶体。他分离出这些晶体，发现它们的感染能力与病毒的感染特性恰恰吻合。 对于许多人来说，这恰恰证明，必须接受这样一个令人难以置信的信息：病毒是活的，难道不是吗？它们在细胞里可以自行复制--这是识别生命的关键标准之一。但是，斯坦利却像其他科学家结晶非生命化合物那样，居然结晶出显然是病毒的物质。这一新闻似乎使病毒置于生物与非生物之间的虚幻之地。这是一个混乱而又使人不安的思想。当人们试图对病毒进行归类时，争论一触即发。古老的关于什么是生命、什么不是生命的论战再次引发。
埃利希和“魔弹”
化学疗法的奠基人
就在他们对付白喉成功以后，埃利希与贝林吵了一架，北里柴三郎回日本去了。于是埃利希只得孤军备战。由于对白喉抗毒素工作的肯定，德国政府建立了一个研究所专门研究血清，让埃利希当所长。埃利希不仅长于实验研究，善于构思精湛的步骤，而且总在寻求更多的治疗方法。他迫切要知道白喉毒素是如何攻击人体；毒素抗体又是如何抵御毒素使它不致伤害人体细胞。他需要知道他看到的现象背后的化学机制，于是他回到早年曾有兴趣的染色剂问题：染色剂的价值在于它能使细胞结构清晰地显示出来，或者使细菌着色，以便在无色的背景下进行观察。对这一现象应该有一个化学解释。染色剂一定是与细菌中的某种物质结合到了一起，通常的结果是它杀死了细菌。也许这一现象可以用于对付细菌。实际上，也许可以找到一种染料，能够给有害的细菌染色甚至杀死，而不伤害人体的正常细胞。也许可以创造这种“魔弹”，以攻击细菌所栖居的宿主为靶子，找到寄生物并摧毁之。于是，化学疗法就诞生了。
胂凡纳明的发现
第二年，他的合作者之一，秦佐八郎（Hata Sukehachiro，1873-1938）在复查测试砷化合物有效性的技术时，偶然用到了第606号样品。让所有人都惊奇的是，尽管第606号对锥体虫没有特殊效果，他却发现它对引起梅毒的螺旋菌有很强的破坏力。埃利希听到合作者的报告激动万分，立刻进行验证，并且重新命名为“撒尔佛散”（salvarsan），于1910年宣布了这一发现。魔弹就这样被发现了，它被用于控制梅毒这一具有高度破坏力的疾病，这种疾病通常通过性交传播，通常归咎于妓女、不忠婚姻或者其他淫乱行为，这些都是被社会所唾弃的现象。受害者由于梅毒造成不育，最终导致瘫痪、神经错乱和死亡。埃利希把65 000单位的药剂免费分发给世界各地的医生，他相信根除这种病，要比从中获取收益更为重要。撒尔佛散 [现在叫做胂凡纳明（arsphenamine）]的发现标志着近代化学疗法的开始，标志着一类药剂开始问世，这类药剂实际上是一种合成的抗体，它能够寻找并且破坏侵袭的微生物，而不伤害患者或宿主。
控制梅毒
标志着近代化学疗法的开始
磺胺，“神奇之药"和青霉素
所有这些突破的成果都相当惊人。美国死于肺炎和流行性感冒的人数在1945年至1955年间下降了47%，而梅毒的死亡率下降了78%。当时还不是所有儿童都能对白喉作预防接种，但是该病引起的死亡率下降了92%。凡是青霉素族药剂以及其他各种抗生素能迅速供应的地方，传染病引起的死亡都急剧减少，而在20世纪初以前，传染病引起的死亡可是所有死亡的主要原因。
磺胺
20世纪30年代中期，世界上所有实验室都在寻找能够更有效地对付细菌感染的染料或者其他化合物，许多私人医药公司纷纷建立自己的实验室，以便赢得这场竞争。在德国，多马克（Gerhard Domagk，1895-1964）成了法尔本（1.G.Farben）公司一间实验室的主任，在那里他和同事们开始致力于研究链球菌，这是一种厉害得能引起血液中毒的细菌。多马克开始用一系列新合成的染料进行各种试验，1932年，他偶然用到一种叫做百浪多息（Pro- ntosil）的橙红染料，在实验中治愈了老鼠的链球菌感染。这是一条激动人心的新闻，因为这类细菌比埃利希的梅毒螺旋菌还要小且更难制服。 就在多马克还没有机会在人体上检验他的发现时，一位医生请求他帮助一个因为葡萄球菌感染了血液而快要死去的婴儿。当时百浪多息只对链球菌感染做过试验，但对葡萄球菌感染的效果如何，则不得而知。但这位医生说服多马克让他试试，只为救那个孩子。婴儿接受百浪多息4天后，温度降下来了，3个星期内完全康复。多马克自己的小女儿希尔德加，也在1935年2月的链球菌感染中被治愈。当它治愈了另一桩危险的感染，挽救了美国总统的儿子小富兰克林·罗斯福（Franklin Delano Roosevelt，1914-1988）的生命时，这一药剂获得了世界范围的声誉。 后来证明，多马克的百浪多息中的有效成分是磺胺。很快研究者找到了一系列相关的有机化合物，名为磺胺药剂，证明对链球菌、淋菌、脑膜炎双球菌，以及某些类型的肺炎球菌、葡萄球菌、布鲁氏菌和梭状芽孢杆菌等感染高度有效。
多马克
青霉素
弗莱明
如果弗莱明是一位更有条理、更不敏感的科学家，世界也许难以享受这种最有效力的抗菌剂的思想。1928年的一天，他度假归来，正在清洗一批离开时留在实验室角落里的细菌培养皿。但是，当他把所有器皿垛在消毒盆里，准备清除其中的培养物以便再用时，却偶然注意到其中一个器皿有些异样，于是就从水盆里把它拿了出来。 引起他注意的是培养皿里有一块地方长着不寻常的霉斑，周围环绕着葡萄球菌的黄色群落。在他工作的旧实验室里，炎热的夏天空气中充满了各种各样的孢子，所以，霉斑的出现本身并没有什么好奇怪的，但奇怪的却是，围绕霉斑一英寸范围内所有细菌都是无色透明的。显然，在细菌学家训练有素的眼里，一定是有什么东西杀死了霉斑周围的葡萄球菌。弗莱明知道他发现了某种东西。于是他拍下照片，擦去一些霉斑使它再繁殖，并且保存了这个盘子。他把培育得到的霉斑样品送到其他实验室。他和他的同事们也对这些样品作了研究。 霉斑就是青霉菌，弗莱明发现，由它产生的一种物质是针对试管和培养皿的一种有效消毒剂，并且可以用来纯化菌株。他和他的实验助手发现，青霉素对抑制猩红热、肺炎、淋病、脑膜炎以及白喉的致病细菌都有效，但是他们的提炼还不够纯，因而无法检验它作为药剂的有效性。因此，除了在实验室使用外，弗莱明的霉菌在架子上搁了十年之久。
发现染色体
钱恩和弗洛里
解决大规模生产青霉素的问题
瓦克斯曼
发现链霉素
饮食问题
蛋白质与氨基酸
在19世纪，人们发现，蛋白质在食物中起着重要作用。其中还有“完全”蛋白质和“不完全”蛋白质之区分，完全蛋白质出现在食物中时，则为生命提供足够的营养；不完全蛋白质则起不到这一作用；但是没有人知道区别在哪里。1820年，科学家分离出一种物质叫做甘氨酸，这是出现在复杂明胶分子（一种蛋白质）中的简单分子。甘氨酸属于一类名叫氨基酸的化合物，它们是蛋白质的基本成分。不久在蛋白质中又发现了其他的氨基酸分子，到了1900年，已经发现了12种不同的氨基酸单元。 名叫霍普金斯（Frederick Gowland Hopkins，1861-1947）的英国生物化学家第一个证明，不是所有的蛋白质都含有全部氨基酸，有些氨基酸对生命是基本的，有些则不是。1900年，他发现从玉米中分离得到的一种蛋白质不含色氨酸，这种蛋白质叫做玉米蛋白，不足以为生命提供全部营养。然后，他把色氨酸加到玉米蛋白中，惊奇地发现，现在玉米蛋白可以为生命提供全部营养了。在20世纪初期，其他实验证明，身体可以生产某些氨基酸，至于身体不能产生的，人们称之为“基本氨基酸”，必须通过营养得到供应。没有它们，人就会生病，死亡随之而来。
霍普金斯
不是所有的蛋白质都含有全部氨基酸
基本氨基酸
维生素
霍普金斯和来自波兰的冯克（Casimir Funk，1884-1967）提出，坏血病和其他几种疾病，包括脚气病、佝偻病和糙皮病都是由食物缺陷引起的，亦即少了他们所谓的“食物辅助因子”，或者冯克在1912年所称的"vitamines"，这个名词后来转变为vitamin，即维生素。 人们终于发现缺乏维生素是产生下列一些疾病的原因：脚气病（维生素B1）、糙皮病 （维生素B2）、坏血病（维生素C）、佝偻病（维生素D），以及某些与视力及夜盲有关的问题（维生素A）。结果就是，到了20世纪40年代，所有这些疾病都已不再像过去那样，成为主要的医学问题了。
霍普金斯和冯克
戈尔德伯格
解决糙皮病问题
对微小物体的新聚焦：电子显微镜
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
追踪遗传学和遗传现象之踪迹
孟德尔
豌豆杂交实验
分离原理和自由组合原理
实验结果得出结论，亦即著名的孟德尔两大原理：分离原理和自由组合原理。 根据分离原理，在有性繁殖生物（包括植物）中，两个遗传单元控制每个性状。但是，当生殖细胞形成时，这两个单元相互分开（分离），因此，子代从一方亲代中为每个性状获得一个单元。孟德尔的工作给出的第一个暗示就是，遗传也许是由分立的粒子所控制，遗传控制单元不是混合的。 当生殖细胞形成时，根据自由组合原理，每一性状的遗传单元的分布与其他单元的分布互不干涉。例如，他发现他既可以得到具有皱皮种子的高株豌豆或矮株豌豆，也可以得到具有平滑种子的矮株和高株豌豆。
贝特森和基因连锁
不是所有的特性都是独立遗传
有些是相关的
或者一起遗传
命名遗传学
摩尔根的果蝇
《基因论》
通向DNA之路
莱文
莱文还推导了核苷酸的公式，得出核酸基本成分组合成为核苷酸的方式（核苷酸是核酸大分子的基本模块），并且提出核苷酸如何形成长链的假说。 但是莱文的发现提供了一个很好的例子，说明看似有趣而不重要的研究，一旦被理解，突然之间就会呈现出新的意义。
核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）
推导了核苷酸的公式
比德尔和塔特姆
一个基因一个酶假说
克里克和沃森
提出了著名的DNA结构模型
达尔文和孟德尔的结合
杜布赞斯基
杜布赞斯基在《遗传学与物种起源》（Genetics and the Origin of Species）一书中，成功地综合了达尔文和孟德尔的思想。他指出，突变实际上极为常见，往往既可生存，也是有用的。因此，杜布赞斯基抛弃了“正常”基因的概念，只有“幸存”和非幸存之分。哪一种基因能够生存下来，取决于当时的机遇和当地条件。对某一生境有利的，也许换了一种生境就会成为不利。在某一时刻成功和有用的，也许在另一个时刻就会趋于灭绝。
《遗传学与物种起源》
寻找古人类
尼安德特人
直立人
辟尔唐人骗局
非洲宝地
社会
医学和机器贩子
长期的遗产
克朗的治病
一个卑鄙的行医者
不用说，尽管在轻信的听众中，他的人气在不断上升，但在曾经对他怀有敬意的同行心里，他的声望却在持续下跌。不过，阿布朗斯真正与正规医学绝交，是从他发明“发电器” dynamizer）和“振荡器”（oscilloclast）以及他谦虚地称为“阿布朗斯的电反应”（Electrical Reactions of Abrams，简称ERA）开始。 “新时代的精神是无线电”，阿布朗斯在宣布他的发现时写道：“我们可以把无线电用于诊断。”不久他把他的两种新发明相结合，发电器用于诊断，振荡器用于治疗，他宣称对于那些前来尝试他那奇异发现的人们来说，他的机器不仅能诊断病因而且还有治疗效果。正像他年轻时曾抨击过的庸医一样，他宣称神奇的黑箱子能够医治任何疾病，于是吸引了众多人。他的机器不仅可以诊断和治疗癌症、糖尿病、癣菌病、肺炎以及数百种其他折磨人类的疾病，甚至灵敏到可以显示不在场的病人的年龄、性别和宗教信仰。 阿布朗斯黑箱成功的关键在于他宣扬所谓“电振动”理论，他声称电振动是从人体中的细胞发出的。当疾病降临人体时，根据疾病的特性会发出不同的振动。他的发电器和振荡器可收集从人体“发送出来”的不同“振动”，测量它们的电子频率，然后发送矫正信号给病人。阿布朗斯在他的广告中说，重要的是，所有这些只需通过病人在任何时间、任何地点采集的血样就可进行，只要在采集血样时面向西方就可以了。至于为什么病人必须面向西方，阿布朗斯从未解释过。阿布朗斯对他后来声称的事情也没有解释，这就是，用病人的手迹或者病人通过电话的声音，就可以取代血样，使他的非凡装置正常行使功能。 就像克朗医生一样，阿布朗斯结论性的声明也许使他的骗术已触及底线，但是除了正规的科学界和医学界以及少数的怀疑论者之外，显然很少有人关注这一点。阿布朗斯在财政事务上极为精明，他不仅亲自给病人治病，还把他那密封的装置租给其他不可靠的医师多达5000套装置在世界不同地点行医。只要租用者中，有任何一人撕破密封，检查箱子内部，就一定会对看到的情况大吃一惊，然而显然没有一个人出来声诉，那些人全是轻信者或庸医。直到阿布朗斯不断壮大的医疗王国被美国医学协会和《科学美国人》（Scientific American）杂志注意之前，就是没有人站出来过。在1923-1924年间，这两个组织花费了大量时间研究阿布朗斯的理论和装置。著名物理学家密立根（Robert Millikan，1868- 1953）在首次看到阿布朗斯的一个箱子里，电线、杂物和终端乱作一团的情景时，评论道： “它们就像是一个十岁孩子制作，用来愚弄八岁孩子的那种装置。” 然而，和大多数医疗骗子一样，阿布朗斯有大量拥护者自愿认同他的思想。 《科学美国人》的编辑注意到，著名作家和许多奇怪思想与医学时尚的辩护者辛克拉尔 （Upton Sinclair，1878-1968）在1922年为一份通俗杂志写过一篇赞美文章，介绍阿布朗斯及其装置，对此这位编辑评论说：“以他的名义把一个非同寻常而有说服力的故事带给大众，大众却忽视了这样的事实，辛克拉尔的名字对于医学研究的意义，就如同著名拳击冠军丹姆西（Jack Dempsey，1895-1983）谈论有关第四维空间。” 这一调查研究在1924年底结束，《科学美国人》的一个特设委员会作出结论，说阿布朗斯的思想和装置“最多”是“一种幻觉”，最糟则是“一桩巨大的骗局”。这个小组还注意到，无线电和电学的不断进步“在医学中引起了各种神秘主义” 然而对于阿布朗斯来说，调研的结果无关紧要。这位亿万富翁，在委员会作出结论之前几个月因肺炎去世，终年60岁。 在阿布朗斯死后多年，他的装置中有数百套依然在投入使用。在他去世之前不久，他为他的理论和装置奠定了基础。遗憾的是，这些理论和装置在用今天的新技术和现代“行话”进行更新之后，许多仍在运用，继续欺骗那些容易上当的人。
妇女在科学中
居里一家
居里夫人
两次诺贝尔奖
家庭与科学
戈佩特-梅耶
孤军奋战
5.科学前沿
第五编名为科学前沿，共10章。它讲述的是二战结束后到今天，科学又经历了哪些旅程。我们发射了人造卫星，我们登上了月球。我们拥有了计算机，开启了人工智能的起点。我们知道了DNA的结构，了解了遗传的分子机制。大家都知道，21世纪被称作生命科学而不是物理科学的世纪。当然， 这也导致很多生命科学的博士生们正在实验室里加班加点以祈求数据显著。作者在全书结尾表示了担忧，虽然科学取得了巨大的成就，然而科学普及却始终有所欠缺。大多数人对于科学的无知，使得他们不具备理性思维的能力。
简介
第五编名为科学前沿，共10章。它讲述的是二战结束后到今天，科学又经历了哪些旅程。我们发射了人造卫星，我们登上了月球。我们拥有了计算机，开启了人工智能的起点。我们知道了DNA的结构，了解了遗传的分子机制。大家都知道，21世纪被称作生命科学而不是物理科学的世纪。当然， 这也导致很多生命科学的博士生们正在实验室里加班加点以祈求数据显著。作者在全书结尾表示了担忧，虽然科学取得了巨大的成就，然而科学普及却始终有所欠缺。大多数人对于科学的无知，使得他们不具备理性思维的能力。
物理
亚原子世界
一大群粒子
研究的发端
芯片的巨大成功和数字计算机
量子理论与麦克斯韦理论的结合
粒子的阅兵式
费恩曼的遗产
超流动性理论
弱相互作用理论
部分子理论
激光：量子物理学的产物
量子力学的惊人成果之一就是激光，它是在1960年梅曼（Theodore Harold Maiman，1927-2007）研制成功第一台激光器以后，才得到广泛应用。激光的英文是LASER（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）。激光由于是相干的，所以产生的是非常亮的狭窄而精确的光束。所谓相干，指的是一束激光的所有光线都精确地是同一波长，它们的波完全同步和平行。换句话说，在激光中，光子（组成光的波包）一个接着一个，贴在一起，沿着同一条路径，产生连续的波。这也就是为什么它们会一起振动，产生的光强度极高的缘故 激光束可以是可见光，也可以是人眼看不见的红外线，两种类型在通信、工程 科学和医学上都有广泛应用。例如，可见光激光器用在记录、CD-ROM（光盘只读存储器）播放器和光纤通信上，而红外线激光器可以用来切割物体，范围包括从金属到人体组织，精确度极高。 激光束的产生靠的是激发介质中的原子，这些原子可以吸收和释放能量。有非 常多的物质可以充当这种介质：固态的晶体，例如红宝石；某些液体染料；或者气 本，例如二氧化碳。 引入能量是为了激发，或者抽运介质中的原子，使之跃迁到高能态。例如，把来 自电流的电子引入气体介质，以激发气体中的原子。最后，一个或者更多的原子达到更高的能态，释放一条光线（或者一个光子），该光线撞击另一个原子，使它达到新的能态，然后，它又发出一根光线，直到建立整个光束（这个过程就是受激辐射）。两片反射镜，一片完全反射，另一片只是部分反射，光线在其间来回反射（这个过程就是放大），于是越来越多的原子发出光来。 原子发射的每一条新光线都跟打在原子上的光线同步振动。由于所有的光束都 是同步的，光得以穿过部分镀银的镜片从管子里逃逸，于是，能量就以激光的形式释放出来。 
梅曼
研制第一台激光器
塞格雷和张伯伦
1955年的秋天，塞格雷（Emilio Segrè，1905-1989）和张伯伦（Owen Chamberlain， 1920-2006）成功地发现了带负电的反质子，质子的反物质孪生子。从1932年8月2日安德森发现电子的孪生子-正电子，到现在差不多过去了25年。质子是在伯克利加州大学新建的质子加速器上加速，并以60亿电子伏的能量（用一束能量诱导反质子出现的最低能态）向铜靶冲击。
发现带负电的反质子
超导体
超导电性
接近绝对零度时电阻消失
原子核的结构
戈佩特-梅耶和詹森
提出了原子核的壳层理论
与费米的一次谈话启发了她想到自旋轨道耦合，于是她直觉地看到了她的幻数和核结构之间的关系。自旋轨道耦合涉及沿轴旋转的质子和中子，有的顺时针旋转，有的逆时针旋转。某一自旋方向能量略微小些，这一差别可以解释幻数。她的结论是，原子核是由层层质子-中子壳层组成，靠复杂的作用力保持各自的位置。1950年戈佩特梅耶发表了两篇论文讨论她的理论。这一年晚些时候，她访问了詹森（Hans Jensen，1907-1973），詹森也同时提出了原子核的壳层理论。他们决定合作写一本书，详细说明原子核的结构。1960年，戈佩特-梅耶成为圣地亚哥加州大学物理学教授。1963年詹森、戈佩特-梅耶和维格纳 （Eugene Paul Wigner，1902-1995）一起分享诺贝尔物理学奖。
科学工具：粒子加速器
夸克的领域
关注奇异性
奇异粒子
有一个事实却难以理解。按理说，非常弱而且较慢的弱相互作用应该不会超过更快的强相互作用。根据已有知识，K介子应该通过强相互作用衰变，但它们却不是这样，它们只是通过弱相互作用衰变，这一事实对于粒子物理学家来说，的确非常奇怪，结果他们开始把K介子和超子称为“奇异粒子"。
左手世界
杨振宁
提出杨-米尔斯规范不变场的理论
《弱力中宇称守恒的问题》
李政道和杨振宁互相问道，有没有可能宇称守恒不适用于这些“奇异粒子”？也许它们实际上就是一种K介子，而不是两种。也许字称守恒似乎不被遵守的原因是，这一原理不适用于弱相互作用。他们知道，从来没有人检验过这一可能性，于是他们开始思考哪些情况可以测试这一前提。这就是所谓的“字称的失效”，不是整体废黜，只是在一个领域里的失效，这个领域就是弱相互作用。 两人随即起草一篇论文，题为《弱力中字称守恒的问题》，不久后发表。在这篇论文里，他们回溯了一系列反应并且考察有哪些实验暗示在弱力中不遵守字称（即镜像对称）的可能性。怎样才能检验这一思想？他们认为，如果你能考察B衰变（弱相互作用的一个领域） 中的自旋核所发射的电子的方向，例如，可以看到电子偏爱哪一个方向，就能给出答案。这一理论，是李、杨的头脑里通过合作而产生的。但是在科学中一个理论是否有价值，全在于它是否经得起实验的检验。如果经得起，它就开拓成为一个大的研究领域，产生富有挑战性的新问题，并且让旧思想寿终正寝。
吴健雄实验
证明宇称不适用于弱力
与众不同的夸克
盖尔曼
八重法
夸克
然而盖尔曼是严肃的。1964年他提出，存在携带分数电荷的一组古怪粒子。他又一次采用了怪诞的命名方法，称之为夸克，这是引自乔伊斯（James Joyce，1882-1941）怪诞的诗集《芬尼根彻夜祭》（Finnegans Wake）中的一句成语：“三声夸克，鼓励马克！”携带2/3正电荷的粒子，他称为上夸克，另外两个他分别给予下夸克和奇异夸克的称呼。质子是由两个上夸克和一个下夸克组成，总电荷为+1，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成，结果是不带电。 在他介绍这一思想的两页论文中，最后一句话是感谢塞尔伯启发了这些思想。
味和色
量子色动力学
夸克和轻子
整个图像--包括所有六种类型的夸克、六种类型的轻子（电子、u子、i子、电子中微子子中微子和子中微子）和四个玻色子（力的载荷者）-组成了所谓的标准模型。然而，直到1995年，有一个重要的粒子还没有找到：顶夸克。在长达20年的实验中，芝加哥附近的费米实验室有500多人一直在寻找这一失踪的粒子。最后他们成功了，这一点确信无疑，因为两个实验设计成果互相补充和互相验证。 
宏伟的统一
恒星、星系、宇宙及其起源
比梦想到的更多
观测的新方法
电磁波谱

NASA大型观测站

X射线观测站
星体内部发生了什么事情？
贝特
贝特的讨论由此开始，先是氢核（质子）和碳核，由此启动了一系列反应，最后导致碳核的重新组合和氦核（一个a粒子）的形成。也就是说，恒星发动机用氢作为燃料，用碳作为催化剂，排出的“灰烬”就是氦。由于类似太阳的恒星大部分都是由氢构成，它们大多都有足够的燃料维持几十亿年。贝特还勾画出了另一幅可能的情景，氢核直接组合在一起，（没有碳催化剂）经过几个步骤再形成氦，这个机制可以在更低的温度下发生。贝特由于太阳和恒星能量生成（他称之为聚变）的研究而获得1967年诺贝尔物理学奖。
伽莫夫
1948年，伽莫夫对贝特的思想-核反应为恒星提供能量并且充当它们的辐射能源-发生了兴趣。他和贝特一样，也是经过正规训练的物理学家。但是他对天文学的兴趣从13岁就开始了，那时父亲送给了他一台望远镜。伽莫夫出生于俄罗斯，在欧洲几个大学学习过，在那里他与玻尔和卢瑟福共事过。20世纪30年代转到美国，与原子物理学家泰勒合作，开始在圣路易斯的乔治·华盛顿大学教书，随后决定留下。伽莫夫对此的进一步计算表明，当恒星在这一过程用完基本燃料氢后，星体将变热。他假设，我们的太阳不是逐渐变冷，而是缓慢地变热，最后将把地球上的生命烘烤摧毁，甚至最终把它们吞没。
星体演化：配恩-伽珀斯金
新方法，新发现
央斯基
射电天文学
发现类星体
20世纪50年代发现了一些致密射电源，但是当时的射电望远镜还不能精确给天体定位，所以很难把这些天体与用光学望远镜得到的可视图像相比较。其中有一个叫做3C273的致密源在1962年正好被月亮遮住，这才得以确定它的位置。桑达奇用帕洛马山顶的200英寸海尔望远镜拍摄到的照片在那个位置显示出一个暗沉的星状天体。 但是这颗星具有不寻常的光谱。它含有不能辨认的吸收谱线。这颗以及后来出现的其他类似的星体就叫做类星射电源，或简称类星体。
发现脉冲星
1967年7月，休伊什和他的学生在英国卡文迪什实验室附近的场地上排列了一长列的天线，做成更强大的射电望远镜，用来观测射电星光的闪烁。研究生约瑟琳·贝尔的工作是检查每天的星表，寻找有趣的数据。8月份，她注意到在天空中有一个小点在奇怪地闪光，在这一位置从来也没有出现过类似现象。休伊什认为可能是接收器的噪声。他们笑着把这一信号称为来自另一个世界的“小绿人”发出的信号，然后继续收集数据。后来不仅这一信号继续出现，而且贝尔小姐又发现了三个类似的脉冲射电源。他们开始意识到，这些数据反映了一个真实的现象：有一类天体，是以前从来没有检测到的。他们开始运用已知的物理定律寻求解释。 休伊什、贝尔和他们的同事就这样发现了所谓的脉冲星（因为它们在发出脉冲），科学家们认识到，他们检测到了中子星。所谓中子星，指的是这样一类星，其密度达到难以置信的程度，如同像太阳那样大的质量硬挤在一座山里面一样。尽管有人曾经认为中子星可能存在，以前却从来没有人检测到。
科学中最糟也是最好的一面：冷聚变的狂热
因此，当两位受过良好训练的化学家彭斯（Stanley Pons，1343-）和m集布更 （Martin Fleischmann，1927-）在1989年3月看到他们的实验结果时，他们无可非议地得意洋洋起来。他们似乎做出了一件不可能的事情--在自己的工作中出人意料地脱颖而出。下一步是召开一个记者招待会，于是一切开始变得失控。根据他们在盐湖城的犹他大学向新闻界宣布的内容称，他们发现了一种方法，可以从核反应产生清洁的热能，这一反应在室温下发生，用的燃料只是海水。 这一过程就叫冷聚变，它意味着廉价的动力，也意味着谁掌握这一秘密，谁就拥有大量的可能性。炼金术士的梦想变成了现实。犹他大学急于从这一发现和进一步的研究中为研究所带来经费和各种有利条件，于是，提出想要建立国家冷聚变研究所。地方政府和立法机构保证500万美元的经费用于进一步推动这个项目。科学院、空间站和技术委员会的证词使联邦从经费中拨给犹他大学2500万美元作为冷聚变研究经费。
天生的天空观测家：休马逊
倾听生命之音
太阳系外的行星
早期阶段
微波背景
黑洞
霍金
与此同时，20世纪50年代在剑桥大学发生了一场个人奋战。年轻的物理学研究生霍金刚刚得知，他患了一种名叫肌萎缩侧索硬化症，难怪在过去的几年里，他走路和说话变得越来越不协调，逐步发展的瘫痪在几年内将把他困在轮椅上。在未来的岁月里，他只能眼看着体力衰退，直至死亡。这位卓越的年轻学生立刻陷于深深的失望之中。怎样把已经开始的充满希望的事业进行下去？难道一切都要放弃吗？几个月过去了，他的工作没有进展。 尽管霍金的健康无法恢复，但是他的事业可以恢复，这对科学来说，是一件幸运的事情。他的导师想出了一个计划：向他提出一个如此富有魅力的问题，以至他无法舍弃。就这样，霍金开始深入地探究黑洞，成了世界上在这个课题上最知名的专家，这个课题是现代天文学最有挑战性的问题之一。 美国物理学家惠勒（John Archibald Wheeler，1911-）在20世纪60年代创造了“黑洞”这个词，表示恒星坍缩时最终形成的一种结构，那只不过是一个奇点。根据爱因斯坦的相对论，当这种情况发生时，任何东西都无法逃离高度集中的质量-甚至包括光。所以黑洞是看不见的，除非注意它的效应。 1974年，霍金提出“黑洞并不黑”的概念，也就是说，他认为黑洞能够缓慢地释放辐射。他说，黑洞也许有可能像在太阳底下蒸发的雪球。这似乎是矛盾的，因为根据定义，黑洞是如此之重，以至于没有东西可以逃逸它的引力，包括光。这就是为什么把它叫做黑洞的缘故。黑洞的周边叫做视界，不允许任何东西逸出。但是，霍金率先把量子力学运用到黑洞理论中，由此提出物质可以在视界里的“虚”空间产生的思想。也就是说，根据量子理论，虚粒子不断产生和湮灭，其速度快到永远不会干扰能量和质量守恒定律所要求的平衡。霍金认为，这只能发生在黑洞的视界上，当大多数虚粒子立刻湮灭在黑洞中时，偶尔也可能有少许沿另一方向泄漏出去，于是黑洞就会缓慢释放出辐射。 这一思想与20世纪80年代麻省理工学院的古斯（Alan Guth，1947-）提出的字宙起源理论相当吻合。古斯的理论叫做暴胀模型，说的是在宇宙起源的最初几分之一秒里，整个字宙突然间在极短的时间（万亿分之一秒）里爆炸，使宇宙从一个原子的大小膨胀到几十亿光年的跨度。
大爆炸理论
失踪的质量
暗物质
白矮星
红外探测器
一揽子全包
宇宙变得比以前更庞大、更复杂，也更有趣
探索太阳系
月球：最近的邻居
行星科学家魁佩尔
被遮掩的金星
金星的温室效应
金星炽热的大气是所谓温宝效应的牺牲品，这是由于金星过于靠近太阳以致无法把巨大的“热负荷”部分消散到太空中去的结果。 所有行星都从太阳中吸收太阳的辐射能量。这个能量（我们叫做太阳光）又以波长更长的红外辐射再向外发射。行星的温度取决于它吸收的太阳光和它发射的红外能之间的平衡。如果行星吸收的辐射比它释放的多，它的温度将会升高。 在金星上，厚厚的大气层严重阻碍了冷却过程，它就像一道单向大门，只许可见的大阳辐射进入，不许长波的红外辐射逃逸。大气的作用就像罐子的盖，把辐射能捕获在罐子里，使行星变热。
烤焦的水星
红色行星一火 星
小行星
巨大的木星
碰撞过程
土星及其固态光环
神秘的天王星
外层巨星海王星
这一切的开端？
这值不值得？
地球使命
从天上来看
漂移中的大陆
魏格纳
大陆漂移理论
赫斯理论
海床扩展论
板块构造论
恐龙的灭绝
臭氧层中的漏洞
氟利昂
地球的温室效应.

生命
生命的建筑师:蛋白质、DNA和RNA
背景
米歇尔（Friedrich Miescher，1844-1895）1869年曾经在细胞核中观察到核酸的存在。 19世纪80年代弗莱明发现了染色体（在细胞分裂时看到的细长结构），然而最初没有一个人认识到它与遗传有任何联系，直到1907年摩尔根开始用果蝇做实验（起初持怀疑态度），才有了对遗传及其机制的研究。到了1911年，他在哥伦比亚大学的实验室成功地证明染色体携带了遗传信息。 与此同时，在化学中，列文（Phoebus Aaron Theodor Levene，1869-1940）1909年首先发现核酸含有糖，这就是核糖。20年后，他又发现其他核酸中含有另一类型的糖，脱氧核糖，从而确定有两种类型的核酸，核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。由此开始探索这些物质的化学特性。
双螺旋
克里克和沃森终于得到了他们所需的关键材料。根据富兰克林的第51号照片，他们决定重新考虑双螺旋结构，在经过长达5个星期的反复试验之后，他们得到了新的模型。他们提出的DNA分子由两条互相缠绕的螺旋组成，很像一条螺旋式楼梯，各个阶梯由配对的原子键组成。碱基相互配对，位于两条平行螺旋的内侧。然后在复制时，DNA螺旋的两条链在染色体分裂前断开，使碱基可以自由地再次配对。双螺旋的每一单链都是新生链的模型或者模板。在细胞分裂时，每条DNA双螺旋都会分成两股单链，每股单链都会合成另一条互补单链。通过碱基的不断配对（只有同一种方式），DNA得以精确地复制自身。 沃森-克里克的DNA模型是如此之漂亮，以致几乎立刻被人们接受。他们成功了！新的DNA模型使人们能够直观看到，它是如何指导其他分子的建造的。一个物种之所以能够不断生殖，其基本原理终于被发现了。这个时刻是1953年的4月。 沃森、克里克和威尔金斯在1962年荣获诺贝尔生理学或医学奖。（富兰克林在颁奖之前的1958年死于癌症，由于诺贝尔奖从不给逝者颁奖，她失去了分享荣誉的机会。）鲍林在1954年由于化学键的工作获得诺贝尔奖，又在1962年由于反对大气核武器试验而获得诺贝尔和平奖（这使他成为继玛丽·居里之后，历史上第二位获得两个诺贝尔奖的人）。
克里克和沃森
RNA的故事
每个转运RNA分子都在一头有三核苷酸组合，它正好与信使RNA的交换中心相匹配。而信使RNA可以固定在核糖体表面，转运RNA分子则排列成行，它的三核苷酸组合与信使RNA相匹配，另一头则与相应的氨基酸相匹配。 于是，信息就从染色体中的DNA转移到了信使RNA，然后，信使RNA又从核内转移到细胞质的核糖体，把信息交给转运RNA分子。最后信息传送给氨基酸，合成蛋白质。沿着DNA分子的三个相邻核苷酸（一个三联体），加上信使RNA分子，再加上转运RNA分子，就合成了一个特定的氨基酸。问题是：氨基酸如何被决定？
帕拉德
核糖体
贺兰德
转运RNA
莫诺和雅各布
信使RNA
遗传密码
生命的起源和边界
起源
原始汤
米勒
原始汤实验
开始时...是黏土？
史密斯
胚种论
围绕着生命起源还有其他理论。有一种理论颇为流行，也受到生物学家萨根的支持。 这个理论主张，形成有机分子所需的碳来自地外含有碳的小行星对地球的撞击。正如彭南佩鲁马以及不少人所发现的那样，许多陨石里存在含碳分子--这就使生命的种子遍及整个宇宙的思想更为可信。这一理论就叫胚种论。
生命过程：生长因子
边界
病毒：位于生命的门槛上
逆转录病毒
鬼祟而阴险：艾滋病的故事
遗传工程的诞生
遗传标志和人类基因组
麦克林托克和转座基因
一只著名母羊的生与死
克隆羊多莉
人类是从哪里来的?
科学的工具：它有多老？
利比
碳14测定法
碳14同位素是1940年发现的，它的半衰期（放射性物质表减成一半所需的时间）长得惊人，等于5700年。利比看出这一事实可以用来测定时间。宇宙射线把地球大气中的某些氮14转变成碳14，因此在大气中总是有一定数量的碳14存在。利比认为，由于植物在光合作用中吸收二氧化碳，所有植物组织中的分子自然含有一定比例的碳14，正如大气中也自然存在碳14一样，尽管比例非常之小，却总是存在。 由于碳14是放射性的，就有可能以极高的精确度测量它发射的B粒子。 然而，一旦植物死亡，光合作用就停止了，植物不再继续吸收二氧化碳或碳14，这时残存于植物体内的碳14继续衰减却得不到置换。利比断定，通过测量植物体内残存的碳14浓度，就可以算出这一植物死了多久。这一方法的精确度之高令人惊讶，它可以用于木材、羊皮纸、布料等样品-任何由植物制成的东西--测定它的年纪，可达50000年（用特殊技术可以提高到70000年）。由于动物吃了植物（或者吃了吃过植物的其他动物），碳14测定法还可用于测定骨骼化石的年代。在化石研究中，这是少数几种利用化石本身的定年技术之一我们现在知道，大气中的碳14浓度会随宇宙射线辐射的水平而变化，所以碳14定年法需要和某种已知的标准比对，如树木的年轮由于碳14定年法在范围上有所限制，测定非常古老的人科动物化石需要用其他方法。1961年发现的钾氢定年法可用于给东非大裂谷之类的火山地区岩石定年。 由于火山地区的年代确定有这种特殊的便利，因而大裂谷化石比那些在更南的洞穴地区发现的化石更容易定年。
钾14
热发光定年法、裂变轨迹定年法
动物区系定年法和测量残余磁性定向法
重忆辟尔唐人
但是直到20世纪50年代初，辟尔唐人的真相才大白于天下，当时大英博物馆的奥克莱（Kenneth Oakley，1911-1981）采用一种新方法，可用于测定古代骨头是否同一年代（这个方法对任何考古挖掘都非常有用）。当奥克莱用他的放射性氟定年法测试辟尔唐人的下巴和头盖骨时，发现头盖骨比下巴骨要早好几千年。正如一位科学家所证明的，除非“人死了，但他的下巴骨还继续活了几千年”，这两个碎片显然不属于同一个体。 更为深入的考察发现了更多的东西。后来证明，下巴骨原来属于一只猩猩，曾经修补过，牙齿用锉刀锉过，以便看起来像人牙，连接处有些破损从而不易看出破绽。两块碎片都涂成褐色并一起放置在沙砾深坑里。 1953年11月，奥克莱宣布这一发现，立刻出现了这样的通栏标题：辟尔唐猿人是一场骗局，化石作假使得科学家受到猴子的愚弄。
用手的人
露西
特卡纳男孩
黑头骨人
没有解决的奥秘和后来的发现
激烈的争论
社会
科学的热和冷
人造卫星
科学、后现代主义和“新世纪”
附录
《科学的旅程》写作角度新颖，在创作理念上区别于传统的科学史图书。它不是简单的书写“资料的历史”，即什么时候、什么人干了什么事情；而是将观念变革的过程和思想发展的历史呈现在读者面前。它揭开被科学辉煌成就遮蔽了的真实历史，它展现的科学史是一部由“正确”与“错误”、“成功”和“失败”共同编织的历史。本书是培养“创造性思维” 、“批判性思维” ，进行科学教育的的优秀图书。 作者口语化的讲述方式，亲切易懂，像是一位讲故事的高手，时而旁征博引，时而条分缕析，故事情节跌宕起伏，充满悬念，把一部在许多人看来枯燥乏味的科学史讲得引人入胜、多姿多彩。 科学的历史是一部由“正确”与“错误”共同书写的历史 今天，科学已经渗透到了人类生活的每个角落，科学的力量无所不在。然而本书向读者展现的科学的旅程，并不像我们现在所看到的一路辉煌，科学的历史也从来都不是一部永远“正确”的历史。科学曾经犯过许许多多的错误，而且今后还会继续犯错误。科学的历史就是一部不断从错误中学习的历史。 科学家们设计出的一系列有助于发现自己错误的规则，使科学有一种可以证明自身为错的内在机制，正是科学自身的这种独特的纠错机制和自我批判能力，使得科学成为人类理解自然奥秘为严谨也为有效的手段，并使得科学的发展不断突破旧思想的藩篱，永远充满活力。 科学的历史是一部由“成功”和“失败”共同书写的历史 与同类作品不同，本书以相当的篇幅介绍了科学史中的失败者。失败的原因不尽相同，有被名利腐蚀，也有不小心误入歧途的——科学中不仅有所谓的圣者，还有凡人，甚至有小人和骗子。今天，我们看到的往往是辉煌的成功者，但在科学的历史发展过程中，更多的是那些辉煌背后的失败者。 科学是极具人性化的事物 科学只是事实和统计数据乏味而又琐碎的堆砌吗？科学是一切与人性有关的东西的对立面吗？ 科学实际上是一种思维方法，一种生动的、不断变化的对世界的看法。科学对人类的自我认 识，更理性地加深了人类对自身的关怀。再没有比科学更充满生机、更充满惊奇、或者更人性化的事物了！ 科学家是如何思考的 科学家是如何工作的？是什么驱使他们渴望获得知识？科学家是如何提出问题的？是如何思考问题的？是如何寻求这些问题的答案的？他们用了哪些方法来寻求这些问题的答案？从哪个环节开始，这种探究变成了科学的探究？ ……本书为你一一作了解答。 批判性思维是科学宝贵的“精神”所在 科学的思维方法正是这样一种方法：它倡导怀疑古训，怀疑专业，也倡导自我超越，它不让大自然来欺骗你，也不让他人来欺骗你，更不允许你自己欺骗自己。 纵观全书，我们看到科学家提出的理论，有时正确，有时错误，也看到这些理论如何被后人反复纠正、扩展或者简化，不断完善。这种勇于创新的批判性思维，正是科学宝贵的“精神”所在。 突出科学、技术与社会的关联 科学的力量，以及它与社会、政治、经济和文化的互动，在历史上从未产生过如此重大的影响。从通过计算机和网络获取知识，到繁忙街道的交通管理；从飞越太空的壮举，到无线电通信给人类生活带来的变化；从向疾病进行的科学挑战，到人类寿命延长和克隆技术；从无所不在的教育网络，到庞大的公共卫生计划……科学不再是少数精英在自己的书斋或者私人实验室中的自娱自乐。 特别令人关注的是，本书对女性在科学中的地位和作用，以及来自后现代主义的挑战，也进行了专门论述。这在一般的科学史作品中是极少见的。 “正史”与“野史”交相辉映 读过本书才知道，原来科学的旅程中不乏旁门左道甚至歪门邪道。就在牛顿时代，与牛顿同样着迷于自然界奥秘并且具有相当研究功力的大有人在。但他们却不幸误入歧途；而伪科学的猖獗，早在19世纪就泛滥成灾，法拉第不仅研究电磁感应，还戳穿了当时不少以科学名义而施行的骗术；当然，真正的科学家永远令人肃然起敬，你能想象17世纪的桑克托留斯整日坐在自己特制的椅子上，只是为了测定人体的吸收和排泄之量？本书披露了许多鲜为人知的细节，这正是本书引人入胜的地方之一。 口语化的叙述风格亲切感人 作者口语化的讲述方式，平易近人，亲切易懂，就像是一位智者坐在冬夜的火炉旁与你促膝而谈，娓娓道来；又像是一位讲故事的高手，时而旁征博引，时而条分缕析，故事情节跌宕起伏，充满悬念，把一部在许多人看来枯燥乏味的科学史讲得引人入胜、多姿多彩。 科学教育的合适的教材 当前科学教育中缺乏的是“批判性思维”训练，而我们这个时代比以前任何时代都需要明晰而又具批判性的思考能力，以及把科学方法和原理恰当运用到我们时代处理各种复杂问题的能力。泛滥成灾，法拉第不仅研究电磁感应，还戳穿了当时不少以科学名义而施行的骗术；当然，真正的科学家永远令人肃然起敬，你能想象17世纪的桑克托留斯整日坐在自己特制的椅子上，只是为了测定人体的吸收和排泄之量？本书披露了许多鲜为人知的细节，这正是本书引人入胜的地方之一。 口语化的叙述风格亲切感人 作者口语化的讲述方式，平易近人，亲切易懂，就像是一位智者坐在冬夜的火炉旁与你促膝而谈，娓娓道来；又像是一位讲故事的高手，时而旁征博引，时而条分缕析，故事情节跌宕起伏，充满悬念，把一部在许多人看来枯燥乏味的科学史讲得引人入胜、多姿多彩。 科学教育的合适的教材 当前科学教育中缺乏的是“批判性思维”训练，而我们这个时代比以前任何时代都需要明晰而又具批判性的思考能力，以及把科学方法和原理恰当运用到我们时代处理各种复杂问题的能力。
本书特色
科学的历史是一部由“正确”与“错误”共同书写的历史
以相当的篇幅介绍了科学史中的失败者
科学是极具人性化的事物
科学家是如何思考的
批判性思维是科学宝贵的“精神”所在
突出科学、技术与社会的关联
“正史”与“野史”交相辉映
口语化的叙述风格亲切感人
科学教育的合适的教材
作者简介
雷·斯潘根贝格（R.Spangenburg）、戴安娜·莫泽(D.K. Moser)是美国知名科普作家，纽约公共图书馆“优秀青少年读物”获奖人，专门从事批判性思维、科学、技术和科学史的写作。他们合作出版五十多部科普书籍，许多作品被翻译成多种文字，畅销世界各地。《科学的旅程》是影响力大、畅销的一部代表作。
精彩书评
★《科学的旅程》虽说主要是写给青少年的科普读物，但是我觉得广大教师也值得读一读，很有吸引力，不只是讲大道理。一本科普读物能够写得这样深入浅出，是我们需要学习和改进的重大方面。 ——许智宏（北京大学校长、中国科学院院士） ★作为“国家图书馆文津图书奖”获奖图书，本书完全可以作为我国公众特别是青少年的科学教育教材，为提高全民族的科学素质服务。 ——王渝生（中国科技馆馆长、北京市科协副主席） ★《科学的旅程》是一部优秀的科学通史著作，可作为科学史专业研究生教材。 ——任定成（中国科学院大学人文学院教授） ★本书有一个特色，就是针对教育。现在教育改革强调加入人文色彩的东西，这本书很好地满足了这一需求。其特点是加入以科学作为研究对象的新观点，而不是传统的很旧的科学观。 —— 刘兵（清华大学教授） ★科学重要的精神气质就是怀疑精神和批判精神，《科学的旅程》这本书给我们当前的科学教育提供了深刻的借鉴。 —— 周程（北京大学教授） ★《科学的旅程》的作者好像把我请到咖啡馆里，找一个安静的角落，举重若轻地与我聊科学的历史。他们说的，都是科学革命之类的伟大事情，可你一点不觉得沉重，一点不觉得拗口。看得出来，这两位作者激情四射，他们都是有科学基础的记者、作家，这使他们不仅深刻理解科学，而且富于人文情怀，特别善于表达。《科学的旅程》做得好，还好在作者与公众平，英国科学家开尔文说：“我坚持奋斗55年，致力于科学发展，用一个词可以道出我艰辛的工作特点，那就是‘失败’。”《科学的旅程》这本书非常重视科学发展旅程中失败案例的研究，同类书籍往往忽略了这一重要的内容。 ——杨建邺（华中科技大学教授） ★作为《科学的旅程》的译者之一，当初之所以欣然接下这部篇幅不菲的译作任务，缘由就在于粗翻之下，书里许多精彩的情节吸引了我，忍不住有一种一睹为快的冲动，当最后再做全篇通读时，这些不凡的人物和生动的事迹依然令我心动，以致不觉枯燥。细细想来，令我心动的正是这些科学大师身上体现出的那种纯真的游戏精神。 ——陈蓉霞（上海师范大学教授） ★《科学的旅程》是一本科学史的普及读物，对一般读者来说，就像这本大书一样，颇有份量。 ——胡作玄（中国科学院系统科学研究所研究员） ★叙科学发现往事，析科学家所思所为。在《科学的旅程》视野里，科学摘下了高深的帽子，科学家也不再枯燥乏味。故事耐读，启人心智；内涵丰富，精彩之至！ ——尹传红（中国科普作家协会常务副秘书长） ★《科学的旅程》更清晰地展现了科学之旅的全貌，生动，并富有教益。 ——姬十三（科学松鼠会创始人、果壳网CEO） ★科学作为人类一种特殊的文化在《科学的旅程》这本书中焕发魅力。 ——黄永明（《南方周末》记者） ★科学不只是试管仪器公式数据，科学也并不总是沿着“科学方法”所指引的“正确”道路笔直前行。那么科学是什么？科学家又是什么样的人？此书在对科学历史的追溯中给出了答案。另外，书中用较多的篇幅讨论了科学与文化、社会以及历史事件之间的相互作用，对于身处科学日益深度介入人类生活的今日世界的读者们来说，这样的讨论与思考无疑也将是有益的。 ——吴燕（上海交通大学博士）
精彩书摘
《科学的旅程》并不是简单的书写“资料的历史”——什么时候、什么人干了什么事情；而是将观念变革的过程和思想发展的历史呈现在读者面前。比如，去了解科学家想的什么，他为什么要干某些事，那才是最重要的。作者先既描写了一个全神贯注、不懈思考的牛顿，又让读者认识了一个高度自我、常常与人争吵的牛顿。这个牛顿，是否更立体、更丰满？是否比原来你心目中的“伟人牛顿”更真实、更可信、更可爱？ ——编辑的话 牛顿：时代的英雄 哈雷曾经问牛顿，他为什么能够作出这么多发现？牛顿回答，关键在于他从不依赖灵感或运气来给他提供洞察力。他依赖的是全神贯注，对难住他的问题作不懈的思考，决不放松——利用每一个可能机会，从每一个角度进行探索——直到最终有了答案。 他解决问题的名声是如此之大，以至于他即便匿名提供答案，也能被人一眼认出。有一次一位瑞士科学家提出一系列问题公开竞猜，牛顿用了一天时间就解决了，并且匿名递交上去。兴奋的挑战者认为，只有牛顿，不会是别人：“我认得狮子的爪子。”有一次莱布尼兹设计了一个复杂的问题，专门为了难住牛顿，但是牛顿用了一个下午就把这道难题解决了。 牛顿常常吵架，又很小气，这确实是真的——和胡克吵架；和惠更斯吵架；和莱布尼兹吵架，为的是谁先发明了微积分（他们两人几乎同时独立完成）；和弗拉姆斯提德吵架，为了谁有权使用皇家天文学家丰富的天文观测记录。他私下里鼓励他的朋友参与争论，给他们提供“炮弹”，在一旁煽风点火，而很少自己出面进行自我辩护。牛顿的崇拜者常常不满地看到，牛顿的伟大被这些卑下的 争吵所玷污，在他们看来，既然一个人已经功成名就，他就应当处处都表现得像一个超人那样。但也许正是牛顿那种自我主义，既迫使他卷入如此之多直言不讳的争论之中，又驱使他全神贯注作出如此之多的成果，以至今天的我们依然受益 匪浅。无论如何，牛顿是人，不是神。仅仅这一事实就应该鼓励我们达到他那样的高度。 …… 在20世纪的爱因斯坦之前，没有人能够成功地解决牛顿物理学留下的许多问题。在牛顿《光学》重出的一个版本的前言里，爱因斯坦写道：“对于他，自然界是一本打开的书，一本他读起来毫不费力的书。他用使经验材料变得井然有序的概念，仿佛就是从经验本身，从那些精致的实验中自动涌现出来的那样，他摆弄那些实验，就像摆弄玩具，并且还以无比的细致入微描述了这些实验。他集实验家、理论家、工匠尤其是讲解能手于一身。我们眼前的他，坚强，有信心，而又孤独…… （节选自《科学的旅程》第61-62页）
前言/序言
序 科学家作为一个特殊群体，由于他们的方法论特征就是要寻找错误，进行批判性思考，因此他们可能比其他人群更清楚地意识到，错误是多么容易发生！但科学家的精神气质是善于从前人的错误中吸取教训，这就是为什么他们会成为科学家的原因。 科学诞生 这个时代的特征是相信， 宇宙及其万物都可以看成和理解成一部大机器，而科学的任务就是运用科学的新方法，揭示这部机器运转的机制。这个思想横扫了西方知识界！ 理性兴起 18 世纪是一个充满激情和活力的时代，在所有的科学领域，激动人心的发现层出不穷。这是一个才华横溢而又充满梦想的时代，许许多多科学巨人和科学巨著如雨后春笋不断涌现。而对于人类生活来说，这是前所未有的、令人激动的时期。 综合时代 当19 世纪来临之际，乐观和兴奋的精神弥漫于欧洲大陆的大部分地区，并且跨过大西洋直达刚刚建立的美国。对于科学来说，这也是一个激动人心的时代，常常被称之为科学的黄金时代—— 科学不再是业余爱好者的消遣， 科学已经成为令人尊敬的职业了！ 现代科学 世纪之交，各种发现犹如百花争艳。科学正无所不在地改变着人们的生活，科学在人类历史中正扮演着复杂和令人担心的角色。随着科学进步带来的日益增多的伦理问题， 科学越来越走近社会的心脏和灵魂，越来越紧密地联系着政治、经济、文化、社会和道德事务。 科学前沿 现代科学前沿为我们打开了一个窗口，由此可以看到超越我们自身及利益之外的更加远大的世界。从真正的意义上看，世界的未来取决于科学的未来。在21世纪，人类需要作出许多艰难的选择，要对科学知识的用途作出明智的决策。
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