写给大家的科学史

前言

如今，“科学”一词具有双重含义：既指对周遭客观世界探索的结果，又指探索客观世界的方式，即科学方法。科学有不同门类，其研究对象几乎涵盖了宇宙中的一切——从宇宙起源到粒子，从人体到岩石矿物，从闪电到 X 射线、放射性物质与引力这些不可见的力量。

当我们的祖先第一次仰望夜空，好奇这个世界从何而来时，或当他们第一次采集草药时，科学方法本身尚是一个新的概念。早期许多研究者只是就某样事物提出了自己的猜想，却没有想过以实验的方式证明自己的理论——这种方式不仅可以由他人重复验证，而且每次得到的结果都不会改变。今天，我们根本无法想象某位科学工作者提出了某项理论，却无法为该理论提供经过充分验证的证据的情景。某些学科，例如天文学，有时人们根本无法对它设计并完成实验，但人们对客观现象的认识和对事件的预测同样可用以证实或证伪某一猜想。

早期的科学研究方法基于经验，这种方式也有着不少拥趸，其中包括古希腊的哲人科学家、阿拉伯光学研究者海什木（Ibn al-Haythem）、中世纪时期英国修道士罗吉尔·培根（Roger Bacon）以及意大利天文学家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）。科学研究方法的最大变革出现于 17 世纪，那个时代最杰出的科学家之一是艾萨克·牛顿（Isaac Newton），他提出了自己的科学方法 —“推理法则”（rules of reasoning）。这项法则既涉及科学观点，也涉及科学实验。很快，几乎所有科学研究者都自然而然地采用了他的方法。

绝大多数科学学科的研究者们都达成了一个共识：一个猜想经过验证之后就可以被视为科学“真理”，直到新的理论完全将这个猜想推翻，并构造出新的模式。新理念取代旧思想，科学就是这样一步步地发展、更新的。而数学却不属于这类学科，数学定理一旦被证实，则永远不会被推翻。实际上，虽然广义上数学与科学同为系统化、规范化的知识体系，但数学与自然科学的差异却相当大。自然科学研究物质世界，从实践中积累证据，修正并完善能描绘物质世界的各种模型。而数学通过证明去探求“必然真理”（necessary truths），也为自然科学提供了描述和分析世界的语言。所以从这一层面上看，数学与科学紧密相关。

科学也常常与技术密不可分。许多科学发现与科学成果都引发了技术变革：托马斯·爱迪生（Thomas Edison）以数百年来人们对电的研究成果为基础发明了电灯；先前人们对宇宙的研究成果为我们带来了历法、用于航天器的新型陶瓷及其他许多成果。从医疗技术到计算机、手机之类的生活必需品，人类生活的方方面面都与科学紧密相关。

当然，如果没有那些一心探求世界运行规律的、满怀热情的研究者，科学也不可能存在。这本书旨在向读者介绍历史中一些伟大的科学研究者，是他们塑造了今天人类对宇宙的认知。

本书介绍了历史中一些伟大的科学研究者对世界运行规律的探索历程。他们是科学之路上的先行者，通过实践推动着人类科学技术的发展，塑造了现今人们对事物的认知。本书从天文学与宇宙学、数学、物理、化学、生物学、人类与医学、地质学与气象学七个领域描绘了科学发展与技术变革的重要时刻，清晰梳理产生真理过程的脉络，集成一部记录了无数人对科学保持理智又饱含热情的历史影像。

尼古拉·查尔顿（Nicola Chalton），英国作家。曾撰写多本纪实类书籍，参与创作《极简20世纪史》。

梅瑞迪斯·麦克阿德（Meredith MacArdle），英国作家、编辑。曾在剑桥大学学习考古学和人类学，著有《极简古代亚洲史》。

第yi章 天文学与宇宙学：对宇宙的科学认知 ... 001

第二章 数学：数字的科学 ... 047

第三章 物理：万物构成之理 ... 079

第四章 化学：研究元素与化合物 ... 115

第五章 生物学：地球生命的特征 ... 143

第六章 人类与医学 ... 179

第七章 地质学与气象学 ... 217

本书介绍了历史中一些伟大的科学研究者对世界运行规律的探索历程。他们是科学之路上的先行者，通过实践推动着人类科学技术的发展，塑造了现今人们对事物的认知。本书从天文学与宇宙学、数学、物理、化学、生物学、人类与医学、地质学与气象学七个领域描绘了科学发展与技术变革的重要时刻，清晰梳理产生真理过程的脉络，集成一部记录了无数人对科学保持理智又饱含热情的历史影像。

尼古拉·查尔顿（Nicola Chalton），英国作家。曾撰写多本纪实类书籍，参与创作《极简20世纪史》。

梅瑞迪斯·麦克阿德（Meredith MacArdle），英国作家、编辑。曾在剑桥大学学习考古学和人类学，著有《极简古代亚洲史》。