站在科学之巅(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：李慕南

出版社：辽海出版社

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站在科学之巅试读：

前言

牛顿、达尔文、爱因斯坦……这一个个闪光的名字在他们所处的时代刻下了一个个深深的印章，更为其毕生钻研的领域留下了一座座无比珍贵的丰碑。这些伟大的科学家所留下的故事更是引人深思，催人奋进。阅读他们的故事能够给我们带来很多宝贵的启示，激发中小学生的上进心，从而走上求知求索的道路。《科学家传奇》系列丛书包括：《科学家的最高荣誉》、《科学家的青少年时代》、《站在科学之巅》、《像科学家一样思考》和《像科学家一样学习》。《科学家的最高荣誉》收集了世界上最负盛名的科学大奖，为读者讲述众多科学家获得巨奖背后的故事。一个个如雷贯耳的科学大奖，如同竞争激烈的竞技场，引来无数的科学巨人一展风采；一个个走上领奖台的科学巨匠，如同一颗颗璀璨的星星，闪耀在科学的天空中。在通往科学的道路上，满是荆棘与鲜花，留下的是他们的一个个动人又神奇的故事。期望读者从这些神奇的故事中，既能了解相关的学科知识，更能感受到科学家们献身科学的崇高精神，从中受到激励，得到人生的启迪。《科学家的青少年时代》用伟人的事迹激励孩子，远胜于一切教育。历史的长河中，总有一些人像河底的鹅卵石一样，深深地嵌在历史的河床内。纵观此书，你不仅可以从中目睹第一座核反应堆如何建造，爱因斯坦在怎样的恶劣环境中创立了相对论，爱丁顿如何证明“光线可以转弯”……你还有幸分享他们在做出发明与创造时的喜悦与激动，以及遭受挫折时的沮丧与懊恼。你更可以感受到从呱呱坠地之时与普通人无从区别的这些巨匠们具有怎样的一种创新品质与科学精神……崇高的理想，坚强的意志，勤奋的努力，科学家的青少年时代是你学习的好榜样。《站在科学之巅》是攀爬科学之峰的至高荣誉！事业、人生的追求无不如此，就在你冲刺巅峰的艰辛过程中，无数个予以衬托的山顶被你抛之身后，最后，你终于登上了孤悬高拔的群峰之巅，领略那心旷神怡的奇妙和美丽。面对这本书，你不是在面对枯燥的文字和繁杂的图片，而是面对着科学发展真实而传奇的历史。智慧在一个又一个科学家的大脑中接力，科学的火花在历史的长河中跳跃。无数智者倒在了探索科学的道路上，但是更多的人接过他们留下的知识继续完成这无尽的探索。当你看到这本书的时候，你已经踏上了科学探索之路。《像科学家一样思考》通过讲故事的形式，介绍了科学家在科学研究中所运用的思维技巧：阿基米得是如何鉴别皇冠的真假的？华佗看见蜘蛛和马蜂斗相得到了什么启发？法拉第是怎样解开紫罗兰褪色之谜的？欧拉如何巧妙解决了“七桥问题”？卡文迪许是怎样“称”出地球质量的？……这些奇妙的问题，都闪耀着科学家思维的光华。该书涉猎范围十分广泛，既有我们身边的事情，又有高科技研究领域；既有日常生活的发现，又有军事领域的发明。从小到大，无不展示了众多科学家与众不同的思维风采，读来很吸引人。如果你想学会如何像科学家一样思考，就请你打开本书，和小伙伴们一起进入科学思维的殿堂吧！你会发现，科学家的思维并不神秘，科学就在我们身边！《像科学家一样学习》通过介绍科学家的成长过程，使你体会到以学习者为中心的学习的重要性。科学家是如何学习的？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。本书是为了使大家能够去快乐地学习而编写的。学习是人类生存的必要手段和过程。终身学习是我们提倡的学习理念。在本书中你能看到在你的学习过程中所遇到的熟悉的东西，能了解到在学习过程中需要注意和总结的地方。有许多科学家都在哲学和科学的荆棘路上艰难地探索。他们执著地把纯净的目光投向自然和宇宙。于是，科学的光芒从浩瀚的宇宙折射到人类的每一个角落，一切都变得光明了。

本书从不同侧面，形象生动地反映了历代科学家崇高的品德，以及艰辛的科学奋斗经历。希望此书能够使小读者们从思想上体会到科学的伟大力量，为其开启一扇智慧的大门。

本套丛书由李慕南任主编，李桂香任副主编，参加编写的有杨静、张强、杜天峰等同志。

本书编纂出版，得到许多领导同志和前辈的关怀支持。同时，我们在编写过程中还程度不同地参阅吸收了有关方面提供的资料。在此，谨向所有关心和支持本书出版的领导、同志一并表示谢意。

由于时间短、经验不足，本书在编写等方面，可能有不足和错误，衷心希望各界及读者批评指正。本书编委会

科学之祖泰勒斯

泰勒斯是西方思想史上第一个有名字留下来的哲学家。大约公元前624年，他降生在希腊古殖民城邦米利都（Miletus，今属土耳其）的一个奴隶主贵族家庭。由于家族地位的优越，他从小就受到了良好的启蒙教育。

早年泰勒斯曾作为一个商人，游历过很多东方国家，积累了广博的知识。在古巴比伦，他学会了观测日食月食和测算海上船只距离；在埃及，他了解了土地丈量的方法和规则等；但对他影响最为深远的是在美索不达米亚平原，在这里学习了数学和天文学知识，从此奠定了他向数学和天文学进军的知识基础。

寻求证明是古希腊人原本就有的求索精神，而泰勒斯则把这种精神和思想移植到了几何的研究上。他首先把埃及的地面几何演变成平面几何学，这样一来就把形象的地面图形演变成了有很强逻辑性的理论，使之具有普遍意义。这对几何学的发展起到至关重要的作用，因此他当之无愧地成为古希腊几何学的先驱。

在数学上引入命题证明的思想，是泰勒斯最大的成就。他把各种定理之间的内在联系通过逻辑证明体现了出来，使数学构成一个严密的体系，为还处于混沌愚昧状态的人们做出了巨大的贡献，并为数学的下一步发展奠定了基础。这种思想的引入标志着人们对客观事物从经验的认识上升到了理论上的思考，这在数学史上是一次非比寻常的跨跃。

泰勒斯不仅是众多基本定理的发现者（如：“直径平分圆周”、“等腰三角形底角相等”等），还是将数学知识运用到生活当中的实践者。相传他在晴朗的天气里来到了金字塔前，根据相似三角形对应边成比例的数学原理，测算出了金字塔的高度。这种测量就是历史上著名的“泰勒斯测量法”，曾在埃及得到了广泛的运用。

泰勒斯对天文学的痴迷和造诣完全不亚于数学。据说有一天晚上，泰勒斯走在旷野之们，沉浸在满天星斗之中，竟忘了自己还在走路。结果掉进一个坑里，差点摔死。当别人把他救出来时，他的第一句话却是告诉那人明天会下雨！这位只顾观看天空却不看脚下的天文学家还对太阳的直径进行了计算，并且成功预测了公元前585年5月28日的日全食，从而巧妙地结束了一场持续五年之久的战争。

晚年泰勒斯的研究转向了哲学领域，并成为古希腊最早的哲学学派——爱奥尼亚学派的创始人。他认为世界本原是水，“水是最好的”、“水生万物，万物复归于水”。有这样的心得来源于他早年向埃及人学习观察洪水的体会。在尼罗河每年涨退的记录和自己的观察中，他发现每次洪水退后，在留下肥沃的淤泥中蕴藏着无数微小的胚芽和幼虫。他把这一现象与神造宇宙的神话结合起来，得出了万物由水生成的哲学思想。

大约在公元前546年，古希腊智慧的第一个人泰勒斯去世了。他死后，人们在其墓碑上所镌刻的颂词充分显示了对他的敬仰：“他是一位圣贤，又是一位天文学家，在日月星辰的王国里，他顶天立地、万古流芳。”被尊为“希腊七贤之首”、“科学之祖”的泰勒斯，一生的研究几乎涉猎了当时人类的全部思想和活动领域，有这样的颂词也是当之无愧的。

“万物皆数”的创立者毕达哥拉斯

大约在公元前572年，毕达哥拉斯出生于爱琴海中的萨摩斯岛。自幼聪明好学，曾在名师门下学习几何学、自然学和哲学，后来因对东方的向往，游历巴比伦、印度和埃及，吸收了阿拉伯文明和印度文明，大约在公元前530年才返回希腊，创建了自己的学派。此后他一边从事教育，一边从事数学研究。“勾股定理”是毕达哥拉斯一个最具代表的数学成就，关于这一定理的发现还有一个有趣的故事。

相传，毕达哥拉斯应邀参加一次豪华宴会，不知道什么原因，大餐迟迟不上桌。善于观察和理解的毕达哥拉斯没有注意到这些，而是被脚下排列规则、美丽的方形石砖所深深吸引。他并不是欣赏它们的美丽，而是思考它们和“数”之间的关系。于是，在大庭广众之下，他蹲在地板上，拿了画笔在选定的一块石砖上以它的对角线为边画一个正方形，结果惊奇地发现这个正方形面积恰好等于两块砖的面积和。开始他以为这只是巧合，但当他把两块石砖拼成的矩形之对角线作另一个正方形时，这个正方形之面积相当于5块石砖的面积。这也就是说它等于以两股为边作正方形面积之和。

毕达哥拉斯被这一惊奇的发现惊呆了，他明白这绝不是一种巧合。回到家后，他又作了进一步演算，最终证明了“勾股定理”。据说，他为了庆祝这一伟大的发现，特宰杀了一百头牛，在学院里大摆宴席狂欢。

对数的研究，毕达哥拉斯达到了痴迷的程度，且把它神秘化。他认为数是众神之母，是普遍的源头，并把它上升到了美学高度，让人们站在审美的角度来理解“数”，理解“和谐”和“美”。

除将“数的和谐”用在美学上外，毕达格拉斯还将这种思想引向了音乐。他发现：竖琴每一条弦的长度如果呈一定的比例，这些琴弦发出的声音就会很清晰。琴弦的长度可以用数字表示（这也就是我们所知的五线谱的最早来历了），所以毕达哥拉斯认为，美丽的音色背后存在着“数字”，因此他为音乐创造出了数学性的规则，故而也被称为“音乐鼻祖”。

球形是最完美的几何体，毕达哥拉斯认为大地也应该是球形。在此基础上，他提出了太阳、月亮和行星作均匀圆周运动的观点，这一观点直到17世纪初德国天文学家开普勒的出现才被打破。此外，他还认为10是最完美的数，推断天上发光运动天体也必然是10个。

毕达哥拉斯的哲学是和数学分不开的，他把自己在数学上的思想引到了哲学上，总结出一句话就是“万物皆数”，“数是万物的本质”。在对宇宙本源的认识上，他把数理解为是自然界的形式和形象，是一切事物的总根源。有了数，才有几何学上的点，有了点才有线、面和市体，有了立体才有火、气、水、土这四种元素，从而构成了世间万物。这些观点虽然带有很强的主观色彩，但是对后来美学的发展却起着深远的影响。

在历史上，关于毕达哥拉斯的传说几乎是一堆难分难解的真理与荒诞的混合，罗素甚至形容他为：“一种爱因斯坦与艾地夫人的混合。”此外，他所建立的有宗教色彩的毕达哥拉斯学派，持续繁荣了两个世纪之久。他的思想主要是通过这一学派得以继承和传播。

大约公元前497年，毕达哥拉斯在林敦（今意大利南部塔兰托）去世，但他在科学上所作出的贡献是永远不可磨灭的，他把对数学的理解发展到哲学上的意义，一直影响到今天，特别是“数的和谐”思想至今仍是现在美学的最高追求。

几何学之父欧几里德

很难想象：我们现在学习的普通几何学体系，是由古希腊数学家欧几里德在公元前300年创立的。从那时到现在，在2000多年的漫长历史长河里，他编写的《几何原本》一直都被看作是学习几何的标准课本。

欧几里德大约公元前330年出生于希腊麦加拉，卒于公元前275年。早年，他在雅典柏拉图学院求学，对数学、天文以及柏拉图的学说都十分精通，并成为了当时著名的学者。大约在他30岁时，受托勒密王的邀请来到亚历山大，并在那里定居下来。

亚历山大是当时希腊的政治文化中心，吸引了大批的学者到此游学。欧几里得利用这一优势结识了很多渊博的学者，他们互相交流研究的成果和思想。这使得欧几里得的思想也随之开阔起来，为他编写《几何原本》积累了丰富的材料。

古希腊哲学家对数学研究有着十分悠久的历史。欧几里德以前曾出版过一些几何学著作，但都是讨论某一方面的问题，内容也不够系统。在古希腊先前数学家成果的基础上，欧几里得的《几何原本》大约在公元前300年问世了，这一著作建立起来的几何学结构体系标志着几何学成为一门独立学科。同时，这部著作也是欧几里德对公元前7世纪以来希腊几何成果的继承与创新，这对数学、科学等学科的发展以及对西方人的整个思维方法都产生了极为深远的影响。

最初用希腊文写成的《几何原本》自产生之后，就作为教科书而广泛流传，至今已有两千多年。据说现在达到了一千多个版本。这本书对后世产生了无法估量的影响，许多科学家都竭力效仿欧几里德，试图把自己所有的结论都合乎逻辑地从少数几个原始条件下推导出来。其中最为突出的就是艾萨克·牛顿，他的伟大著作《自然哲学的数学原理》就是用《几何原本》相类似的形式写成的。

除《几何原本》之外，欧几里德还著有《数据》、《图形分割》、《论数学的伪结论》、《光学》、《反射光学之书》等著作，其中《光学》中对入射角和反射角进行了研究，并得出两者相等的结论，即最初的光的反射定律。

作为一位治学严谨的学者和温良敦厚的教育家，欧几里德反对任何人在做学问时投机取巧和追求名利。尽管欧几里德在几何学的简化上做了很多努力，但作为他学生的托勒密王还是不能理解。于是，托勒密王向欧几里德讨教：是否有一条学习几何的捷径？

欧几里德回答道：“在几何学里，大家只能走一条路，没有专为国王铺设的大道。”这句话已成为千古传诵的学习箴言。

力学之父阿基米德

在科学发展史上，除了牛顿和爱因斯坦，阿基米德是另一位为人类进步和科学发展做出巨大贡献的人。即使是牛顿和爱因斯坦这样的科学巨匠，他们身上的光辉也沾染了阿基米德身上的灵感与智慧。他是“理论天才与实验天才合于一人的理想化身”。文艺复兴时，达·芬奇和伽利略等人都拿他来当做自己学习的楷模。

阿基米德诞生于富有传奇色彩的西西里岛的叙拉古（今意大利锡拉库萨）。身为贵族的阿基米德在11岁时，借助与王室的关系，只身前往亚历山大城学习。

亚历山大位于尼罗河口，是当时著名的经济文化中心，雄伟的博物馆和图书馆吸引了各地的人才会聚与此。阿基米德在这个被世人誉为“智慧之都”的地方学习和生活了许多年，并且和游学到这里的人建立了深厚的友谊。在和这些学者朋友的交往中，他对数学、力学和天文学产生了浓厚的兴趣。在学习天文学时，他发明了用水利推动的星球仪，并从星球仪斗转星移的变幻中悟到了地球的形状和运动的方式。当他的这些成果再次被哥白尼提及的时候，时间已经过去了1800年……

公元前240年，带着一身博学回到叙古拉城的阿基米德，把为解决用尼罗河水灌溉土地而特意发明的圆筒状的螺旋扬水器带回了王国。这为人们的生活生产解决了许多问题，后人称它为“阿基米德螺旋”。不久，他被希罗王聘请为顾问。

关于阿基米德的故事很多，比如，他在洗澡的时候发现了浮力定律，高兴得光着身子跑出了家门；与希罗王辩论，寻求一个支点要把地球撬起等等，这些只是他科学成就的很小一部分。在他用希腊文写成的数学著作里，他的科研方法是先设立若干定义和假设，然后再依次证明，其体例颇有欧几里德《几何原本》之风。其作品《论球和圆柱》、《圆的度量》、《抛物线求积》、《论螺线》等，既继承和发扬了古希腊研究抽象数学的科学方法，又使数学的研究和实际应用联系起来，这在科学发展史上的意义是重大的，对后世的影响是极为深远的。故而，他被高斯评价为：“有史以来最伟大的数学家”。

阿基米德也是一位力学家，有“力学之父”之称。除闻名于世的浮力定律外，在总结前人经验的基础上，他还系统地研究了物体的重心和杠杆原理，提出了精确地确定物体重心的方法，严格的证明了杠杆原理，为静力学奠定了基础。在研究机械的过程中，杠杆原理为他提供了很大的帮助，为此他制造出许多省力轻便的机械。

阿基米德不仅有着突出的科学成就，还有着一颗极强的爱国之心。传说罗马军队入侵叙拉古时，已过古稀之年的阿基阿米德指导同胞们制造了投石机、铁爪式起重机等很多非常有效的攻防武器，打得侵略军落花流水。另一个难以置信的传说是，他指导叙拉古人民利用凹面镜的聚焦反射阳光，将罗马军队的木制战舰上的帆焚烧。罗马士兵被这“天降神兵”吓得胆战心惊，一见到有绳索或木头从城里扔出，他们就惊呼“阿基米德来了”，随之抱头鼠窜。

公元前212年，围城三年的罗马人在趁叙拉古城防务稍有松懈的情况下，大举进攻叙拉古，不久城门被攻破。此时的阿基米德还沉浸在一道深奥的数学题之中。一个罗马士兵闯入，用双脚践踏了他在地上所画的几何图形。满怀愤怒的阿基米德起身与之争论，不料残暴无知的士兵举刀一挥，一位璀璨的科学巨星就此陨落了。

对于阿基米德被杀，罗马将军马塞勒斯甚为悲痛，并为之懊悔不已。除严肃处理这个士兵外，还亲自将阿基米德的遗体厚葬，并在其墓碑上刻着一个圆柱内切球的图形，以纪念他在科学上的卓越贡献。这也是阿基米德生前曾流露过的愿望。

明代“医圣”李时珍

李时珍，字东璧，号濒湖，湖北蕲（今湖北省蕲春县）州人，生于明武宗正德十三年（公元1518年），卒于神宗万历二十一年（公元1593年）。出身于世医之家的李时珍，祖父和父亲都是当地的名医。但那个年代民间医生的地位很低，李家常受官绅的欺侮。所以他的父亲让其读书应考，希望他能进入官场以光耀门楣，出人头地。李时珍按照父亲的意愿，刻苦攻读，14岁便中了秀才，但在接下来的三次考试中均名落孙山。李时珍厌倦了空洞乏味的八股文，便放弃了科举做官的打算，专心学医。

自幼喜欢读书的李时珍博学多才，放弃科举后，他更是把全部精力都放在医书上。据说他居家十年不曾出门，几乎读遍了所有的医书，认真研读并且还以医生自居。日积月累，他的医术大有进步，名声远扬。许多王公大臣听说后，也请他来为自己的家人看病。

当时封藩在蕲州的富顺王朱厚焜，特请李时珍到王府为自己的儿子诊病。富顺王的儿子爱吃灯花、生米、泥土，李时珍根据上述症状，诊其为虫病，于是用杀虫药物治好了这种怪病。

不久，此事传到封藩在武昌的楚王耳中，楚王又把李时珍请去当侍医。一天，楚王的儿子突然昏厥不省人事，李时珍根据中医理论，大胆施药，从死亡边缘救回了世子的性命。楚王为表示感谢，特招聘李时珍为楚王府“奉祠正”（掌祭祀礼节的官），并且兼管王府的“良医所”。在此期间，他曾治愈许多疾病，楚王多次欲重金酬谢，但都被李时珍婉言拒绝。

在长期地阅读和临床实践中，李时珍发现古代的本草书籍中对药品的记述不但繁杂而且还有很多的错误，甚至许多毒性药品，竟被认为是可以“久服延年”的药品。于是，他决心重新编纂一部内容丰富且更为可靠的本草书籍来纠正现存医药典籍的错误。

大约在38岁时，李时珍被举荐进了太医院作了太医院院判。当时的太医院被一些庸医弄得乌烟瘴气。李时珍在此只任职了一年，便辞职回乡。进入太医院，对他影响最大的不是这个官职，而是太医院皇家珍藏的药典医书。在那里，他读了大量的皇家药典，医药知识得到了突飞猛进的增长。

一本药典的编撰在古代是一个浩大的工程，为了做好编写的准备工作，李时珍阅读了大量参考书，家里的医书早就读完了，他就利用行医的机会，四处借书，据说还向楚王府和太医院借过书。虽然翻阅了很多书，但他发现古书中存在的一些问题和错误依然不能解决。这使得李时珍陷入了困境。

后来，在父亲的引导下，李时珍意识到要编写这部书，不仅要“读万卷书”，还要“行万里路”。于是，他开始采取“搜罗百氏”和“采访四方”的战略，深入群山沟壑，遍访名医宿儒，搜寻民间药方，收集药物标本。

就这样，李时珍经过长期的实地调查，并参考大量的医药书籍解决了许多疑难问题，终于在他61岁的时候完成了这部医药名著《本草纲目》。全书共52卷近200万字，收录植物药物1094种，矿物、动物及其他药798种，新增李氏药物374种，收录药方10000多个，并附有大量的绘图，这在我国医药史上是空前的。《本草纲目》是我国古代最伟大的医药巨著之一，它全面系统地总结了明朝中期以前药物学的成就，不仅把我国医药科学提高到了一个新的水平，而且对植物学、动物学、化学以及矿物学的发展也产生了深远的影响。这部书出版之后，很快就传到国外，先后被译成日、法、德、英等十几种文字传遍世界各地。

除对医药研究外，李时珍对诊断学、针灸学、中医理论都做了深入的研究，也流下了大量的著作，如《濒湖脉学》、《奇经八脉考》以及《五脏图论》等，这些都是我国中医学的瑰宝。此外，李时珍对历史、文学上也有很深的造诣，并著有《唐律》和《诗话》等作品。

李时珍以毕生的精力为人类留下了宝贵的财富。他不仅对中医药学具有极大贡献，而且也推动着自然科学的发展。1593年，李时珍逝世后被安葬在湖北省蕲春县蕲州镇竹林湖村。时至今日，当地的中医每年清明都要到他的墓地祭拜，甚至还有人把坟头上的青草带回家以消病灭灾。

日心说的创立者哥白尼

16世纪以前，人们普遍接受托勒密的“地心说”，认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心作匀速圆周运动。“地心说”很好地迎合了《圣经》中关于天堂、人间和地狱的说法，这与《圣经》宣扬的“神创论”不谋而合。因而教会借题发挥，赋予它神圣的光环，从而使“地心说”就演变成了不可撼动的“神圣经典”。16世纪初，波兰天文学家哥白尼出现了，他用太阳置换了地球在托勒密学说的地位。这无疑是刺穿“地心说”和教会权威的一把利剑，为现代天文学的到来打开了一扇天窗。

1473年2月19日，哥白尼出生于波兰维斯杜拉河畔的托伦市的一个富裕家庭。虽然他是四个孩了中最小的一个，但父亲的去世，家庭的变故，使哥白尼从小没有受到更多的关爱和呵护。好在做主教的舅舅卢卡斯心眼好，哥白尼才算有了一个完整的童年，且获得了学习知识的机会。

在舅舅的资助下，哥白尼18岁时进入克拉科夫大学学习医学。在学校，他受到人文主义者、数学教授布鲁楚斯基的熏陶，对天文学产生了浓厚的兴趣。1496年，哥白尼来到文艺复兴的策源地意大利。在这里，他遇见了对自己一生产生深远影响的天文学家福雷朗西斯。在他的谆谆教诲下，哥白尼对天文学由兴趣爱好转向了观测和研究，并抱定献身天文研究的志愿。

受舅父的推荐，哥白尼于1497年被选为弗龙堡大教堂僧正。四年后，他从意大利回国，正式宣誓加入神父团体，旋即请假再次去意大利，在帕多瓦大学学习法律与医学。1503年，哥门尼在费拉拉大学获得教会法博士学位。

一次偶然机会，哥白尼看到了古希腊人阿利斯塔克关于地球绕太阳转动的学说。是真的还是假的？这在他心里打下了一个大大的问号。为了弄清楚这个学说的真伪，他开始系统分析托勒密体系中的行星运动。结果他惊奇的发现每个行星都有三种共同的周期运动，即：一日一周、一年一周和相当于岁差的周期运动。哥白尼把这三种共同的周期运动放到地球上研究，从而消除了不必要的复杂性。在此基础上，哥白尼的思想中产生了一个新的宇宙体系，即太阳居于宇宙的中心静止不动，包括地球在内的行星都绕太阳转动的日心体系。

1506年，哥白尼从意大利回到波兰。舅舅去世后，作为僧正的哥白尼在弗龙堡定居，并在护卫大教堂的城墙上选了一座箭楼做宿舍。他把城墙上的平台作天文台，以用来进行天文观测，这个地方后来被称为“哥白尼塔”。自17世纪以来，人们把它作为天文学的圣地保存下来。在这里，哥白尼写成了“太阳中心学说”的提纲，并存1516年写成了著名的《天体运行论》。《天体运行论》一书详细系统地介绍了“日心说”，把统率整个宇宙的支配力量赋予了太阳，彻底明确地，并且从物理学的角度对日心地动说可能遭到的责难给予了答复，从而彻底批判了托勒密的“地心说”。但迫于教会的压力，哥白尼迟迟不敢出版这本书。直到1541年，他才下定最后决心，冲破一切阻力将他的著作付印。1543年5月24日，当这部巨著印好并送到久病的哥白尼床前时，他用无力的手痉挛地抓住书本，一小时后便与世长辞了。《天体运行论》出版之后受到教会的强烈谴责，教皇并下令将他的著作列入禁书。但这部书所产生的影响是禁止不住的。在接下的半个多世纪中，经过伽利略、布鲁诺、开普勒等人的继承、传播和发展，哥白尼的“日心说”引起的科学革命迅速席卷了整个欧洲。在这种强大历史潮流下，教会残酷黑暗的思想禁锢，已变得力不从心。1816年，被禁止了3个世纪的“日心说”终于得到教会的承认，取得最终的胜利。

哥白尼的伟大成就，不仅改变了那个时代人类对宇宙的认识，而且根本动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础，更重要的是，它铺平了通向近代天文学的道路，开创了整个自然科学向前迈进的新时代。正如恩格斯评价说：“从此自然科学便开始从神学中解放出来，获得了新生，并开始大踏步前进。”

科学解剖学的奠基人维萨里

作为近代人体解剖学创始人的维萨里是科学革命时期两大代表人物之一，与哥白尼齐名。

1514年12月31日，安德烈·维萨里生于比利时布鲁塞尔的一个医学世家，曾祖、祖父、父亲都是宫廷御医。他从小受家庭环境的耳濡目染，阅读了很多有关医学方面的著作，并立志要做一名伟大的医生。

青年时期的维萨里曾求学于蒙彼利埃和巴黎大学，精通古罗马医学家盖仑的著作。当时巴黎大学的解剖课是操纵在不懂医学的庸人手里的，他对如此的教学方法和这些人随随便便、乱割乱砍的解剖术非常不满，于是他经常外出寻觅尸体。因而，郊外无主坟地的残骨，绞刑架下罪犯的遗尸都成了他搜寻的目标。就这样，他不顾严寒酷暑和腐烂尸体的恶臭，冒着把被抓、被杀的危险，只是为了寻求真理。

对于所搜寻到的每一块骨头，他都如获至宝。精心包好带回学校后，又在微弱的烛光下偷偷地彻夜观察研究，直到弄明白为止。

维萨里在解剖学上的治学方法触犯了旧的传统观念、冲击了校方的陈规戒律而被开除学籍。后来，他在威尼斯共和国帕都瓦大学任教，并于1537年12月6日获得博士学位。

功夫不负有心人，根据他所积累的丰富经验，历经五年，维萨里于1543年发表了划时代的巨著《人体的结构》。在这部书中，他首次正确地描述了静脉和人类心脏的解剖，改正了盖仑关于肝、胆管、子宫和颌骨等解剖上的错误二百余处，给予了人们一个全新的人体解剖知识。从此后，解剖学才得以更加深入的发展，近代医学也在这个基础上逐步形成。

维萨里这本书的发表引起了当时的解剖学家和医生们的震惊，同时也引起了教会和以盖仑的后继者们为代表的守旧派攻击。

在教会的迫害下，维萨里在《人体的结构》一书出版的第二年，愤然离开帕都瓦前往西班牙，并担任了国王查理第五的御医，从此中断了对解剖学的研究。

但维萨里依然没能躲过教会的魔爪。1644年，宗教裁判所以他用活人做解剖为由，判处他死刑。原因是他为一名西班牙贵族做尸体解剖剖开尸体胸膛时，监视官认定“死者”的心脏还在跳动，也就是说“死者”还没有真正的死去。维萨里百口难辩，幸因国王庇护，才免于死罪，改判往耶路撒冷朝圣。在返回途中，因航船遇险，不幸身亡，终年50岁。

代数符号之父韦达

韦达是法国16世纪最具有影响的数学家之一，1540年出生在法国的普瓦图。年轻时他做过律师，当过议会的议员，还在西班牙的战争中为政府破译过敌军的密码。《应用于三角形的数学定律》是韦达最早的数学专著之一，也是西欧第一部系统论述6种三角形函数解平面和球面三角形方法的著作之一。

在三角学的研究中，他还专门写了一篇讨论有关正弦、余弦、正切的一般公式的论文“截角术”。在这篇论文中，他首次把代数变换应用到三角学中。这就是现代数学上的三角函数。三角函数的出现是几何问题在代数上找到了表达的方式，这在数学史上具有划时代的意义。这些成绩中不论哪一项都可以使韦达在数学史上留下光辉的一页。但他最重要的贡献是系统地引入代数符号，极大地推进了代数学的发展。

在韦达生活的年代，现存的数学符号和研究方法已不能满足进一步深入研究的需要，数学的研究陷入了困境，迫切需要新鲜血液注入。为了方便自己的研究和计算，他创设了大量的代数符号，大多用字母来代替未知数。在此研究的基础上进行已知数、未知数及其乘幂的量运算，并系统阐述和改良了三、四次方程的解法，带来了代数学理论研究的重大进步。因他在数学符号方面的突出成就而被称为现代“代数符号之父”。

我们通常所说的一元二次方程根与系数的关系，即韦达定理就是在他讨论方程根的各种有理变换时发现的，这个定理的发现为方程计算找到了一个最便捷、最准确的方法。

1603年12月13日韦达在巴黎逝世，但他创立的数学符号和发现的韦达定理永远留在了世间。

近代实验科学的奠基者伽利略

伽利略·伽利雷是意大利文艺复兴后期伟大的科学家，也是近代实验物理学的开拓者，被誉为“近代科学之父”。作为一位维护真理而进行不屈不挠的战士，恩格斯曾赞美他是“不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说、创立新说的巨人之一”。

1564年2月15日，伽利略降生在意大利西部海岸的比萨城，其父亲是一位音乐家。虽然家族此时已没落了，但仍然可以说是出身名门。伽利略从父亲身上遗传了一头火红的头发以及独立和孤傲的性格。

10岁时，伽利略被送到瓦洛姆布洛萨修道院，接受古典教育。从小喜欢机械和数学的他却很快适应了这种清净的生活，这也一度让父母担忧他成为终生僧侣。于是，在他14岁时，父亲将他接回了家。17岁时，虽遵父命入比萨大学学医，但孤傲的伽利略不顾教授们反对，独自钻研古籍、进行实验。后来，家庭出现变故，无力负担学费，伽利略没有拿到毕业证书就离开了比萨大学。离开学校的他并没有放弃对科学的执着和追求。在此期间，他攻读了许多科学著作，并做了大量的实验，也发表了很多有影响力的论文，据说还发明了军用指南针。

伽利略的论文和发明受到了科学界的关注，因而他从21岁就开始在大学教授数学课程。1589年，年仅25岁的他因发表了一篇关于固体重心的论文，在科学界引起了广泛关注。虽然没有拿到毕业证，但比萨大学仍视伽利略为自己的骄傲。于是，比萨大学将他聘为数学教授。但在第二年，他就离开了比萨大学。这是因为伽利略在比萨斜塔实验时做了一个著名的试验——“两个铁球同时落地”，发现了“自由落体原理”，这个结果严重违背了教会宣扬的思想。

离开比萨大学，他来到威尼斯的帕多瓦大学任教。这段比较稳定的生活，是伽利略从事科学研究的黄金时期。在这期间，伽利略对大量的物理学问题进行了潜心研究，比如在力的合成方面，他提出了“合力定律”；在研究斜面运动和抛射运动时，他发现了“惯性定律”，为牛顿的第一、第二定律奠定了基础。同时他还在热学和液体力学上做了深入的研究，并发明了温度计。

1609年夏天，伽利略在前往威尼斯的途中听说：一个荷兰商人重叠两块镜片可以看清远处的景物，受此启发，那位商人制作了一架“观远镜”。伽利略听到这个消息兴奋不已，回去之后马上着手研究。在弄清原理之后，立即动手制作了一个能放大10倍的仪器，并给它起了一个好听的名字“望远镜”。

望远镜被发明的消息传出之后，立即风靡了整个欧洲，但伽利略更为关注的是它的科学意义。在夜里，他用自制的望远镜观察充满无限奥秘的天空。当群星闪烁的夜空、凹凸不平的月面，4颗卫星环绕的木星等奇观映入他的眼帘时，他仿佛明白了这项发明的真正意义。

1610年，伽利略把先前的著作和发现进行了总结整理后以通俗形式发表，取名为《星空信使》。在这本书中虽然没有指明“日心说”的观点，但在一定程度上支持了哥白尼的日心说。这部书一经发行，便在欧洲引起了轰动，这也为他带来了崇高的声誉。此后他回到了佛罗伦萨，被聘为“宫廷哲学家”和“宫廷首席数学家”。但好景不长，1613年他在《论太阳黑子》一文中宣扬了哥白尼的日心说，再次触怒了罗马教廷，并逐渐失去了自由。从1616年起，伽利略开始受到罗马宗教裁判所长达二十多年的残酷迫害。

1632年1月，伽利略在佛罗伦萨出版了《关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话》。在这部书中，伽利略以雄辩家的文采和个人的魅力帮助确立了哥白尼日心说的地位。同年秋天，伽利略就遭到教会严刑审讯，被迫在悔过书上签字，随后被终身软禁。

在被监禁中，伽利略也从来没有放弃对真理、对科学的探索，也许这就是他的性格。1636年，伽利略偷偷地完成了《关于两种新科学的对话》，并于1638年在荷兰出版。这部伟大著作论述了各种形式运动的规律，从根本上否定了亚里士多德的运动学说。

1637年，伽利略的双目完全失明，接着他唯一的亲人——小女儿玛俐亚先他而去。在背负失明之苦和丧女之痛下，伽利略仍旧没有失去探求真理的勇气。

1642年1月8日，78岁的伽利略离开了人间。但他毕生所捍卫的真理和科学成就流传了下来，成为后世进一步探求真理的基石。惠更斯在伽利略研究的基础上，导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。而牛顿在系统地总结了伽利略、惠更斯等人的研究成果后，攀上了科学的巅峰。爱因斯坦曾这样评价：“伽利略的发现，以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端！”

天空立法者开普勒

对人类来说宇宙是无穷的，是神秘的，虽然现代的科技如此发达，但了解到的宇宙奥秘还是微乎其微的，就像爱因斯坦所言：“只有两种东西是无限的，那就是宇宙和人类的愚蠢，而对前者我还不能确定。”

宇宙是否无限，我们至今不得而知，但天体运动其实也遵循某种规律，它们的发现可说石破天惊，从此激起人类探索宇宙的热情。最早发现天体运行规律的就是德国天文学家开普勒，他也因此博得“天空立法者”的美誉。

1571年，开普勒出生在德国的威尔德斯达特镇。12岁时，对神学没有任何兴趣的开普勒被送到修道院学习。17岁时进入杜宾根大学。在杜宾根大学学习期间，受天文学教授麦斯特林的影响，接受了哥白尼的日心说，并像伽利略一样，成为这一学说的热烈拥护者。

开普勒的一生充满了不幸，他幼年体弱多病，有一只半残的手，视力也很衰弱；中年时，他的妻子死了，儿子也染上重病，这一切遭遇使他终身贫困交加，不得不靠教书及占星算命维持生活，但是顽强的开普勒并没有被惨痛的命运压倒，他以惊人的毅力为人类做出了巨大的贡献。

开普勒很早就注意到距离太阳近的行星走得快，而距离较远的行星走得慢些，由此，他想到行星的运行与太阳的距离有某种关系。凭着丰富的想象力和过人的数学才能，开普勒尝试着解释这些现象，并写了一本书——《神秘的宇宙》。当开普勒把这本书寄给丹麦天文学家第谷·布拉赫后，尽管第谷对开普勒的解释不赞同，但他还是一眼就看出开普勒是一个很有前途的天文学家，于是邀他前来自己所在的布拉格天文台工作。

开普勒与第谷一见如故，大有相见恨晚之感。但遗憾的是第二年第谷就去世了。不久圣罗马皇帝鲁道夫就委任开普勒为皇家数学家，成为第谷事业的继承人。

视力不是很好的开普勒，在观测的时候遇到了很多的困难，但还是在1604年9月30日发现了在蛇夫座附近出现一颗新星。这颗新星后来被称为“开普勒新星”。3年后，他还发现了闻名世界的哈雷彗星。

开普勒是一个善于分析材料的人，他一生的工作，大部分时间都是在分析第谷遗留下来的观测资料。他在研究火星公转的时候发现，各种计算方法算出来的结果都与第谷的观测资料不相吻合。经过仔细分析，他提出一个大胆的设想：火星可能不是人们认为的匀速圆周运动，而是椭圆形的，太阳处于椭圆形中的一个焦点位置。这就是后来的行星运动第一定律。

发现了火星的运行轨道是椭圆后，他又把目光转移到了火星的运行速度上。起初，开普勒认为火星运行以相同的速率运行，可不久发现了一个问题：计算结果得出的火星位置与老师第谷观察的数据有8分弧度的差距。8分的弧度相当于火星0.02秒瞬间转过的角度。开普勒没有放过这一微小的出入，经过反复核算，8分弧度的差距依然存在。开普勒深信，老师第谷是一位对工作一丝不苟的人，他的观察数据应该经得起考验，如果与实际有出入，在反复的比较中，老师不可能没发现。由此，他想到在不同点的速率可能不同，最终得出开普勒第二定律：行星与太阳的边线在相等时间里扫过的面积相等。

1612年，罗马皇帝鲁道夫二世被迫退位，开普勒也失去了保护人，因此他不得不离开布拉格，前往奥地利林茨。但这并没有影响他对行星运动的研究，他乘胜追击，此后不久便发现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平方正比于轨道半长轴的立方。”并于1619年发表在《宇宙和谐论》中。

行星运动三大定律的发现是人类第一次为天体运动立法，标志着人类对天文的研究迈出了历史性突破，它的发现不仅为经典天文学奠定了基石，也为数十年后牛顿万有引力定律的发现打下了基础。

除天文学外，开普勒对光学也作了长期的研究，并取得了丰硕的成果，1604年发表《对威蒂略的补充——天文光学说明》以及1611年出版《光学》等都是此领域的经典之作。在光学的研究中，开普勒发现阳光穿过大气的时候也会发生折射，总结出了近似折射定律的折射规律，并且正确地解释月全食时月亮出现红色现象的原因——由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上形成的。此外，开普勒还把伽利略望远镜中的凹透镜目镜改换成小凸透镜，从而大大改进了望远镜的观测效果。

1630年，开普勒在巴伐利亚州雷根斯堡市去去世。在数十年的战争中，他的坟墓早已被毁弃。但是他“行星运动定律”是一座比任何石碑都更为久伫长存的纪念碑。

血液循环的发现者哈维

血液循环在今天人的眼里早已不是什么奥秘。但在17世纪20年代以前，这还是充满神秘的未知领域。古希腊哲学家亚里士多德曾错误地指出人体内（血管内）充满着空气。古罗马神医盖仑否定他的观点，认为血液是从肝脏一点一点地渗进血管，并因为某种压力，而不断地输送到全身。他的理论获得后世的公认，成为之后千余年人们信奉的“圣经”。

文艺复兴时期，比利时解剖学家维萨里和西班牙医生塞尔维特经过不懈努力，才推翻了盖仑的错误理论，然而他们却在教会的迫害下，双双付出了生命的代价，没能对血液到底在身体内部如何运行作出合理的解释。历史的重任落在英国医生哈维肩上，他知难而上，敢于向权威挑战，以无可辩驳的事实证明血液循环和心脏功能，这使得他成为与哥白尼、伽利略、牛顿等人齐名的科学革命时期的巨匠。

威廉·哈维1578年出生在英国福克斯通镇。15岁时进入剑桥大学凯厄斯学院学习医学。1602年，获得当时欧洲最著名的高等学府——意大利帕多瓦大学的医学证书，此后不久，他又在英国剑桥大学获得医学博士学位。

自1603年起，哈维开始在伦敦行医。在他的职业生涯中，与皇室建立了密切的关系，曾先后做过国王詹姆斯一世和查理一世的御医。同时也开始了对人体血液的秘密研究。

在系统地分析了前人的研究情况后，哈维首先通过一个简单的数学运算来论证血液循环的概念。他估计心脏每次跳动的排血量大约是两盎司，心脏每分钟跳动72次，用简单的乘法运算得出：每小时大约有540磅血液从心脏排入主动脉。但是540磅远远超过了一个正常人的整个体重，这时的哈维明显地认识到了等量的血液往复不停地通过心脏。提出这一假说后，他花费了九年时间来做实验和仔细观察。

1628年，他划时代著作《心血运动论》的出版，标志着近代生理学的诞生。在此书中，哈维提供了大量的证据，从各个方面证明了心脏是一个可以泵出血液的肌肉实体，血液以循环的方式在血管系统中不断流动。此外，哈维还彻底否定了心脏的心室之间可以透过血液，指出右心室的血液通过肺循环流到左心室，并证实了心脏瓣膜和静脉瓣的作用。

这一部只有72页和两幅插图的书出版后，遭到了以教会为首的敌对派的猛烈攻击。所幸的是，英王查尔斯一世对他的学说很感兴趣，并任命他为御医，哈维最终才得以颐养天年。

一生中写过大量的科学论著的哈维，但仅有《心血运动论》和《论动物的生殖》两书及几封为《心血运动论》辩护的公开信发表。其中，1651年发表的《论动物的生殖》记述了多种鸟类与哺乳动物胚胎的生长发育，提出“一切生命皆来自卵”的假设，标志着当代胚胎学研究的真正开始。

哈维工作标志着新的生命科学的开始，是发端于16世纪的科学革命的一个重要组成部分。1649年，英国国内战争结束后，查理一世被绞死，哈维因为一直忠于查理一世而被禁止进入伦敦城。1657年，79岁的哈维死在伦敦郊外他的弟弟家中。

近代科学始祖笛卡尔

笛卡尔1596年3月31日出生于法国土伦的一个律师之家。一岁的时候母亲就去世了，8岁的时候他进入了一所耶稣会学校。在接受这8年的传统教育时，他发现教科书中的某些论证，很微妙且模棱两可，有时候甚至出现前后矛盾的理论。于是他决定不再死钻书本学问，而要向“世界这本大书讨教”，从此开始了他探索真理的征程。

1617年，当笛卡尔随军服役驻扎在荷兰时，成功的解决了一张公开张贴的荷兰语的数学问题，使他在数学界获得了很高的声誉，同时也激发了他继续探索真理的勇气。此后就开始了他长达二十多年的研究生涯。

解析几何的创立是笛卡尔的突出成就，然而它的创立并非是一朝一夕的事情。在笛卡尔之前几何学的思维方式还占据着主导的地位，几何学和代数学分别属于两个不同的研究领域。笛卡尔分析了它们的优缺点后认为，希腊人的几何学过于依赖于图形，束缚了人的想象力，而代数学则完全从属于法则和公式，不能成为一种促进智力的科学，所以必须把它们的优缺点互相结合起来才能建立一种“真正的数学”。

在从军时，他经常思考着代数与几何的优缺点和交叉点这一问题。有一次他躺在床上看到一只苍蝇而突发奇想到空间的坐标定位方面的问题，又联系到几何能不能也用坐标定位的方式表示出来呢？这一突发的联想为他以后创立坐标系打开了思想阀门。但是由于当时条件的限制，他对此问题的研究就暂时搁置了起来。

当生活得到稳定之后，他又开始了对这个问题的深入研究，终于创立了直角坐标系，并在1637年发表的《几何学》中进行了详细的论述。坐标系的创立是数学发展上的关节点，有了坐标系就可以用坐标的形式来描述空间上的点，这样一来直观的点就变成数字。依照这种思想他创立了我们现在称之为的“解析几何学”。

解析几何的创立表明了几何问题不仅可以归结成为代数形式，而且可以通过代数变换来实现发现并证明几何性质。代数几何的交叉融合改变了自古希腊以来代数和几何分离的趋向，从而把相互对立着的“数”与“形”统一了起来，几何曲线与代数方程相结合，使常量数学进入了变量数学时期，开拓了变量数学的广阔领域，为后来牛顿、莱布尼兹对微积分的发现开辟了道路。正如恩格斯所说：“数学中的转折点是笛卡尔的变数。有了变数，运动进入了数学，有了变数，辨证法进入了数学，有了变数，微分和积分也就立刻成为必要了。”

笛卡尔的这一天才创见，奠定了他在数学史上的地位。除此之外他在哲学方面的成就也是突出的，他强调科学的目的在于造福人类，使人成为自然界的主人，提出了“我思故我在”的原则和怀疑一切的“系统怀疑的方法”，并主张把几何学的推理演绎方法应用于哲学上，认为清晰明白的概念就是真理。笛卡尔一生的成就证明了他不愧为“近代科学的始祖”。

近代化学之父波义耳

正是由于波义耳这部著作的出版，才使化学摆脱了冶金或医药学的从属地位，标志着近代化学的开端，同时使化学成为了一门专门探索自然界本质的独立科学。正如后世评论家所言，如果把伽利略的《对话》作为经典物理学的开始，那么波义耳的《怀疑派化学家》可以作为近代化学的开始。

罗伯特·波义耳于1627年1月25日生于爱尔兰西南部的利兹莫城的一个贵族家庭，父亲是爱尔兰首府科克群的伯爵和首屈一指的富翁。罗伯特是家中14个儿女中最小的一个，从小体弱多病，喜欢安静，酷爱读书，但是说话有点口吃。因此父亲对他疼爱有加，并专门为他请来最好的家庭教师。

1641年，在家庭教师的陪同下，波义耳和哥哥一起游历欧洲。在此其间，他接触到了伽利略的经典名著《关于两大世界体系的对话》，深受启发，为他将来发表的名著《怀疑派化学家》奠定了基础。

提出科学元素的概念，是波义耳在化学方面的突出成就。他对“元素”这一概念，进行了重新界定，否定了四元素说和三要素说，使化学第一次明确了自己的研究对象。“元素”这一概念最早有古希腊哲学家柏拉图提出，后经他的学生亚里士多德进一步明确形成了四要素说，即万物之源是由火、水、气、土四种元素组成的。在过去的两千年里，这一学说曾被许多人奉为真理。后来的医药化学家们又提出了硫、汞、盐的三要素理论，也曾经风靡一时。

通过了一系列实验，波义耳发现传统的元素非真正的元素，并以不含这些“元素”的黄金为例，也不能从黄金中分解出硫、汞、盐等任何一种元素。相反的是，这些传统元素中的盐却可被分解。基于这些发现，波义耳认为元素是那些不能用化学方法再分解的简单物质。他还进一步认识到作为万物之源的元素，既不是如亚里士多德所言的只有“四种”，也不是医学化学家所说的三种，而有许多种。用现代的观点看，波义耳的元素概念实质上与单质差不多。现代元素的科学定义是具有相同核电荷数同一类原子的统称。这种科学认识已是波义耳之后三百多年的事了。

波义耳尤其重视科学实验的思想，并反复强调：“化学，为了完成其光荣而又庄严的使命，必须抛弃古代传统的思辨方法，而像物理学那样，立足于严密的实验基础之上。”他把这些新观点带进了化学界，为化学的健康发展扫平了道路。

除此之外，波义耳还有几项不能磨灭的化学成就。例如化学实验中常用的酸碱指示剂就是因为他的细心观察而发现的。在波义耳的一次紧张的实验中，放在实验室内的紫罗兰，被溅上了浓盐酸，波义耳赶紧把冒烟的紫罗兰用水冲了一下，后发现了深紫色的紫罗兰变成了红色。

这一奇怪的现象促使他进行了许多花木与酸碱相互作用的实验。由此他发现了大部分花草受酸或碱作用都能改变颜色，其中从石蕊中提取的紫色浸液最明显，它遇酸变成红色，遇碱变变成蓝色。利用这一特点，波义耳制成了实验中常用的酸碱试纸——石蕊试纸。

波义耳的晚年是在病榻中度过的。虽然如此，他依然执著于他的实验，并在制取磷元素和研究磷、磷化物方面做出了突出成就，形成了当时关于磷元素性质的最早介绍。波义耳于1691年12月31日病逝。他一生以做实验或撰写论文，为最大的乐趣。

光的波动说的提出者惠更斯

惠更斯是17世纪荷兰著名的物理学家、天文学家和数学家，是介于伽利略和牛顿之间一位重要的物理学先驱。他一生致力于科学事业的研究，可说为科学而生，在力学、光学、数学和天文学等自然科学的诸多领域内都作出了突出的贡献，成为近代自然科学的一位重要开拓者，在整个科技发展史上有着举足轻重的地位。

1629年的4月14日，克里斯蒂安·惠更斯诞生在荷兰海牙的一个比较富裕的大户人家，在亲人们的环绕下过着衣食无忧的生活。但他并不贪图安逸，而是经常跟着父亲潜心研究学问，13岁时就自制出了一台车床，16岁的时候就进入了大学学习法律和数学，并以优异的成绩获得了博士学位，不仅结识了当时的著名学者牛顿，还于1663年成为英国皇家学会的第一个外国学员。

惠更斯的成就是多方面的。早年的他对数学有着极大的兴趣，22岁时就发表了关于椭圆弧及双曲线、圆周长的计算等方面的著作，并且对各种平面曲线也进行了深入的研究，展示了他的数学天赋。

光的波动说是惠更斯的主要成就。他在巴黎时就长期从事这方面的研究，在当时曾经发生了一场关于光的本性问题的讨论，这一论争推动了光学事业的发展。1678年，惠更斯在法国科学院的一次公开演讲中推翻了牛顿的光的微粒说，并在1690年出版的《光论》一书中正式提出了光的波动说，建立了著名的惠更斯原理，促进了光学研究的发展。《光论》里面所涉及到的最重要的光学理论就是光波理论。他认为从波源发射出的子波中的每一点都可以作为子波的波源，每个子波波源波面的包洛面就是下一个新的波面。在此原理基础上，他发现了光的衍射、光的折射定律和反射定律，解释了光在光密介质中传播速度减小的原因，同时还画出了光进入冰洲石所产生的双折射现象图像，使人们对光的理解摆脱了只在视觉上的认识，推进了光学的发展。

惠更斯光的波动说，虽然预料了光的衍射现象的存在，也就是说它可以确定光波的传播方向，却不能确定沿不同方向传播振动的振幅，所以惠更斯原理只能说是人类对光学的一个近似的认识，直到后来菲涅耳对惠更斯的光学理论作出了发展和补充，创立了“惠更斯——菲涅耳原理”，才较好地解释了衍射现象，完成了光的波动说的全部理论。

在力学方面，惠更斯在伽利略研究的基础上对“碰撞”问题进行了研究，并在1669年提出解决了碰撞问题的一个法则——“活力”守恒原理，这一法则是动量守恒定律的雏形。在研究单摆的过程中他还提出了“离心力”的命题，这也就是后来的“离心力定律”，从而把几何学带进了力学研究的领域。在天文学方面，他因和其弟共同改造的望远镜而发现了土卫六和土星光环，分辨了猎户座星云所包含的恒星。

惠更斯的一生执着于科学研究，终生未婚，1695年7月8日在海牙逝世。

经典力学体系的建立者牛顿

牛顿是西方科学史上最具影响力的科学家。当他来到这个世界时，物理界还处于混沌无知的状态，而当他离开这个世界的时候，由于他的贡献，我们才知道世界受非常精确的数学规律所支配。当他还在世时，就被认为是超凡智慧的科学英雄，历时三百多年而从未改变。进入20世纪，科学家们开始向最微小的粒子——原子进军时，牛顿定律的有效性才开始被质疑。

1642年的圣诞节，艾萨克·牛顿出生在英格兰林肯郡小镇沃尔索浦的一个农家庭里。牛顿是个早产儿，出生时非常瘦小，“甚至可以放进1夸脱（美国的重量单位，约0.946升）的水壶里”。天生羸弱的牛顿让家人一度为他担忧，谁也不会料到这个孩子长大后非常健康，且活到了与中国古代孟子一样的高龄，84岁。牛顿是一个遗腹了，父亲在他出生三个月前就去世了，当他长到18个月的时候，母亲改嫁给了一个富有的牧师，并搬到威瑟姆附近居住，把还不到两岁的牛顿交给了外婆抚养。

自幼遭母遗弃的牛顿性格极为孤僻，据说他小时候曾扬言要烧死继父和母亲，把他们的房了烧得一干二净。长大之后的牛顿性格敏感内向，沉默寡言，且易怒易躁，是一个难以相处的人。

12岁时，牛顿进了离家不远的格兰瑟姆中学读书。少时的他并不像多数科学家小时候那样有超常的天赋，而是显得资质平平，毫不显眼。后来发生了一件事，成为了他生命的转折点。有一天，一个极为蔑视牛顿的同学用拳头向他威逼挑衅，年少的牛顿一时恼怒，奋起反抗，把强大的对手打得落花流水，狼狈不堪。此后，牛顿暗下决心，要在学习上压倒那个自命不凡的家伙。从此他把全部精力都用在了学习上，成绩更是节节攀升。就在他找到学习乐趣的时候，牛顿对科学产生了浓厚的兴趣。据说他还自己动手，制作了木钟和能在空中飞行的灯。

19岁时，牛顿在老师的推荐下，以减费生的身份进入剑桥大学三一学院。从步入大学的第一天，牛顿就把功课搁置在了一旁，而是埋头于自己的研究。结果功课尽为荒废，考试时几乎没有一门及格。这使得他的老师恼怒不已，但此时的牛顿已独自摸索到了科学的最前沿。就连刚刚传人英国的法国科学家笛卡尔的革新性数学和科学理论，牛顿对此也早已了然于心，甚至已经开始了更深层的开拓。

1665年夏天，一场空前的鼠疫席卷了伦敦，牛顿被迫离校返乡，在家整整修养了两年。这段短暂的时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月。在此期间，牛顿以旺盛的精力从事科学研究。他划时代的成就：万有引力与三大运动定律、微积分、光学分析的思想都是在这时开始孕育成形的。可以说此时的牛顿已经开始着手描绘他一生重大科学创造的蓝图。

1667年复活节后不久，牛顿返回到剑桥大学，翌年3月16日获得硕士学位。1669年10月，年仅26岁的牛顿晋升为数学教授，并担任卢卡斯讲座的教授。尽管牛顿拥有前无古人的科研成果，但他从不张扬。只有在受到其他科学家的挑战，或是先于他发表类似理论时，他才会将自己的理论学说公布与众。

低调的科研态度是牛顿的高贵之处，但有时也会给他带来麻烦。在他延迟出版微积分论著的三十年间，德国数学家莱布尼茨也发表了自己的独立研究。于是，关于谁是微积分的创建者的争论在数学界掀起了一场轩然大波，为此两人闹得不可开交，最终皇家科学院只得出面调停。1684年牛顿在万有引力定律和三大运动定律发表之后，类似的事件再次发生。这次争论的对手罗伯特·胡克，他宣称自己早已提出平方反比定律，并解决了天体的运动问题。他所说的也确属事实，但限于自身数学水平的局限，无法说明其中机理，最终还是失去竞争机会。

在这些争论中，牛顿终于吸取了教训。1686年，他总结了自己在力学上的研究成果写成了著名的《自然哲学的数学原理》一书，这在科学发展史上具有划时代意义。翌年这部著作出版以后，牛顿成了家喻户晓的科学巨星，众多年轻的科研者云集到他的周围，其中有一位来自瑞士的年轻女士法蒂奥·德·迪勒。据说牛顿爱上了这位才华横溢的法蒂奥，以至于三年后她离开伦敦回国后，牛顿很长时间都处在心烦意乱之中，无法集中精力工作。

牛顿不但是经典力学理论的集大成者，还是近代光学的奠基人。他发现了光的色散现象，改进了天文望远镜。新改良的“牛顿式”望远镜不仅在性能上提高了数倍，还有效地避免了色散问题。

晚年的牛顿面对无法解释的问题陷入了迷茫，从而开始致力于对神学的研究，最终把难以解释的天体运动，归咎于“神的第一推动力”，此后，牛顿再也没有新的成果问世。1727年3月20日，艾萨克·牛顿逝世，他的遗体被安放在英国伦敦威斯敏斯特大教堂，人们像安葬一位深受国民爱戴的国王一样为他举行了隆重的葬礼，以纪念他在科学上作出的伟大贡献。

微积分的奠基人之一莱布尼茨

戈特弗里德·威廉·莱布尼茨是历史上少见的通才，被誉为17世纪的亚里士多德。和牛顿一样，他也是微积分的独立发明者之一。但绝大多数人认为，莱布尼茨最大的贡献不是发明微积分，而是微积分中使用的数学符号。相比有“历史上最伟大的符号学者之一”之称的莱布尼兹来说，牛顿的符号系统太差了，以至现在我们使用的微积分通用符号大都是莱布尼茨创立的。

1646年7月1日，莱布尼茨出生于德国东部莱比锡的一个书香之家，从小受到了良好的教育。在大学期间广泛阅读了培根、开普勒、伽利略等人的著作，并对他们的著述进行了深入的思考和评价。在听了教授讲授的欧几里得的《几何原本》的课程后，莱布尼茨对数学产生了浓厚的兴趣。

在前人工作的基础上，莱布尼茨从几何问题出发，运用分析学方法引进微积分概念，将两个貌似毫不相关的问题（一个是切线问题，一个是求积问题）联系在了一起，从中找到了运算的法则，解决了初等数学难以解决的问题。

莱布尼茨把这一研究结果写成了论文《一种求极大极小的奇妙类型的计算》，并在1684年10月发表。这就是最早的微积分研究文献，它虽然只有短短的六页，却足以彰显它划时代的意义。

在微积分的创立过程中牛顿的研究时间早于莱比尼茨，因此有人认为他有剽窃之嫌。为此，莱布尼次在1713年发表了《微积分的历史和起源》一文，总结了自己创立微积分学的思路，说明了自己成就的独立性。不过即便如此，关于微积分创立的优先权，在数学史上还是掀起了一场激烈的争论。

莱布尼茨在数学方面的贡献不仅局限在微积分上，他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。他的一系列重要数学理论的提出，为后来的数学理论奠定了基础。

作为一个举世罕见的科学天才，莱布尼茨一生在多个领域都取得了丰硕成果，对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。由于胆结石引起的腹绞痛，1716年11月14日，莱布尼茨孤寂地离开了人世，终年70岁。

把天电引到地上的科学家富兰克林

1752年6月的一天，黑云压顶，电闪雷鸣，大雨马上就要到来。富兰克林和他的儿子却把一只风筝放上了高空。此时，刚好一道闪电击中风筝，富兰克林的手中掠过了一种恐怖的麻木感。此时，他意识到自己把上帝之“火”引到了人间。于是，他抑制不住内心的激动，大声向儿子呼喊：“威廉，我被电击了！”

富兰克林在雷雨中把从风筝线上得到的电引入了莱顿瓶中，回去以后他用雷电进行了各种各样的电学实验，得出了雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质，从此打破了学术界比较流行的雷电是“气体爆炸”的观点。

这个结论传出之后，引起了巨大的轰动，富兰克林在世界科学界的名声大振。

富兰克林1706年1月17日出生于北美洲的波士顿。他的父亲原是英国漆匠，当时以制造蜡烛和肥皂为业，生有10个孩子，富兰克林排行第八。富兰克林8岁入学读书，虽然学习成绩优异，但由于他家中孩子太多，父亲的收入无法负担他读书的费用。所以，他到10岁时就离开了学校，回家帮父亲做蜡烛。12岁就开始在印刷所当学徒。

在当学徒的几年，他在做工之余坚持自学了数学和4门外语并借助印刷厂的图书室阅读了各种各样的书籍。有时看得入迷，竟忘记了回家。这足见他学习意志的坚定。而对科学实验和观察，他更是如痴如狂，尤其可贵的是他心思缜密，这对他在科学研究上有巨大的帮助。在电学上，他不仅解答了“电为何物”的问题，他将不同状态下的电称为“正电”和“负电”，并提出了电学中的“一流论”。在大气电学方面，他通过风筝实验揭示了雷电现象的本质，被誉为“第二个普罗米修斯”。他在电学上所做的成绩是具有划时代意义的。他也因此成为蜚声世界的一流的科学家。

不仅如此，富兰克林还依据自己的“风筝试验”发明了避雷针，并在其热学研究的基础上制造了新式火炉，自动烤肉机等。他的这些发明创造，给人们的生活、生产带来了极大的方便。因而，他被美国的哈佛大学，英国的牛津大学、圣安德鲁大学等大学授予硕士学位或博士学位。富兰克林在科学上的成就很多，不只是在电学上，他在光学、声学、热学、数学、植物学、海洋学等方面也有研究，而且他还是一个理论与实践结合十分完美的人。

富兰克林不仅是一位伟大的科学家，还是一位接触社会的活动家。在美国独立战争爆发后，参加了第二届大陆会议并参加起草了《独立宣言》。1787年，他积极参加了制定美国宪法的工作，并组织了反对奴役黑人的运动。

1790年4月17日，富兰克林在费城与世长辞，在他出殡的那一天，为他送葬的人多达两万，这充分表明了美国人民对他的痛悼之情。美国国会决定为他服丧一个月，法国国民议会也决议为他哀悼，他不仅属于美国，也属于全世界。

就这样，富兰克林走完了他人生路上的84个春秋，静静的躺在教堂院子里的墓穴中。后人在他的碑文中这样写到：“从苍天处取得闪电，从暴君处取得民权。”这两句碑文概括了他一生中的两件最辉煌的事业。

数学史上四杰之一欧拉

科学家大多都很多产，一生写下几十部书不算稀奇的事，但是能写出886本书的恐怕就只有瑞士数学家欧拉了。他从19岁开始发表论文，直到76岁，利用半个多世纪的时间为后人留下了浩如烟海的书籍和论文，这在科学史上是极为少见的。

欧拉于1707年4月15日出生于瑞士的巴塞尔一位牧师的家庭，父亲是一个数学家。从小受家庭环境的影响，他对数学产生了浓厚的兴趣。欧拉天生聪慧，13岁时便就读巴塞尔大学，15岁获得学士学位，次年获硕士学位。

离开学校后的欧拉在瑞士没有找到合适的工作。1727年，他应邀到俄罗斯圣彼得堡做著名教授丹尼尔的助手。1731年，他领导理论物理和实验物理教研室的工作。两年后，年仅26岁的欧拉接替丹尼尔，成为彼得堡科学院数学部的领导人。

在彼得堡科学院期间，欧拉勤奋地工作，取得了很多研究成果。1735年，欧拉使用自己发明的新方法，仅花了三天时间就计算出了一颗彗星的轨迹。长时间的持续工作使他在这一年右眼失明，但这并没有降低他对科学研究的热情。1736年，欧拉出版了《力学，或解析地叙述运动的理论》，提出质点或粒子的概念，同时，他还创立了分析力学、刚体力学，丰富和发展了牛顿的经典力学。

18世纪中期，在研究物理问题过程中，欧拉写成了《方程的积分法研究》，创立了微分方程这门学科，并在此基础上对函数用三角级数表示的方法和解微分方程的级数法等等进行了深入地研究。

1766年他在出版的《关于曲面上曲线的研究》中，建立了曲面理论，给出了空间曲线曲率半径的解析表达式。这篇著作在微分几何发展中占有重要地位，是微分几何发展史上的一个里程碑。

长期而繁重的科学研究，使他的左眼也慢慢失去了光明，但他仍然没有放弃科学研究。1768年，他在圣彼得堡出版了《积分学原理》第一卷。两年后第三卷出版，并且口述完成了《代数学完整引论》，这部书在数学界引起了一番浪潮，几乎成为整个欧洲人学习的教科书。

在天文学上，欧拉对月球运动及摄动问题进行了研究。创立了月球绕地球运动地精确理论，解决了连牛顿都没有解决月球运动的疑难问题。为了提高天文观测的效果，他还对天文望远镜、显微镜进行了研究。

欧拉是科学历史上著作最多的数学家，除了写大量的研究性论文外，他还写了大量数学方面的课本，如《微分学原理》、《积分学原理》、《无穷小分析引论》等都成为数学史上的经典著作，其中《无穷小分析引论》为他赢得了“分析学的化身”的美誉。

欧拉是18世纪最杰出的数学家，他不仅为数学的发展作出了不可磨灭的贡献，还把数学的理论和方法推广到了物理学的各个领域。数学界把他和阿基米德、牛顿和高斯并称为数学史上的“四杰”。1783年9月18日欧拉在俄国圣彼得堡突然疾病发作离开了人世，终年76岁。

双名制命名法的创建者林奈

由于十六、十七世纪的地理大发现，海外航行和贸易迅速发展，动植物标本的采集和积累不断增加，许多航海归来的生物学家和博物学家带回世界各地的动植物，并用自己的喜好为之命名，由此便造成了一物多名，或异物同名的混乱现象。

这种混乱现象对生物学的发展非常不利，所以迫切需要发展分类工作，建立科学的命名方法。林奈的《自然系统》一书，就担当起了这个任务，他也因此被称为分类学之父。

卡尔·冯·林奈于1707年5月23日生于瑞典斯马兰德，生活在中国李时珍之后一百多年，是一位自然学者。他们两个人虽然都是医生和植物学家，但是遭遇却完全不同。李时珍生活在科学人才备受压抑的封建社会的末期，他花费几十年心血写的《本草纲目》，生前竟得不到出版。而林奈生活在科学人才备受鼓励的资产阶级发展时期，有人帮助他学习，资助他考察，请他当大学教授，并多次遇到“伯乐”，相比之下他可称得上是时代的幸运儿。

在中国先哲们的心目中，人是独立于自然万物之外的。而古希腊哲学家柏拉图认为，人只是自然万物中的一个品种，是一种身上无毛的两足动物。柏拉图的学生亚里士多德在其《动物学》一书中第一次把人划进了动物界中。尽管亚里士多德还对动物做了属和种的进一步分类，但他记载的种类太少，还算不上真正意义上的科学分类。

林奈在前人研究的基础上进行了继承和创新，首次采用了“双名命名制”，即二名法，把过去紊乱的植物名称，归于统一，创立人为分类法，并广被采用。直至十九世纪才为自然分类法所取代。这种分类方法使已知的各种生物可以排成一个有规则的系统，结束了过去生物学在分类命名上的混乱现象。

在1735年出版的《自然系统》一书中，林奈把自然界存在的植物、动物、矿物三大类，分为纲、目、属、种，实现了分类范畴的统一。他以种为分类的最小单位，根据花的数量、形状和位置，再分成属。根据各属子实体的主要特征划分为纲，并把容易概括的属列为纲以下的目。这就形成林奈闻名于世的性系，其中纲主要取决于雄蕊数，不根据雌蕊数。对动物界的分类，林奈没有提出任何共同适用的原则。但是，他把鲸归入四足类共采用哺乳类的名称。他还把人和四足动物同样列入哺乳动物纲，并把人和猿猴一起列入了灵长目。

林奈对生物学的贡献是划时代的，对于我们人类认识自身在自然万物中的位置具有决定性的意义。可以毫不夸张地说，是林奈给人做出了科学的定位。自此，世界上的每一个民族或人类个体都可以通过界、纲、目、属、种、亚种逐级找到自己在自然界的位置。从生物属性上说，人不再是独立于自然万物之外的幽灵，也不是什么天神的特殊造物，她仅仅是生命长链上的一个活环，是生物之树上的枝条，如果没有其他物种的支撑，人类这个枝条也将枯萎，无法在天地间独存。恩格斯评价说，植物学和动物学由于林奈而达到了一种近似的完成。

林奈是一位博学大家，他除了在医学、生物学、地理学等方面作出了很大贡献以外，也为其它学科做出了很大贡献。1739年，他和其他学者一起创建了瑞典皇家科学院，旨在代表瑞典经济界的利益促进科学研究。他还编写了一部有关瑞典民俗、重点介绍瑞典民间舞蹈

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