向未来出发(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：李慕南,姜忠喆

出版社：北方妇女儿童出版社

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向未来出发试读：

前言

科学是人类进步的第一推动力，而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代，社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高，为我们广大人民群众的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机，大力普及科学知识，传播科学精神，提高科学素质，是我们全社会的重要课题。

科学教育，让广大读者树立这样一个牢固的信念：科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象，研究和掌握新规律，它是创造性的，它又是在不懈地追求真理，需要我们不断地努力奋斗。

在新的世纪，随着科学技术日益渗透于经济发展和社会生活的各个领域，成为推动现代社会发展的最活跃因素，并且是现代社会进步的决定性力量。发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达，处处都体现出高科技的威力，同时也迅速地改变着人们的传统观念，使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。

对迅猛发展的高新科学技术知识的普及，不仅可以使广大读者了解当今科技发展的现状，而且可以使我们树立崇高的理想：学好科学知识，为人类文明作出自己应有的贡献。

为此，我们特别编辑了这套《科学百家讲坛》，主根包括科技、科学、兵器、宇宙、地球、自动、动物、植物、生理和医疗等内容，知识全面、内容精炼、图文并茂，形象生动，通俗易懂，能够培养我们的科学兴趣和爱好，达到普及科学知识的目的，具有很强的可读性、启发性和知识性，是我们广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物，也是各级图书馆珍藏的最佳版本。

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的书籍，为民俗学研究也做出了贡献。1778年1月10日，经历一系列中风之后，林奈在瑞典乌普萨拉去世。

电学定量研究的开拓者库仑

查利·奥古斯丁·库仑是18世纪最伟大的物理学家之一，1736年6月14日生于法国昂古莱姆。1761年毕业于皇家军事工程学校后，作为军事工程师服役多年。1782年，当选为法国科学院院士。

库仑兴趣广泛，在结构力学、梁的断裂、材料力学、扭力、摩擦理论等方面都作出过贡献，他发现的库仑定律是电学发展史上第一个定量规律，也是一座重要的里程碑，它使电学的研究从定性进入到定量阶段。

1773年法国科学院悬赏征求改进船用指南针的方案，库仑在研究静磁力中，提出了改良的方法。他仔细研究了指南针中磁针支架在轴里的状况：用细头发丝或丝线悬挂磁针，敏锐的观察力使他注意到温度对磁体性质的影响。接着他又发现了丝线扭转时的扭力和针转过的角度成比关系，从中受到了很大的启发，发明了扭秤。

扭秤的作用就是能以极高的精度测出非常小的力，这一发明为他的下一步实验提供了必备的试验仪器。1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律，即：空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，作用力的方向沿着这两个点电荷的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。

在发现库仑定律之后的四年里，他在电荷间的作用力方面也作了深入的研究，并借助皇家科学院精密的仪器做了大量的试验，发表了很多相关的论文。1789年法国大革命爆发，库仑隐居在实验室里坚持着自己的研究。就在这一年，他的一部重要著作《电气与磁性》问世，在这部著作里，他把有关两种形式的电的理论发展到磁学方面，在此基础上他归纳出了类似于库仑定律的两个磁极相互作用的定律。

库仑一系列研究成果的问世大大缩短了电学与磁学之间距离，并找到了电和磁的计量方法，将牛顿的力学原理扩展到电学与磁学中，为电磁学的发展、电磁场理论的建立开拓了道路。在他的这些发现过程中扭秤起着不可代替的作用。

库仑不仅在力学和电学方面做出了重大贡献，他还是一位著名的工程师，在工程方面也作出过重要的贡献，他曾设计了一种水下作业法。这种作业法与现代的沉箱类似，在当时的工程建设中得到了广泛的应用。这些重大成果的发现，推动了物理学的发展，也使他足以成为十八世纪最伟大的物理学家之一。1806年8月23日，库仑因病在巴黎逝世，终年70岁。后人为了纪念他，把电量的单位以库仑的名字命名。

恒星天文学之父威廉·赫歇尔

威廉·赫歇尔于1738年11月15日出生于德国的汉诺威，他有五个兄弟姐妹，排行第三。他的父亲是军乐队一名吹双簧的乐师，在他4岁的时候就教他拉小提琴，稍大一点就开始教他吹双簧。他的父亲不仅教给孩子们乐理知识，还给他们指点星空讲解天文知识，在家庭环境的耳濡目染下，幼时的威廉就喜欢上了宇宙，并走向了天文探索这条道路。

1756年，英法“七年战争”爆发。赫歇尔为躲避战争，过上了流浪的生活。在异乡，衣食无着的威廉只得演奏乐器和教授音乐为生。但这并不能阻止他对无限宇宙的向往，没有条件他就自己创造条件。开始他先借用别人的小望远镜进行观测，在观测的过程中，随着他对视野要求的不断增大，穿透星空的欲望也同时在膨胀，小小的望远镜已不能满足他的观测要求。

1762年，战争结束了，他的生活也就稳定了下来，开始研制大型望远镜。1774年3月，赫歇尔在妹妹卡洛琳的帮助下，终于制作出了第一架大型反射望远镜，口径为12.7厘米，焦距达1.7米。这架望远镜为了减少光的损失，省去了牛顿式平面副镜，改造后的望远镜被称作“赫歇尔式望远镜”，他就是用这种望远镜取得了举世瞩目的成就。

赫歇尔在1781年，用2.1米左右望远镜观测到了天王星，并最终确认它是土星之外的大行星。这是天文学家用望远镜探测到的太阳系中的第一颗新行星，从此他声名大振。同年，土星的两颗卫星和天王星的两颗卫星又先后被他发现。

制造望远镜的一代宗师威廉·赫歇尔，他用毕生的精力来进行望远镜的制作，共磨制了四百多块反射镜面。在制作望远镜上最值得称道的是他制作了一架大型的金属反射望远镜口径达1.22米，长达12米，这是威廉研制的望远镜之最，也是当时世界之最。威廉除了有这些重大发现之外，还在银河系的结构研究上做出了巨大的贡献，并首次确定了银河系的形状、大小以及星星的数量，还找到了太阳空间运动的向点，为近代天文学的发展奠定了基础，被后人誉为“恒星天文学之父”。

威廉的一生都陶醉在这有着无限奥妙的星空中，不知老之将至，他50岁才成婚，娶的是一位曾大力资助他研制大型望远镜的富家寡妇。至于他的妹妹卡洛琳，对天文更是一往情深，终身未嫁。

氧气和氯气的发现者舍勒

卡尔·威尔海姆·舍勒1742年12月19日出生于瑞典南部的斯特拉尔松，是18世纪中期到后期的著名的化学家，氧气的发现人之一。他一生竭尽全力于化学，认为化学是一种值得为之献身的学问，是他一生奋斗的目标。

由于家境贫寒，舍勒只勉强读完了小学。为了生计，14岁的他不得已来到了哥德堡一个药剂师包煦那里当学徒。药店的老药剂师马丁·鲍西是一位好学的长者，实验技术精湛。在他言传身教下，舍勒的知识和实验技术进步极为迅速。在工作之余，舍勒读了当时流行的制药化学著作，还学习了炼金术和燃素理论的有关著作，并且自己动手，制造了许多实验仪器，利用晚上的时间做各种各样的实验。

舍勒一生最大的贡献是发现氧气并测定了空气的成分。1773年，他分别用两种方法制得了氧气。第一种方法是将硝酸钾、硝酸镁、硝酸汞等硝酸盐加热得到氧气；第二种方法是将黑锰矿和硫酸盐共热得到氧气，并为氧气取名为“火空气”。

在实验中，舍勒证明出空气中也存在“火空气”，且占空气总体积的五分之一。此外，他还用硫磺燃烧除去空气中的氧气，得到氮气，并称之为“浊气”，占空气体积五分之四。十分可惜的是舍勒始终墨守陈陋的燃素说，因此，对自己伟大的发现，作了错误的解释。

舍勒除了发现了氧、氮等以外，还发现了，氯气、砷酸、铝酸、钨酸、亚硝酸，他研究过从骨骼中提取磷的办法，还合成过氰化物，发现了砷酸铜的染色作用。后来很长一段时间里，人们把砷酸铜作为一种绿色染料，并把它称为“舍勒绿”。

除此之外，舍勒还是近代有机化学的奠基人之一。1768年，他证明植物中含有酒石酸，但这个成果因为瑞典科学院的忽视，一直到1770年才发表。舍勒还从柠檬中制取出柠檬酸的结晶，从肾结石中制取出尿酸，从苹果中发现了苹果酸，从酸牛奶中发现了乳酸，还提纯过酸。统计表明，舍勒一共研究过21种水果和浆果的化学成分，探索过蛋白质、蛋黄、各种动物血的化学成分。当时的有机化学还很幼稚，缺乏系统的理论支持，在这种情况下，舍勒能发现十几种有机酸，实在难能可贵。

舍勒一生成就颇丰。据统计，他发现的新物质达30多种，这在当时是绝无仅有的。

由于舍勒经常处在贫穷之中，大量的实验上作又是用简陋的仪器在寒冷的试验室中进行的，且多是在夜里进行的，这大大损害了他的健康，使他在1786年5月21日过早地病故，年仅44岁。

化学革命家拉瓦锡

拉瓦锡是法国著名的化学家，近代化学的重要奠基人之一。凭着天才的思想，敏捷的思维，加上执着勤奋的精神，他把处于混乱状态的化学发明、发现，整理得有条不紊，为现代化学的形成打下了坚实的基础。

1743年安图瓦·罗朗·拉瓦锡出生于巴黎，他的父亲是一位颇有名气的律师，并且希望拉瓦锡也能从事律师这一行业。如父亲所愿，年仅20岁的拉瓦锡就取得了法律学士学位，并且获律师从业证书。但他并没有马上去当律师，而是研究他所喜爱的植物学。由于经常上山采集标本，他又对气象学产生了兴趣。在地质学家葛太德的建议下，拉瓦锡拜巴黎著名的化学教授鲁伊勒为师。从此，拉瓦锡就和化学结下了不解之缘。

在老师的指导下，拉瓦锡的进步神速。1768年，他在《巴黎科学院院报》上发表了关于对石膏研究的成果，并指出石膏是硫酸和石灰形成的化合物，加热时会放出水蒸气。在用天平仔细称量不同温度下石膏失去水蒸气的质量中，他总结出质量守恒定律，并成为他进行思维、实验和计算的基础。为了表明质量守恒的思想，他开始用等号而不用箭头来表示物质的变化过程，这正是现代化学方程式的雏形。

质量守恒定律的发现并不是一个偶然，早在拉瓦锡出生之时，俄罗斯科学家罗蒙诺索夫就提出了质量守恒定律，在当时称之为“物质不灭定律”。但是由于当时俄罗斯的科学比较落后，西欧对沙俄的科学成果也不重视，再加上“物质不灭定律”缺乏一些丰富的实验根据，所以在当时并没有得到广泛传播，拉瓦锡正是在此研究基础上进行了许多实验与总结，最终才完善了这一定律。

在质量守恒思想的指导下，拉瓦锡又做了很多实验，在对氧气的研究中发现，燃烧时增加的质量恰好与氧气减少的质量相等。从而证明了燃烧是可燃物与氧气化合，彻底推翻了燃素说。1773年2月，他在实验记录本上写到：“我所做的实验使物理和化学发生了根本的变化。”他还将新化学命名为“反燃素化学”。

1777年，拉瓦锡在《燃烧概论》中全面系统地阐述了燃烧的氧化说，将燃素说倒立的化学正立过来，得到了科学界的普遍接受，逐渐扫清了燃素说的影响。

此外，拉瓦锡在科学实验的基础上建立了化学元素的概念，否定了古希腊哲学家的四元素说和三要素说。1789年在历时四年写就的《化学概要》里，拉瓦锡列出了第一张元素表，将化学方面所有处于混乱状态的发明创造整理得有条有理，标志着现代化学的诞生。

1789年法国大革命爆发，拉瓦锡由于曾经担任过包税官而自首入狱，被诬陷与法国的敌人有来往，犯有叛国罪，于1794年5月8日处以绞刑。一位科学巨星就此陨落，对此他的朋友法国数学家拉格朗日痛心疾首地说，“他们可以一瞬间把他的头割下，而他那样的头脑一百年也许长不出一个来。”

近代原子学说的奠基人道尔顿

化学是在近代兴起的一门重要学科，无数的科学先驱为这门学科奠定了理论基础，英国物理学家、化学家约翰·道尔顿就是其中的一位。他既具有敏锐的理论思维，又具有卓越的实验才能，尤其在对原子的研究方面取得了非凡的成果，因而被称为“近代化学之父”。

道尔顿1766年9月6日出生在英格兰一个穷乡僻壤，他的父亲是一位纺织工人，母亲生了6个孩子，一家生活十分困顿，道尔顿的一个弟弟和一个妹妹都因为饥饿和疾病而夭折。道尔顿勉强上完了小学，后就因贫困而不得不辍学。但他酷爱读书，在一个叫鲁滨逊的帮助下，学识大有提高。后来利用担任教会助理教师的机会，发奋读书，涉猎广泛，这种勤奋学习为其以后的教学和科研奠定了坚实的基础。据说在这所学校的12年当中，他读的书比以后50年的还多。

道尔顿一生最主要的成就是提出了科学原子论。在他之前最早提出原子论的是一位古希腊哲学家德模克利特。德模克利特认为物质是由许多微粒组成的，这些微粒是不可分割的，叫做原子。近代科学巨人牛顿也是一位原子论者，但他笔下的原子乃是一些大小不同而本质相同的微粒。道尔顿则认为相同元素的原子形状和大小都一样，不同元素的原子则不同，每种元素的原子质量都是固定不变的，原子量是元素原子的基本特征。

这一理论的提出把纯属臆测的原子概念变成一种具有一定质量的、可以由实验来测定的物质实体，对原子论有了本质的发展，并且清晰的解释了当时正被运用的定比定律、当量定律，很快成为化学家们解决实际问题的重要理论。

道尔顿的原子论发表以后，在整个科学界引起了重视和推崇。各种荣誉纷至沓来，1816年法国科学院选道尔顿为外国通讯院士。1822年英国皇家学会增选他为会员。其后他先后被聘为柏林科学院名誉院士、莫斯科自然科学爱好者协会名誉会员、慕尼黑科学院名誉院士。但道尔顿对此没有丝毫兴趣，继续从事原子论研究，依然过着那种简朴而紧张的隐居式生活。

除了发现了原子论，道尔顿还发表过一篇研究色盲的文章，提出人类中存在色盲这一病症。有关这项发现还有个有趣的小故事。圣诞节时道尔顿为了表示自己对母亲的孝敬，为母亲买了一双深蓝色的袜子。当他送给母亲时，母亲厉声责问他，为什么买一双红袜子。依照当地的习俗，妇女禁用红色。由此道尔顿才发现自己辨色能力不正常，发现他的哥哥也一样，另有一些人也具有这一病症。为此他撰写了论文，提出色盲这一病症，所以直到现在英国依然将色盲症说成道尔顿症。

从21岁起，道尔顿坚持记气象日记，直到逝世前一天，整整坚持了57年。由于其长期观测气象，研究气体的物理性质，因而提出了热膨胀定律。

晚年的道尔顿思想变得有些僵化、固步自封，对法国化学家盖·吕萨克在原子论的影响下发现了气体反应的体积定律、意大利物理学家阿佛加德罗建立了分子论进行了无情的抨击和反驳。尤其是对瑞典化学家贝采利乌斯创立元素符号，道尔顿一直到死都是其反对派。

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