历史上著名的科学家与发明家：改变世界的伟大思想——完全指南

从Archimedes、Ibn al-Haytham到Galileo、Newton、Darwin、Curie、Einstein及更多先驱——那些改变人类文明进程的发现与发明

引言

纵观人类历史的漫长长河，从文明之火在河谷间初燃的远古时代，到当今世界错综复杂的技术网络，知识的进步始终依赖于一代又一代男男女女的勇气、好奇与不懈执着——正是他们，在一个只有迷信、沉默或陈规旧见的世界里，敢于追问"为什么"与"怎么样"。纵观历史上那些著名科学家与发明家的故事，这绝不仅仅是一份发现与专利的清单，而是人类智识在其最宏伟时刻的写照——突破已知的藩篱，迈向那片广袤而未知的、尚待探索的领域。当我们追溯从古至今的科学发现史，便会发现一条绵延不断的求知之线，一条由问题与答案构成的链索，从古代雅典的大理石台阶一路延伸至二十一世纪大学的计算机实验室。

这段历史之所以如此非凡，不仅在于那些发现本身的伟大——万有引力定律、DNA的结构、相对论、疾病的细菌学说——更在于孕育这些发现的人类处境。许多历史上最伟大的科学家，是在以任何现代标准衡量都极为艰难的条件下完成了其最重要的工作。有些人因自己的思想而身陷囹圄、遭受迫害或饱受嘲讽；另一些人则在贫困中离世，其贡献直到身后多年才得到认可。更有许多女性和少数群体成员，仅仅为了进入科学实践的领域，便已突破重重制度性障碍，而后还须继续奋争，方能争得应有的认可。然而他们坚持了下来，正是凭借这份坚持，他们建构了我们今天所生活的世界。

究竟谁堪称历史上最重要的科学家，其发现又具有怎样的地位——这个问题并无简单的排名可言。科学上的伟大，并非一场零和竞争。Isaac Newton曾有一句名言：若说他看得更远，那是因为他站在了巨人的肩膀上。这个比喻深刻揭示了科学知识积累的本质。每一次重大突破，都建立在此前无数发现的基础之上，这一根基往往可以上溯数百年乃至数千年。古希腊哲学家率先提出，自然世界可以通过理性与观察加以理解，这使他们成为科学革命时代伟大人物不可或缺的先驱。伊斯兰学者在欧洲中世纪期间保存并发展了古典学术，同样是这条知识链条上不可或缺的一环。十九世纪的化学家与生物学家描绘出物质与生命的基本构成，由此为二十世纪物理学和分子生物学的革命奠定了基础。

本文将对这段完整的历史进行深入梳理，按时间顺序从古代世界的思想家出发，历经伊斯兰黄金时代、科学革命、启蒙运动、工业时代，一路延伸至二十世纪与二十一世纪。在此过程中，文章将着重关注那些在传统叙述中常被忽视的人物——来自印度、伊斯兰世界、中国及其他非西方传统的科学家，他们的贡献与那些更为人所熟知的欧洲同行同样具有奠基性意义。文章同时也将彰显女性在科学领域的贡献——她们的成就长期以来被低估甚至从历史记录中抹去，理应得到应有的重视。

在阅读那些改变世界的发明家与揭示自然基本规律的科学家的故事时，我们发现的并非一群与世隔绝的天才，而是一个充满探索精神的群体——多元、论争、激情，且永无止境地富于创造力——他们从未停止提问。这便是他们的故事。

古代世界的科学

科学发现史上最早的篇章，并非书写于专门的科学机构之中——那要等到很久以后才会出现——而是源于农耕文明的现实需求、祭司与统治者对天文的仰赖，以及少数杰出人物的哲学抱负。这些人相信，宇宙依循着某种人类理性得以洞察的法则运行。

古代美索不达米亚，即今日大部分属于伊拉克的底格里斯河与幼发拉底河之间的土地，留下了已知最早的一批科学记录。巴比伦天文学家早在公元前第二千年纪便已开始工作，他们积累了详尽的天体运动观测资料，由此能够以惊人的精确度预测日月食。巴比伦的数字系统以六十为底数，而非当今世界大多数地区所使用的十进制，正是这一体系赋予了我们六十秒一分钟、六十分钟一小时，以及三百六十度一个圆——这些遗产至今留存于地球上每一只时钟和每一个罗盘之中。巴比伦数学家还发展出了求解二次方程的方法，比"代数"一词的诞生早了将近两千年，尽管他们处理这些问题时借助的是几何构造，而非抽象的符号表达。

古埃及同样做出了举足轻重的实践贡献。埃及工程师所设计并建造的建筑，无论在精密程度还是规模上，在古代世界都无出其右。吉萨金字塔群的建造不仅需要复杂的后勤组织能力，更需要真正的数学知识，包括对几何学、比例关系的掌握，以及计算三维立体体积的能力。《莱因德数学纸草书》约成书于公元前1550年，收录了大量数学题目及解法，充分展示了埃及人在分数、面积与体积计算方面的造诣。与此同时，埃及医生编撰了大量医学文献，记述了外科手术操作、草药疗法的应用以及初步的解剖学知识——这一切均以观察为基础，而非单纯依赖宗教信仰。

曾在印度河流域繁盛一时的古印度文明，发展出了独具一格的数学与天文学传统。印度数学家对科学发现史所做的贡献，对整个世界都具有深远意义。他们发展出了十进位值制——也就是当今全世界通用的数字书写体系——以及将零视为独立数字而非仅仅表示"无"的概念。《绳法经》是一系列古印度文献，约成书于公元前八世纪至五世纪，其中载有与勾股定理等价的几何原理，这显然是独立于希腊数学之外的自行发现。印度天文学家建立了精密的行星运动模型，并编制了相当精确的三角函数表。数学家Aryabhata活跃于公元五世纪，他将圆周率计算到小数点后四位，提出地球绕自身轴旋转的观点，并以地球的影子而非神话传说为依据，建立了月食理论。

古代中国形成了其独特的数学与科学探索传统。中国数学家独立发展出求解线性方程组的方法，计算出了精确度极高的圆周率，并以各种方式探究数的性质，其成果甚至预示了西方后来的诸多发现。中国天文学家对天文现象进行了详尽的记录，包括超新星、彗星和日食，这些记录至今仍具有重要的科学价值。中国发明家创造出了种类繁多的实用技术——其中包括造纸术、印刷术、火药和指南针——这些发明沿贸易路线西传之后，最终深刻地改变了整个世界。

然而，对西方科学与哲学探索传统影响最为深远的，是古希腊人，正是他们的思想为科学革命奠定了直接的知识基础。米利都的 Thales 生活于公元前七世纪末至六世纪初，他常被称为西方传统中的第一位哲学家，因为他提出自然现象可以用自然原因来解释，而非诉诸神灵的意志。他的具体主张——万物皆由水这一基本物质构成——本身并不是最重要的，重要的是他所代表的方法论立场：世界是可理解的，人类的理性能够洞悉其奥秘。

Pythagoras 生活于公元前六世纪，描述直角三角形各边关系的定理以他的名字命名，尽管这一关系很可能在他之前便已为多个古代文明所知晓。毕达哥拉斯学派对数学、音乐理论和天文学的研究作出了重要贡献，而数学关系是整个自然界之基础这一毕达哥拉斯式信念，是一个影响极为深远的思想，历经数百年，在 Kepler、Galileo 及其后继者身上持续回响。

Hippocrates of Cos 生活于约公元前460年至370年，他将医学确立为一门独立于宗教与巫术的理性学科，奠定了医学的基础。与其名字相关联的《希波克拉底文集》阐明了疾病具有自然成因这一原则，倡导审慎的临床观察，并为医疗实践确立了道德规范，这些规范至今仍以希波克拉底誓言的形式延续下来。Hippocrates 是最早系统描述症状、追踪疾病进展、并提出饮食、环境与生活方式影响健康的医师之一——这些见解至今仍是现代医学的核心所在。

Euclid 约于公元前300年在亚历山大城从事学术工作，他撰写了《几何原本》，对几何学进行了系统性的阐述，该书作为这一学科的标准教材沿用了两千余年。《几何原本》的卓越之处不仅在于其数学内容，更在于其逻辑结构：从少数几条公理出发，运用严密的演绎推理，推导出大量定理。这种公理化演绎方法由此成为贯穿整个历史的科学与数学严谨性的典范。

锡拉丘兹的Archimedes生于约公元前287年，卒于公元前212年，被普遍认为是古代世界最伟大的数学家和工程师，也是历史上最重要的科学家及其发现中不可或缺的一位。他计算出了极为精确的圆周率近似值，发展出计算面积与体积的方法，比Newton和Leibniz的积分学早了近两千年，并为流体静力学和力学奠定了数学基础。他提出的浮力原理——浸入流体中的物体所受到的向上浮力等于其排开流体的重量——至今仍是流体力学的基本原理。据说他在发现这一原理时，从浴缸中跳出，跑过锡拉丘兹的街道，高呼"Eureka！"这一故事的真实性尚无定论，但其在文化层面引发的共鸣却毋庸置疑。

昔兰尼的Eratosthenes生活于公元前三世纪，曾担任伟大的亚历山大图书馆的首席馆长。他仅凭太阳光影在两个不同地点的角度差，便计算出了地球的周长，堪称历史上最为精妙优雅的科学测量之一。他所用的工具，不过是一口水井和一根量杆，却得出了与现代卫星测量结果相差无几、误差仅在数个百分点之内的数值。这一成就印证了科学发现史上的一个核心原则：细致观察与严密数学推理相结合所蕴藏的力量。

伊斯兰科学黄金时代

大约在公元八世纪至十四世纪之间，欧洲大部分地区正经历中世纪早期相对沉寂的思想停滞，伊斯兰世界却迎来了科学与哲学探索的异常繁荣，这一时期被称为伊斯兰黄金时代。这股思想活力最初以阿拔斯王朝统治下的巴格达为中心，后逐渐延伸至波斯、伊比利亚半岛及北非各地。这一时期涌现出众多学者，他们在数学、天文学、医学、化学和光学领域的贡献，为后来西方科学的发展奠定了基础。伊斯兰黄金时代是从古代至今的科学发现史上最重要、却又最常被忽视的篇章之一。

巴格达的智慧宫建立于九世纪初，是当时重要的翻译与学术中心。希腊文、波斯文和印度文典籍在此被译为阿拉伯文，得以保存并进一步发展。这一机构对于确保古代科学遗产不致失传发挥了关键作用，也为新发现的涌现创造了条件。在此工作的学者们并非仅仅充当被动的翻译者，而是知识进步的积极参与者，他们在古典知识的基础上开拓创新，创造出真正意义上的新科学。

穆罕默德·伊本·穆萨·花剌子米曾于九世纪初在巴格达从事学术研究，是历史上最具影响力的数学思想家之一，尽管他的名字远未获得应有的广泛认知。他的代数学论著——题为《Al-Kitab al-mukhtasar fi hisab al-jabr wal-muqabala》，即《用补全与平衡方法进行计算的简明之书》——赋予了世界"代数"（algebra）这一词汇本身。花剌子米系统地阐述了求解一次方程和二次方程的方法，并展示了抽象符号推理在解决商业、法律和测量等实际问题中的强大力量。"算法"（algorithm）一词用于描述任何系统性的解题程序，其词源正是来自他名字的拉丁音译。在这个计算机主导的时代，算法支配着从搜索引擎到金融市场、再到社交媒体信息流的一切，花剌子米的名字已深深嵌入现代生活的底层肌理，即便他本人的身份对大多数人而言依然陌生。

伊本·海赛姆在拉丁语西方世界以Alhazen之名为人所知，是十世纪末至十一世纪初的学者，他在光学领域的贡献举足轻重，直至近七个世纪之后Newton的研究问世，方才被超越。他的鸿篇巨著《Kitab al-Manazir》，即《光学之书》，推翻了希腊人关于视觉由眼睛向被视物体发射光线这一理论，通过严谨的实验论证，视觉实为外部物体的光线进入眼睛所产生的结果。他建立了关于反射与折射的精密数学理论，研究了暗箱原理，并深入探讨了视觉感知的心理学机制。伊本·海赛姆常被誉为现代光学之父，他坚持以实验验证作为科学主张之基础的态度，使他成为后来被正式确立的科学方法的最早实践者之一。

伊本·西那在西方世界以Avicenna之名为人所知，是一位波斯博学家，生活于公元980年至1037年，其成就横跨医学、哲学、天文学、化学与诗歌等多个领域。他的《医典》是一部体系宏大、内容详尽的医学知识百科全书，在伊斯兰世界与欧洲均长期作为标准医学教科书使用，历数百年而不衰。伊本·西那阐述了某些疾病的传染性、污染的水源与土壤在疾病传播中的作用，以及隔离措施的重要性——这些理念在当时具有极为超前的现代意义。他进行了翔实的临床观察，深化了人们对众多病症的认识，并在审慎的循证推理基础上发展出相应的治疗方法。

比鲁尼，即十一世纪波斯学者Abu Rayhan al-Biruni，是中世纪世界智识最为全面多元的思想家之一，在地理学、地质学、数学、天文学和人类学领域均有原创性贡献。他以惊人的精度计算出地球半径，比Copernicus早约五个世纪提出了太阳系日心说模型，并撰写了一部系统研究印度文化与科学的著作——《印度志》（Kitab al-Hind），该书至今仍是文明比较研究领域的奠基性文献。比鲁尼的地质学观察包括对某些山区曾被海洋覆盖的认识，这一原始地质学洞见预示了后来地层学与历史地质学的发展。

贾比尔·伊本·哈扬生活于八世纪，在西方世界以"Geber"之名为人所知，被誉为实验科学意义上的化学之父。炼金术——即将贱金属转化为黄金的尝试——是他从事研究的主要框架，但贾比尔的研究方法以严谨的实验操作和详尽的结果记录为显著特征。他描述了蒸馏、结晶、煅烧、升华等众多化学过程，鉴别并阐述了若干重要化学物质的性质，并确立了实验操作规范，从而将以经验为基础的化学与纯粹的神秘玄想区别开来。英语单词"gibberish"（意为胡言乱语）很可能源自其名字的讹变形式，折射出后来欧洲读者对其炼金术著作的困惑——他们根本无从理解这些文字。

伊斯兰黄金时代揭示了科学史上一个至关重要的真相：科学并非某一单一文明或传统的产物，而是一项跨越语言、文化与地理疆界、由全人类共同积累推进的事业。现代科学对伊斯兰学术成就的借鉴之深、欠债之重，难以估量。这一时代的杰出人物理应在公众的认知中占据远比现在更为重要的位置——无论是作为历史上最重要的科学家，还是作为那些改变世界的发现的缔造者。

科学革命

大致涵盖十五世纪末至十七世纪的这段历史时期，被称为科学革命。这场欧洲思想领域的深刻变革，不仅重塑了人类对自然世界的认知，更从根本上改变了人类追寻这种认知所采用的方法。科学革命并非无中生有：它以伊斯兰学者所保存和发展的重新发现的希腊典籍为基础，也有赖于中世纪漫长岁月中实践知识与观察知识的逐步积累。但它代表着与既有传统权威的决定性决裂，将观察、实验与数学推理确立为评判一切自然界主张的最高标准。

波兰数学家、天文学家Nicolaus Copernicus生于1473年，卒于1543年，他提出了后来被称为日心说的太阳系模型，由此开启了科学革命。在他辞世当年出版的伟大著作《天球运行论》中，Copernicus论证了地球围绕太阳运转，而非太阳围绕地球运转。以古希腊天文学家Ptolemy为代表的地心说，在欧洲天文学领域统治了逾十四个世纪，既有Aristotle权威的背书，又有天主教会体制力量的支撑。Copernicus从数学与观测的角度对其发起挑战，由此引发的思想革命远远超越了天文学本身。

丹麦贵族Tycho Brahe生于1546年，卒于1601年，以其天文观测的非凡精准度为科学革命作出了重要贡献。他在位于Hven岛的天文台工作，配备有前望远镜时代最为精密的仪器，编制出当时有史以来最为精确的恒星与行星位置星表。尽管Brahe本人始终未能接受Copernicus的日心说，而倾向于一种折中体系——在该体系中，行星围绕太阳运转，而太阳则围绕静止不动的地球运转——但他的观测数据却弥足珍贵。Brahe去世后，其年轻助手Johannes Kepler继承了这批数据，并以此为据推导出以其名字命名的行星运动三大定律。

Johannes Kepler是一位德国数学家和天文学家，生活于1571年至1630年，他提出了三条精确描述行星围绕太阳运动的定律。开普勒第一定律指出，行星沿椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上——这推翻了哥白尼甚至更早的古代学者所坚持的天体轨道必为完美圆形的假设。第二定律指出，连接行星与太阳的直线在相等的时间间隔内扫过相等的面积，这意味着行星在靠近太阳时运动较快，在远离太阳时运动较慢。第三定律则将行星的公转周期与其到太阳的平均距离联系起来。这些定律不仅准确描述了观测到的行星运动规律，更为Newton日后以万有引力加以诠释奠定了数学基础。

Galileo Galilei是意大利物理学家和天文学家，生活于1564年至1642年，他是科学发现史上的核心人物之一，也是从最深远意义上改变了世界的发明家之一——这种改变并非源于某项具体的实用发明，而是通过变革科学知识的生产方式来实现的。Galileo是最早将望远镜系统性地应用于天文观测的人之一，他发现了木星的卫星，观察了金星的盈亏相位，并绘制了月球表面的环形山。这些观测结果为哥白尼日心说提供了有力证据。他还对力学科学作出了根本性贡献，通过精密实验证明，在没有空气阻力的情况下，不同质量的物体以相同的速率下落——从而推翻了亚里士多德的又一传统观念——并建立了抛体运动的数学原理。他坚持认为自然之书是用数学语言写就的，这一信念至今仍是现代科学最根本的理念之一。

Francis Bacon是英国政治家和哲学家，生活于1561年至1626年，他对科学最重要的贡献并非来自具体的发现，而在于他对科学发现方法的系统阐述。在1620年出版的《新工具》中，Bacon主张以归纳法获取知识：科学家不应像经院哲学传统所推崇的那样，从一般原则出发演绎结论，而应从对具体事实的细心观察入手，逐步归纳出普遍规律。Bacon积极倡导科学知识所带来的实际利益，认为科学的正当目标在于改善人类生活。他的倡导有助于确立系统化、有组织的科学探究在社会与制度层面的合理性，这种探究方式后来在伦敦皇家学会等机构中得到了充分体现。

Rene Descartes是法国哲学家和数学家，生活于1596年至1650年，他通过创立解析几何——将代数与几何这两门此前相互独立的学科统一起来，证明了几何图形可以用代数方程加以表示——以及提出机械论自然哲学（主张物质世界如同一台由数学规律支配的巨大机器）而为科学革命作出了贡献。如今每一位数学学生都熟知的笛卡尔坐标系，正是以他的名字命名，也承载着他的智识遗产。

Isaac Newton：支配宇宙的定律

如果说科学革命有一位站在巅峰的人物，那便是英国数学家、物理学家 Isaac Newton。他生于1643年，卒于1727年，比任何其他人都更深刻地奠定了现代物理学赖以建立的数学基础。Newton 的贡献之多、之深，难以简短概括，但其核心在于：运动定律、万有引力定律、微积分的发明，以及对光的本质的探究——这些成就合而为一，构成了人类文明史上最伟大的智识成就之一。

Newton 的三大运动定律发表于1687年出版的《自然哲学的数学原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica，简称《原理》）一书中，为描述物体运动提供了完整的数学框架。第一定律指出：静止的物体保持静止，运动中的物体保持匀速运动，除非受到外力作用。第二定律指出：作用于物体的力等于其质量与加速度的乘积——即每位物理学生都耳熟能详的 F=ma。第三定律指出：每一个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。这些定律绝非纯粹的学术抽象；它们是工程学的基石，是设计桥梁、发射火箭、制造机器的根本依据。两个多世纪以来，它们始终是力学领域无可撼动的理论框架。

Newton 的万有引力定律指出：宇宙中每一个物质粒子都以一定的力吸引其他所有粒子，该力与两者质量之积成正比，与它们之间距离的平方成反比。这一条定律将苹果从树上落下、月球绕地球运行、行星绕太阳运行等此前看似毫不相关的现象统一于同一框架之下。Newton 证明了 Kepler 的行星运动三定律是其万有引力定律的数学推论，不仅对行星运动作出了精确描述，更解释了其所呈现形式背后的原因。这是科学发现史上的一项革命性成就：人们由此认识到，同一个数学原理既能解释地球上的现象，也能解释宇宙尺度上的现象。

关于 Newton 观察苹果落地、从而构想出引力概念的著名故事，或许是传说，或许经过了简化，但它指向了他真正完成的那项智识壮举：他意识到，将物体拉向地球的力同样延伸至月球乃至更远之处，且随距离的增大按照精确的数学规律递减。无论苹果是否真正在其中发挥了作用，这一洞见都具有深远的变革意义。

Newton 还独立于德国数学家 Gottfried Wilhelm Leibniz，发明了被称为微积分的数学分支——即研究连续变化的数学。微积分提供了分析受变力作用的物体运动、计算曲线下面积、研究任何物理或生物过程变化率所需的工具。若没有微积分，现代科学与工程领域中几乎没有任何一个学科能以其现有的形态存在。Newton 与 Leibniz 之间关于优先权的争议，是科学史上最为激烈的争论之一，但现代学界的主流共识认为，两人均独立提出了核心思想——Newton 或许更早，但 Leibniz 发展出了一套更为简洁优雅的符号体系，并沿用至今。

在1704年出版的《光学》中，Newton报告了他用棱镜所做的实验，证明白光并非简单纯粹的物质，而是由光谱中所有颜色组成的，这些颜色可以通过折射分离，也可以重新合并。这是关于光的本质的一项根本性发现，为后来的光谱学研究奠定了基础，并最终推动了人类对原子结构的理解。Newton还提出了光的微粒说——即光由微小粒子组成——这一学说后来被波动说所取代，再后来又被量子力学的认识所替代，即光同时具有波动性和粒子性。

Newton对科学的影响在其身后延续了近两个世纪。他所建立的理论体系主导了物理学，直到二十世纪初，Einstein的相对论表明，牛顿力学虽然在普通速度和尺度下极为精确，但在极端条件下需要加以修正。然而，即便是Einstein的革命也未能取代Newton；牛顿力学至今仍是几乎所有实际物理学和工程学领域不可或缺的基本框架。

启蒙时代与自然哲学

十八世纪被称为启蒙时代，科学革命的原则——以理性与观察的权威取代传统与迷信——被应用于越来越广泛的领域。启蒙运动既是一场智识革命，也是一场科学革命，其科学成就卓著，涉及从化学、生物学到电学和医学的各个领域。这一时期的人物中，有一些是以最切实的方式改变世界的发明家，他们不仅革新了理论，也变革了实践，为下一个世纪的工业变革奠定了基础。

法国化学家Antoine Lavoisier生于1743年，卒于1794年，被普遍认为是现代化学的奠基人。在Lavoisier之前，关于燃烧及相关现象的主流理论是燃素说，该学说认为物质燃烧时会释放出一种名为"燃素"的神秘物质。Lavoisier通过严谨的定量实验推翻了这一理论，证明燃烧是燃烧物质与氧气结合的过程——氧气这一名称正是由他命名并加以阐明的。他确立了质量守恒定律，证明在化学反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量。他建立了系统性的化学命名法，为此前炼金术中杂乱无章的术语体系带来了秩序；他于1789年出版的《化学基础论》常被认为是第一部现代化学教科书。不幸的是，Lavoisier在法国大革命的恐怖统治期间被送上断头台，这一损失令数学家Lagrange感慨道：割下他的头颅只需片刻，而再造一个这样的头脑，百年亦不足。

瑞典植物学家Carl Linnaeus生于1707年，卒于1778年，创立了为生物命名的双名法——即由属名和种名构成的两段式拉丁名，这一命名体系至今仍是生物学的通用语言。他在《自然系统》中对植物、动物和矿物进行了系统分类，为纷繁多样的生命世界建立了秩序，提供了一个可供研究生物间相互关系的框架。尽管Linnaeus本人以固定的创世秩序来理解这些关系，但他所创建的分类学框架在一个世纪后成为Darwin进化论综合体系的重要基础。

Alessandro Volta，意大利物理学家，生于1745年，卒于1827年，于1800年发明了伏打电堆——这是人类历史上第一个能够产生稳定、持续电流的装置。在Volta之前，产生电能的唯一方式是通过静电放电，例如莱顿瓶或摩擦起电机。Volta的发明开创了实用电气科学的新纪元，使此后一系列电解、电磁学及电学理论实验成为可能。电压的国际单位"伏特"便是以他的名字命名的。

Edward Jenner，英国乡村医生，生于1749年，卒于1823年，于1796年研制出人类历史上第一支疫苗——天花疫苗，这是科学探索史上最重要的医学发现之一。Jenner观察到，感染过轻症牛痘的挤奶女工似乎对致命的天花具有免疫力。通过细致的观察与对照实验——他将牛痘物质接种于一名男孩，随后证明该男孩对天花免疫——他确立了疫苗接种的基本原理。他的发现奠定了免疫学这一学科的基础，并最终推动了1980年天花的彻底根除，这是公共卫生史上最伟大的成就之一。

Benjamin Franklin，美国博学家，生于1706年，卒于1790年，以美国开国元勋之一的身份为世人所铭记，同时也是他所处时代最负盛名的科学家之一。他在雷雨中以风筝和钥匙进行实验，证明了闪电的电学本质——这是科学史上广为人知的著名实验之一——并由此发明了避雷针。这一实用装置使无数生命和建筑免遭雷击之害。Franklin还在科学领域做出了诸多其他贡献，包括提出正负电荷的概念、发明双焦点眼镜，以及对墨西哥湾流特性的深入研究。他的科学成就为他赢得了伦敦皇家学会院士资格，以及牛津大学和剑桥大学授予的荣誉学位。

Charles Darwin与进化论

在所有彻底改变人类对自身宇宙地位认知的革命性思想中，Charles Darwin的自然选择进化论或许是其中影响最为深远、却也在问世之初引发最大争议的一个。Darwin于1809年出生于英国一个与科学和医学渊源深厚的富裕家庭，自幼便展现出对自然世界的强烈好奇心，而这种好奇心最终成为他毕生事业的注脚。1831年12月，他登上皇家海军舰艇"小猎犬号"，踏上了一段原计划为期两年的测量航行。彼时的他，是一位成就尚浅却热情满怀的年轻博物学家。这段航行最终历时近五年，深刻塑造了他此后用毕生心血加以发展的思想体系。

"小猎犬号"的航行带领Darwin造访了南美洲海岸、加拉帕戈斯群岛、塔希提岛、新西兰、澳大利亚和南非。每到一处，他便采集标本——动物、植物、化石、岩石——并进行一丝不苟的观察记录。他在南美洲发现的化石表明，该地区现存的动物群与曾经生活在那里的已灭绝物种存在亲缘关系。他在加拉帕戈斯群岛观察到的雀鸟，在不同岛屿之间呈现出细微而规律的差异，这些差异似乎反映了对当地环境条件的适应。他所观察到的生命形式之丰富多样及其地理分布规律，引发了一系列问题，而当时的主流框架——即每个物种均为上帝的固定造物，各居其神圣指定之位——对此无法给出令人满意的解答。

1836年回到英国后，Darwin开始探寻一种能够解释他所观察到的生命多样性规律的机制。关键性的灵感来自于阅读Thomas Malthus关于人口问题的文章——该文认为，人口增长的速度往往超过食物供给的速度，从而导致对资源的竞争。Darwin意识到，同样的原理适用于一切生命体：每一代出生的个体数量都多于能够存活并繁殖后代的数量，而那些碰巧具备更适应环境的特征的个体，则更有可能存活下来并留下后代。经过许多代的积累，这一自然选择的过程——即适者生存——将逐渐改变种群的特征。只要时间足够长、地理隔离条件具备，这一过程便能产生Darwin在世界各地所观察到的物种的巨大多样性。

Darwin花费了二十余年时间不断完善自己的理论，积累证据，并与同行反复磋商，最终于1859年11月出版了《物种起源》。第一版在出版当日便告售罄。该书从形态学、胚胎学、化石记录、物种的地理分布以及育种者人工选择的结果等多个方面呈现了大量证据，所有这些证据都指向同一个结论：物种并非一成不变，而是随时间推移而变化，驱动这种变化的机制正是自然选择。Darwin在书中刻意回避了对人类起源的直接讨论，但每一位读者都能从中读出言下之意：人类同样是这一进化过程的产物。

威尔士博物学家Alfred Russel Wallace（1823—1913年）与Darwin几乎在同一时期独立提出了自然选择理论。正是1858年收到Wallace的手稿，才最终促使Darwin决定发表成果。1858年，Darwin与Wallace联名撰写的论文在伦敦林奈学会宣读，确立了两人的优先权；然而在公众心目中，与这一理论联系最为紧密的人仍是Darwin——部分原因在于他在《物种起源》中所提供的翔实而系统的论证，部分原因则在于维多利亚时代科学界的社会环境。Wallace对于Darwin的优先地位表现出了非同寻常的大度，并与他保持了终生的友好往来。

Darwin理论对科学与社会的影响是无法估量的。在生物学领域，它第一次提供了一个统一的理论框架，使人类得以理解生命史的整体脉络。Darwin之后的数十年间，进化论与Gregor Mendel的遗传学融合，催生了现代综论——这正是当代进化生物学的基石。在文化与社会层面，这一理论既受到拥护，也遭到质疑，由此引发的争论延续至今；然而随着岁月的推移，支持进化论的科学证据只会愈加充分。

发明的工业时代

十九世纪是发明家作为文化英雄的时代——在这一时期，技术变革的步伐急剧加快，其背后的驱动力是基础科学发现与快速工业化社会的巨大现实需求之间的相互激荡。这一时代的代表人物，是一批以最直接、最切实的方式改变了世界的发明家。他们驾驭蒸汽、电力以及当时尚在认知初期的电磁力，重塑了人类的日常生活。

苏格兰发明家James Watt生于1736年，卒于1819年，人们最常将他与蒸汽机的重大改良联系在一起——但有一点值得特别指出：他并非蒸汽机的发明者，而是将这一原本功能有限、效率低下的装置改造成了能够推动工业革命的实用动力来源。Watt最关键的创新是独立冷凝器，它避免了主汽缸反复加热与冷却的问题，从而大幅提升了效率。他还研发了旋转式蒸汽机，将早期蒸汽机的往复运动转化为驱动机械所需的旋转运动。功率单位"瓦特"正是以他的名字命名的。

英国科学家Michael Faraday生于1791年，卒于1867年，是科学史上最伟大的实验物理学家之一，他在电磁学和电化学领域的发现为即将到来的电气时代奠定了不可或缺的基础。Faraday出身贫寒，几乎没有受过正规教育，却在担任装订学徒期间通过阅读经手装订的书籍自学成才，最终在伦敦皇家研究院谋得一职，成为著名化学家Humphry Davy的实验室助手。他后来跻身维多利亚时代最负盛名的科学家之列。Faraday发现了电磁感应现象——即变化的磁场能够感应出电流这一原理——这正是当今世界所有发电机和变压器的工作原理。他还发现了电解定律，通过铁屑直观地呈现了磁场的形态，并提出了"场"作为基本物理实体这一概念。

苏格兰物理学家James Clerk Maxwell生于1831年，卒于1879年，他在Faraday实验发现的基础上，建立了电磁学的数学理论——即以他名字命名的麦克斯韦方程组，共四个方程，描述了一切电磁现象及其相互作用。Maxwell证明，电磁扰动以光速在空间中以波的形式传播，并由此得出了一个正确的结论：光本身就是一种电磁波。他预言了无线电波的存在，这一预言于1887年被Heinrich Hertz通过实验证实。麦克斯韦方程组是整个物理学中最优美、影响最深远的方程之一，Einstein本人也曾评价，Maxwell的工作是自Newton时代以来物理学所经历的最深刻、最富成效的变革。

塞尔维亚裔美国发明家Nikola Tesla生于1856年，卒于1943年，他对电气工程做出了奠基性的贡献，然而由于与Thomas Edison等人之间旷日持久的商业纷争，他的声誉在此后数十年间遭受了严重损害。Tesla最重要的贡献是研发了交流电（AC）电气系统，包括交流电动机和交流发电机。他在George Westinghouse的资金支持下开发的多相交流输电系统，使远距离高效输电成为可能——这是Edison的直流电（DC）系统所无法实现的。如今，全球几乎整个电网都在Tesla所奠定的原理基础上运行。他还在无线电通信、X射线技术及高频电气现象等领域开展了开创性研究，磁通量密度的单位也以他的名字命名。

Thomas Edison是美国发明家，生于1847年，卒于1931年，堪称十九世纪最多产的发明家——他持有逾千项专利，并在新泽西州门洛帕克创建了世界上第一座工业研究实验室。这一创举从根本上改变了发明活动的社会组织方式，其影响之深远不可估量。Edison最负盛名的发明包括留声机、实用白炽灯泡和电影摄影机。他还开发了第一套完整的电力配送系统——Edison电气照明公司自1882年起向曼哈顿下城珠街地区供电。尽管Edison的直流电系统最终在"电流之战"中败给了Tesla的交流电系统，但Edison对电气时代的实际发展所作出的贡献依然是不可磨灭的。

Marie Curie与放射性研究的先驱们

Marie Curie是整个科学史上最杰出的人物之一——她的非凡之处不仅在于其科学发现本身的开创性意义（这些发现堪称物理学与化学史上最重要的成就之一），更在于她为此克服的重重障碍。她原名Maria Sklodowska，1867年生于华沙，彼时波兰正处于俄罗斯帝国的占领之下。她在一个极为重视学问却无力为她提供应有教育资源的家庭中长大。俄国管辖下的波兰禁止女性进入大学就读，Marie便参加了秘密的"流动大学"——一个为波兰女性秘密提供教育的地下学习网络。

1891年，她只身来到巴黎，立志在索邦大学接受科学教育。她在近乎贫困的条件下坚持学习，先后取得了物理学和数学两个学位，成为索邦大学历史上第一位获得物理学学位的女性。此后，她进入Pierre Curie的实验室开始科研生涯，并于1895年与其结为伉俪。这段婚姻既是一段令人动容的爱情佳话，也是科学史上最富成果的合作之一。

她的博士研究以Henri Becquerel于1896年报告的铀辐射现象为切入点。Curie创造了"放射性"这一术语，用以描述某些元素自发辐射的特性，并敏锐地认识到放射性是原子本身的属性，而非其化学状态所致。这一深刻见解对当时盛行的"原子不可分割、永恒不变"的观念构成了根本性的挑战。她与Pierre以沥青铀矿（即铀矿石）为研究对象，发现该矿石的放射性远超纯铀，由此推断其中必然存在其他放射性更强的物质。经过大量的化学分离与分析工作，两人共同分离出两种新元素：一是以她的祖国波兰命名的钋，二是以其强烈放射性命名的镭。

Marie Curie成为史上第一位两度荣获诺贝尔奖的人——1903年获诺贝尔物理学奖（与Pierre及Becquerel共同获得），1911年获诺贝尔化学奖（由她单独获得）。她至今仍是唯一一位在两个不同科学领域均获诺贝尔奖的人。1906年，Pierre Curie在一场街头事故中不幸离世，这对她是毁灭性的打击，但Marie并未因此消沉，而是以不减当年的热情继续投身科研，接任Pierre在索邦大学的教职，成为该校历史上第一位女教授。

居里所开创的放射性科学，其影响远远超出了她自己的实验室。出生于新西兰、在英国从事研究的物理学家Ernest Rutherford利用放射性粒子作为探测原子结构的工具，于1911年提出了原子核模型——即原子由一个微小、致密、带正电荷的原子核以及围绕其运动的电子组成。这一模型奠定了此后整个原子物理学发展的基础。放射性物质在医学领域的应用——尤其是在癌症的诊断与治疗方面——直接源自居里的基础性发现。第一次世界大战期间，居里本人还研发了可移动的X射线装置，这些装置被称为"小居里"，用于辅助战地外科手术。

Marie Curie的一生同样映照出女性科学家贡献这一更宏观的历史——她们在体制壁垒、职业歧视以及长期被拒绝给予应有认可的环境中，仍取得了非凡成就。居里虽已获得诺贝尔奖，却依然被法兰西科学院拒于门外。她的女儿兼继承者Irene Joliot-Curie于1935年荣获诺贝尔化学奖，使居里家族成为诺贝尔奖历史上获奖荣誉最多的科学世家。

Albert Einstein与物理学革命

二十世纪初的数十年间，物理学领域发生了一场革命，其深刻程度堪比三个世纪前Newton所引发的那场变革。这场革命由两大核心组成——主要与Albert Einstein相关联的相对论，以及由一代杰出欧洲物理学家集体努力发展而成的量子力学。两者共同改变了人类对空间、时间、物质、能量以及物理现实本质的理解。

Albert Einstein于1879年出生于德意志帝国的乌尔姆。他早年的经历几乎没有预示出日后的成就——他是一个充满好奇心、思想独立的学生，对权威式的教育方式深感抵触，毕业后也难以找到学术职位。他在瑞士伯尔尼谋得一份专利审查员的工作，这份职务为他提供了经济保障，同时也留给他足够的心智空间，用于开展那些将颠覆物理学的理论研究。1905年，他的"奇迹年"，他发表了四篇论文，每一篇都对物理学做出了基础性贡献。其中一篇解释了光电效应——即特定频率的光能够将电子从金属中打出这一现象——他提出光由称为量子（即光子）的离散能量包组成。这是对量子理论的奠基性贡献。另一篇论文从理论上解释了布朗运动——即悬浮在流体中的微观粒子的无规则抖动——为物质的原子本质提供了有力证据。第三篇论文提出了狭义相对论。

狭义相对论针对牛顿力学与Maxwell电磁理论之间的深层矛盾而提出。Einstein提出了两个基本假设：物理定律对所有相对匀速运动的观测者均相同；真空中的光速对所有此类观测者而言也相同。由这两个假设出发，他推导出了一系列看似违背常识、却已被实验以极高精度所证实的结论：运动中的时钟走得更慢；运动物体在运动方向上会缩短；物体的质量随速度趋近光速而增加。最广为人知的是，质量与能量相互等价、可以转换，两者之间的关系由方程E=mc²表达——其中c为光速，是一个极大的数值，这意味着即便微小的质量也对应着巨大的能量。

Einstein于1915年发表的广义相对论将这一框架延伸至引力与加速运动领域。在广义相对论中，引力并非牛顿所描述的质量间相互作用的力，而是由质量与能量的存在所引发的时空弯曲。大质量天体使其周围的时空结构发生翘曲，其他物体在穿越这一翘曲时空时沿弯曲路径运动——这便是我们所感受到的引力吸引。该理论在极端条件下给出了有别于牛顿引力的具体预言：引力使光线弯曲、强引力场中时间流逝减缓、水星轨道的进动，以及黑洞的存在——时空曲率极端剧烈、连光也无法逃脱的时空区域。上述每一项预言均已得到观测证实，其中最为壮观的是LIGO和Virgo探测器自2015年起对引力波——时空中的涟漪——的直接探测。

量子革命在20世纪20年代由Niels Bohr、Werner Heisenberg、Erwin Schrodinger、Max Born、Paul Dirac等众多科学家共同推动，对原子及亚原子尺度上的物理实在做出了同样深刻的革命性重构。Bohr的氢原子模型认为，电子占据离散的能级，仅在能级间跃迁时才发射或吸收光，这一模型以惊人的精度解释了氢的谱线。Heisenberg的不确定性原理指出，某些成对的物理量——最广为人知的是位置与动量——无法同时以任意精度确定。Schrodinger建立了描述量子体系状态及其随时间演化的波动方程。Born将波函数的模的平方诠释为概率密度——即在特定位置发现粒子的概率。

Einstein始终拒绝接受量子力学的概率诠释，坚持认为"上帝不掷骰子"。他与Bohr在20世纪20年代末至30年代初索尔维会议上的论战，是科学史上最负盛名的智识交锋之一。尽管Einstein在这场争论中最终处于某种意义上的下风——量子力学的概率诠释已被数十年的实验证据所证实——但他的质疑深刻推动了对量子理论概念基础的根本性探究，并持续激励着今天的研究。

生物学革命

当物理学正被相对论与量子力学所重塑之际，生物学领域同样正在经历同等深刻的革命——这场革命发端于一位默默无闻的奥古斯丁修士的研究成果被重新发现，历经疾病细菌理论的建立与抗生素的发现，最终在二十世纪中叶以DNA分子结构的测定而达到顶峰，成为人类整个探索史上最伟大的科学成就之一。

Gregor Mendel是一位奥古斯丁修士，生活在今捷克共和国境内，于19世纪50至60年代在布尔诺修道院的花园中开展了他那著名的豌豆实验。通过对多代植株中离散性状的遗传情况——种子颜色、植株高度、种子形状——进行细致追踪，Mendel发现了如今以他名字命名的基本遗传定律。他提出的两条定律——分离定律和自由组合定律——阐明了性状如何通过我们今天称之为基因的离散遗传单位，由亲代传递给后代。Mendel于1866年在当地博物学会的学报上发表了他的研究成果，却几乎未引起更广泛科学界的任何关注。他于1884年在默默无闻中与世长辞。直到1900年，三位植物学家在各自开展遗传实验的过程中独立重新发现了Mendel的研究成果，其重要性才得到认可。在20世纪最初几十年间，Ronald Fisher、J.B.S. Haldane和Sewall Wright等人将孟德尔遗传学与达尔文自然选择学说融为一体，由此形成了所谓的"现代综合理论"——即当代进化生物学的理论基石。

法国化学家和微生物学家Louis Pasteur（1822—1895年）与Darwin、Newton并列，同属从根本上改变了人类生活的最顶尖科学家之列。Pasteur的主要贡献集中于新兴的微生物学领域，其实际影响几乎是立竿见影的。他最为人所知的成就是确立了疾病的病菌理论——即传染病由微生物引发这一认知。为此，他设计了一系列精巧的实验，推翻了自然发生说，并证明发酵和腐败均由微生物所致。他发明了巴氏杀菌法——通过加热液体来杀灭有害微生物，同时不从根本上改变液体的性质——这一方法至今仍被广泛应用。他还研制了鸡霍乱、炭疽和狂犬病疫苗，其中狂犬病疫苗或许是他最具传奇色彩的成就：1885年，他成功为一名九岁男孩Joseph Meister接种了疫苗——这名男孩曾被一只患狂犬病的狗严重咬伤，若非如此，几乎必死无疑。

苏格兰细菌学家Alexander Fleming（1881—1955年）于1928年做出了一项观察，由此引发了青霉素的发现，并开启了抗生素时代。假期结束返回实验室后，Fleming注意到一个培养葡萄球菌的培养皿被青霉属霉菌污染，且霉菌周围的细菌已全部死亡。Fleming没有像大多数研究人员那样将受污染的培养基丢弃，而是敏锐地意识到这一现象的重要性，并深入加以研究，最终证实该霉菌能产生一种对细菌有毒、但对动物似乎无害的物质。他将这种物质命名为青霉素，并于1929年发表了研究结果，但由于缺乏必要的生物化学专业知识，他未能将这种药物分离提纯。正是Howard Florey和Ernst Chain在20世纪30年代末至40年代初完成了青霉素的纯化工作，并证明了它在动物和人体中对抗细菌感染的卓越疗效。Fleming、Florey和Chain共同荣获1945年诺贝尔生理学或医学奖。抗生素的问世已拯救了数亿人的生命。

James Watson和Francis Crick于1953年确定DNA双螺旋结构，这一发现通常被誉为生物学史上最重要的发现，此说法实至名归。DNA（脱氧核糖核酸）是携带所有已知生物体发育、功能运作、生长和繁殖遗传指令的分子。弄清其结构，意味着弄清了遗传的物质基础，以及遗传信息储存、复制和表达的机制。Watson和Crick的模型于1953年4月发表在《自然》杂志上，仅占一页篇幅，提出DNA由两条互补链相互缠绕形成双螺旋结构，遗传信息则编码于螺旋内侧的化学碱基序列中。两条链的互补性立即揭示了复制机制：每条链均可作为模板，指导合成一条新的互补链。

英国X射线晶体学家Rosalind Franklin的工作对Watson和Crick的成就至关重要，然而多年来，她的贡献未能得到充分认可。Franklin拍摄了质量极高的DNA纤维X射线衍射图像，其中尤以51号照片最为关键——该照片呈现出螺旋结构所特有的X形衍射图案。她的同事Maurice Wilkins在未经Franklin本人知情或授权的情况下，将这张图像展示给了Watson，为Watson和Crick构建模型提供了关键信息。Franklin于1958年因卵巢癌去世，未能等到1962年Watson、Crick和Wilkins获得诺贝尔奖。Rosalind Franklin的故事已成为女性科学贡献史上讨论最为广泛的案例之一，引发了关于荣誉归属、成果认定以及机构性偏见等问题的深刻思考，这些问题至今仍具有现实意义。

太空时代的科学家与发明家

二十世纪，人类首次突破了地球大气层的边界——这一技术壮举得以实现，有赖于数十年来一批富有远见的科学家和工程师所积累的火箭学、轨道力学及推进物理学方面的科学知识。从1957年人造卫星"斯普特尼克"发射升空，到1969年"阿波罗11号"登月这一标志性顶点，太空时代书写了科学探索与技术成就史上最为辉煌的篇章之一。

美国物理学家兼工程师Robert Goddard（1882—1945年）常被称为现代火箭之父。Goddard于1926年研制并试射了世界上第一枚液体燃料火箭，将火箭飞行高度提升至前所未有的水平，并率先开创了多项技术革新——包括陀螺仪稳定、发动机偏转转向以及多级火箭——这些技术对后来的太空探索至关重要。他的工作在生前大多遭到忽视乃至嘲讽；《纽约时报》曾发表过一篇著名的社论，对他关于火箭可在太空真空环境中运行的观点大加讽刺，断言他缺乏"中学每天都在传授的基础知识"。而就在"阿波罗11号"发射次日，该报刊登了更正声明。

德裔美国工程师Wernher von Braun（1912—1977年）是"土星五号"运载火箭研发工作的核心推动者，正是这枚火箭将"阿波罗"宇航员送上了月球。Von Braun的职业生涯因其在纳粹德国期间参与研发V-2弹道导弹而蒙上阴影——该导弹曾被用于轰炸伦敦和安特卫普。战后，他被带往美国，成为美国国家航空航天局火箭研发项目的核心人物，最终主持建造了有史以来飞行过的推力最强的火箭。

Katherine Johnson，这位生于1918年、逝于2020年的美国数学家，对太空计划做出了堪称生死攸关的重大贡献。作为美国国家航空航天局的数学家，她完成了对早期美国太空任务成功至关重要的轨道计算。1962年，在John Glenn执行水星计划任务前，Glenn本人坚持要求Johnson亲自核验电子计算机的计算结果，方才同意飞行——由此可见他对她数学能力的高度信赖。Johnson与同事Dorothy Vaughan和Mary Jackson的工作——这些非裔美国女性冲破种族隔离与性别歧视的双重壁垒，为太空计划贡献了力量——在数十年后被广泛关注之前，始终鲜为公众所知。

Carl Sagan，这位生于1934年、逝于1996年的美国天文学家和科学传播者，在行星科学领域做出了诸多科学贡献，包括对金星和木星大气层、火星表面以及生命起源的研究，但他最为深远的影响在于向大众传播科学知识。他的电视系列片《宇宙：个人游记》于1980年播出，是历史上收视率最高的纪录片系列之一，他的著作也将宏阔的宇宙视角带给了数以百万计的读者。Sagan还是科学方法和批判性思维的热忱倡导者，视其为对抗伪科学与迷信的解药。

Stephen Hawking，这位生于1942年、逝于2018年的英国理论物理学家，在黑洞与宇宙学的理解方面做出了奠基性贡献，其中最具代表性的是他从理论上预言黑洞会辐射能量——即现在所称的霍金辐射——这一成果以全新的方式将广义相对论与量子力学融为一体，对黑洞的最终命运具有深远意义。Hawking是在身患肌萎缩侧索硬化症（ALS）的情况下取得这些成就的，该病症使他逐渐全身瘫痪，最终只能借助语音合成设备与外界交流。他的科普著作《时间简史》于1988年出版，成为历史上最畅销的科普书籍之一。

计算机与数字革命

若说有哪一发展能与农业革命和工业革命在改变人类文明方面相提并论，那便是数字革命——计算机及其互联网络的诞生与发展。这场革命的历史上涌现出众多杰出人物，他们的工作对世界的深刻塑造几乎超越了现代史上任何其他技术发展，而这段历史的起点并非二十世纪，而是十九世纪。

Ada Lovelace，1815年出生，原名Augusta Ada Byron，是诗人拜伦勋爵之女，被普遍认为是世界上第一位计算机程序员。这一称誉源于她与数学家兼发明家Charles Babbage的合作。Babbage设计了分析机——一种机械计算装置，原则上能够执行任何可用该机器符号表示的运算。Lovelace将意大利数学家Luigi Menabrea关于分析机的一篇文章翻译成英文，并附上了自己的注释，这些注释的篇幅远超原文。在这些注释中，她描述了一种用分析机计算伯努利数的算法——这是有史以来第一个公开发表的、旨在由机器执行的算法——并以非凡的远见阐明了一条普遍原理：任何能够用符号表达的过程，原则上都可以由这样的机器加以自动化。她还指出了该机器的局限性，认为它只能执行被指令去做的事情，而无法自主产生想法——这一区分在今天有关人工智能的讨论中仍居于核心地位。

Alan Turing，英国数学家和逻辑学家，生于1912年，卒于1954年，是科技史上最重要、也最令人扼腕的人物之一。他在20世纪30年代的理论研究，尤其是"图灵机"这一概念——一种对计算装置的数学抽象——奠定了计算机科学的逻辑基础，并界定了原则上可计算之事物的边界。第二次世界大战期间，Turing在布莱切利园工作，为破译德国的恩尼格玛密码做出了关键贡献。历史学家认为，这一工作使战争缩短了约两年，拯救了数百万人的生命。战后，他在存储程序计算机的设计以及人工智能理论领域做出了开创性贡献，并提出了如今广为人知的思想实验——图灵测试。然而，尽管有这些卓越贡献，Turing仍于1952年以同性性行为罪被起诉，依据的是当时在英国将男性同性恋行为列为刑事犯罪的法律，并于1954年死于氰化物中毒。2013年，英国王室正式为其平反昭雪。

John von Neumann，匈牙利裔美国数学家，生于1903年，卒于1957年，其在数学、物理学、经济学和计算机科学领域的贡献难以一言以蔽之。他为量子力学的数学基础做出了根本性贡献，协助将博弈论发展为一门数学分支，参与了曼哈顿计划，并提出了以其名字命名的电子计算机体系结构。冯·诺依曼体系结构将程序和数据存储在同一内存中，这一设计是当今几乎所有现代计算机的基础。

Grace Hopper，美国计算机科学家兼海军军官，生于1906年，卒于1992年，是计算机编程语言发展的先驱。她开发了第一个编译器——一种将以人类可读编程语言编写的指令转换为计算机实际执行的机器码的程序。她的工作直接推动了COBOL的诞生。COBOL是史上使用最为广泛的编程语言之一，时至今日仍在全球各地的银行、保险和政府系统中沿用。Hopper还推广了"调试"（debugging）一词，用以描述查找和修复计算机程序错误的过程——据说这一说法源于一次真实事件：一只飞蛾被发现卡在哈佛Mark II计算机中，干扰了其正常运行。

Tim Berners-Lee，这位生于1955年的英国计算机科学家，于1989年在欧洲粒子物理研究所（CERN）工作期间发明了万维网。万维网与互联网本身有所不同——互联网是底层网络基础设施，而万维网则是由相互链接的超文本文档和应用程序构成的系统，如今已成为人类获取和共享信息的主要途径。Berners-Lee提出了一套由URL、HTTP和HTML组成的体系，三者合而为之，使得任何拥有计算机和互联网连接的人都能够在全球范围内发布和获取信息。他放弃了对万维网申请专利，使其免于版权限制——这一决定对知识普及的推动，可以说超过了二十世纪任何一个人所做的任何其他举措。此后，他一直致力于倡导开放、中立的互联网，并积极推动网络隐私保护与人权保障。

发展中国家的科学家

西方教育传统中通常讲述的科学史，往往是一部欧洲和北美人物的历史，这反映的是近代科学机构发展的特定轨迹，而非科学才能与成就的真实分布。随着科学史学家逐渐将更多目光投向亚洲、非洲和拉丁美洲的贡献，这一偏差已在缓慢纠正之中，但仍有大量工作有待完成。在历史上最重要的科学家及其发现之中，这些地区涌现出许多奠基性人物，他们的名字理应与欧美同行一样广为人知。

印度数学家Srinivasa Ramanujan（1887—1920年）是史上最杰出的数学天才之一。他几乎没有受过正规数学训练，长期在南印度近乎与世隔绝地独自钻研，却独立推导出许多西方顶尖数学家尚未触及的数学成果，令人叹为观止。Ramanujan出生于殖民地时代印度马德拉斯管辖区的埃罗德，仅凭一本只列结论、不附证明的教材自学数学，便开始产出深度与复杂度均属超凡的原创数学成果。他的工作引起了英国数学家G.H. Hardy的关注，后者于1914年将他带到剑桥大学。在剑桥的五年间，因病辍止，Ramanujan于三十二岁英年早逝，但他与Hardy合作颇为丰硕，在数论、无穷级数、连分数及其他领域留下了大量成果，数学界至今仍在深入理解之中。他那些著名笔记本中不附证明的诸多结论，已由后世数学家逐一验证和证明。

巴基斯坦理论物理学家Abdus Salam（1926—1996年）是巴基斯坦首位、也是首位荣获诺贝尔科学奖的穆斯林，于1979年因对弱电理论的贡献而荣获诺贝尔物理学奖——该理论将电磁力与弱核力统一于同一理论框架之下。这一统一理论由Salam、Sheldon Glashow和Steven Weinberg各自独立发展而成，是二十世纪理论物理学最辉煌的成就之一，也是粒子物理学标准模型的核心组成部分——标准模型迄今仍是描述基本粒子及其相互作用最为成功的理论体系。Salam热情倡导发展中国家的科学发展事业，并在意大利的里雅斯特创办了国际理论物理中心，为世界各地的科学家提供培训资源与支持。

屠呦呦，这位1930年出生的中国药学家，因发现青蒿素——一种彻底改变疟疾治疗方式的药物——而于2015年荣获诺贝尔生理学或医学奖。在中国文化大革命期间，屠呦呦主持了一项代号为"523项目"的秘密科研计划，任务是寻找治疗疟疾的新方法。她从中国传统草药典籍中获得启示，发现从青蒿中提取的青蒿素是极具潜力的候选药物。她亲自研发提取工艺，并在允许进行临床试验之前率先以身试药，与同事共同承担风险，随后又主持了临床试验，最终证实了青蒿素卓越的疗效。如今，以青蒿素为基础的联合疗法已成为全球治疗疟疾的主要手段，在非洲和亚洲拯救了数以百万计的生命。

Subrahmanyan Chandrasekhar，这位生于1910年、卒于1995年的印裔美籍天体物理学家，在恒星演化及致密天体性质的研究领域作出了奠基性贡献。1930年，年仅在读研究生的Chandrasekhar在从印度乘船前往英国的航途中，推算出白矮星——即与太阳类似的恒星耗尽核燃料后留下的残骸——存在一个质量上限，超过这一上限便无法稳定存在，这一上限后来被称为"钱德拉塞卡极限"。质量超过该极限的恒星将在自身引力的作用下，越过白矮星阶段，进一步坍缩为中子星或黑洞。英国天体物理学家Arthur Eddington起初对这一结论嗤之以鼻，倍感屈辱与沮丧的Chandrasekhar随即将研究重心转向天体物理学的其他领域，并在恒星结构、恒星动力学、辐射转移以及黑洞数学理论等方面同样取得了举足轻重的成果。1983年，他终于获得诺贝尔物理学奖——距他作出那项关键推算已过去了五十余年，而这一成果彼时早已被公认为理解恒星演化与宇宙奥秘的基础性结论之一。