文明圖志 / 科學史
科學史:發現、觀念與證據
從測量星空到探索生命,沿著地圖與時間軸認識科學知識如何形成、交流和修正。
從六個時代開始
古代技術、數學傳統、科學機構和現代發現的目的與證據各不相同。涉及“首次發現”的敘述,在證據有限或存在共同貢獻時保留必要限定。
精選故事
巴比倫泥板留下直角三角形的數表
Plimpton 322泥板用六十進制記錄成組的數,顯示古巴比倫書吏能夠處理複雜的直角三角形關係。
萊因德紙草把分數與測量寫成習題
書吏阿赫摩斯抄寫的數學紙草,把分配、面積和體積等問題編成可學習的計算步驟,並承接更早文本。
希波克拉底文集記錄病程與生活環境
希波克拉底傳統關注症狀、病程、飲食與環境,形成多位作者參與的醫學文本,而非一人的完整理論。
《幾何原本》把數學組織成證明的鏈條
歐幾里得整理前人的幾何與數論成果,由定義和基本假設推導命題,使論證結構本身成為可學習的對象。
阿里斯塔克斯設想運動的地球
阿里斯塔克斯提出地球繞太陽運動的設想;原來的日心論著作失傳,主要由其他古代作者的引述傳下來。
阿基米德用多邊形夾出圓周率的範圍
通過圓的內接與外切多邊形,阿基米德給圓周與直徑的比值建立上下界,把近似計算與證明連接起來。
張衡地動儀把地震變為儀器記錄的問題
史籍記載張衡在洛陽製作候風地動儀,以機構動作指示地震方向;原器未存,內部結構與復原方式仍有討論。
托勒密用幾何模型計算天空
《天文學大成》彙集觀測、星表和幾何模型,以地球靜止的框架推算日月與行星位置,成為長期使用的計算體系。
蓋倫的解剖研究兼具觀察與類推
蓋倫通過動物解剖和臨床經驗研究身體,留下影響深遠的醫學著作,也把動物結構類推到人體而產生錯誤。
劉徽為《九章算術》追問算法為什麼成立
劉徽為積累多代知識的《九章算術》作注,解釋算法、幾何關係與割圓方法,使計算步驟與數學理由相互支撐。
《阿耶波多曆算書》讓數表服務於天文學
阿耶波多(亦譯阿里亞巴塔)在簡練的梵文詩節中組織數學與天文計算,討論地球自轉,並計算天體位置和食象。
婆羅摩笈多把零納入運算規則
《婆羅摩修正體系》討論零、正數與負數的計算,使零不只充當空位記號,也進入可以操作的數的關係。
花拉子米把方程解法編成代數學
花拉子米用文字和幾何解釋一次、二次方程的系統解法,面向繼承、貿易與測量等實際計算需求。
拉齊比較症狀,區分天花與麻疹
拉齊在臨床著述中比較病人的表現,討論天花與麻疹的差別,讓診療經驗成為可以質疑和辨析的文字材料。
伊本·海賽姆把光、視覺與實驗聯繫起來
《光學書》把幾何分析、視覺研究和實驗安排相結合,用光進入眼睛的途徑解釋看見物體,而非眼睛射出視覺線。
沈括在筆記中比較磁針與地理方向
《夢溪筆談》記錄磁針並不總與正南完全重合,也討論地形與自然現象,呈現跨領域觀察和比較的知識方式。
蘇頌與合作者把觀天、演示和報時接成一座儀象臺
蘇頌、韓公廉等人主持研製水運儀象臺,以水力和傳動機構協同觀測、星象演示與報時,是多人合作的綜合裝置。
馬拉蓋天文臺把觀測與模型批評組織起來
圖西主持建設馬拉蓋天文臺,彙集儀器、觀測者和藏書,在地心體系內部重新檢驗行星模型的幾何與物理一致性。
瑪雅抄本用數表編排金星與食象
德累斯頓瑪雅抄本把曆法、金星週期和食象相關計算編成表格,體現長期知識傳統;抄本年代不是知識起源的年代。
哥白尼出版把地球置於運動中的宇宙模型
《天體運行論》在紐倫堡出版,以地球自轉和繞日運行重新安排天體運動,並保留圓周運動等既有數學構件。
維薩里用人體解剖與圖像檢驗舊書
《人體構造》在巴塞爾出版,把人體解剖、詳細插圖和文字說明結合起來,對照實際身體檢驗蓋倫傳統的若干描述。
開普勒讓橢圓軌道接受觀測的檢驗
利用第谷長期積累的火星觀測,開普勒提出橢圓軌道和等面積規律,放棄行星必須沿完美圓周勻速運行的要求。
《星際信使》讓望遠鏡所見進入公共論爭
伽利略公佈月面起伏、銀河中的眾多恆星和木星衛星的觀測,用可重複觀看的新現象挑戰舊的天空圖景。
《原理》以同一動力學聯繫地面與天空
牛頓把運動定律與萬有引力組織成數學體系,用同一框架研究地面物體、行星與衛星的運動,並提出可比較的定量推論。
林奈把自然界整理成分類表
《自然系統》初版用表格排列動物、植物與礦物,為自然史建立便於比較和交流的分類框架,後續版本仍不斷修訂。
拉瓦錫的化學教科書重新解釋燃燒
拉瓦錫以稱量實驗、氧參與燃燒的解釋和新的化學語言組織《化學基礎論》,推動化學研究的系統化。
詹納開展牛痘接種試驗
詹納給詹姆斯·菲普斯接種牛痘材料,並繼續觀察其對天花的抵抗情況;公開論證與推廣發生在此後。
法拉第用線圈演示電磁感應
法拉第發現一個電路電流的變化能夠在另一個線圈中感生電流,隨後繼續研究磁鐵與運動產生電流的條件。
洛夫萊斯闡釋可編程機器的可能
洛夫萊斯為梅納布雷亞介紹巴貝奇分析機的文章增添附註,討論運算步驟,也思考機器處理數字以外符號的潛力。
《物種起源》系統論證自然選擇
達爾文把長期觀察組織成自然選擇的論證;華萊士此前獨立提出相近機制,兩人的相關文字已於1858年共同發表。
元素週期表把性質變化變成預測工具
門捷列夫按原子量和化學性質安排元素,並為未知元素留下位置;邁耶等人的相關工作也共同推動了週期體系。
科赫報告結核病的細菌病原
科赫以染色、培養和動物實驗組成證據鏈,報告結核桿菌與結核病的關係,推進傳染病病因的實驗研究。
居里等人從放射性追索新元素
瑪麗與皮埃爾·居里通過測量礦石的放射性尋找未知成分,先後報告釙與鐳;鐳的研究還包括貝蒙等合作者。
狹義相對論重述空間與時間
愛因斯坦從相對性原理和真空光速不變出發,重新分析不同慣性參考系如何比較時間、長度和運動。
散射實驗促成原子核模型
盧瑟福解釋蓋革和馬斯登的粒子散射結果,提出原子正電荷與大部分質量集中在很小區域的模型。
量子力學形成多種相互關聯的表述
海森堡、玻恩、約爾當、薛定諤、狄拉克等人發展矩陣、波動和概率表述,改寫人們描述微觀物質的方式。
青黴素從抑菌現象走向藥物研究
弗萊明觀察到黴菌周圍細菌生長受抑;把青黴素變成可治療和規模生產的藥物,還需要多年後團隊合作的突破。
拉曼與克里希南研究光散射的頻率變化
拉曼與克里希南在加爾各答研究散射光,發現少量散射光的頻率發生變化,為用光譜識別分子提供重要方法。
圖靈用抽象機器刻畫可計算性
圖靈以讀寫符號的抽象機器研究機械計算的能力和邊界,並描述通用機器;它是數學模型,並非一臺已經建成的電腦。
DNA雙螺旋模型與關鍵實驗證據一同發表
沃森與克里克提出雙螺旋模型,富蘭克林、戈斯林、威爾金斯等人的衍射研究與其他化學證據同樣是關鍵貢獻。
第一顆人造地球衛星進入軌道
蘇聯發射斯普特尼克1號,人造物體首次進入地球軌道;無線電信號和軌道觀測使太空探索進入新的階段。
中國團隊人工全合成結晶牛胰島素
中國科學院與北京大學的研究人員協作完成人工全合成結晶牛胰島素,展示了從化學肽鏈到有生物活性蛋白質的能力。
板塊構造把海底、地震與大陸運動聯繫起來
麥肯齊、帕克、摩根、勒皮雄等人用球面上運動的板塊綜合海底擴張、地震和斷層證據,建立全球性的地球科學框架。
阿波羅11號實現首次載人登月
阿姆斯特朗與奧爾德林的登月艙在月球著陸,柯林斯留在月球軌道;樣品、儀器和照片為月球研究提供新的直接材料。
青蒿提取與青蒿素分離取得關鍵突破
屠呦呦團隊改進低溫提取方法,獲得抗瘧效果顯著的青蒿提取物,並繼續開展早期臨床觀察、有效成分分離與純化。
CRISPR-Cas9被改造成可編程的DNA切割工具
吉內克、杜德納、沙爾龐捷等合作者展示RNA引導Cas9切割指定DNA的機制,為後續基因編輯提供關鍵方法。
大型實驗宣佈發現與希格斯玻色子相符的新粒子
歐洲核子研究中心的ATLAS和CMS合作組宣佈發現約125吉電子伏的新粒子,其性質與長期尋找的希格斯玻色子相符。
嫦娥六號帶回首批月球背面樣品
嫦娥六號返回器在內蒙古著陸,帶回月球背面樣品,為比較月球正面與背面的地質差異提供了直接研究材料。