文明图志 / 科学史

科学史:发现、观念与证据

从测量星空到探索生命,沿着地图与时间轴认识科学知识如何形成、交流和修正。

以几何、星空和科学仪器图形呈现的时代主题示意;并非历史现场。
原创时代主题示意图,用于提示知识与研究主题,不是历史文物、历史现场或这一具体事件的记录。

从六个时代开始

古代技术、数学传统、科学机构和现代发现的目的与证据各不相同。涉及“首次发现”的叙述,在证据有限或存在共同贡献时保留必要限定。

精选故事

  1. 约公元前1800年 · 数学

    巴比伦泥板留下直角三角形的数表

    Plimpton 322泥板用六十进制记录成组的数,显示古巴比伦书吏能够处理复杂的直角三角形关系。

  2. 约公元前1550年 · 数学

    莱因德纸草把分数与测量写成习题

    书吏阿赫摩斯抄写的数学纸草,把分配、面积和体积等问题编成可学习的计算步骤,并承接更早文本。

  3. 约公元前400年(核心文本时期) · 生命科学

    希波克拉底文集记录病程与生活环境

    希波克拉底传统关注症状、病程、饮食与环境,形成多位作者参与的医学文本,而非一人的完整理论。

  4. 约公元前300年 · 数学

    《几何原本》把数学组织成证明的链条

    欧几里得整理前人的几何与数论成果,由定义和基本假设推导命题,使论证结构本身成为可学习的对象。

  5. 约公元前3世纪 · 天文学

    阿里斯塔克斯设想运动的地球

    阿里斯塔克斯提出地球绕太阳运动的设想;原来的日心论著作失传,主要由其他古代作者的引述传下来。

  6. 约公元前3世纪中叶 · 数学

    阿基米德用多边形夹出圆周率的范围

    通过圆的内接与外切多边形,阿基米德给圆周与直径的比值建立上下界,把近似计算与证明连接起来。

  7. 132年(史书记载的造器年) · 地球科学

    张衡地动仪把地震变为仪器记录的问题

    史籍记载张衡在洛阳制作候风地动仪,以机构动作指示地震方向;原器未存,内部结构与复原方式仍有讨论。

  8. 约150年 · 天文学

    托勒密用几何模型计算天空

    《天文学大成》汇集观测、星表和几何模型,以地球静止的框架推算日月与行星位置,成为长期使用的计算体系。

  9. 约170年(公元2世纪著述时期) · 生命科学

    盖伦的解剖研究兼具观察与类推

    盖伦通过动物解剖和临床经验研究身体,留下影响深远的医学著作,也把动物结构类推到人体而产生错误。

  10. 263年 · 数学

    刘徽为《九章算术》追问算法为什么成立

    刘徽为积累多代知识的《九章算术》作注,解释算法、几何关系与割圆方法,使计算步骤与数学理由相互支撑。

  11. 499年 · 天文学

    《阿耶波多历算书》让数表服务于天文学

    阿耶波多(亦译阿里亚巴塔)在简练的梵文诗节中组织数学与天文计算,讨论地球自转,并计算天体位置和食象。

  12. 628年 · 数学

    婆罗摩笈多把零纳入运算规则

    《婆罗摩修正体系》讨论零、正数与负数的计算,使零不只充当空位记号,也进入可以操作的数的关系。

  13. 约830年 · 数学

    花拉子米把方程解法编成代数学

    花拉子米用文字和几何解释一次、二次方程的系统解法,面向继承、贸易与测量等实际计算需求。

  14. 约900年前后 · 生命科学

    拉齐比较症状,区分天花与麻疹

    拉齐在临床著述中比较病人的表现,讨论天花与麻疹的差别,让诊疗经验成为可以质疑和辨析的文字材料。

  15. 约11世纪前半 · 物理学

    伊本·海赛姆把光、视觉与实验联系起来

    《光学书》把几何分析、视觉研究和实验安排相结合,用光进入眼睛的途径解释看见物体,而非眼睛射出视觉线。

  16. 约1088年前后 · 地球科学

    沈括在笔记中比较磁针与地理方向

    《梦溪笔谈》记录磁针并不总与正南完全重合,也讨论地形与自然现象,呈现跨领域观察和比较的知识方式。

  17. 1088—1092年(研制阶段) · 天文学

    苏颂与合作者把观天、演示和报时接成一座仪象台

    苏颂、韩公廉等人主持研制水运仪象台,以水力和传动机构协同观测、星象演示与报时,是多人合作的综合装置。

  18. 1259—1262年(建设与启用) · 天文学

    马拉盖天文台把观测与模型批评组织起来

    图西主持建设马拉盖天文台,汇集仪器、观测者和藏书,在地心体系内部重新检验行星模型的几何与物理一致性。

  19. 约1300—1521年(现存抄本断代) · 天文学

    玛雅抄本用数表编排金星与食象

    德累斯顿玛雅抄本把历法、金星周期和食象相关计算编成表格,体现长期知识传统;抄本年代不是知识起源的年代。

  20. 1543年(出版年) · 天文学

    哥白尼出版把地球置于运动中的宇宙模型

    《天体运行论》在纽伦堡出版,以地球自转和绕日运行重新安排天体运动,并保留圆周运动等既有数学构件。

  21. 1543年6月(初版刊记) · 生命科学

    维萨里用人体解剖与图像检验旧书

    《人体构造》在巴塞尔出版,把人体解剖、详细插图和文字说明结合起来,对照实际身体检验盖伦传统的若干描述。

  22. 1609年(《新天文学》出版) · 天文学

    开普勒让椭圆轨道接受观测的检验

    利用第谷长期积累的火星观测,开普勒提出椭圆轨道和等面积规律,放弃行星必须沿完美圆周匀速运行的要求。

  23. 1610年3月12日(出版日) · 天文学

    《星际信使》让望远镜所见进入公共论争

    伽利略公布月面起伏、银河中的众多恒星和木星卫星的观测,用可重复观看的新现象挑战旧的天空图景。

  24. 1687年(初版出版) · 物理学

    《原理》以同一动力学联系地面与天空

    牛顿把运动定律与万有引力组织成数学体系,用同一框架研究地面物体、行星与卫星的运动,并提出可比较的定量推论。

  25. 1735年(初版出版) · 科学方法

    林奈把自然界整理成分类表

    《自然系统》初版用表格排列动物、植物与矿物,为自然史建立便于比较和交流的分类框架,后续版本仍不断修订。

  26. 1789年(著作出版) · 化学

    拉瓦锡的化学教科书重新解释燃烧

    拉瓦锡以称量实验、氧参与燃烧的解释和新的化学语言组织《化学基础论》,推动化学研究的系统化。

  27. 1796年5月14日(接种试验) · 生命科学

    詹纳开展牛痘接种试验

    詹纳给詹姆斯·菲普斯接种牛痘材料,并继续观察其对天花的抵抗情况;公开论证与推广发生在此后。

  28. 1831年8月29日(感应环试验) · 物理学

    法拉第用线圈演示电磁感应

    法拉第发现一个电路电流的变化能够在另一个线圈中感生电流,随后继续研究磁铁与运动产生电流的条件。

  29. 1843年(译文与附注出版) · 计算科学

    洛夫莱斯阐释可编程机器的可能

    洛夫莱斯为梅纳布雷亚介绍巴贝奇分析机的文章增添附注,讨论运算步骤,也思考机器处理数字以外符号的潜力。

  30. 1859年11月24日(初版出版) · 生命科学

    《物种起源》系统论证自然选择

    达尔文把长期观察组织成自然选择的论证;华莱士此前独立提出相近机制,两人的相关文字已于1858年共同发表。

  31. 1869年(门捷列夫周期表发表) · 化学

    元素周期表把性质变化变成预测工具

    门捷列夫按原子量和化学性质安排元素,并为未知元素留下位置;迈耶等人的相关工作也共同推动了周期体系。

  32. 1882年3月24日(报告发现) · 生命科学

    科赫报告结核病的细菌病原

    科赫以染色、培养和动物实验组成证据链,报告结核杆菌与结核病的关系,推进传染病病因的实验研究。

  33. 1898年(钋与镭的研究报告) · 化学

    居里等人从放射性追索新元素

    玛丽与皮埃尔·居里通过测量矿石的放射性寻找未知成分,先后报告钋与镭;镭的研究还包括贝蒙等合作者。

  34. 1905年(论文发表) · 物理学

    狭义相对论重述空间与时间

    爱因斯坦从相对性原理和真空光速不变出发,重新分析不同惯性参考系如何比较时间、长度和运动。

  35. 1911年(核式原子模型) · 物理学

    散射实验促成原子核模型

    卢瑟福解释盖革和马斯登的粒子散射结果,提出原子正电荷与大部分质量集中在很小区域的模型。

  36. 1925—1927年(理论形成阶段) · 物理学

    量子力学形成多种相互关联的表述

    海森堡、玻恩、约尔当、薛定谔、狄拉克等人发展矩阵、波动和概率表述,改写人们描述微观物质的方式。

  37. 1928年(抑菌现象观察) · 生命科学

    青霉素从抑菌现象走向药物研究

    弗莱明观察到霉菌周围细菌生长受抑;把青霉素变成可治疗和规模生产的药物,还需要多年后团队合作的突破。

  38. 1928年(实验发现与报告) · 物理学

    拉曼与克里希南研究光散射的频率变化

    拉曼与克里希南在加尔各答研究散射光,发现少量散射光的频率发生变化,为用光谱识别分子提供重要方法。

  39. 1936年(可计算数论文) · 计算科学

    图灵用抽象机器刻画可计算性

    图灵以读写符号的抽象机器研究机械计算的能力和边界,并描述通用机器;它是数学模型,并非一台已经建成的电脑。

  40. 1953年4月25日(论文发表) · 生命科学

    DNA双螺旋模型与关键实验证据一同发表

    沃森与克里克提出双螺旋模型,富兰克林、戈斯林、威尔金斯等人的衍射研究与其他化学证据同样是关键贡献。

  41. 1957年10月4日(发射入轨) · 天文学

    第一颗人造地球卫星进入轨道

    苏联发射斯普特尼克1号,人造物体首次进入地球轨道;无线电信号和轨道观测使太空探索进入新的阶段。

  42. 1965年9月17日(观察到结晶) · 生命科学

    中国团队人工全合成结晶牛胰岛素

    中国科学院与北京大学的研究人员协作完成人工全合成结晶牛胰岛素,展示了从化学肽链到有生物活性蛋白质的能力。

  43. 1967—1968年(综合模型形成) · 地球科学

    板块构造把海底、地震与大陆运动联系起来

    麦肯齐、帕克、摩根、勒皮雄等人用球面上运动的板块综合海底扩张、地震和断层证据,建立全球性的地球科学框架。

  44. 1969年7月20日(登月舱着陆,UTC) · 天文学

    阿波罗11号实现首次载人登月

    阿姆斯特朗与奥尔德林的登月舱在月球着陆,柯林斯留在月球轨道;样品、仪器和照片为月球研究提供新的直接材料。

  45. 1971—1972年(提取与分离阶段) · 生命科学

    青蒿提取与青蒿素分离取得关键突破

    屠呦呦团队改进低温提取方法,获得抗疟效果显著的青蒿提取物,并继续开展早期临床观察、有效成分分离与纯化。

  46. 2012年6月28日(论文在线发表) · 生命科学

    CRISPR-Cas9被改造成可编程的DNA切割工具

    吉内克、杜德纳、沙尔庞捷等合作者展示RNA引导Cas9切割指定DNA的机制,为后续基因编辑提供关键方法。

  47. 2012年7月4日(新粒子发现公告) · 物理学

    大型实验宣布发现与希格斯玻色子相符的新粒子

    欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS合作组宣布发现约125吉电子伏的新粒子,其性质与长期寻找的希格斯玻色子相符。

  48. 2024年6月25日(返回器着陆,北京时间) · 天文学

    嫦娥六号带回首批月球背面样品

    嫦娥六号返回器在内蒙古着陆,带回月球背面样品,为比较月球正面与背面的地质差异提供了直接研究材料。

有想法,告诉我们