所謂科學革命……勝過自基督教興起以來的一切事物，使文藝複興和宗教改革運動均降為僅僅是一係列事件中的一個事件，僅僅是中世紀基督教世界體係中的內部的替換。…科學革命作為現代世界和現代思想的起源如此赫然地聳現，以致我們對歐洲曆史時期的通常的劃分已成為一種時代錯誤，成為一種阻礙物。
赫伯特·巴特菲爾德
不到400年的時間，即大約6個平均生命期，把哥白尼的成果與愛因斯坦的成果分隔開來。不過，在這短暫的一段時間內，科學已從少數熱心之士的秘密副業發展為也許可恰當稱為現代文明的支配力量的東西。今天，科學的主要特點在於其不斷加快的發展速度。1899年，英國著名博物學家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊士出版了一部著作，題名為《奇妙的世紀》。他指的是他所處的19世紀；在他看來，19世紀經曆的科學進步較人類先前所有世紀經曆的還要多。然而今天，我們又能誇口說，2o世紀上半世紀中所做的科學工作比以往全部曆史中所做的還要多。
回顧起來，似乎科學革命甚至比新石器時代的農業革命具有更大的意義。農業革命使文明成為可能，但是，一旦前進了這一大步，農業就沒再作出進一步的貢獻。科學則相反，恰好借助於它的研究法而不斷地穩步發展。科學本身包含了無限進步的可能性。如果我們記住餅去數世紀的科學成就和它現今日益加快的發展速度，那麽，我們對科學的驚人的可能性和意義即使不了解，也可以正確估價。此外，科學是人類全體的；由於科學以客觀的研究法為基礎，關於科學的種種提議已為人們所普遍讚同。科學是非西方民族所普遍尊重和追求的西方文明的一個產物。實際上，正是科學及與它有關的技術，使19世紀歐洲對世界的支配成為可能。因此，從前的從屬民族如今正力求通過弄清楚西方對人類作出偉大而獨特的貢獻的秘密來矯正不平衡狀態。
這就是為什麽科學革命對研究世界曆史具有根本的重要性的原因所在。本章將探索這一重大的科學革命從它在近代初期的早期階段直到第一次世界大戰以前的發展過程。
<b>一、科學革命的根源 </b>
科學的根源可追溯到古代的美索不達米亞和埃及、古典時代的希臘和中世紀的穆斯林世界。不過，科學革命是西方文明的獨特產物。原因似乎在於，隻是在西方，科學才成為一般社會的組成部分。或者換句話說，隻是在西方，哲學家-科學家與匠人才實現聯合，互相促進。因此，正是這種科學與社會的聯合、科學家與匠人的聯合，大大促成科學在西方世界的空前繁榮。
所有人類社會中的匠人都發展了狩獵、捕魚、務農以及加工木頭、石塊、金屬、禾本科植物、纖維、塊根植物和獸皮等方麵的某些技術。他們通過觀察和試驗，逐步改進自己的技術，有時使技術達到很高的水平，如愛斯基摩人就是這樣。不過，所有近代以前的社會所取得的進步的程度都受到了明顯的限製。原因在於，匠人僅僅對製作罐子、建造房屋或製造小船感興趣，並不為根本的化學原理或機械原理操心。他們對因果現象之間的關係不探究。總之，明確說來，匠人關心的是技術上的實際知識，而不是科學上的潛在原因。
這一點的意義可用詹姆斯·布賴恩特·科南特給科學下的定義予以表明；科南特將科學定義為"通過實驗和觀察發展起來並引起進一步的實驗和觀察的一係列互相聯係的概念係統。"按照科南特的定義，"概念係統"構成科學的基礎。顯而易見，匠人缺乏"概念係統"。相反，這樣的係統曆來是哲學家（在近代以前的時代，知識分子通常稱為哲學家）所關心的。然而，眾所周知，這些哲學家對於日常生活中的問題既不了解，也無能力處理。他們認為自己是超脫世事的，把時間用於思索永恒的真理或試圖使一個支離破碎的世界成為人的頭腦所能理解的東西。無容置疑，哲學家和匠人在某些時代裏確曾一道工作，使複雜的曆法、導航設備和古代的日常儀式得以產生。然而，實情仍舊是，直到近代以前，發展的趨勢始終是朝著分離——朝著思想家與勞動者相分離的方向進行。
西方的偉大成就是使這兩者聯合起來。知道實際知識與了解潛在原因的結合，奠定了科學的基礎，推進了科學的發展，使科學成為今日的支配力量。
為什麽這一劃時代的發展會出現在西方呢？一個原因在於文藝複興的人文主義學術成就。學者和藝術家強烈反對中世紀的整個生活方式，努力創造盡可能與古典時代的生活力式相似的新的生活方式。他們不再希望通過穆斯林和經院哲學家的變形眼鏡來看古人，而是直接求助於原始資料，親自掘起雕像、閱讀原文。他們可以接近的不僅有柏拉圖和亞裏土多德，還有歐幾裏德和阿基米德；這些學者曾促進了物理學和數學的研究。更重要的是從各門生物科學中得到的鼓舞。醫生們研究了希波克拉底和加倫的全部著作，博物學家們則研究了亞裏士多德、迪奧斯科裏斯和泰奧弗拉斯托斯的著作。但是，應該強調，文藝複興還有反科學的另一麵，巫術和對魔鬼的研究的複興就是一個例證（見第二章第二節）。
若無西歐的縮小匠人與學者之間的鴻溝的有利的社會環境，人類學識上的這些成果獨自原不可能引起科學革命。匠人在文藝複興期間並不象在古典時代和中世紀時代那樣受鄙視。人們尊重紡紗、織布、製陶術、玻璃製造、尤其是日益重要的采礦和冶金術方麵的實用工藝。在文藝複興時期的歐洲，所有這些行業都由自由民而不是象在古典時代那樣由奴隸經管。這些自由民在社會地位和經濟地位上並不象中世紀的匠人那樣與統治集團相距很遠。文藝複興期間工匠的地位的提高，使工匠與學者之間自文明開始以來一向非常脆弱的聯係能得到加強。他們各自都作出了重要貢獻。工匠擁有古代的舊技術，並在舊技術上添加了中世紀期間發展起來的新發明。同樣，學者提供了關於被重新發現的古代、關於中世紀的科學的種種事實、推測及傳統做法。這兩條途徑的融合是很緩慢的，但最終，它們引起一個爆發性的聯合。
與工匠和學者的這種聯合密切聯係的是勞動和各學者或科學家的思想的相應的聯合。在古代，存在著一種反對創造性的學習與體力勞動相結合的強烈偏見。這種偏見大概起因於古代的體力勞動與奴隸製度相聯係；它甚至在奴隸製度幾乎消失以後，仍存留於中世紀歐洲。"中世紀經院哲學家在"自由"藝術和"奴隸"藝術之間、在僅僅靠頭腦完成的工作和改變了物質形態的工作之間劃界線。例如，詩人、邏輯學家和數學家屬於第一類別，雕刻家、釉工和鐵器工人則屬於第二類別。這種兩分法的有害影響在醫學領域表現得非常明顯。內科醫生的工作沒有改變物質形態，所以被認為是"自由的"，而外科醫生的工作按照同一標準則被看作是"奴隸的"。因此，實驗受到輕視，活體解剖被認為是非法的、令人厭惡的。
威廉·哈維（1578-1657年）之所以能作出關於心髒和血液的運動的偉大發現，是因為他堅決不理睬對體力勞動的這種藐視。數十年間，他一直進行各種艱苦的實驗。他切開從大動物到小昆蟲的種種生物的動脈和靜脈，謹慎、耐心地觀察和記錄血液的流動和心髒的運動。他還利用新的放大鏡來觀察螞蜂、大黃蜂和蒼蠅。這一步驟在今天似乎是切合實際、明擺著的，但在哈維的時代，肯定是既不合理，也不顯而易見的。據當時傑出的神學家理查德·胡克所說，理性而非實驗，才是"人類獲得關於合理和不合理的事物的知識"的手段。胡克的這句話是我們難以理解的；這表明科學革命對我們的思想方式和生活方式的影響是如何根本且無孔不入。但是，對哈維來說，工作於17世紀初葉、堅持實驗的方法，是一個需要勇氣和獻身的、令人難於忍受的智力上的嚴峻考驗。
地理大發現和海外地區的開辟也促進了科學的發展。新的植物、新的動物、新的恒星甚至新的人們和新的人類社會相繼被發現，所有這些都向傳統的思想和設想提出了挑戰。值得注意的是，在英國偉大的科學倡導者弗朗西斯·培根（1561-1626年）的著作中，有許多地方是借用遠航探險作比喻。培根表示自己渴望成為新的知識世界中的哥倫布。穿過直布羅陀海峽兩岸的懸岩（舊知識的象征），駛入大西洋，以尋找新的、更有用的知識。事實上，他曾明確地說過，"通過在我們時代已開始習以為常的遠距離的航海和旅行，人們已揭露和發現了自然界中許多可使哲學得到新的光亮的事物。"
歐洲的科學革命在很大程度上應歸功於同時發生的經濟革命。近代初期，西歐的商業和工業有了迅速發展。歐洲各國之間的貿易隨著遠東、東印度群島、非洲和南北美洲的新的海外市場的出現而大幅度增長。工業也取得了顯著收益，尤其是在英國；英國采煤和煉鐵業的發展為後來的工業革命打下了基礎。這些經濟上的進步導致技術上的進步；後者轉而又促進了科學的發展和受到科學的促進。遠洋貿易引起對造船和航海業的巨大需求。為了製造羅盤、地圖和儀器，出現了一批新的、有才智的、數學上受過訓練的工匠。航海學校在葡萄牙、西班牙、荷蘭和法國相繼開辦，天文學由於其明顯的實用價值而得到認真的研究。同樣，采礦工業的需求引起動力傳送和抽機方麵的進步。這證明是重新開始關心機械原理和液壓原理的起點。同樣，冶金業是化學取得顯著進步的主要原因。日漸擴大的采礦作業使新礦石甚至新金屬如鉍、鋅和鈷顯露出來。分離和處理這些新礦石和新金屬的技術必須用類推法找到，並以痛苦的經驗予以矯正。但是，這樣做時，化學的一般原理開始形成，其中包括氧化和還原、蒸餾和混合的原理。
這些成就給了科學家即哲學家以自信和信心，使他們堅信自己是一個新時代的先驅。早在1530年，法國國王的醫生瓊·費尼爾就寫道：
但是，倘使我們的長者及其前輩如他們的先人一樣隻是沿著同樣的道路前進，將會怎樣呢？…不，正相反，在哲學家看來，轉移到新的道路和體係上，不讓貶低者的聲音、古代文化的影響和掌權者的成熟嚇住那些要宣布自己觀點的人，是很有益的。那樣，每個時代就會產生其自己的大量的新的創造者和新的藝術。在長達12個世紀的神魂顛倒以後，我們這一時代看到藝術和科學光榮地重新興起。現在，藝術和科學的輝煌比得上古代，或者說超過了古代。當今時代在任何方麵都無需鄙視自己，無需思暮古人的知識。……如今，我們對代正在做古人夢想不到的事。…由於我們的航海者的傑出才能，大洋已被越過，一些新的島嶼已被求現。印度遙遠的隱密地方已展現出來了。我們的祖先所不知道的西方的大陸，即所謂的美洲，在很大程度上已開始為人們所了解。在所有這一切中，在有關天文學方麵，帕拉圖、亞裏士多德和舊哲學家曾取得進步，托勒密曾進而作出更大量的貢獻。然而，他們中間若有誰今日返回人間，就會發現，地理學改變了過去的認識。我們時代的航海者給了我們一個新的世界。
一個世紀後，這種自信已增長到憑直覺興奮地期待取得人類的未來成就的程度。1661年，約瑟夫·格蘭德著文先提到"那些傑出的英雄人物"——笛卡爾、伽利略、哈維及其他人，然後開始頗有先見之明地讚美他們正在創造的新世界：
要是那些英雄人物如他們愉快地開始工作時那樣繼續工作下去，他們會用奇跡填滿這個世界。因此，我並不懷疑後代將發現眼下僅僅是傳說的許多東西在實際現實中得到了證實。也許若幹時代以後，前往南部未探明的地帶的航行，甚至可能是飛往月球的航空，並不比前往美洲的航海更不可思議。對於跟在我們後麵的人們來說，買一對翅膀飛入最遙遠的地區，也許同現在買一雙長統靴去騎馬旅行一樣平凡。通過合意的運輸工具與東印度群島那樣遙遠的地方進行協商，對後世來說，就象用書麵通信交換意見對我們來說那樣平常。將現在比較荒蕪的世界改變為天堂，從新近的農學來看，或許是可期待的。
1662年，英國有理二世頒發特許狀，成立"促進自然知識的倫敦皇家學會"。皇家學會的成員們已意識到在技師與科學家之間進行合作的好處，鼓勵並協調全國各專業的成果，以搜集可能促進科學知識的各種資料。"所有地區都忙於並熱心於這項工作：我們發現每天交給[學會]的許多極好的奇物珍品不僅出自博學的、專門的哲學家之手，而且來源於技工的工場、商人的航海、農民的耕地以及紳士的種種運動、養魚塘、獵園和花園。……"
最初，科學從礦山和工場得到的東西比礦山和工場從科學得到的東西多得多。在這早期階段，科學並不是經濟生活的組成部分，對科學的利用是少量、偶而的。甚至在18世紀後期和19世紀初葉工業革命的早期階段也是如此。但是，到19世紀末，形勢起了根本的變化。科學不再處於附屬的、谘詢的地位：它已開始改造舊工業，甚至創造完全新的工業。
<b>二、17世紀的新宇宙 </b>
近代科學最主要的進步發生在與地理學和航海術有密切聯係的天文學領域，是可理解的。由於15世紀的意大利在經濟和文化上是歐洲最先進的國家，意大利是這一進步的發生地，也是可理解的。因而，我們發現，以拉丁化名字哥白尼聞名於世的偉大的米科技·科泊尼克（1473一1543年）離開自己的祖國波蘭前往博洛尼亞上大學。經過6年的學習之後，他回到波蘭，在教會開始了一種積極的生涯。但是，他還繼續分析研究他在意大利時便已從事的天文學方麵的問題，特別是因為當時對設計一種更精確的曆法人們普遍感興趣。他采納某些古代哲學家認為太陽而非地球是宇宙的中心的觀念，然後論證這種觀念為天體運動提供了一種比傳統的托勒密體係更簡單的解釋。
最遠的是恒星大球，包羅一切，本身是不動的。它是其他天體的位置和運動必須的參考背景。有人認為，它也有某種運動；但是，我們將從地球運動出發對這種視變化作另外的解釋。在行星中土星的位置最遠，30年轉一周；其次是木星，12年轉一周；然後是火星，兩年轉一周。第四是一年轉一周的地球和同它在一起的月亮。金星居第五，9個月轉一周；第六為水星，8o天轉一周。中央就是太陽。在這華美的殿堂裏，為了能同時照亮一切，我們還能把這個發光體放到更好的位置上嗎？太陽被稱為宇宙之燈，宇宙之心，宇宙的主宰。於是，太陽好象是坐在王位上統率著圍繞它轉的行星家族。……因此，我們發現，這種順序顯出宇宙具有令人讚歎的對稱性和軌道的運動與大小的和諧，而這是其他方法辦不到的。
1530年，哥白尼印發了其著作的簡短提要；1543年即他去世那年，《天體運行論》全書出版。雖然哥白尼是有名的數學家和天文學家，但他的假說最初卻受到蔑視。當地陳述地球每日繞著地軸轉動、每年圍繞太陽運轉時，他是在發表左道邪說，因為按照基督教《聖經》，約書亞已使太陽靜立在天空中不動。此外，他的假說與常識不一致。如果地球在旋轉，它的運動不就會產生強大的風嗎？向上拋的物體不就會落後於旋轉中的地球的表麵嗎？哥白尼的新天文學使新物理學成為必需。這一需要由富有的佛羅倫薩人伽利略（1564－1642年）予以滿足。
伽利略的方法是嚴格地以經驗為根據的。他以實驗上的、可證實的事實反對亞裏土多德和經院哲學家的傳統多言。他起初是個物理學家，關心的是找到地麵上運動的規律，以解決軍事工程和土木工程方麵的問題。他還進一步做了力學方麵的實驗；在實驗中，他發明了測定微小的時間間隔的更精確的方法，找到了估算空氣阻力、摩擦力和存在於自然界的其他阻力的手段，並設想出用抽象的數學術語表達的純粹或絕對的運動、力量和速度。
當時，伽利略在天文學方麵的成果影響更大，隻是並非同樣地根本和具有獨創性。他利用了在荷蘭作為製造眼鏡的副產品而剛被發明的望遠鏡。據傳說，約1600年前後，荷蘭船上的一個孩子最先通過兩個鏡片觀看窗外，發現外麵的事物似乎被放大了。無論如何，已成為哥白尼的忠實信徒的伽利略熱情地利用這新儀器察看天空中的實際情形。即使在這些有著驚人的科學發現的日子裏，人們也能意識到伽利略的戲劇性的言行，因為他發現了一個全新的世界，並正確評價了他所觀察到的東西的意義：
將引起最大的驚訝之處、實際上也是特別促使我提請所有天文學家和哲學家予以注意之處，在於這一點，即我已發現了四顆行星，它們是在我之前的任何一位天文學家所未曾了解和觀察到的。……借助於望遠鏡，任何人都可多少觀察到這一點；它如此清楚地出現在感官前，以致古往今來煩擾哲學家們的所有爭辯立刻為我們眼睛看到的無可辯駁的證據所破除，從而，使我們擺脫了有關這一科目的羅嗦的爭論，因為銀河係隻不過是一團成串地聚集在一起的數不清的星體。如果有誰把望遠鏡直接對準銀河係的任何部分，眼前就會出現一大群星體；其中許多星體還算大，而且極其明亮，但是，小星體的數目完全無法確定。
伽利略對木星有若幹衛星、衛星象月亮圍繞地球那樣繞著木星轉這一發現印象尤其深。所有這一切證據都使他確信哥白尼理論的正確性。它表明天體也許具有和地球一樣的實質，是一團團在空間轉動的物質。地球和天空之間的傳統區分開始引起懷疑。這對哲學和神學是一次粉碎性的、令人吃驚的打擊。伽利略被宗教法庭判罪，並被迫假裝認錯。但是，他的發現對富有思想的人們的影響是不可抵擋的。詩人們一再把他比作哥倫布和其他發現者。
屈服吧，韋斯魯奇，讓哥倫市也屈服吧。
誠然，他們各自都掌握了通過未知的大海的航路。……
但是，隻有你，伽利略，給了人類以一連串的星體，
天上的新的星座。
約翰·多恩表述了新天文學的這種使人不安、擾亂人心的影響，他寫道，"一切都破碎了，一切都失調了。"不過，這一時期中，知識界有兩位領袖並沒因這種表麵上的混亂而心煩意亂。他們是思想謹嚴的笛卡爾（1596－1650年）和弗朗西斯·培根；他們指出了科學的潛力，並在上流社會中把科學提高到可與文學相比的地位。他們實質上是預言家和宣傳員——他們已看到了這門新學科的前景，把教導世人作為自己的職責。
笛卡爾和培根看問題的方式完全不同。笛卡爾是偉大的數學家，是解析幾何的發明者。在某種意義上，可以說，他把從希臘人那裏得到的幾何學與從穆斯林那裏學來的代數學統一起來。從此以後，有可能用代數方法解釋幾何學，發展起種種新的數學。笛卡爾深深地被數學方法的前景吸引住了，以致把數學方法作為其整個哲學的基礎。他堅決認為，唯一正確的認識方法是依靠數學上的推理和抽象。在他看來，實驗僅僅是演繹推理的輔助手段。他相信，通過清晰的思考，能發現理性上可認識的任何事物。
到這一世紀末，笛卡爾的弟子已大量增加，不計其數。用一位曆史學家的話來說："各大學都信奉笛卡爾哲學，侯爵、科學業餘愛好者、柯爾貝爾和國王是笛卡爾哲學的信徒。法國將動詞''使成為笛卡爾主義者''變位，歐洲熱烈地仿效。"這種普及的意義在於，理性的探究和判斷被擴展到各領域。所有的傳統和權威都必須接受理性的檢查。
相反，培根使用歸納法；歸納法是從事實開始的，然後進行到普遍性的原理。為了獲知根本的原因，培根說，我們必須研究關於各種現象的博物學，搜集有關各種現象的一切觀察資料，將它們列成表，注意哪些現象是以彼此不同的方式相聯係的，然後，僅僅通過機械的排除方法，發現某已知現象的原因。作為對中世紀經院方法的一種補救，培根的成果在思想史上具有最大的價值。不過，應該注意到，科學的發現很少甚至從未用純粹的培根方法作出過。任何問題都存在著極多的現象，若不借助於靠科學的想象力設想出來的假設，就無法予以成功的研究。搜集事實是為了證明或駁斥從假設中演繹出來的推論，因而，有待檢查的事實的數目是易駕馭的。
培根在強調科學的功利主義的價值方麵也是非常出色的：
科學的真正的、合法的目標隻在於這一點，即人類生活因新的發現和力量而豐富。…城市創立者、法律製定者、人民的神父、暴君的根除者和某階級中的英雄人物所造成的有益影響僅僅擴展到一些範圍狹小的空間，僅僅持續短暫的時期，而發明者的成果雖是一種不太壯觀和炫耀的東西，卻是到處都被感覺到且永遠存留下去。
為了從科學取得最大的好處，培根極力主張創辦促進科學研究的學會。早在1560年，那不勒斯就已建立自然分泌學院。1603年，羅馬成立林琴科學院21661年，佛羅倫薩成立科學分析學院。與此同時，在英國，一個以往以"哲學院"或"無形學院"的名義偶爾舉行會晤的科學團體於1662年被改組成皇家學會。在法國，一個相應的科學院於1666年由路易十四創立；在其他國家，一些相似的學會也相繼成立。這些機構促進了科學的發展，尤其是從它們大多很快就發行定期刊物以取代個人之間通信這種較陳舊的方法以後。
科學早期階段最傑出的人物是牛頓（1642-1727年），他誕生於伽利略去世的那一年。由於出身於英國的世代農家，牛頓克服種種困難才讀完劍橋大學；他就讀劍橋時，擅長數學。在漫長、忙碌的一生中，他擔任過劍橋數學教授、造幣廠廠長和皇家學會會長。牛頓的貢獻表明他是科學上最偉大的人物，可與歐幾裏得和愛因斯坦媲美。
在數學上，牛頓創立了微積分學，製定了二項式定理，發展了關於方程式的大部分理論，引進了字母標誌。在數學物理學方麵，他推導出可借以預測月亮在諸星體中的未來方位的數表——這對航海來說，是最有價值的一個成就。他創立了流體動力學，其中包括波動傳播理論，他還對流體靜力學作了許多改進。在光學上，他在了解光束、光的折射及色彩現象方麵作出了重要貢獻。但是，正是在物理學領域，牛頓進行了最有意義的研究。在這方麵，他以伽利略的研究為基礎，將後者的成果發展到輝煌的頂點。伽利略主要關心的是地球的運動，牛頓則發現了有關宇宙本身的定律。
伽利略發現，運動中的物體若無一定的外力使它轉向，便作勻速直線運動；這一發現要求人們必須能解釋：為什麽行星不以直線飛離，而趨於落向太陽，結果形成其橢圓形的運行軌道；為什麽月亮同樣地趨於落向地球。牛頓的一個朋友敘述了這位偉大的科學家是如何在觀察果園裏的蘋果從果樹上掉下來時，受到解決這一難題的暗示的：
午飯後，天氣暖和，我們走進果園，在一些蘋果樹的樹蔭下喝茶，隻有他和我兩人。在閑談中，他告訴我，以前，他就是在這同樣的情況下，想到萬有引力的概念。那是由一隻蘋果的下落引起的；蘋果落下時，他正坐在一旁沉思。他心裏想，蘋果怎麽總是筆直地落到地上呢？蘋果怎麽不落向旁邊或往上升，而始終不變地落向地中心呢？無疑，原因在於地球吸引著蘋果。物質必定具有一種吸引力：吸引力的極點必定在地球中心，而不在地球的任何一邊。因此，蘋果垂直地下落，即落向地中心。如果物質如此吸引物質，吸引力必定與物質的分量成正比。所以，不但地球吸引著蘋果，而且蘋果也吸引著地球。真沒想到會存在著一種象我們這裏所稱的引力那樣的力量，它將自己擴展到宇宙中。
牛頓將這一思想發展成方有引力定律；他在其名著《自然哲學的數學原理》（1687年）——按照其拉丁語的書名，通常稱為《原理》——一書中，用大量數據論證了這一定律。根據這一定律，"宇宙中物質的每個粒子都對其他每個粒子有引力；引力與兩個粒子之間距離的平方成反比，與它們質量的乘積成正比。"
以上是撕開天空的麵紗的一個轟動一時的、革命性的解釋。牛頓已發現了一個數學上能證實的根本的宇宙定律；這定律可適用於整個宇宙，也可適用於最微小的物體。實際上，自然界好象是一個巨大的機械裝置，按照通過觀察、實驗、測量和計算可予以確定的某些自然法則進行運轉。人類的各門知識似乎可縮減為有理性的人所能發現的少數簡單的、始終如一的定律。因而，牛頓的物理學的分析方法現今開始不僅被應用於物質世界，而且被應用於思想和知識的整個領域及人類社會。正如伏爾泰所說的，"整個自然界、所有行星竟會服以永恒的法則，而有一種身高5呎的小動物竟能不顧這些法則、完全按照自己的怪想隨心所欲地行動，這是非常奇異的。"尋找決定人類事務的這些永恒法則，是法國革命之前的所謂啟蒙運動的實質。
<b>三、18世紀初期的平靜 </b>
18世紀初葉，人們主要關心的是製定構成啟蒙運動的社會理論、政治理論和經濟理論，沒有作出任何可與17世紀時相媲美的科學發現僅是，由於應用以實驗為基礎進行研究的新方法，科學的某些領域獲得了顯著成果。
例如，在進行了研究靜電的實驗之後，1746年，萊頓大學的兩名教授發明了儲存和急速釋放電能用的所謂的萊頓瓶。本傑明·富蘭克林意識到在萊頓瓶發電產生的火花與天空中的閃電之間有相似之處，就用風箏試驗加以證明。富蘭克林以其典型的實踐方式於1753年研製出預防雷擊的避雷針；雷擊在美洲特別多，曾使人們付出很高代價。他還進一步發展起最早的、全麵的電學理論，這理論至今仍被運用於實際的電路學中。
18世紀初葉，人們對自然界即當時所稱的博物學也有著極大的興趣。自然界幾乎被視作神，視作能永遠加以研究、能永遠給予合乎道德的真實指導的極其重要的東西。博物學熱的明顯證據見於博物學陳列品，這些陳列品是所有花費得起時間和金錢的人收集來的。他們勤奮地搜集礦物、昆蟲、化石及其他物品，並將它們編目。一些海外國家也以其奇特的標本促進了人們在這一方麵的興趣。有些人的收藏品達到巨大的規模，如富裕的漢斯·斯隆爵士（1660-1753年）的收藏品就是一例，它們構成不列顛博物館的核心。
這種搜集和編目使人們能對係統的植物學和動物學作更為根本的闡述。這些領域的一個先驅者是約翰·雷（1627-1705年），他是《植物史》、《昆蟲史》以及關於動物、鳥類、爬行動物和魚類的一些《概要》的著者。例如，關於植物，雷為了按照它們真正的、自然的親緣關係將它們分類，利用了它們的一切特征——果實、花、葉子，等等。雷在其全部工作中排斥魔術、巫術和對各種現象的所有迷信的解釋，緊抓住通過觀察揭示出來的自然原因。在《從創世的工作中看上帝的智慧》一書中，雷拋棄了從奧古斯丁到路德這一時期中不斷重現的一種觀點；這種觀點認為，自然界雖然對宗教沒有敵意，但與宗教是不相幹的，自然界的美麗是一種誘惑，對自然界的研究是浪費時間。雷寫道，"沒有一種工作比細心觀察自然界的美妙作品、尊重上帝無限的智慧和仁慈更有價值、更令人愉快。"
在係統的植物學方麵，繼雷之後的是瑞典教授林奈（卡爾·馮·林奈，1707-1778年），他製訂了將植物分類的最早的、令人滿意的方法，他還將動物劃分成哺乳動物、烏、魚和昆蟲幾大綱。在林宗以後，開始有可能係統地研究植物和動物，發展起比較種種構造和功能的方法。若無這種初步的澄清工作，生物學的進一步發展原是不可能的。
博物學方麵的另一傑出人物是法國貴族布豐（1707-1788年）。1739年，他擔任皇家花園即現在的植物園的管理人，他把它改變成一個巨大的研究院，法國許多著名科學家曾在那裏受到鼓舞和培養。他還寫成36卷的巨著《自然史》，他試圖把有關各門自然科學的所有可得到的知識都編到這部巨著中去。布豐拒絕接受認為地球有大約5，000年的曆史的古老觀點，認為地球最初是一團熔化的物質，漸漸冷卻下來，結出一層地殼，上麵最後出現了各種動植物。他估計這過程約花了10萬年左右；雖然這一估計數比現代科學確定的30至50億年要低得多，但至少市豐已開始走上正確的軌道。這位法國博物學家不能不注意到人類與低級動物在動物學方麵的驚人的相似之處。他曾大膽提出這樣一種見解：如果不是因為基督教《聖經》上已作了明確聲明，人們也許會有興趣去尋找馬和驢、猴子和人類的共同起源。不過，這一見解他後來又收回了。
大約這時，地理學方麵也正在取得巨大進展。地球開始得到係統的勘察和研究。1672年，法國政府派遣讓·裏奇到法屬圭亞那"作於航海有用的天文觀測"。1698年，英國海軍部委派威廉·丹皮爾去"新荷蘭"即澳大利亞探險。丹皮爾不僅對自然地理和動植物作了精確的觀察記錄，而且還增加了原有的水文學、氣象學和地磁學方麵的知識。探險的興趣穩步增長；經皇家學會的提議，詹姆斯·庫克於1768年奉命到南太平洋的塔希提島觀察金星淩日的情況。庫克的以後幾次旨在找到一個南極大陸的航海沒有達到目的，但是，這幾次航海不僅提供了有關澳大利亞海岸、新西蘭海岸和太平洋海岸的新知識，而且還給予了其他具有科學價值的情報。也許要特別提到的是，庫克船長在其首次航海中，有三分之一以上的手下人死於疾病，主要是壞血病。到他進行以後幾次航海時，醫學知識已進步，因此，海員的飲食中增加了柑桔屬水果，結束了令人畏懼的壞血病。
<b>四、化學革命，1770-1850年 </b>
在18世紀的最後25年中開始進行的工業革命對英國和歐洲的經濟、最終對世界的經濟，已發生了深遠的影響。工業革命還影響了科學革命，並轉而受到科學革命的影響。不過，應該強調的是，在整個18世紀和19世紀的大部分時間中，這種影響幾乎隻是朝著一個方向——從工業到科學的方向進行。紡織工業的許多發明是由未受教育的技工作出的；由於有利的經濟環境，他們找到了發揮自己的天賦才能的機會。在這些早期的年代裏，科學以從屬的身份為工業服務。例如，當布匹的增大了的生產超過天然的植物染料的有效供應時，科學便被要求提供人造代用品。同樣，當從家庭釀酒到大規模釀酒的轉變導致災難性的失敗時，科學又被要求去找出原因和解決辦法。對科學的這一類要求大大地有助於科學的發展。以下這一事實可證明工業和科學間的親密關係：18世紀後期和19世紀初葉的大部分科學進步不是象在17世紀那樣來自牛津、劍橋和倫敦，而是來自利茲、格拉斯哥、愛丁堡、曼徹斯特、尤其是伯明翰。
蒸汽機的情況是一個重要的例外。1769年，詹姆斯·瓦特采用了一個始終保持低溫的單獨冷凝器，以後不久，又用曲軸將蒸汽機的往複運動變為旋轉運動，這樣，他利用技術獨創性和科學知識的結合，將蒸汽機的效率提高到一個適當的水平。如果不是可得到蒸汽機的相對無限的動力，工業革命完全有可能在僅僅增加紡織品生產的速度後便漸漸消失，就象發生在中國那樣；在中國，早幾個世紀時曾取得類似的技術進步。
19世紀前半世紀中取得進步最多的一門科學是化學，這在一定程度上是因為化學與組織工業有密切聯係，紡織工業在那數十年間經曆了非常迅速的發展。化學可追溯到人類文明的最早階段，追溯到出現烹調技藝和金屬加工技術、出現藥草的采集和藥物的提取時。從一開始起，人們就因尋找把戲金屬變為黃金的手段、尋找可以發現治愈人類一切病痛的長生不老藥的方法而轉移了化學的目標。雖然這些試圖注定要失敗，但它們仍然揭示了許多化學物質和化學反應。這些東西後來被傳到西歐人那裏，主要是從中國和穆斯林世界傳去的。
那時以前，希臘人已提出一種理論體係，該體係認為有四種基本元素——土、火、氣、水，它們以循環的方式依次轉化18世紀期間，大部分注意力集中在燃燒問題上——物質燃燒時會發生些什麽呢？由於物質消失在煙和火焰中、留下了灰燼，人們斷定，無論如何，在燃燒過程中有某種東西釋放出來。這種東西長期被稱為硫，並被賦予燃素即火的要素的名稱。在對氣體的研究揭示出空氣是一種較向來所想象的要複雜得多的物質以前，這觀念一直支配著化學思想。科學家們被吸引到氣體問題上，是由於礦井和沼澤中存在著能用氣泡加以收集並能燃燒的易燃空氣。早在1755年，愛丁堡的約瑟夫·布萊克就通過加熱石灰石而成功地分離出二氧化碳。然後，1781年，亨利·卡文迪什證明水是由兩份氫和一份氧組成。接著，約瑟夫·普裏斯特利（1733－1804年）又取得重要進展；他分離出氧，並證明正是氧元素在燃燒和呼吸中被消耗。他還進一步證明，在日光下，綠色植物從它們吸收的二氧化碳中分解出氧。從而，他解決了由產氧的植物與產二氧化碳的動物的平衡引起的碳循環的問題。
從氣體研究工作中引出完備結論的是傑出的化學家安托萬·洛朗·拉瓦錫（1743-1794年），他在法國革命期間犧牲於斷頭台。拉瓦錫的典型的氧化實驗非常簡單。他將汞放在一個裝有空氣的密封罐子裏加熱，發現他得到了氧化汞，並發現空氣的量減少了五分之一，亦即失去了空氣中氧的成分。然後，拉瓦錫加熱氧化汞，再一次獲得汞加氧。他極仔細地稱其所有物質的重量，發現每道步驟後失去或獲得的重量等於燃燒過程中增加或減去的氧的重量。因而，他能摒棄傳統的燃索說，用其著名的平衡原理來取代。
我們可以規定這樣一個無可否認的原理：在技術和自然界的全部活動中，沒有什麽東西被創造出來；在實驗以前和實驗以後，存在著同樣分量的物質；種種元素的質量和分量正好依然如故；除了這些元素的結合方麵的變化和改變以外，沒產生什麽東西。
這樣，拉瓦錫使化學先前的所有混亂現象變為一條元素結合定律。他在自己於1789年出版的教科書《化學大綱》中，提供了至今仍被使用的全新的術語。拉瓦錫將化學安置在堅固的科學基礎上，因此，他的後繼者知道了他們正在做什麽、正在朝哪裏進發。
在拉瓦錫的後繼者當中，傑出人物要數約翰·道爾頓（1766-1844年）和瑞典化學家喬恩斯.雅各布.貝采利烏斯（1779-1848年）。道爾頓正式提出了有關物質的原子論（氧原子與氫原子結合而形成水);貝采利烏斯通過把電流應用於化合物、將它們電解（金屬移向陰極，非金屬移向陽極），分離出許多新元素。貝采利烏斯還將近代符號係統引入化學，從而極大地促進了化學工作。他利用諸元素的拉丁名字的第一個字母或前兩個字母作為元素的符號。
19世紀的另一重要進步是出現了有機化學。原來，化學家們認為有機化合物——由生物產生的碳氫化合物——是由一種"生命力"以某種方式控製的。但是，隨著化學家們發現有機化合物能用合成法合成，這一看法被拋棄了。1828年，弗裏德裏希·維勒取得了第一個成功，合成了見於尿中的有機物質尿素。他沒有借助於腎，是通過普通的化學方法從無機化合物中獲得尿素。他的朋友賈斯特斯·馮·李比希（1803-1873年）做了非常寶貴的工作，他證明植物從土壤中攝取的養料是由氮、磷酸鹽和鹽組成的。因而，他能製備出他曾用來使一塊荒地肥沃並成為多產的園圃的化合物，為大規模的肥料工業的發展掃清了道路。
對工業的另一重要貢獻由英國化學家威廉·亨利·珀金（1838－1907年）作出。1856年，他在尋找奎寧的代用品時，偶然發現了第一種人造苯胺染料——品紅。他的發現在英國受到忽視；在英國，化學仍僅僅是少數人的業餘消遣，化學行業以"注重實際"而自豪。然而，德國工業界較關心科學的廠長們看出，珀金的發現能為氣體工業一向作為廢品的煤焦油提供一條寶貴的出路。由於他們資助這項研究，許多合成染料給製造出來，提供了巨大的利潤。到第一次世界大戰時，德國人已擁有世界上最先進的化學工業，實際壟斷了合成染料的生產。
對工業來說，同樣重要的是法國傑出的化學家路易·巴斯德（1822-1895年）的工作。他在裏爾大學工作期間，當地酒廠老板曾紛紛向他請求幫助，因為他們在從甜菜中提取乙醇時遇到了麻煩——果漿往往莫名其妙地變壞了。巴斯德沒有找到化學上的解釋，就用顯微鏡檢查麥芽漿，發現上麵滿是奇怪的、伸長的生長物，而未受損害的麥芽漿上則是圓的小球。通過實驗室證明，他指出了如何才能控製這些有害的生長物、阻止它們妨礙發酵。由於這一經曆，他做了進一步的實驗，使他能駁斥傳統的生物自然發生說，提出現在公認的生源論——生物隻能通過生物的繁殖產生——來取代。為了證實生源論，他指出，通過排除空氣中看不見的微生物，能夠使肉體物質和植物性物質不腐敗。這一點後來成為大規模的罐頭食品製造工業的基礎。
1865年，巴斯德接受了一個更艱巨的任務。法國蒸蒸日上的絲綢工業由於蠶的一種神秘的疾病而正遭到毀滅的威脅。當巴斯德開始調查研究時，他並不知道蠶是什麽東西，也不知道一條醜陋的毛蟲以後會變成一隻美麗的蛾。但是，經過一段時期的深入細致的探究，他發現疾病是由生活、成長在蠶體內的一種微生物引起的。他很快找到了治療辦法，絲綢工業得救了。巴斯德接著為家畜的炭疽病、特別驚人的是為人的狂犬病製備血清。此外，由於他的疾病病菌說的普及，人們采取了衛生預防措施，使有可能控製由來已久的災禍——傷寒、白喉、霍亂、鼠疫和瘧疾。這些醫學上的進步產生了深遠的影響，首先是在歐洲，然後是在全世界，導致人口迅速增長。
<b>五、生物學革命，1850-1914年</b>
正如牛頓因發現支配宇宙中的物體的定律而統治17世紀的科學那樣，查爾斯·達爾文（1809-1882年）因發現支配人類本身進化的規律而統治19世紀的科學。
然而，進化的思想對達爾文來說，決不是新的：在他以前，這思想已被提出並應用於科學的各領域。讓·德·拉馬克（1744－1829年）較早時候就已向一種傳統的觀念挑戰；這種觀念認為，一度被創造出來、此後一直存在下去的物種具有不可改變的穩定性。拉馬克想象有一種從蠕蟲到人類的全麵進化，並試圖用獲得性理論來解釋這一進化過程。馬由於需要迅跑而獲得敏捷的腿，長頸鹿由於需要吃高處的樹枝而獲得長脖子。任何這類身體上的變化通過遺傳過程被傳下去，成為下一代的起點。
拉馬克以後，還有查爾斯·賴統地出版了有名的《地質學原理，三卷（1830-1833年），普及了有關地球表麵的形成的"均變論"或漸變論。以往，人們一向認為地球表麵是由過去的災變如火山、地震和洪水等造成的。存在於高山地區的海貝被簡便地認為是挪亞時的洪水留下的。相反，賴爾認為，現在的地球表麵是億萬年間諸如冰蝕、風和水的侵蝕、冰凍和融化之類的地質力量活動的產物。
當時，進化的思想不但在自然科學中，而且在社會科學中也是突出的。從19世紀40年代起，卡爾·馬克思就寫道，所有社會製度都處於不斷的變化過程中。自人類有史以來，一種社會已讓位於另一種社會——原始的部落製讓位於古代的奴隸製、奴隸製讓位封建農奴製、農奴製讓位於現代資本主義製度，所以，他滿懷信心地預言，資本主義製度將讓位於未來的社會主義製度。那時，有影響得多的是赫伯特·斯賓塞（1820-1903年）提出的包括一切的進化學說。他將其學說應用於所有的事物，包括物質的、生物學的、文化的和社會的。斯賓塞在1857年發表的《進步：其規律及原因》一書中寫道，"無論是在社會的發展中還是在政治、製造業、商業、語言、文學、科學及藝術的發展中，這種由簡單經過連續的變異而進入複雜的同樣的進化始終保持著。"
這就是達爾文創立其劃時代的理論時的環境。達爾文出生於一個在他以前已有兩代人顯露科學才能機他起又有兩代人顯露科學才能）的家庭。他上劍橋大學時，將時間更多地不是用在學習上，而是花費在收集和研究動物及昆蟲方麵。有位教授認識到他的潛力，推薦他到政府的即將開始環球科學考察的"比格爾號"船上當不拿薪水的博物學家。這次遠航從1830年持續到1836年；遠航期間，達爾文對在個別物種身上觀察到的許多變異印象極深。例如，在與世隔絕的加拉帕戈斯群島上，他發現了一些顯然是起源於在大陸的祖先但不知怎麽地已漸漸變得不同的物種。這一點粉碎了古老的物種不變論，但是，變異是怎麽發生以及為什麽會發生的問題仍未得到解答。
考察回來的兩年後，他認托馬斯·馬爾薩斯寫的一本書中得到了啟示；馬爾薩斯在那本書中提出了一種理論：如果不消除過剩的人口，人口要比食物增長得快。
1838年10月，我為了消遣而偶然讀到了馬爾薩斯的人口論，而我由於長期不斷觀察動植物的習慣，對這種到處都在進行看的生存鬥爭，思想上早就容易接受，現在讀了這本書立刻使我想起，在這些情況下，有利的變異常常容易保存，而不利的變異就常常容易消滅。它的結果就會形成新的物種。這樣我終於得到一個能夠說明進化作用的學說了。
達爾文以其通常的謹慎和不辭勞苦的細心發展這一學說。1839年，他開始擬草稿；3年後，它仍僅僅是一份用鉛筆寫成的35頁的提綱。到1844年，他已將它擴展成230頁的論文。那年，他給一位朋友寫信說：
……我己閱讀了大量的農藝和園藝方麵的書，從未停止過搜集事實。終於來了一點光明，我幾乎確信（和我開始對的看法完全相反）物種並不是（這就象供認一件謀殺罪似的）永遠不變的。上帝不讓我相信拉馬克的一個"進步的趨向"、"源於動物的緩慢的意欲的適應"之類的廢話。但是，我得出的結論並非全然不同於他的結論，隻是更換的方法完全不同於他的。我想我已發現（這裏是推測！）物種微妙地適應各種結局的簡單方式。
然而，達爾文仍不能使自己發表其研究結果。他繼續進一步按集證據，直到1858年收到另一位博物學家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊土（1823-1913年）的一封驚人的信時。華萊士曾居住巴西和荷屬東印度群島多年，在那些地方吸收了極大量的動物學知識。1858年2月，當他在摩鹿加群島的特爾納特島上患瘧疾臥床休息時，他想到了他也讀過的馬爾薩斯的著作，突然，最適者生存是實現進化的途徑這一念頭在他腦子裏掠過。華萊士的脾性和達爾文完全不同，他立即將自己的思想訴諸文字。當天夜裏，盡避仍受著發燒的折磨，他還是起草了自己的新學說。以後兩晚，他將它寫成文章，然後寄給了達爾文；他與達爾文是經常通信的。
1858年6月，達爾文收到了這份手稿；他因讀到的是一份他已寫成的東西的概要，驚呆了。"我從未見過比這更驚人的巧合"，他給查爾斯·賴爾去信說，"即使華萊士已得到我在1842年寫下的手稿，他也不可能寫出比這更好的簡短提要！甚至他的話現在可放在我每章的上端。"達爾文對於公布自己的研究成果一事不再猶豫了。1858年7月1日，他在倫敦向學會宣讀他自己的論文和華萊土的論文，所謂達爾文的進化假說給提出來了。達爾文在他於1859年出版的主要著作《物種起源：借助於自然選擇即生存鬥爭中的適者生存》中更詳細地闡述了自己的思想。
達爾文的主要論點——他的進化學說——是，處於現在各種不同形式中的動植物種類不是作為單獨的、特殊的創造行為的結果而固定不變的，而是有共同的原始起源的、不同的、變化中的自然結果。達爾文認為，變異借以發生的主要方式是"自然選擇"。他將這一過程闡釋如下：
因為所產生的每一物種的個體比可能生存的多的多，遂各生物間便經常不斷地發生生存鬥爭，所以，任何生物如果能以任何方式發生縱然微小但有利於自己的變異，它在複雜的而且時常變化的生活條件下，將會獲得較好的生存機會，因而它就自然地被選擇了。由於強有力的遺傳原理，任何被選擇的變種，將會繁殖它的新的和變異了的類型。
也許很難把自然界中所有的變種都設想力似乎是象"自然選擇"所提供的那樣一個不規則的、緩慢的變化過程的產物。不過，統計學上的計算結果表明，即使一次突變僅僅導致百分之一的較好的生存機會，它也會使一個物種經曆100世代以後有為數一半的個體發生了突變。換句話說，即使101個發生過突變的個體活下來後有100個失去了突變，突變仍會在生物學上所說的短時間內傳遍該物種。一種具有淺顏色和深顏色的小蛾子為"自然選擇"是如何起作用提供了一個具體例子。人們已注意到，在淺色的樺樹林裏，淺色種類的蛾通常是深色種類的蛾的6倍；相反，在深色的鬆樹林，深色種類的蛾通常為淺色種類的蛾的16倍。從這兩種樹林中鳥類的身上遺留下來的蛾翅膀的顏色上，也可找到"自然選擇"如何起作用的證據。
達爾文的學說雖然在後來的研究基礎上得到了詳細修改，但其要點實際上已為現在所有的科學家所接受。1958年7月1日，在慶祝達爾文發表其論文一百周年的大會上，英國傑出的科學家加文·德比爾爵士稱讚道："進化的事實如今已普遍地為所有有資格發表意見的人所承認，進化的作用過程大體上已闡明。自然選擇的理論已建立在非常堅固的基礎上，因此，現代的工作隻不過是進一步證實這一理論，盡避隨著知識的增加而需對它作新的表述。"
然而，達爾文的學說在他生前遠沒有被普遍接受。確實，它由於當時幾位傑出的科學家的研究和著作而得到加強。地質學家查爾斯·賴爾在他於1863年發表的《人類的古代》一書中接受了達爾文主義。兩位最主要的植物學家——英國基尤植物園的主任約瑟夫·胡克爵士和哈佛大學教授阿薩·格雷也成為達爾文主義者。在達爾文主義的最熱烈的擁護者當中，還有兩位著名的生物學家——德國人恩斯特·海克爾和英國人托馬斯·赫胥黎，後者稱自己為"達爾文的鬥犬"。
但是，在某些方麵，特別是在教士中間，卻存在著激烈的反對。這是可理解的，因為正如以往哥白尼的天文學體係廢除了地球在宇宙中的中心地位一樣，達爾文主義似乎廢黜了人類在地球曆史上的中心地位。當達爾文於1871年發表另一部著作《人類的由來》時，教士們自然得出如此結論。達爾文在這部著作中安排了人類與整個動物生活有關的證據，斷定"如果有誰不願意象野蠻人那樣把自然界的各種現象看作是支離破碎的，那他就不再能相信人類是一個單獨的創造行為的成果"。也就是說，達爾文否認了神的創造材為。由於他說人類起源於猴子，損害了人類的尊嚴、道德和宗教，他受到了不公正的譴責。本傑明·迪斯累裏曾在嚴宣告：如果要在猿和天使之間作選擇，他將站在天使這一邊。
盡避達爾文主義受到宗教界和其他集團的敵視，它還是對西方社會有著深遠的影響。根本原因在於它對最適者生存和生存鬥爭的強調極妙地與時代傾向相適應。例如，政治上，這是俾斯麥以血和鐵統一德國的時期。他在各國的民族主義讚美者認為達爾文主義給了他們支持和正當理由。他們認為在政治活動中和在自然界一樣，最強有力者是得勝者，好戰的品質決定誰將在國際"生存鬥爭"中獲勝。經濟生活中，這是自由經營和粗魯的個人主義的時期。舒適的、心滿意足的上、中層階級激烈反對國家為促進較大的社會平等而作出的任何幹預。他們論證說，他們應得到幸福和成功，因為他們已證明自己較無能的窮人更"適合"，而且，大公司對小鮑司的兼並是"生存鬥爭"的一部分。19世紀後期也是殖民地擴張的黃金時期，達爾文主義被用來為帝國主義辯護。有人爭辯說，殖民地是強國的繁榮和生存所必需的；還有人爭辯說，按照世間的成就判斷，諸土著民族軟弱、低劣，需要優越的、較強大的歐洲人的保護和指導。
這種將達爾文的學說應用到社會舞台的做法，稱為社會達爾文主義。達爾文本人從沒想到他的研究結果會以這一方式被利用，更不用說有這種打算了。然而，事實仍然是，它們被如此地利用了；原因在於，它們似乎為當時由於其他緣故而開始支配歐洲的唯物主義即現實政策提供了科學的支持。簡言之，達爾文主義合宜地與吉卜林的以下這句名言相一致：
有力量者應該有所獲，
能有所獲者應該保持住。
另一位英國作家希萊爾·貝洛克在提到歐洲人在非洲的地位時表達了同樣的觀點：
不管發生什麽事，我們已得到
馬克沁機槍，而他們卻沒有。
<b>六、結論 </b>
隨著19世紀的過去，科學成為西方社會的一個日益重要的部分。在19世紀初，科學仍處於經濟生活和社會生活的邊緣。但是，到它為久已建立的工業作出基本貢獻的19世紀末，它正在創造全新的工業，正在不但深深地影響西方人的生活方式，並且深深地影響他們的思想方式。此外，由科學革命造成的這種變化還以無數方式直接和間接地影響整個世界。科學使歐洲在技術上對世界的霸權成為可能，並在很大程度上決定了這一霸權的性質和作用。科學還為19世紀西方在智力方麵的優勢提供了基礎。歐洲的藝術、宗教或哲學沒有給非西方民族以巨大影響，因為非西方民族已在這些領域作出了類似的貢獻。但是，在科學和技術方麵，就不存在如此的平等。隻有西方掌握了自然界的種種秘密，並為了人類的物質進步而對它們進行了利用。這是一個不可否認、有說服力的事實。非西方人不再輕視歐洲人，不再將歐洲人看作碰巧在帆船和火器方麵擁有某種優勢的不文明的野蠻人。他們勉強地承認了歐洲科學革命的意義。因此，從前的殖民地民族在今天的主要目標是親自經曆這場他們因偶然的曆史環境而錯過的獨特的革命。甚至在1914年以前，遙遠的烏茲別克的一位土著民族主義領袖已勸告他的人民要求助於科學，將科學作為恢複他們自由的唯一手段。
科學是一個政府欣欣向榮的原因。科學是一個民族進步的起因。科學是那種非常強有力的手段；科學的存在使野蠻的美洲人上升到他們現在所據的很高的地位、擁有力量，科學的缺乏使波斯人淪於他們現在所處的低下地位、蒙受恥辱。科學是使英國人成為印度、埃及、俾路支和阿拉伯半島部分地區的主人的手段，也是使俄國人當上韃靼人、吉爾吉斯、突厥斯坦和高加索穆斯林的統治者的手段。最後，正是由於科學，土耳其遼闊的領土給移交到外國人手中，法國的三色旗在非斯的伊斯蘭教徒頭上招展。……
如果你們學習當代科學，你們將能夠製造電報機，鋪設鐵路，在20天內把幾十萬名士兵從地球的一端運送到另一端，……將能夠領會《古蘭經》的秘密含義，為捍衛伊斯蘭教製造步槍和大炮，把祖國從外國人手中解放出來……將能夠使我們民族擺脫異教徒的枷鎖，使伊斯蘭教恢複其早先的崇高地位。
傑出的曆史學家赫伯特·巴特菲爾德將科學革命的世界意義總結如下：
古代世界在其遺產被分散以前正在銀象科學革命那樣的事物發展的任何征兆似乎是不存在的；拜占庭帝國不顧其古典傳統的連續性、老是抓住迸代思想並以巨大的變化中的力量予以改造的任何征兆似乎也是不存在的。因此，我們必須將科學革命意作是西方的一個創造性的產物——它取決於僅存在於西歐的一係列複雜的條件，在一定程度上或許還取決於大陸這一半的生活和曆史中的某種能動性。因此，當時不僅在其他因素中有一新因素被引入曆史，而且它是僅能生長的，並在其活動中發揮了多方麵的作用，以致從一開始起它就自覺地擔任了一個指揮的角色，可以說，它開始控創了其他因素——正如中世紀的基督教滲透到生活和思想的每一角落後開始支配其他一切事物一樣。因此，當我們談及在最近幾個世代中被傳入象日本那樣的東方國家的西方文明時，我們不是指希臘——羅馬哲學和人文主義者的思想，也不是指日本的基督教化，而是指在17世紀後半世紀開始改變西方麵貌的科學、思想方式和文明的所有器具。
赫伯特·巴特菲爾德
不到400年的時間，即大約6個平均生命期，把哥白尼的成果與愛因斯坦的成果分隔開來。不過，在這短暫的一段時間內，科學已從少數熱心之士的秘密副業發展為也許可恰當稱為現代文明的支配力量的東西。今天，科學的主要特點在於其不斷加快的發展速度。1899年，英國著名博物學家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊士出版了一部著作，題名為《奇妙的世紀》。他指的是他所處的19世紀；在他看來，19世紀經曆的科學進步較人類先前所有世紀經曆的還要多。然而今天，我們又能誇口說，2o世紀上半世紀中所做的科學工作比以往全部曆史中所做的還要多。
回顧起來，似乎科學革命甚至比新石器時代的農業革命具有更大的意義。農業革命使文明成為可能，但是，一旦前進了這一大步，農業就沒再作出進一步的貢獻。科學則相反，恰好借助於它的研究法而不斷地穩步發展。科學本身包含了無限進步的可能性。如果我們記住餅去數世紀的科學成就和它現今日益加快的發展速度，那麽，我們對科學的驚人的可能性和意義即使不了解，也可以正確估價。此外，科學是人類全體的；由於科學以客觀的研究法為基礎，關於科學的種種提議已為人們所普遍讚同。科學是非西方民族所普遍尊重和追求的西方文明的一個產物。實際上，正是科學及與它有關的技術，使19世紀歐洲對世界的支配成為可能。因此，從前的從屬民族如今正力求通過弄清楚西方對人類作出偉大而獨特的貢獻的秘密來矯正不平衡狀態。
這就是為什麽科學革命對研究世界曆史具有根本的重要性的原因所在。本章將探索這一重大的科學革命從它在近代初期的早期階段直到第一次世界大戰以前的發展過程。
<b>一、科學革命的根源 </b>
科學的根源可追溯到古代的美索不達米亞和埃及、古典時代的希臘和中世紀的穆斯林世界。不過，科學革命是西方文明的獨特產物。原因似乎在於，隻是在西方，科學才成為一般社會的組成部分。或者換句話說，隻是在西方，哲學家-科學家與匠人才實現聯合，互相促進。因此，正是這種科學與社會的聯合、科學家與匠人的聯合，大大促成科學在西方世界的空前繁榮。
所有人類社會中的匠人都發展了狩獵、捕魚、務農以及加工木頭、石塊、金屬、禾本科植物、纖維、塊根植物和獸皮等方麵的某些技術。他們通過觀察和試驗，逐步改進自己的技術，有時使技術達到很高的水平，如愛斯基摩人就是這樣。不過，所有近代以前的社會所取得的進步的程度都受到了明顯的限製。原因在於，匠人僅僅對製作罐子、建造房屋或製造小船感興趣，並不為根本的化學原理或機械原理操心。他們對因果現象之間的關係不探究。總之，明確說來，匠人關心的是技術上的實際知識，而不是科學上的潛在原因。
這一點的意義可用詹姆斯·布賴恩特·科南特給科學下的定義予以表明；科南特將科學定義為"通過實驗和觀察發展起來並引起進一步的實驗和觀察的一係列互相聯係的概念係統。"按照科南特的定義，"概念係統"構成科學的基礎。顯而易見，匠人缺乏"概念係統"。相反，這樣的係統曆來是哲學家（在近代以前的時代，知識分子通常稱為哲學家）所關心的。然而，眾所周知，這些哲學家對於日常生活中的問題既不了解，也無能力處理。他們認為自己是超脫世事的，把時間用於思索永恒的真理或試圖使一個支離破碎的世界成為人的頭腦所能理解的東西。無容置疑，哲學家和匠人在某些時代裏確曾一道工作，使複雜的曆法、導航設備和古代的日常儀式得以產生。然而，實情仍舊是，直到近代以前，發展的趨勢始終是朝著分離——朝著思想家與勞動者相分離的方向進行。
西方的偉大成就是使這兩者聯合起來。知道實際知識與了解潛在原因的結合，奠定了科學的基礎，推進了科學的發展，使科學成為今日的支配力量。
為什麽這一劃時代的發展會出現在西方呢？一個原因在於文藝複興的人文主義學術成就。學者和藝術家強烈反對中世紀的整個生活方式，努力創造盡可能與古典時代的生活力式相似的新的生活方式。他們不再希望通過穆斯林和經院哲學家的變形眼鏡來看古人，而是直接求助於原始資料，親自掘起雕像、閱讀原文。他們可以接近的不僅有柏拉圖和亞裏土多德，還有歐幾裏德和阿基米德；這些學者曾促進了物理學和數學的研究。更重要的是從各門生物科學中得到的鼓舞。醫生們研究了希波克拉底和加倫的全部著作，博物學家們則研究了亞裏士多德、迪奧斯科裏斯和泰奧弗拉斯托斯的著作。但是，應該強調，文藝複興還有反科學的另一麵，巫術和對魔鬼的研究的複興就是一個例證（見第二章第二節）。
若無西歐的縮小匠人與學者之間的鴻溝的有利的社會環境，人類學識上的這些成果獨自原不可能引起科學革命。匠人在文藝複興期間並不象在古典時代和中世紀時代那樣受鄙視。人們尊重紡紗、織布、製陶術、玻璃製造、尤其是日益重要的采礦和冶金術方麵的實用工藝。在文藝複興時期的歐洲，所有這些行業都由自由民而不是象在古典時代那樣由奴隸經管。這些自由民在社會地位和經濟地位上並不象中世紀的匠人那樣與統治集團相距很遠。文藝複興期間工匠的地位的提高，使工匠與學者之間自文明開始以來一向非常脆弱的聯係能得到加強。他們各自都作出了重要貢獻。工匠擁有古代的舊技術，並在舊技術上添加了中世紀期間發展起來的新發明。同樣，學者提供了關於被重新發現的古代、關於中世紀的科學的種種事實、推測及傳統做法。這兩條途徑的融合是很緩慢的，但最終，它們引起一個爆發性的聯合。
與工匠和學者的這種聯合密切聯係的是勞動和各學者或科學家的思想的相應的聯合。在古代，存在著一種反對創造性的學習與體力勞動相結合的強烈偏見。這種偏見大概起因於古代的體力勞動與奴隸製度相聯係；它甚至在奴隸製度幾乎消失以後，仍存留於中世紀歐洲。"中世紀經院哲學家在"自由"藝術和"奴隸"藝術之間、在僅僅靠頭腦完成的工作和改變了物質形態的工作之間劃界線。例如，詩人、邏輯學家和數學家屬於第一類別，雕刻家、釉工和鐵器工人則屬於第二類別。這種兩分法的有害影響在醫學領域表現得非常明顯。內科醫生的工作沒有改變物質形態，所以被認為是"自由的"，而外科醫生的工作按照同一標準則被看作是"奴隸的"。因此，實驗受到輕視，活體解剖被認為是非法的、令人厭惡的。
威廉·哈維（1578-1657年）之所以能作出關於心髒和血液的運動的偉大發現，是因為他堅決不理睬對體力勞動的這種藐視。數十年間，他一直進行各種艱苦的實驗。他切開從大動物到小昆蟲的種種生物的動脈和靜脈，謹慎、耐心地觀察和記錄血液的流動和心髒的運動。他還利用新的放大鏡來觀察螞蜂、大黃蜂和蒼蠅。這一步驟在今天似乎是切合實際、明擺著的，但在哈維的時代，肯定是既不合理，也不顯而易見的。據當時傑出的神學家理查德·胡克所說，理性而非實驗，才是"人類獲得關於合理和不合理的事物的知識"的手段。胡克的這句話是我們難以理解的；這表明科學革命對我們的思想方式和生活方式的影響是如何根本且無孔不入。但是，對哈維來說，工作於17世紀初葉、堅持實驗的方法，是一個需要勇氣和獻身的、令人難於忍受的智力上的嚴峻考驗。
地理大發現和海外地區的開辟也促進了科學的發展。新的植物、新的動物、新的恒星甚至新的人們和新的人類社會相繼被發現，所有這些都向傳統的思想和設想提出了挑戰。值得注意的是，在英國偉大的科學倡導者弗朗西斯·培根（1561-1626年）的著作中，有許多地方是借用遠航探險作比喻。培根表示自己渴望成為新的知識世界中的哥倫布。穿過直布羅陀海峽兩岸的懸岩（舊知識的象征），駛入大西洋，以尋找新的、更有用的知識。事實上，他曾明確地說過，"通過在我們時代已開始習以為常的遠距離的航海和旅行，人們已揭露和發現了自然界中許多可使哲學得到新的光亮的事物。"
歐洲的科學革命在很大程度上應歸功於同時發生的經濟革命。近代初期，西歐的商業和工業有了迅速發展。歐洲各國之間的貿易隨著遠東、東印度群島、非洲和南北美洲的新的海外市場的出現而大幅度增長。工業也取得了顯著收益，尤其是在英國；英國采煤和煉鐵業的發展為後來的工業革命打下了基礎。這些經濟上的進步導致技術上的進步；後者轉而又促進了科學的發展和受到科學的促進。遠洋貿易引起對造船和航海業的巨大需求。為了製造羅盤、地圖和儀器，出現了一批新的、有才智的、數學上受過訓練的工匠。航海學校在葡萄牙、西班牙、荷蘭和法國相繼開辦，天文學由於其明顯的實用價值而得到認真的研究。同樣，采礦工業的需求引起動力傳送和抽機方麵的進步。這證明是重新開始關心機械原理和液壓原理的起點。同樣，冶金業是化學取得顯著進步的主要原因。日漸擴大的采礦作業使新礦石甚至新金屬如鉍、鋅和鈷顯露出來。分離和處理這些新礦石和新金屬的技術必須用類推法找到，並以痛苦的經驗予以矯正。但是，這樣做時，化學的一般原理開始形成，其中包括氧化和還原、蒸餾和混合的原理。
這些成就給了科學家即哲學家以自信和信心，使他們堅信自己是一個新時代的先驅。早在1530年，法國國王的醫生瓊·費尼爾就寫道：
但是，倘使我們的長者及其前輩如他們的先人一樣隻是沿著同樣的道路前進，將會怎樣呢？…不，正相反，在哲學家看來，轉移到新的道路和體係上，不讓貶低者的聲音、古代文化的影響和掌權者的成熟嚇住那些要宣布自己觀點的人，是很有益的。那樣，每個時代就會產生其自己的大量的新的創造者和新的藝術。在長達12個世紀的神魂顛倒以後，我們這一時代看到藝術和科學光榮地重新興起。現在，藝術和科學的輝煌比得上古代，或者說超過了古代。當今時代在任何方麵都無需鄙視自己，無需思暮古人的知識。……如今，我們對代正在做古人夢想不到的事。…由於我們的航海者的傑出才能，大洋已被越過，一些新的島嶼已被求現。印度遙遠的隱密地方已展現出來了。我們的祖先所不知道的西方的大陸，即所謂的美洲，在很大程度上已開始為人們所了解。在所有這一切中，在有關天文學方麵，帕拉圖、亞裏士多德和舊哲學家曾取得進步，托勒密曾進而作出更大量的貢獻。然而，他們中間若有誰今日返回人間，就會發現，地理學改變了過去的認識。我們時代的航海者給了我們一個新的世界。
一個世紀後，這種自信已增長到憑直覺興奮地期待取得人類的未來成就的程度。1661年，約瑟夫·格蘭德著文先提到"那些傑出的英雄人物"——笛卡爾、伽利略、哈維及其他人，然後開始頗有先見之明地讚美他們正在創造的新世界：
要是那些英雄人物如他們愉快地開始工作時那樣繼續工作下去，他們會用奇跡填滿這個世界。因此，我並不懷疑後代將發現眼下僅僅是傳說的許多東西在實際現實中得到了證實。也許若幹時代以後，前往南部未探明的地帶的航行，甚至可能是飛往月球的航空，並不比前往美洲的航海更不可思議。對於跟在我們後麵的人們來說，買一對翅膀飛入最遙遠的地區，也許同現在買一雙長統靴去騎馬旅行一樣平凡。通過合意的運輸工具與東印度群島那樣遙遠的地方進行協商，對後世來說，就象用書麵通信交換意見對我們來說那樣平常。將現在比較荒蕪的世界改變為天堂，從新近的農學來看，或許是可期待的。
1662年，英國有理二世頒發特許狀，成立"促進自然知識的倫敦皇家學會"。皇家學會的成員們已意識到在技師與科學家之間進行合作的好處，鼓勵並協調全國各專業的成果，以搜集可能促進科學知識的各種資料。"所有地區都忙於並熱心於這項工作：我們發現每天交給[學會]的許多極好的奇物珍品不僅出自博學的、專門的哲學家之手，而且來源於技工的工場、商人的航海、農民的耕地以及紳士的種種運動、養魚塘、獵園和花園。……"
最初，科學從礦山和工場得到的東西比礦山和工場從科學得到的東西多得多。在這早期階段，科學並不是經濟生活的組成部分，對科學的利用是少量、偶而的。甚至在18世紀後期和19世紀初葉工業革命的早期階段也是如此。但是，到19世紀末，形勢起了根本的變化。科學不再處於附屬的、谘詢的地位：它已開始改造舊工業，甚至創造完全新的工業。
<b>二、17世紀的新宇宙 </b>
近代科學最主要的進步發生在與地理學和航海術有密切聯係的天文學領域，是可理解的。由於15世紀的意大利在經濟和文化上是歐洲最先進的國家，意大利是這一進步的發生地，也是可理解的。因而，我們發現，以拉丁化名字哥白尼聞名於世的偉大的米科技·科泊尼克（1473一1543年）離開自己的祖國波蘭前往博洛尼亞上大學。經過6年的學習之後，他回到波蘭，在教會開始了一種積極的生涯。但是，他還繼續分析研究他在意大利時便已從事的天文學方麵的問題，特別是因為當時對設計一種更精確的曆法人們普遍感興趣。他采納某些古代哲學家認為太陽而非地球是宇宙的中心的觀念，然後論證這種觀念為天體運動提供了一種比傳統的托勒密體係更簡單的解釋。
最遠的是恒星大球，包羅一切，本身是不動的。它是其他天體的位置和運動必須的參考背景。有人認為，它也有某種運動；但是，我們將從地球運動出發對這種視變化作另外的解釋。在行星中土星的位置最遠，30年轉一周；其次是木星，12年轉一周；然後是火星，兩年轉一周。第四是一年轉一周的地球和同它在一起的月亮。金星居第五，9個月轉一周；第六為水星，8o天轉一周。中央就是太陽。在這華美的殿堂裏，為了能同時照亮一切，我們還能把這個發光體放到更好的位置上嗎？太陽被稱為宇宙之燈，宇宙之心，宇宙的主宰。於是，太陽好象是坐在王位上統率著圍繞它轉的行星家族。……因此，我們發現，這種順序顯出宇宙具有令人讚歎的對稱性和軌道的運動與大小的和諧，而這是其他方法辦不到的。
1530年，哥白尼印發了其著作的簡短提要；1543年即他去世那年，《天體運行論》全書出版。雖然哥白尼是有名的數學家和天文學家，但他的假說最初卻受到蔑視。當地陳述地球每日繞著地軸轉動、每年圍繞太陽運轉時，他是在發表左道邪說，因為按照基督教《聖經》，約書亞已使太陽靜立在天空中不動。此外，他的假說與常識不一致。如果地球在旋轉，它的運動不就會產生強大的風嗎？向上拋的物體不就會落後於旋轉中的地球的表麵嗎？哥白尼的新天文學使新物理學成為必需。這一需要由富有的佛羅倫薩人伽利略（1564－1642年）予以滿足。
伽利略的方法是嚴格地以經驗為根據的。他以實驗上的、可證實的事實反對亞裏土多德和經院哲學家的傳統多言。他起初是個物理學家，關心的是找到地麵上運動的規律，以解決軍事工程和土木工程方麵的問題。他還進一步做了力學方麵的實驗；在實驗中，他發明了測定微小的時間間隔的更精確的方法，找到了估算空氣阻力、摩擦力和存在於自然界的其他阻力的手段，並設想出用抽象的數學術語表達的純粹或絕對的運動、力量和速度。
當時，伽利略在天文學方麵的成果影響更大，隻是並非同樣地根本和具有獨創性。他利用了在荷蘭作為製造眼鏡的副產品而剛被發明的望遠鏡。據傳說，約1600年前後，荷蘭船上的一個孩子最先通過兩個鏡片觀看窗外，發現外麵的事物似乎被放大了。無論如何，已成為哥白尼的忠實信徒的伽利略熱情地利用這新儀器察看天空中的實際情形。即使在這些有著驚人的科學發現的日子裏，人們也能意識到伽利略的戲劇性的言行，因為他發現了一個全新的世界，並正確評價了他所觀察到的東西的意義：
將引起最大的驚訝之處、實際上也是特別促使我提請所有天文學家和哲學家予以注意之處，在於這一點，即我已發現了四顆行星，它們是在我之前的任何一位天文學家所未曾了解和觀察到的。……借助於望遠鏡，任何人都可多少觀察到這一點；它如此清楚地出現在感官前，以致古往今來煩擾哲學家們的所有爭辯立刻為我們眼睛看到的無可辯駁的證據所破除，從而，使我們擺脫了有關這一科目的羅嗦的爭論，因為銀河係隻不過是一團成串地聚集在一起的數不清的星體。如果有誰把望遠鏡直接對準銀河係的任何部分，眼前就會出現一大群星體；其中許多星體還算大，而且極其明亮，但是，小星體的數目完全無法確定。
伽利略對木星有若幹衛星、衛星象月亮圍繞地球那樣繞著木星轉這一發現印象尤其深。所有這一切證據都使他確信哥白尼理論的正確性。它表明天體也許具有和地球一樣的實質，是一團團在空間轉動的物質。地球和天空之間的傳統區分開始引起懷疑。這對哲學和神學是一次粉碎性的、令人吃驚的打擊。伽利略被宗教法庭判罪，並被迫假裝認錯。但是，他的發現對富有思想的人們的影響是不可抵擋的。詩人們一再把他比作哥倫布和其他發現者。
屈服吧，韋斯魯奇，讓哥倫市也屈服吧。
誠然，他們各自都掌握了通過未知的大海的航路。……
但是，隻有你，伽利略，給了人類以一連串的星體，
天上的新的星座。
約翰·多恩表述了新天文學的這種使人不安、擾亂人心的影響，他寫道，"一切都破碎了，一切都失調了。"不過，這一時期中，知識界有兩位領袖並沒因這種表麵上的混亂而心煩意亂。他們是思想謹嚴的笛卡爾（1596－1650年）和弗朗西斯·培根；他們指出了科學的潛力，並在上流社會中把科學提高到可與文學相比的地位。他們實質上是預言家和宣傳員——他們已看到了這門新學科的前景，把教導世人作為自己的職責。
笛卡爾和培根看問題的方式完全不同。笛卡爾是偉大的數學家，是解析幾何的發明者。在某種意義上，可以說，他把從希臘人那裏得到的幾何學與從穆斯林那裏學來的代數學統一起來。從此以後，有可能用代數方法解釋幾何學，發展起種種新的數學。笛卡爾深深地被數學方法的前景吸引住了，以致把數學方法作為其整個哲學的基礎。他堅決認為，唯一正確的認識方法是依靠數學上的推理和抽象。在他看來，實驗僅僅是演繹推理的輔助手段。他相信，通過清晰的思考，能發現理性上可認識的任何事物。
到這一世紀末，笛卡爾的弟子已大量增加，不計其數。用一位曆史學家的話來說："各大學都信奉笛卡爾哲學，侯爵、科學業餘愛好者、柯爾貝爾和國王是笛卡爾哲學的信徒。法國將動詞''使成為笛卡爾主義者''變位，歐洲熱烈地仿效。"這種普及的意義在於，理性的探究和判斷被擴展到各領域。所有的傳統和權威都必須接受理性的檢查。
相反，培根使用歸納法；歸納法是從事實開始的，然後進行到普遍性的原理。為了獲知根本的原因，培根說，我們必須研究關於各種現象的博物學，搜集有關各種現象的一切觀察資料，將它們列成表，注意哪些現象是以彼此不同的方式相聯係的，然後，僅僅通過機械的排除方法，發現某已知現象的原因。作為對中世紀經院方法的一種補救，培根的成果在思想史上具有最大的價值。不過，應該注意到，科學的發現很少甚至從未用純粹的培根方法作出過。任何問題都存在著極多的現象，若不借助於靠科學的想象力設想出來的假設，就無法予以成功的研究。搜集事實是為了證明或駁斥從假設中演繹出來的推論，因而，有待檢查的事實的數目是易駕馭的。
培根在強調科學的功利主義的價值方麵也是非常出色的：
科學的真正的、合法的目標隻在於這一點，即人類生活因新的發現和力量而豐富。…城市創立者、法律製定者、人民的神父、暴君的根除者和某階級中的英雄人物所造成的有益影響僅僅擴展到一些範圍狹小的空間，僅僅持續短暫的時期，而發明者的成果雖是一種不太壯觀和炫耀的東西，卻是到處都被感覺到且永遠存留下去。
為了從科學取得最大的好處，培根極力主張創辦促進科學研究的學會。早在1560年，那不勒斯就已建立自然分泌學院。1603年，羅馬成立林琴科學院21661年，佛羅倫薩成立科學分析學院。與此同時，在英國，一個以往以"哲學院"或"無形學院"的名義偶爾舉行會晤的科學團體於1662年被改組成皇家學會。在法國，一個相應的科學院於1666年由路易十四創立；在其他國家，一些相似的學會也相繼成立。這些機構促進了科學的發展，尤其是從它們大多很快就發行定期刊物以取代個人之間通信這種較陳舊的方法以後。
科學早期階段最傑出的人物是牛頓（1642-1727年），他誕生於伽利略去世的那一年。由於出身於英國的世代農家，牛頓克服種種困難才讀完劍橋大學；他就讀劍橋時，擅長數學。在漫長、忙碌的一生中，他擔任過劍橋數學教授、造幣廠廠長和皇家學會會長。牛頓的貢獻表明他是科學上最偉大的人物，可與歐幾裏得和愛因斯坦媲美。
在數學上，牛頓創立了微積分學，製定了二項式定理，發展了關於方程式的大部分理論，引進了字母標誌。在數學物理學方麵，他推導出可借以預測月亮在諸星體中的未來方位的數表——這對航海來說，是最有價值的一個成就。他創立了流體動力學，其中包括波動傳播理論，他還對流體靜力學作了許多改進。在光學上，他在了解光束、光的折射及色彩現象方麵作出了重要貢獻。但是，正是在物理學領域，牛頓進行了最有意義的研究。在這方麵，他以伽利略的研究為基礎，將後者的成果發展到輝煌的頂點。伽利略主要關心的是地球的運動，牛頓則發現了有關宇宙本身的定律。
伽利略發現，運動中的物體若無一定的外力使它轉向，便作勻速直線運動；這一發現要求人們必須能解釋：為什麽行星不以直線飛離，而趨於落向太陽，結果形成其橢圓形的運行軌道；為什麽月亮同樣地趨於落向地球。牛頓的一個朋友敘述了這位偉大的科學家是如何在觀察果園裏的蘋果從果樹上掉下來時，受到解決這一難題的暗示的：
午飯後，天氣暖和，我們走進果園，在一些蘋果樹的樹蔭下喝茶，隻有他和我兩人。在閑談中，他告訴我，以前，他就是在這同樣的情況下，想到萬有引力的概念。那是由一隻蘋果的下落引起的；蘋果落下時，他正坐在一旁沉思。他心裏想，蘋果怎麽總是筆直地落到地上呢？蘋果怎麽不落向旁邊或往上升，而始終不變地落向地中心呢？無疑，原因在於地球吸引著蘋果。物質必定具有一種吸引力：吸引力的極點必定在地球中心，而不在地球的任何一邊。因此，蘋果垂直地下落，即落向地中心。如果物質如此吸引物質，吸引力必定與物質的分量成正比。所以，不但地球吸引著蘋果，而且蘋果也吸引著地球。真沒想到會存在著一種象我們這裏所稱的引力那樣的力量，它將自己擴展到宇宙中。
牛頓將這一思想發展成方有引力定律；他在其名著《自然哲學的數學原理》（1687年）——按照其拉丁語的書名，通常稱為《原理》——一書中，用大量數據論證了這一定律。根據這一定律，"宇宙中物質的每個粒子都對其他每個粒子有引力；引力與兩個粒子之間距離的平方成反比，與它們質量的乘積成正比。"
以上是撕開天空的麵紗的一個轟動一時的、革命性的解釋。牛頓已發現了一個數學上能證實的根本的宇宙定律；這定律可適用於整個宇宙，也可適用於最微小的物體。實際上，自然界好象是一個巨大的機械裝置，按照通過觀察、實驗、測量和計算可予以確定的某些自然法則進行運轉。人類的各門知識似乎可縮減為有理性的人所能發現的少數簡單的、始終如一的定律。因而，牛頓的物理學的分析方法現今開始不僅被應用於物質世界，而且被應用於思想和知識的整個領域及人類社會。正如伏爾泰所說的，"整個自然界、所有行星竟會服以永恒的法則，而有一種身高5呎的小動物竟能不顧這些法則、完全按照自己的怪想隨心所欲地行動，這是非常奇異的。"尋找決定人類事務的這些永恒法則，是法國革命之前的所謂啟蒙運動的實質。
<b>三、18世紀初期的平靜 </b>
18世紀初葉，人們主要關心的是製定構成啟蒙運動的社會理論、政治理論和經濟理論，沒有作出任何可與17世紀時相媲美的科學發現僅是，由於應用以實驗為基礎進行研究的新方法，科學的某些領域獲得了顯著成果。
例如，在進行了研究靜電的實驗之後，1746年，萊頓大學的兩名教授發明了儲存和急速釋放電能用的所謂的萊頓瓶。本傑明·富蘭克林意識到在萊頓瓶發電產生的火花與天空中的閃電之間有相似之處，就用風箏試驗加以證明。富蘭克林以其典型的實踐方式於1753年研製出預防雷擊的避雷針；雷擊在美洲特別多，曾使人們付出很高代價。他還進一步發展起最早的、全麵的電學理論，這理論至今仍被運用於實際的電路學中。
18世紀初葉，人們對自然界即當時所稱的博物學也有著極大的興趣。自然界幾乎被視作神，視作能永遠加以研究、能永遠給予合乎道德的真實指導的極其重要的東西。博物學熱的明顯證據見於博物學陳列品，這些陳列品是所有花費得起時間和金錢的人收集來的。他們勤奮地搜集礦物、昆蟲、化石及其他物品，並將它們編目。一些海外國家也以其奇特的標本促進了人們在這一方麵的興趣。有些人的收藏品達到巨大的規模，如富裕的漢斯·斯隆爵士（1660-1753年）的收藏品就是一例，它們構成不列顛博物館的核心。
這種搜集和編目使人們能對係統的植物學和動物學作更為根本的闡述。這些領域的一個先驅者是約翰·雷（1627-1705年），他是《植物史》、《昆蟲史》以及關於動物、鳥類、爬行動物和魚類的一些《概要》的著者。例如，關於植物，雷為了按照它們真正的、自然的親緣關係將它們分類，利用了它們的一切特征——果實、花、葉子，等等。雷在其全部工作中排斥魔術、巫術和對各種現象的所有迷信的解釋，緊抓住通過觀察揭示出來的自然原因。在《從創世的工作中看上帝的智慧》一書中，雷拋棄了從奧古斯丁到路德這一時期中不斷重現的一種觀點；這種觀點認為，自然界雖然對宗教沒有敵意，但與宗教是不相幹的，自然界的美麗是一種誘惑，對自然界的研究是浪費時間。雷寫道，"沒有一種工作比細心觀察自然界的美妙作品、尊重上帝無限的智慧和仁慈更有價值、更令人愉快。"
在係統的植物學方麵，繼雷之後的是瑞典教授林奈（卡爾·馮·林奈，1707-1778年），他製訂了將植物分類的最早的、令人滿意的方法，他還將動物劃分成哺乳動物、烏、魚和昆蟲幾大綱。在林宗以後，開始有可能係統地研究植物和動物，發展起比較種種構造和功能的方法。若無這種初步的澄清工作，生物學的進一步發展原是不可能的。
博物學方麵的另一傑出人物是法國貴族布豐（1707-1788年）。1739年，他擔任皇家花園即現在的植物園的管理人，他把它改變成一個巨大的研究院，法國許多著名科學家曾在那裏受到鼓舞和培養。他還寫成36卷的巨著《自然史》，他試圖把有關各門自然科學的所有可得到的知識都編到這部巨著中去。布豐拒絕接受認為地球有大約5，000年的曆史的古老觀點，認為地球最初是一團熔化的物質，漸漸冷卻下來，結出一層地殼，上麵最後出現了各種動植物。他估計這過程約花了10萬年左右；雖然這一估計數比現代科學確定的30至50億年要低得多，但至少市豐已開始走上正確的軌道。這位法國博物學家不能不注意到人類與低級動物在動物學方麵的驚人的相似之處。他曾大膽提出這樣一種見解：如果不是因為基督教《聖經》上已作了明確聲明，人們也許會有興趣去尋找馬和驢、猴子和人類的共同起源。不過，這一見解他後來又收回了。
大約這時，地理學方麵也正在取得巨大進展。地球開始得到係統的勘察和研究。1672年，法國政府派遣讓·裏奇到法屬圭亞那"作於航海有用的天文觀測"。1698年，英國海軍部委派威廉·丹皮爾去"新荷蘭"即澳大利亞探險。丹皮爾不僅對自然地理和動植物作了精確的觀察記錄，而且還增加了原有的水文學、氣象學和地磁學方麵的知識。探險的興趣穩步增長；經皇家學會的提議，詹姆斯·庫克於1768年奉命到南太平洋的塔希提島觀察金星淩日的情況。庫克的以後幾次旨在找到一個南極大陸的航海沒有達到目的，但是，這幾次航海不僅提供了有關澳大利亞海岸、新西蘭海岸和太平洋海岸的新知識，而且還給予了其他具有科學價值的情報。也許要特別提到的是，庫克船長在其首次航海中，有三分之一以上的手下人死於疾病，主要是壞血病。到他進行以後幾次航海時，醫學知識已進步，因此，海員的飲食中增加了柑桔屬水果，結束了令人畏懼的壞血病。
<b>四、化學革命，1770-1850年 </b>
在18世紀的最後25年中開始進行的工業革命對英國和歐洲的經濟、最終對世界的經濟，已發生了深遠的影響。工業革命還影響了科學革命，並轉而受到科學革命的影響。不過，應該強調的是，在整個18世紀和19世紀的大部分時間中，這種影響幾乎隻是朝著一個方向——從工業到科學的方向進行。紡織工業的許多發明是由未受教育的技工作出的；由於有利的經濟環境，他們找到了發揮自己的天賦才能的機會。在這些早期的年代裏，科學以從屬的身份為工業服務。例如，當布匹的增大了的生產超過天然的植物染料的有效供應時，科學便被要求提供人造代用品。同樣，當從家庭釀酒到大規模釀酒的轉變導致災難性的失敗時，科學又被要求去找出原因和解決辦法。對科學的這一類要求大大地有助於科學的發展。以下這一事實可證明工業和科學間的親密關係：18世紀後期和19世紀初葉的大部分科學進步不是象在17世紀那樣來自牛津、劍橋和倫敦，而是來自利茲、格拉斯哥、愛丁堡、曼徹斯特、尤其是伯明翰。
蒸汽機的情況是一個重要的例外。1769年，詹姆斯·瓦特采用了一個始終保持低溫的單獨冷凝器，以後不久，又用曲軸將蒸汽機的往複運動變為旋轉運動，這樣，他利用技術獨創性和科學知識的結合，將蒸汽機的效率提高到一個適當的水平。如果不是可得到蒸汽機的相對無限的動力，工業革命完全有可能在僅僅增加紡織品生產的速度後便漸漸消失，就象發生在中國那樣；在中國，早幾個世紀時曾取得類似的技術進步。
19世紀前半世紀中取得進步最多的一門科學是化學，這在一定程度上是因為化學與組織工業有密切聯係，紡織工業在那數十年間經曆了非常迅速的發展。化學可追溯到人類文明的最早階段，追溯到出現烹調技藝和金屬加工技術、出現藥草的采集和藥物的提取時。從一開始起，人們就因尋找把戲金屬變為黃金的手段、尋找可以發現治愈人類一切病痛的長生不老藥的方法而轉移了化學的目標。雖然這些試圖注定要失敗，但它們仍然揭示了許多化學物質和化學反應。這些東西後來被傳到西歐人那裏，主要是從中國和穆斯林世界傳去的。
那時以前，希臘人已提出一種理論體係，該體係認為有四種基本元素——土、火、氣、水，它們以循環的方式依次轉化18世紀期間，大部分注意力集中在燃燒問題上——物質燃燒時會發生些什麽呢？由於物質消失在煙和火焰中、留下了灰燼，人們斷定，無論如何，在燃燒過程中有某種東西釋放出來。這種東西長期被稱為硫，並被賦予燃素即火的要素的名稱。在對氣體的研究揭示出空氣是一種較向來所想象的要複雜得多的物質以前，這觀念一直支配著化學思想。科學家們被吸引到氣體問題上，是由於礦井和沼澤中存在著能用氣泡加以收集並能燃燒的易燃空氣。早在1755年，愛丁堡的約瑟夫·布萊克就通過加熱石灰石而成功地分離出二氧化碳。然後，1781年，亨利·卡文迪什證明水是由兩份氫和一份氧組成。接著，約瑟夫·普裏斯特利（1733－1804年）又取得重要進展；他分離出氧，並證明正是氧元素在燃燒和呼吸中被消耗。他還進一步證明，在日光下，綠色植物從它們吸收的二氧化碳中分解出氧。從而，他解決了由產氧的植物與產二氧化碳的動物的平衡引起的碳循環的問題。
從氣體研究工作中引出完備結論的是傑出的化學家安托萬·洛朗·拉瓦錫（1743-1794年），他在法國革命期間犧牲於斷頭台。拉瓦錫的典型的氧化實驗非常簡單。他將汞放在一個裝有空氣的密封罐子裏加熱，發現他得到了氧化汞，並發現空氣的量減少了五分之一，亦即失去了空氣中氧的成分。然後，拉瓦錫加熱氧化汞，再一次獲得汞加氧。他極仔細地稱其所有物質的重量，發現每道步驟後失去或獲得的重量等於燃燒過程中增加或減去的氧的重量。因而，他能摒棄傳統的燃索說，用其著名的平衡原理來取代。
我們可以規定這樣一個無可否認的原理：在技術和自然界的全部活動中，沒有什麽東西被創造出來；在實驗以前和實驗以後，存在著同樣分量的物質；種種元素的質量和分量正好依然如故；除了這些元素的結合方麵的變化和改變以外，沒產生什麽東西。
這樣，拉瓦錫使化學先前的所有混亂現象變為一條元素結合定律。他在自己於1789年出版的教科書《化學大綱》中，提供了至今仍被使用的全新的術語。拉瓦錫將化學安置在堅固的科學基礎上，因此，他的後繼者知道了他們正在做什麽、正在朝哪裏進發。
在拉瓦錫的後繼者當中，傑出人物要數約翰·道爾頓（1766-1844年）和瑞典化學家喬恩斯.雅各布.貝采利烏斯（1779-1848年）。道爾頓正式提出了有關物質的原子論（氧原子與氫原子結合而形成水);貝采利烏斯通過把電流應用於化合物、將它們電解（金屬移向陰極，非金屬移向陽極），分離出許多新元素。貝采利烏斯還將近代符號係統引入化學，從而極大地促進了化學工作。他利用諸元素的拉丁名字的第一個字母或前兩個字母作為元素的符號。
19世紀的另一重要進步是出現了有機化學。原來，化學家們認為有機化合物——由生物產生的碳氫化合物——是由一種"生命力"以某種方式控製的。但是，隨著化學家們發現有機化合物能用合成法合成，這一看法被拋棄了。1828年，弗裏德裏希·維勒取得了第一個成功，合成了見於尿中的有機物質尿素。他沒有借助於腎，是通過普通的化學方法從無機化合物中獲得尿素。他的朋友賈斯特斯·馮·李比希（1803-1873年）做了非常寶貴的工作，他證明植物從土壤中攝取的養料是由氮、磷酸鹽和鹽組成的。因而，他能製備出他曾用來使一塊荒地肥沃並成為多產的園圃的化合物，為大規模的肥料工業的發展掃清了道路。
對工業的另一重要貢獻由英國化學家威廉·亨利·珀金（1838－1907年）作出。1856年，他在尋找奎寧的代用品時，偶然發現了第一種人造苯胺染料——品紅。他的發現在英國受到忽視；在英國，化學仍僅僅是少數人的業餘消遣，化學行業以"注重實際"而自豪。然而，德國工業界較關心科學的廠長們看出，珀金的發現能為氣體工業一向作為廢品的煤焦油提供一條寶貴的出路。由於他們資助這項研究，許多合成染料給製造出來，提供了巨大的利潤。到第一次世界大戰時，德國人已擁有世界上最先進的化學工業，實際壟斷了合成染料的生產。
對工業來說，同樣重要的是法國傑出的化學家路易·巴斯德（1822-1895年）的工作。他在裏爾大學工作期間，當地酒廠老板曾紛紛向他請求幫助，因為他們在從甜菜中提取乙醇時遇到了麻煩——果漿往往莫名其妙地變壞了。巴斯德沒有找到化學上的解釋，就用顯微鏡檢查麥芽漿，發現上麵滿是奇怪的、伸長的生長物，而未受損害的麥芽漿上則是圓的小球。通過實驗室證明，他指出了如何才能控製這些有害的生長物、阻止它們妨礙發酵。由於這一經曆，他做了進一步的實驗，使他能駁斥傳統的生物自然發生說，提出現在公認的生源論——生物隻能通過生物的繁殖產生——來取代。為了證實生源論，他指出，通過排除空氣中看不見的微生物，能夠使肉體物質和植物性物質不腐敗。這一點後來成為大規模的罐頭食品製造工業的基礎。
1865年，巴斯德接受了一個更艱巨的任務。法國蒸蒸日上的絲綢工業由於蠶的一種神秘的疾病而正遭到毀滅的威脅。當巴斯德開始調查研究時，他並不知道蠶是什麽東西，也不知道一條醜陋的毛蟲以後會變成一隻美麗的蛾。但是，經過一段時期的深入細致的探究，他發現疾病是由生活、成長在蠶體內的一種微生物引起的。他很快找到了治療辦法，絲綢工業得救了。巴斯德接著為家畜的炭疽病、特別驚人的是為人的狂犬病製備血清。此外，由於他的疾病病菌說的普及，人們采取了衛生預防措施，使有可能控製由來已久的災禍——傷寒、白喉、霍亂、鼠疫和瘧疾。這些醫學上的進步產生了深遠的影響，首先是在歐洲，然後是在全世界，導致人口迅速增長。
<b>五、生物學革命，1850-1914年</b>
正如牛頓因發現支配宇宙中的物體的定律而統治17世紀的科學那樣，查爾斯·達爾文（1809-1882年）因發現支配人類本身進化的規律而統治19世紀的科學。
然而，進化的思想對達爾文來說，決不是新的：在他以前，這思想已被提出並應用於科學的各領域。讓·德·拉馬克（1744－1829年）較早時候就已向一種傳統的觀念挑戰；這種觀念認為，一度被創造出來、此後一直存在下去的物種具有不可改變的穩定性。拉馬克想象有一種從蠕蟲到人類的全麵進化，並試圖用獲得性理論來解釋這一進化過程。馬由於需要迅跑而獲得敏捷的腿，長頸鹿由於需要吃高處的樹枝而獲得長脖子。任何這類身體上的變化通過遺傳過程被傳下去，成為下一代的起點。
拉馬克以後，還有查爾斯·賴統地出版了有名的《地質學原理，三卷（1830-1833年），普及了有關地球表麵的形成的"均變論"或漸變論。以往，人們一向認為地球表麵是由過去的災變如火山、地震和洪水等造成的。存在於高山地區的海貝被簡便地認為是挪亞時的洪水留下的。相反，賴爾認為，現在的地球表麵是億萬年間諸如冰蝕、風和水的侵蝕、冰凍和融化之類的地質力量活動的產物。
當時，進化的思想不但在自然科學中，而且在社會科學中也是突出的。從19世紀40年代起，卡爾·馬克思就寫道，所有社會製度都處於不斷的變化過程中。自人類有史以來，一種社會已讓位於另一種社會——原始的部落製讓位於古代的奴隸製、奴隸製讓位封建農奴製、農奴製讓位於現代資本主義製度，所以，他滿懷信心地預言，資本主義製度將讓位於未來的社會主義製度。那時，有影響得多的是赫伯特·斯賓塞（1820-1903年）提出的包括一切的進化學說。他將其學說應用於所有的事物，包括物質的、生物學的、文化的和社會的。斯賓塞在1857年發表的《進步：其規律及原因》一書中寫道，"無論是在社會的發展中還是在政治、製造業、商業、語言、文學、科學及藝術的發展中，這種由簡單經過連續的變異而進入複雜的同樣的進化始終保持著。"
這就是達爾文創立其劃時代的理論時的環境。達爾文出生於一個在他以前已有兩代人顯露科學才能機他起又有兩代人顯露科學才能）的家庭。他上劍橋大學時，將時間更多地不是用在學習上，而是花費在收集和研究動物及昆蟲方麵。有位教授認識到他的潛力，推薦他到政府的即將開始環球科學考察的"比格爾號"船上當不拿薪水的博物學家。這次遠航從1830年持續到1836年；遠航期間，達爾文對在個別物種身上觀察到的許多變異印象極深。例如，在與世隔絕的加拉帕戈斯群島上，他發現了一些顯然是起源於在大陸的祖先但不知怎麽地已漸漸變得不同的物種。這一點粉碎了古老的物種不變論，但是，變異是怎麽發生以及為什麽會發生的問題仍未得到解答。
考察回來的兩年後，他認托馬斯·馬爾薩斯寫的一本書中得到了啟示；馬爾薩斯在那本書中提出了一種理論：如果不消除過剩的人口，人口要比食物增長得快。
1838年10月，我為了消遣而偶然讀到了馬爾薩斯的人口論，而我由於長期不斷觀察動植物的習慣，對這種到處都在進行看的生存鬥爭，思想上早就容易接受，現在讀了這本書立刻使我想起，在這些情況下，有利的變異常常容易保存，而不利的變異就常常容易消滅。它的結果就會形成新的物種。這樣我終於得到一個能夠說明進化作用的學說了。
達爾文以其通常的謹慎和不辭勞苦的細心發展這一學說。1839年，他開始擬草稿；3年後，它仍僅僅是一份用鉛筆寫成的35頁的提綱。到1844年，他已將它擴展成230頁的論文。那年，他給一位朋友寫信說：
……我己閱讀了大量的農藝和園藝方麵的書，從未停止過搜集事實。終於來了一點光明，我幾乎確信（和我開始對的看法完全相反）物種並不是（這就象供認一件謀殺罪似的）永遠不變的。上帝不讓我相信拉馬克的一個"進步的趨向"、"源於動物的緩慢的意欲的適應"之類的廢話。但是，我得出的結論並非全然不同於他的結論，隻是更換的方法完全不同於他的。我想我已發現（這裏是推測！）物種微妙地適應各種結局的簡單方式。
然而，達爾文仍不能使自己發表其研究結果。他繼續進一步按集證據，直到1858年收到另一位博物學家艾爾弗雷德·拉塞爾·華萊土（1823-1913年）的一封驚人的信時。華萊士曾居住巴西和荷屬東印度群島多年，在那些地方吸收了極大量的動物學知識。1858年2月，當他在摩鹿加群島的特爾納特島上患瘧疾臥床休息時，他想到了他也讀過的馬爾薩斯的著作，突然，最適者生存是實現進化的途徑這一念頭在他腦子裏掠過。華萊士的脾性和達爾文完全不同，他立即將自己的思想訴諸文字。當天夜裏，盡避仍受著發燒的折磨，他還是起草了自己的新學說。以後兩晚，他將它寫成文章，然後寄給了達爾文；他與達爾文是經常通信的。
1858年6月，達爾文收到了這份手稿；他因讀到的是一份他已寫成的東西的概要，驚呆了。"我從未見過比這更驚人的巧合"，他給查爾斯·賴爾去信說，"即使華萊士已得到我在1842年寫下的手稿，他也不可能寫出比這更好的簡短提要！甚至他的話現在可放在我每章的上端。"達爾文對於公布自己的研究成果一事不再猶豫了。1858年7月1日，他在倫敦向學會宣讀他自己的論文和華萊土的論文，所謂達爾文的進化假說給提出來了。達爾文在他於1859年出版的主要著作《物種起源：借助於自然選擇即生存鬥爭中的適者生存》中更詳細地闡述了自己的思想。
達爾文的主要論點——他的進化學說——是，處於現在各種不同形式中的動植物種類不是作為單獨的、特殊的創造行為的結果而固定不變的，而是有共同的原始起源的、不同的、變化中的自然結果。達爾文認為，變異借以發生的主要方式是"自然選擇"。他將這一過程闡釋如下：
因為所產生的每一物種的個體比可能生存的多的多，遂各生物間便經常不斷地發生生存鬥爭，所以，任何生物如果能以任何方式發生縱然微小但有利於自己的變異，它在複雜的而且時常變化的生活條件下，將會獲得較好的生存機會，因而它就自然地被選擇了。由於強有力的遺傳原理，任何被選擇的變種，將會繁殖它的新的和變異了的類型。
也許很難把自然界中所有的變種都設想力似乎是象"自然選擇"所提供的那樣一個不規則的、緩慢的變化過程的產物。不過，統計學上的計算結果表明，即使一次突變僅僅導致百分之一的較好的生存機會，它也會使一個物種經曆100世代以後有為數一半的個體發生了突變。換句話說，即使101個發生過突變的個體活下來後有100個失去了突變，突變仍會在生物學上所說的短時間內傳遍該物種。一種具有淺顏色和深顏色的小蛾子為"自然選擇"是如何起作用提供了一個具體例子。人們已注意到，在淺色的樺樹林裏，淺色種類的蛾通常是深色種類的蛾的6倍；相反，在深色的鬆樹林，深色種類的蛾通常為淺色種類的蛾的16倍。從這兩種樹林中鳥類的身上遺留下來的蛾翅膀的顏色上，也可找到"自然選擇"如何起作用的證據。
達爾文的學說雖然在後來的研究基礎上得到了詳細修改，但其要點實際上已為現在所有的科學家所接受。1958年7月1日，在慶祝達爾文發表其論文一百周年的大會上，英國傑出的科學家加文·德比爾爵士稱讚道："進化的事實如今已普遍地為所有有資格發表意見的人所承認，進化的作用過程大體上已闡明。自然選擇的理論已建立在非常堅固的基礎上，因此，現代的工作隻不過是進一步證實這一理論，盡避隨著知識的增加而需對它作新的表述。"
然而，達爾文的學說在他生前遠沒有被普遍接受。確實，它由於當時幾位傑出的科學家的研究和著作而得到加強。地質學家查爾斯·賴爾在他於1863年發表的《人類的古代》一書中接受了達爾文主義。兩位最主要的植物學家——英國基尤植物園的主任約瑟夫·胡克爵士和哈佛大學教授阿薩·格雷也成為達爾文主義者。在達爾文主義的最熱烈的擁護者當中，還有兩位著名的生物學家——德國人恩斯特·海克爾和英國人托馬斯·赫胥黎，後者稱自己為"達爾文的鬥犬"。
但是，在某些方麵，特別是在教士中間，卻存在著激烈的反對。這是可理解的，因為正如以往哥白尼的天文學體係廢除了地球在宇宙中的中心地位一樣，達爾文主義似乎廢黜了人類在地球曆史上的中心地位。當達爾文於1871年發表另一部著作《人類的由來》時，教士們自然得出如此結論。達爾文在這部著作中安排了人類與整個動物生活有關的證據，斷定"如果有誰不願意象野蠻人那樣把自然界的各種現象看作是支離破碎的，那他就不再能相信人類是一個單獨的創造行為的成果"。也就是說，達爾文否認了神的創造材為。由於他說人類起源於猴子，損害了人類的尊嚴、道德和宗教，他受到了不公正的譴責。本傑明·迪斯累裏曾在嚴宣告：如果要在猿和天使之間作選擇，他將站在天使這一邊。
盡避達爾文主義受到宗教界和其他集團的敵視，它還是對西方社會有著深遠的影響。根本原因在於它對最適者生存和生存鬥爭的強調極妙地與時代傾向相適應。例如，政治上，這是俾斯麥以血和鐵統一德國的時期。他在各國的民族主義讚美者認為達爾文主義給了他們支持和正當理由。他們認為在政治活動中和在自然界一樣，最強有力者是得勝者，好戰的品質決定誰將在國際"生存鬥爭"中獲勝。經濟生活中，這是自由經營和粗魯的個人主義的時期。舒適的、心滿意足的上、中層階級激烈反對國家為促進較大的社會平等而作出的任何幹預。他們論證說，他們應得到幸福和成功，因為他們已證明自己較無能的窮人更"適合"，而且，大公司對小鮑司的兼並是"生存鬥爭"的一部分。19世紀後期也是殖民地擴張的黃金時期，達爾文主義被用來為帝國主義辯護。有人爭辯說，殖民地是強國的繁榮和生存所必需的；還有人爭辯說，按照世間的成就判斷，諸土著民族軟弱、低劣，需要優越的、較強大的歐洲人的保護和指導。
這種將達爾文的學說應用到社會舞台的做法，稱為社會達爾文主義。達爾文本人從沒想到他的研究結果會以這一方式被利用，更不用說有這種打算了。然而，事實仍然是，它們被如此地利用了；原因在於，它們似乎為當時由於其他緣故而開始支配歐洲的唯物主義即現實政策提供了科學的支持。簡言之，達爾文主義合宜地與吉卜林的以下這句名言相一致：
有力量者應該有所獲，
能有所獲者應該保持住。
另一位英國作家希萊爾·貝洛克在提到歐洲人在非洲的地位時表達了同樣的觀點：
不管發生什麽事，我們已得到
馬克沁機槍，而他們卻沒有。
<b>六、結論 </b>
隨著19世紀的過去，科學成為西方社會的一個日益重要的部分。在19世紀初，科學仍處於經濟生活和社會生活的邊緣。但是，到它為久已建立的工業作出基本貢獻的19世紀末，它正在創造全新的工業，正在不但深深地影響西方人的生活方式，並且深深地影響他們的思想方式。此外，由科學革命造成的這種變化還以無數方式直接和間接地影響整個世界。科學使歐洲在技術上對世界的霸權成為可能，並在很大程度上決定了這一霸權的性質和作用。科學還為19世紀西方在智力方麵的優勢提供了基礎。歐洲的藝術、宗教或哲學沒有給非西方民族以巨大影響，因為非西方民族已在這些領域作出了類似的貢獻。但是，在科學和技術方麵，就不存在如此的平等。隻有西方掌握了自然界的種種秘密，並為了人類的物質進步而對它們進行了利用。這是一個不可否認、有說服力的事實。非西方人不再輕視歐洲人，不再將歐洲人看作碰巧在帆船和火器方麵擁有某種優勢的不文明的野蠻人。他們勉強地承認了歐洲科學革命的意義。因此，從前的殖民地民族在今天的主要目標是親自經曆這場他們因偶然的曆史環境而錯過的獨特的革命。甚至在1914年以前，遙遠的烏茲別克的一位土著民族主義領袖已勸告他的人民要求助於科學，將科學作為恢複他們自由的唯一手段。
科學是一個政府欣欣向榮的原因。科學是一個民族進步的起因。科學是那種非常強有力的手段；科學的存在使野蠻的美洲人上升到他們現在所據的很高的地位、擁有力量，科學的缺乏使波斯人淪於他們現在所處的低下地位、蒙受恥辱。科學是使英國人成為印度、埃及、俾路支和阿拉伯半島部分地區的主人的手段，也是使俄國人當上韃靼人、吉爾吉斯、突厥斯坦和高加索穆斯林的統治者的手段。最後，正是由於科學，土耳其遼闊的領土給移交到外國人手中，法國的三色旗在非斯的伊斯蘭教徒頭上招展。……
如果你們學習當代科學，你們將能夠製造電報機，鋪設鐵路，在20天內把幾十萬名士兵從地球的一端運送到另一端，……將能夠領會《古蘭經》的秘密含義，為捍衛伊斯蘭教製造步槍和大炮，把祖國從外國人手中解放出來……將能夠使我們民族擺脫異教徒的枷鎖，使伊斯蘭教恢複其早先的崇高地位。
傑出的曆史學家赫伯特·巴特菲爾德將科學革命的世界意義總結如下：
古代世界在其遺產被分散以前正在銀象科學革命那樣的事物發展的任何征兆似乎是不存在的；拜占庭帝國不顧其古典傳統的連續性、老是抓住迸代思想並以巨大的變化中的力量予以改造的任何征兆似乎也是不存在的。因此，我們必須將科學革命意作是西方的一個創造性的產物——它取決於僅存在於西歐的一係列複雜的條件，在一定程度上或許還取決於大陸這一半的生活和曆史中的某種能動性。因此，當時不僅在其他因素中有一新因素被引入曆史，而且它是僅能生長的，並在其活動中發揮了多方麵的作用，以致從一開始起它就自覺地擔任了一個指揮的角色，可以說，它開始控創了其他因素——正如中世紀的基督教滲透到生活和思想的每一角落後開始支配其他一切事物一樣。因此，當我們談及在最近幾個世代中被傳入象日本那樣的東方國家的西方文明時，我們不是指希臘——羅馬哲學和人文主義者的思想，也不是指日本的基督教化，而是指在17世紀後半世紀開始改變西方麵貌的科學、思想方式和文明的所有器具。