于是一片光明：1543—1957人类科学探索四百年

◎令人感到意外和惊喜的科学史诗！

◎激动人心的科学历程，字里行间的文学之美！

◎人类探索科学400年恢弘画卷跃然纸上！

◎哥白尼以降四个世纪科学史，没有比本书写得更通俗、更有趣的！

作者像是人类四百年科学探索史的“说书人”，用精准、优雅的语言讲述了从哥白尼发表《天体运行论》之后的科学发展的历程，展示了人类群星闪耀的光辉，鲜活的科学故事，近代科学大厦是如何建立的，以及科学发展的历史必然性。探讨了科学精神的本质和推动科学发展的力量。同时也介绍了数学、物理、化学、生物等方面的知识。

本书史料可信、思想连贯、叙述生动，人类探索科学400年的恢弘历史跃然纸上，是一部史诗般的科学史话。

阅读此书，一是了解人类科学文明的演变历史，认识科学大师，理解科学思想，体味科学研究之艰辛，学会像科学家们一样思考。二是真正“站在巨人的肩膀上”望向更远、更美好的科学景致。

强烈推荐给对这个世界充满好奇心的8-120岁的“少年”。

汪有，香港中文大学工商管理学院毕业，历史系辅修。自媒体人。

章 天球运行 / 1

第二章 要有光 / 33

第三章 革命 / 89

第四章 激变 / 159

第五章 新世纪 / 243

参考文献 / 379

致谢/ 389

大学时我加入了辩论队，接触过一道很有趣的辩题：“三十年后你给自己发来了建议，要不要听？”

我的感觉是，这非常类似下围棋时偷偷打开AI（人工智能软件）作弊，对着棋局，下了AI指点的一手。

对于普通棋友，这不算好事。

AI海量计算未来走向，对各种情况都有预判。有着海量计算和先进的算法支撑，它当然可以选到效、妙的一手。但我们没有。

然后对方跟着下了，普通爱好者发现，我们没有AI全面的思考，根本接不住。来自三十年后的建议，像是AI居高临下的指点，超出了自己的认知，照猫画虎，接着走下去，反而崩了。所以一步开AI，就得步步开AI。走了一个妙手，还得等着AI给后续走法，那自己这棋也没法下了。

我三十年后的建议总不可能是诸葛亮的锦囊，每个分支都能想到吧？而且，我也不能保证三十年前的我就会毫无疑议以超强执行力执行我的建议吧？很容易越走越歪，患得患失。

我很喜欢电影《盗梦空间》的内核：你想让一个人去做一件事，在他脑子里植入一个念头，不能用强。你得通过意识潜移默化地影响他，让他觉得是自己做出了判断，他自己提高了决策能力。

诺贝尔奖得主、科学家理查德·费曼读中学时，他的物理老师巴德先生看他无所事事，就叫他过去，说“教你点有意思的”，然后给他讲了小作用原理。费曼深深为原理的简洁优美震撼，后来当他回忆到这一段，还说那一天在引导自己走上物理学道路的时候，起到了很大的激励作用。

如果真有一只冥冥之手想拨动他的命运之弦，显然也不是写一封信，告诫他“你要去学习物理”。而是派出一个巴德先生，以及安排下许多契机，引导费曼走向物理学殿堂。我相信，如果中年费曼得到了一个传递信息去三十年前的机会，他恐怕不会去给自己写信， 而是写给三十年前的巴德。恳请他把小作用量原理教给十几岁的自己。

所以，珍惜生活中让自己迸发灵光，不小心改变了或者影响了自己的人。他们可能就是你从未来派来的使者。

我也会希望，我这本关于哥白尼以降四个世纪的科学史作品，也能成为一些书友、一些孩子喜欢上科学的小小契机。

我自己喜欢上科学史，是另一个契机了。

时隔十几年，我还清晰地记得那个周末的黄昏。大学时代的我下了课，无所事事地走在母校香港中文大学图书馆的书架之间，看到书架上摆着一本旧书。那是一本1979 年出版的老书了，是苏联作家瑞德尼克的《量子力学史话》。我翻开书后贴上去的借阅单，发现都没什么人借阅过。

我借走了那本书，读来如痴如醉。

为什么要读科学史呢。

我一个文科生，我本来以为我是不可能理解任何量子力学相关知识的。但从科学史发展的角度，读起来却异常明晰。在学科发展伊始，那些物理学家的知识储备，也并不比现在的高中学生深刻太多。站在学科的起点，他们并不知道未来等待自己的都是什么。

他们这里试一试，那里碰一碰。不断试错，不断用粗糙的理论去解释世界，然后推翻，然后再来。

沿着前人科学探索的角度走下去，我发现，我竟然理解了一点点量子力学的皮毛。我知道了这些问题是怎么来的，也大体理解了问题向何处去，我开始理解他们那些枯燥的公式是要用来诠释哪些现象、调和哪些问题。这些学者们试错阶段中发生的一次又一次传奇，也让课本上的简单叙述变得生动和鲜活。

我小时候很沉迷游戏“超级马里奥”，长大以后，在网上看到玩家的竞速通关视频，击节赞叹。因为我玩过，我深深知道里面有哪些坑，有什么曲折。而一个没玩过、不懂这些操作来龙去脉的人，去看高级玩家通关视频，恐怕体验不到其中的激动。

那些课本上的简洁公式，已经是历代学者打磨之下，臻于完善的通关视频。

而四百年间的反复打磨，才是故事里精彩的一段。

放下那本旧书，大学时代的我，在脑中突然有了这么一个想法：如果仅是一段量子力学发展史都如此波澜壮阔，让我感触良多。那么从哥白尼以降的整部近现代科学史，又将蕴含多少传奇。会不会有朝一日，我可以来写这段故事呢？

那时我读的是工商管理学院。我总听到很多人抱怨大学里学的东西没用，但香港的商学院，教的是经世致用的学问，几乎所有课堂上的知识都能拿来挣钱，几乎所有的训练都与未来的工作相关。这让我非常惶恐，我担心自己把所有技能点都点在谋生吃饭，会让自己变得无趣。那时我在社交网站发过这样一条动态：如果我终究要成为一个面目模糊的无趣中年人，我希望这一天晚一点再晚一点到来。

我想着总要学一点没那么热门的知识，在母校张学明教授的引荐下，我选择辅修了历史系课程。从商学院的课堂上走出，收起财务报表分析课程的讲义，搭乘“转堂校巴”，赶去听张教授的《英国早期宪法史》，宛若平行宇宙的世界线切换。

大学毕业后，我进入房地产业工作。毕业后的几年里，我一直没忘记大学时对科学史的一点执念。我在脑中无数次思考着这本书的开端，却一直没能行动。直到2014年年初，我打开一个Word文档，写下句话：“1543年5月24日，尼古拉·哥白尼辞世于波兰弗龙堡。”

当我在文档里敲下这一行字时，我对书稿接下来的走向还一无所知。

我没有想到，不自量力的我挑选了一个如此巨大的主题，当我走进科学史这座宏大的迷宫里，面对的是千头万绪。一字一句皆要有出处，不同资料之间的记述也多有抵触。就拿我们为熟悉的桥段来说，我们都听说过，伽利略在比萨大教堂听讲道时看到吊灯晃动，发现了摆的等时性原理。那这段故事可以写到书里吗？

比萨大教堂是著名旅游景点，就在比萨斜塔旁。当今天的游人穿过青铜大门，步入教堂，会看到里面从天花板垂下的巨大青铜枝形吊灯——“伽利略灯”。很多旅游网站会言之凿凿地声称：伽利略正是在这一座灯下悟道。但稍加思忖就会不免怀疑：要让这般巨大的吊灯摇晃起来，怕不是七级以上地震。

所以要去查其他资料印证，去找到当时的画做比对，才会发现伽利略观测到摇晃的，是更小版本的吊灯，直径无非二三十厘米，点亮时要由教堂的修士伸出修长的火炬去点燃灯油，就会引发晃动。印证到这里，才能证明故事属实。当我查询了很多资料，把这一段写在书稿里，也不过三百字而已。

按这样的写作进度，我每天只能写三百字，好在日拱一卒，一年下来就是十万字。写完个十万字后，因为工作繁忙，我中断了写作。2014 年清华大学出版社胡洪涛老师联系到了我，2019 年底我们签了出版合同，我又开始动笔。磕磕绊绊写到2022 年上半年，一共交出了三十几万字的书稿。前前后后一共写了三年半。

搜集资料、写下这些文字的过程，也是我自己学习探索的过程。翻开一卷卷的资料，我深深为这些科学家的故事感动震撼。他们从人类认知的边界出发，一头扎进黑暗，或许几年后，几十年后，我们会看到黑暗中的远处突然亮了一点， 那是他们为我们点亮的一盏微弱的烛火。

亚历山大·蒲柏在为牛顿撰写的墓志铭中写下：“自然与自然法则隐于长夜， 上帝说：‘要有牛顿。’—— “于是一片光明。” 

“于是一片光明”，也成为了这本书的书名。

距离当年在图书馆偶遇《量子力学史话》，倏忽间已过十五年了。

十五年中发生了很多事。

联系我的编辑胡洪涛老师，已经成为两个孩子的父亲。那个当年看过我个一万字粗糙书稿的女孩子，如今已经成为了我的妻子。

后来，我在旧书网上淘到了二手的《量子力学史话》，到现在都珍而重之摆在自己的书架上。

回到开头的辩题，如果等我老去，有机会为三十年前的自己做一点什么。

我可能不会写信去说一些强硬指导。我可能会把那本书带回三十年前那个周末的黄昏，把它摆在书架的那个角落上。然后等着二十岁的我无所事事地逛到书架前，停伫下来。

当我坐在角落里，看着那个大孩子拿到那本书的一刹那—— 

我一定会满心欢喜。

天球运行

1543年5月24日，尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）辞世于波兰弗龙堡。

相传当日，版刚刚印好的《天球运行论》被送到了病榻之前，70岁的老人从昏迷中苏醒，抚摸书页，平静地离世。

在《天球运行论》中，哥白尼正式提出日心说，与天主教会长久以来奉行的地心说划清界限。

这一天，是近代科学史的发轫，自然科学在中世纪神学板结土壤的缝隙中坚韧生长。

一个世纪来，新航路不断被开辟，从欧洲出发的船队越过太平洋与大西洋，连接起整个世界。哥伦布的航路横跨大西洋，将西班牙的力量扩张到遥远的美洲，为美洲大陆送去了火枪、马匹、宗教和天花，为欧洲带回了黄金、烟草、火鸡和梅毒。航海家达·伽马从葡萄牙出发，向东绕过好望角驶向印度。肯尼亚蒙巴萨港口的年迈黑人水手目睹葡萄牙人的帆船驶进港口之时，定会忆起半个世纪前，规模更胜的郑和舰队也曾在此停泊逗留。那是大航海时代中东西方文明少有的交集，明帝国的航行至此而终，欧洲的开拓却自此更盛。20多年前麦哲伦完成环球航行，将地圆学说的证明带回欧洲，他自己却没能荣归故里，长眠在东方万里之遥的菲律宾。

整个大航海时代，明帝国以傲慢无知又宽容友善的姿态享受万邦来朝，随后房门紧闭；西方人则以开拓进取却贪婪嗜血的精神，在随后的几个世纪中，把旗帜插满了世界地图上几乎所有空白区域。

要有光

艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的时代，是混乱、丰富、充实又生机勃勃的时代。

牛顿出生时的英国，历经文艺复兴解放思潮的洗礼，民主的幼芽坚韧生长；在王室与议会的争夺倾轧下，革命的涡流隐隐欲动。牛顿出生的前一年，1642年，英国内战爆发，政治家克伦威尔以铁骑军起家，掀起了反对君主政体的争斗。历经7年内战，英王查理一世被公开处决，克伦威尔以护国公的身份在王座上执剑，俯视着英伦三岛，英国迎来了短暂的共和。

牛顿之前，科学还掩映在哲学、密教学、炼金术的面纱之下，从事纯科学研究者不过寥寥数人。哥白尼、第谷、伽利略、开普勒等人如同黑夜中的孤星，此起彼落，难以同时辉映。

而牛顿的时代，随着思想的点亮，星斗渐次出现，连缀成灿烂星汉。牛顿的时代，也是哲学家霍布斯、洛克、笛卡儿的时代；是数学家沃利斯、莱布尼茨的时代；是化学家波义耳的时代；是物理学家惠更斯、胡克的时代；也是天文学家卡西尼、哈雷的时代。

人们开始追求理性和自然，肯定人的价值。科学家们沿着“伽利略们”开辟的道路孜孜以求，用一个半世纪完成了一场科学革命，永久改变了科学的面貌。

艾萨克·牛顿生逢其时，他与同时代的巨手一道，创造出全新的世界。在一个多世纪后，德国哲学家依曼努尔·康德（Immanuel Kant）被问到：“我们生活在开明时代吗？” 

康德回答：“不，我们生活在启蒙时代。” 

17世纪中叶，正是启蒙时代开端。

革命

从哥白尼的《天球运行论》到伽利略的《对话》，再到牛顿的《原理》，科学家漫漫求索两个世纪。哥白尼亲手推开了中世纪锈蚀千年的铁门，伴随着门轴转动时发出呕哑的嘶吼，光从门缝中以30万千米每秒的速度涌进，转瞬之间照亮了整个欧陆。

欧洲诸国几乎是同时醒来的，为人类揭示宇宙的五位重要的科学家哥白尼、第谷、开普勒、伽利略和牛顿，分属五个不同的国家，学术中心从意大利移到不列颠，后又将东渡英吉利海峡，归于法兰西。

伽利略辞世百年之后，意大利后的科学精英业已凋零，这个当年辉煌的文艺复兴运动发源地不复当年荣光。人们转头回望，仅仅望见一缕伽利略时代的余晖。

1737年，佛罗伦萨，埋葬了伽利略整整95年的尘封之所再度开启。人们从那个迫于教皇压力、收容了伽利略近一个世纪的寒酸钟楼密室里拖出了两个棺架，一个葬着伽利略，另一个葬着他的学生维维安尼。

人们怀揣敬意吟唱着祷词，抬着棺椁缓步前行。挽歌回荡在高高的廊柱之间，婉转绕梁。抬棺者走过一半的路程，放下棺架，由另一批人接手，以分享为伟人扶柩的荣耀。

这场迟来的葬礼整整规划了半个世纪。当年伽利略的资助人和学生、托斯卡纳大公费尔南多二世与维维安尼屈从于罗马教廷，不敢给他举办一场隆重的葬礼，如今大公已经去世整整60余年，维维安尼也已辞世32载。他们在世时已经设计好了伽利略的陵寝，圣克罗切大教堂被选为体面的安息之所。伽利略的半身塑像立于教堂北墙的壁龛之中，司职天文学与几何学的女神分列两侧。在伽利略陵寝的对面，教堂南墙，另一个托斯卡纳人，去世在伽利略出生前的艺术巨匠米开朗基罗华贵的纪念碑与之遥遥相对。

牛顿去世后，他身后的科学界留下了巨大的学界真空。牛顿虽然有在剑桥大学任教的经验，却不擅长教授学生，他没能为英国培养出下一代杰出的学者，他去世之后，英国便再不复数学中心的地位。

18世纪的启蒙时代后来被称作理性时代，在整个百年中，科学的发展都显得温和而平静，下一次的风起云涌，还要等到达尔文携进化论向整个神学体系发起冲击。这是缺乏英雄气质的时代，没有布鲁诺火光之中的殉道，没有伽利略与教廷的激烈抗争，也没有牛顿的苹果传奇。这个时代被看作是两次科学革命高峰之间的低谷，在暗淡的星光之下，人们以精致柔和的动作，规矩地向前行进，半个世纪以来的汹涌洪流被泄入地下湖泊，它们在平静的地表之下不安分地涌动，等待着喷薄欲出的一刻。

激变

每当后世的历史学家对比法国与美国的两次大革命时，总是唏嘘不已。与美国朝气蓬勃的独立战争相比，法国大革命笼罩着浓郁的悲剧气息。这一场革命摧毁了旧制度，也摧毁了法兰西民族一代精英。法国也从此罹患上革命狂热病，一个世纪以来政权几易其主，共和国与帝国政体在历史年表上犬牙交错。

启蒙时代靠着黄金一代科学家、哲学家的风云际会，法兰西原本已经建立起了整个文明世界的学术中心地位，却在革命之中自废武功，学术地位摇摇欲坠。

。。。。。。

19世纪末20世纪初，是激荡不安又生机勃勃的时代。历史行进至两大世纪之交，也跨过旧与新的交点。

历史学家丹皮尔在他出版于20世纪中叶的著作《科学史》中回顾这段历史，把19世纪看作科学时代的肇始。他的理由还不仅在于百年之间科学上取得飞速发展，而且在于从19世纪开始，人们转变了对自然和宇宙的认知范式。人们开始相信，人和周围的世界服从统一的规律，而观察、归纳、演绎、实验的科研方法，也可以推至纯科学领域以外的学科。

19世纪里，学者们组织起来，开始追求纯科学和纯知识方面的进步，理论不再落后于实践，象牙塔中的知识架构，已经远远走在了发明应用之前。

在整个19世纪，科学家们在各条战线上突飞猛进，取得了辉煌的成就。许多学科焕然一新，更有许多新的学科与分支在百年之间诞生。从世纪初法国群英的深耕，到下半叶英国德国的再度崛起，人们不断突破既往的认知边界。

新世纪

世纪之交的科学界，奇异而充满矛盾。

一方面，理论科学经过了18世纪的波澜不惊，在19世纪取得了辉煌成就。人们取得了一项项巨大的突破，在各条战线高歌猛进。德国物理学家马克斯·普朗克年轻时立志要投身理论物理时，老师劝说他，物理学是一门已经完成了的科学，把一生献给不会再有多大发展的学科领域，实在太过可惜。

而另一方面，在人类的智慧作出重大发现之余，整个世界似乎都还在沉沉酣睡。冰山的瞭望者感慨于极光的瑰丽，可冰山更广大的部分依然浸没在水下，对水面以上的变化一无所知。

19世纪末，蒸汽轮船已经出现大半个世纪，可轮船上还经常可以看到辅助风帆。电报网络经过发明家的反复改良、得力官员的锐意推进，已经可通达世界彼端的印度，可大部分的通信依然只能靠邮政。1886年，卡尔·本茨的三轮机动车已经在德意志获得了专利，可直到1897年，马车依然奔驰在各国城市的大街小巷。

科学领域的成就也要历经坎坷，才能被同行知晓以及接受。孟德尔的豌豆论文尘封35年，才被重新发现；道尔顿的科学原子论历经百年，直至1905年人们还对其充满怀疑。即使是成长起来的普朗克，也在自传中回忆，19世纪末的自己，对原子论不仅冷淡，“甚至敌对”。

新与旧、正与误、传统与革新、对过去的缅怀和对未来的憧憬、对此前辉煌成就的敬意和对“两片云朵”的不安混合在一起，应和着时代的洪流编织进历史。

结 语

如果人类的科学发展史是一部戏剧，这是一场漫长的群戏。

在宇宙角落一颗尘埃般微不足道的星球上，有一群渺小的两脚生物。

他们才刚刚进化出来，建立起初等的文明，他们身体脆弱，跑得不快跳得不高，从没有人去过比月亮更远的地方。

他们的历史在宇宙时间尺度下，堪称须臾刹那。

他们妄图参透整个宇宙的真理。

一群人，不同的人，怀着不同的愿望、出于不同的目的，走上了相同的道路。他们用各自的方式，彼此搀扶陪伴、竞争赶超，相互勉励也相互激发，前往一座足够险峻的山峰。

这部戏剧中不需要添加什么反派来增强戏剧冲突，因为攀登过程已经足够精彩。

这批渺小的个体中好奇的一批，用尽短暂到可笑的一生，努力在这座大山脚下向上攀登哪怕仅仅是一颗沙砾般大小的距离。

伽利略靠着粗陋的透镜发现木星的四颗卫星；牛顿从苹果的落地参悟天体运行的原理；勒维耶用纸笔运算发现太阳系边陲的行星；达尔文从鸟喙的形状猜测生物演化的规律；爱因斯坦和玻尔靠纯逻辑推演在索尔维会议上论剑。

管中窥豹，尚可见一斑。他们连一斑都见不到，几乎只能靠着几根绒毛来推测整个动物世界。每一个摸象的盲者都比他们了解更多细节。

他们如同极致之地的向导，为人类打开一扇通往真理高峰的大门。他们用尽全部职业生涯，努力走到那个世界里。

普通人站在遥远的门外望去，只能看到一点点浮光掠影，而这一点点漏出的光线也足够炽烈，召唤着一批又一批年轻人走向大山。

许多人留下了自己的名字，为今人所知。而更多不为人知的旅者，或是走上了错误的方向，或是没有足够的天赋，或是没有接受足够的教育，或是不够勤奋，或是缺乏运气，他们没能取得足以称道的成就，或是更加痛心——明明取得了成就却遭到忽视。

自在非洲东部的古人类首次拿起石器，迄今已过300多万年。300万年间人类不断改变着认知世界的方式，从粗粝的石器进化到规模可与城市比肩的大型强子对撞机，建立起今日伟大灿烂的文明。

这是300万年来探索者层层叠叠的礼赠，是这群渺小两脚生物的胜利，也是这枚渺小星球曾经存在过的证明。