科學日益融入我們的日常生活，遠超過以前任何時代，今天科學影響我們怎麼感覺、怎麼吃、可以享受或忍受多少空閒時間，以及在不斷加速的資訊時代裡如何選擇溝通方式。

如今我們在物理科學和生命科學這兩方面都獲得了巨大的進展，兩者之間的互動也一樣進步。如果我們想利用這些改變造福整個人類社會，必須每個人都具備科學素養才行。

這本書花了很大功夫向一般讀者介紹廣泛得驚人的科學世界。我們不但可以從一個小點切入，立刻照見塑造我們的世界和生命的各項發現，也可以在書中深入挖掘，探究促成這些發現的背景科學。這本書以一種完全創新的方式，採用不同凡響的組織架構，按年代順序徵引史料敘述科學各支發展的偉大故事。

這樣的歷史眼光，加上精彩動人的圖片，應該不只吸引想了解事實的人，也會打動那些希望在美學和邏輯脈絡中認識事實的人。藝術與科學之間有一條荒謬的鴻溝，亟需橋樑，也可以搭起橋樑，這本書就是一個明證。逐頁細讀此書，將如閱讀任何歷史、文學或哲學書籍一般享受，而且時時有所啟發。

《科學簡史》提供讀者的不僅是輕鬆接近這些發現的方法，還呈現科學背後的基本觀念，更重要的是，它讓我們看到，從事科學探索的人，他們之為科學家的性格如何帶來了新的觀念。讀者從這些簡潔優美的敘述裡，可以得到真正的科學教育，更有能力迎接21世紀和未來的科學挑戰。

《科學簡史》包含科學史的250個篇章。乍看之下，會以為兩百多篇的浮光掠影，怎能道盡探索宇宙的科學之旅的博大精深。不過，從一篇篇故事推演出去，我們或許更能了解科學方法—追尋真理之路—的確定和轉折。舉個例來說，帶領我們找到行星繞日模型的路途，何其曲折複雜。

雖然古代的希臘天文學家曾思考過日心系統，但亞歷山卓天文學家托勒密的著作確立地球為宇宙中心，這個說法維持了一千多年之久。他的《數學匯編》（The Mathematical Collection）後來被阿拉伯翻譯者改名為《大匯編》（The Greatest Composition），在這本著作裡，托勒密從兩個公理開始：依照數學計算，地球是宇宙的中心；各個天體是以一致的圓形軌道運轉。但觀察顯示，行星運轉無法全用簡單的圓形運動描述，因為行星偶爾會暫停從西向東移動，倒過來從東向西運行一陣子，然後才回到慣有的東向軌道。今天我們知道，之所以造成這種現象，是因為地球不在宇宙中心位置。相反的，它繞著太陽運轉，而其他行星明顯地反向移動，是從本身也在運轉的物體觀察軌道的結果。

但托勒密仍然用他的公理解決了觀察上的落差。地球不動，其他行星確實照著穩定的圓形路徑移動，不過每個行星圓（稱作epicycle「本輪」）的中心又有它自己的圓形軌道（稱作the deferent「均輪」）。事實上，這是亞里斯多德和其他一些人的觀念，不過托勒密提出了堅實的數學基礎。看起來整個運轉的宇宙現在都能描述了。托勒密的方法在某個方面是對的：成功的理論必須符合觀察。但成功的理論不只要能描述，還要能解釋表面現象之下的真實情況，反映造成現象的真正理由。而托勒密的模型過不了這一關。

托勒密的模型維持了好幾個世紀，大半因為它符合地球靜止不動的常識。但是，正如愛因斯坦所說：「所謂常識，只不過是你的心靈在18歲以前累積的一堆成見。 」天文學家不肯放棄常識，因此給地心模型加上了更多圓形軌道和本輪，拚命想讓這個模型符合真實世界。哥白尼以日心系統為基礎重新建造了一個模型。他的太陽系理論比較簡單、優雅，甚至比托勒密的說法更準確。（事實證明，在建立科學理論的過程中，簡單和優雅向來是重要原則。美感比常識更有參考價值。 ）一個世紀後，克卜勒根據第谷的詳細觀察資料，推翻哥白尼的圓形軌道說，改成橢圓軌道。修正後的模型讓理論和觀察更加貼近，穩固的基礎讓牛頓能夠建立他的萬有引力定律，勾勒出克卜勒橢圓軌道背後的力量。

這一切都是理論和觀察相互作用的結果。當有衝突時，若不針對問題修改理論，就得質疑理論的根本效力。一般科學家傾向於修補他們的寶貝理論，而不會輕言放棄。但偉大的科學家敢質疑正統，有膽識去建立新理論，對觀察做更好的描述，也更能反映基本事實。就如美國社會學家莫登（Robert K. Merton）說的：「大多數制度要求無條件信任，但科學習慣視懷疑為美德。 」

在科學史最偉大的篇章裡，懷疑精神、創造能力，加上理性思考，在舊有理論和觀察尚未出現重大落差以前，就自然而然地孕育出新理論。在20世紀時，愛因斯坦的廣義相對論超越了牛頓的萬有引力定律。按照愛因斯坦的說法，牛頓定律雖然只是大致接近他自己更深入的理論，但它們和以前所有的觀察相符，而且能夠充分說明觀察到的現象。愛因斯坦的理論做了一些預測，對天文學家構成挑戰，逼他們重新做更加精準的測量，因而揭露牛頓理論的不足，也證明了他自己的準確。1919年愛丁頓爵士測量日食的結果，顯示太陽可以偏折星光，和愛因斯坦的預測完全一樣，而牛頓定律無法解釋。

就某種程度來說，《科學簡史》是在向懷疑主義致敬。這兩百多個篇章描述的是不同領域裡目前公認的事實，不過即使這些理論受到推崇，它們還是應該面對質疑和考驗。危險的是，今天很多理論變得非常之確定，具有學術常識的地位，誘使科學家接納成見，而不再去尋找了解宇宙的更好方法。

這本書記述的是那些不僅改變了科學的進程、更改變整個思想領域的科學成就的故事。它涵蓋傳統的自然科學（物理、化學、生物、天文學、地球科學），以及心理學、考古學、古人類學、醫學和數學。至於望遠鏡、顯微鏡、電腦等科技上的成就，唯有在它們直接促成科學發展時才會記上一筆。

哪些故事應該納入書裡？哪些該捨棄？這個問題困擾了我好幾個月。雖然我們表彰了那些開創科學思想先河的早期哲學家的貢獻，不過在選擇時，仍偏好解決長久以來的問題、開啟嶄新研究領域或改變人類世界觀的發現、理論或方法。有些成就起初遭到誤解，後來才被接受。還有少數即使最後證明是錯的，但因為對某個科學領域有重大影響，所以仍然選錄在書裡。

科學知識隨時會被推翻，這個特性在選擇現代的科學成就時特別明顯，因此也最難做取捨。自科學興起，歷來所有科學家，大約90﹪目前仍然在世，也還在繼續研究。用後見之明來評估前人的研究相當容易，要衡量近代成就的重要性往往很難 ，而且不知道它們能否經得起時間考驗—儘管它們的確彰顯出當代科學的廣度和多樣化，並且暗示了未來可能的新發現。

雖然科學不是直線發展，這本書的編年體結構還是提供了一個獨特的角度，可以深入了解跨越無數世紀的整體趨勢和影響，以及各個學門之間觀念的交互激盪。但科學不單是一連串的事實。這本書也探討想像力、創意、競爭、攪和、直覺、聰明巧思和錯誤交織帶來的豐碩成果，顯露科學之為人類心智活動的本色。

在歌頌科學的魅力和奇妙成就的過程中，我終究不得不放棄許多重要的科學家和劃時代的科學事件。套用一位我請教過的著名物理學家的話，像這樣的篩選工作，即使不「魯莽」，也免不了流於主觀。科學可能也有口味問題吧！