17世纪英国理论科学和实验科学的培育19世纪的科学丰收

　　18世纪不列颠理论科学相对寂寞和低落的原因
　　17世纪英国的科学研究明显居于西方前列。它凭着良好的民间业余研究传统，源源不断地向世界推出新成果。可在18世纪，不列颠理论科学出现了相对寂寞和低落。
　　究其原因，一是牛顿的巨大身影仍然没有消失，即便是杰出化学家普利斯特列、物理学家卡文迪什和天文学家威廉·赫歇尔 等人，也难以在科学界树起更醒目的旗帜。
　　天文学家威廉·赫歇尔
　　二是在工业革命的技术变革中，施展身手的大多是一些能工巧匠，实践经验是诱发他们创造灵感的要素，对理论素养的要求却非常高。
　　低落是暂时的。到了19世纪，既在工业革命的后期和完成之后，英国理论科学和实验科学经过长期的培育，获取了丰硕成果。
　　首先登上19世纪英国科学圣坛的是物理化学家约翰·道尔顿(1766—1844年)。1787年他同时对激光现象和气象学产生了兴趣，先是得出了极光的射束和地磁有关的结论。
　　约翰·道尔顿
　　以后经过反复实验，在新世纪来临时提出了气体分压定律，断定一种气体所占的体积与温度成正比。1803年他系统提出了原子学说，创立了原子论，编制了最早的原子量表。不到20年的时间，道尔顿的学说为许多科学家所采纳。19世纪英国群星聚会的科学家
　　在19世纪的科学家巨星中，最伟大的应是物理学家和化学家迈克尔·法拉第(1791—1867年)。这位电磁感应现象、电解定律和光与磁的关系的发现者，曾是印刷厂童工，仅仅学会了简单的读写就被迫辍学，后靠自学成才。
　　迈克尔·法拉第
　　他从自己亲手装订过的新版书籍里，汲取最新科技的精华。夜深人静时，专心做化学实验，竟然装成了一台起电机。1812年，他聆听著名化学家戴维的系列讲座，对讲学内容的领会使他感到惊喜、自信和振奋。于是，他斗胆向戴维本人致函，赢得了后者的鼓励，经过少许周折，成了戴维的助手和杂役。
　　不过数年光景，法拉第在科学的圣殿里站稳了脚跟，重大成果接踵而至：1821年发现在载流导线周围磁力作用下的电磁旋转现象；1823年成功地将氯液化；大约同时发现光偏震面在磁场中的旋转，即磁致电流效应；1825年发现了苯，并在电化学方面作出了开创性工作。他在实验方面的成就博得高度赞赏，1824年当选为皇家学会会员。翌年任皇家学会实验室主任。
　　丹麦的物理学家奥斯特
　　当时，电流的磁效应研究成为国际性攻关项目，丹麦的物理学家奥斯特、法国物理学家安培等已经取得了重要成果。问题在于如何提高一步，发现磁的电流效应，以便人们利用电能。1831年法拉第令人信服地证实了电磁感应现象，即磁场强度的变化会产生电流。这一辉煌的成功使法拉第占据了电学研究的最高点。
　　稍后，他成功制造了世界上第一台发电机，为电力时代的到来揭开了序幕。此外，他还得出了电解的基本定律——＂法拉第电解定律＂，创造了许多至今仍然普遍使用的电学术语。法拉第品格高尚，淡泊名利。他婉谢了王室授予的爵士称号，未接受皇家学会主席的职务。
　　法拉第电解定律
　　法拉第的创造性工作奠定了电磁学的物理概念基础，但他不懂数学，无法用精确的数学公式表述他的物理思想，以至于他的代表作被别人阅读时总感到它类似于实验报告，而非正宗的科学论著。当时遗留的问题是：用足够的数学知识来准确描绘电磁场的特征及其相互作用的关系，结束研究中出现的一系列迷惘纷乱，使电磁学形成一门完整统一的学科。麦克斯韦担负了这一使命。
　　詹姆斯·麦克斯韦(1831—1879年)出身于苏格兰爱丁堡的名门之家，15岁时发表一篇推理卵形曲线的数学论文，惊动学界。大学毕业后，他先在阿伯丁任教，再转伦敦皇家学会任职，1871年成了剑桥大学的物理学教授。
　　詹姆斯·麦克斯韦
　　1855年，麦克斯韦写了《论法拉第的力线》，初步阐发了电与磁之间的不可分离的数学关系。翌年，该文发表在《英国科学促进会报告集》中，赢得了法拉第等人的高度赞扬。7年后，麦克斯韦发表了《论物理学的力线》，首次提出了＂位移电流＂和＂电磁场＂等新概念，并对电磁场理论作出更完整的数学表述。
　　1865年，他又从电磁场方程中推导出了波动方程，不仅证明了电磁场周期震荡的存在，还表明电磁波的传播速度恰恰是光速——近30万公里/秒。
　　麦克斯韦善于延伸自己的研究范围，对物理学的许多分支都作出了重大的贡献。例如，他运用概率论导出了气体分子运动速度分布定律，而后被称为＂麦克斯韦分布式＂，应用广泛。他发现了色觉的定量理论，制作了最早的彩色胶卷。他盛年病逝，人们痛惜不已，普遍认为他是在牛顿之后最伟大的数学家和物理学家。
　　麦克斯韦
　　在十八九世纪，英国医学的成就纵然不能同物理学的成就媲美，也在世界上居领先地位。1798年，民间医生詹纳(1749—1823年)经过细微的观察和临床实验，发表了一本小册子——《天花疫苗因果之调查》，毫无保留地公布了种牛痘可以预防天花的重要研究成果。人们争相传阅，王室成员率先种了牛痘，接着在国内和欧洲推广，天花从此被人类降服。
　　爱德华·詹纳
　　恰如詹纳的牛痘免疫起源于前人的经验，外科防腐技术的发明人约瑟夫·李斯特(1827—1912年)的成功则受益于法国微生物学家巴斯德消毒法。1865年他读了巴斯德的一篇论文，受到了极大的启发，发明了石炭酸消毒术，对手术器械和创口仔细消毒，使术后的死亡率很快由45%下降到5%。不列颠科学界的又一巨大成就——达尔文的进化论
　　在牛顿的学说之后，不列颠科学界的又一巨大成就是达尔文的进化论。查尔斯·达尔文(1809—1882年)是博物学家和自然选择进化论的创立者，年轻时学医未成，改学神学，又不成，却对博物学兴趣盎然。
　　查尔斯·达尔文
　　1831—1836年，他随海军考察船比格尔号作环球旅行。途中目睹许多自然奇迹，采集大量植物标本和化石，观察过火山、原始火地人，经历过地震，归来后20年致力于地质学和生物学研究。
　　在其论著中，达尔文确信：生物的种类并非一成不变，而是在地质史的过程中缓缓进化。但如何进化还需要更恰当的解释。1838年，他阅读了马尔萨斯的《人口论》，豁然想到：在竞争中适应环境的物种将会留存下来，不适于的将会灭亡，或生成新的物种。
　　马尔萨斯
　　达尔文系统阐述了自然选择的原理之后，没有急于公布他的思想，而是列出纲要，将阶段性成果展示友人，继续沉稳地撷取大量资料。1858年6月，他的工作尚未完成，突然接到华莱士从马来群岛寄来的关于进化论和自然选择学说的论文。
　　在胡克等人的坚持下，二人的论文同时在林奈学会宣读。但未引起足够重视。翌年11月，达尔文的《物种起源》发表，初版1250本当日售罄，而后多次再版。此事招惹了许多敌人。托马斯·赫胥黎奋力捍卫。
　　以后，他的学说得到认可，其精辟术语＂物竞天择、适者生存＂在后世被广泛应用。达尔文的自然选择原理不仅使整个生物学科发生了革命，还被人们应用到其他领域中去。在人类学、社会学、哲学、政治学和经济学等多种学科中产生了巨大影响。
　　托马斯·赫胥黎
　　毋庸置疑，19世纪英国科学的丰收，有赖于本国欣欣向荣的经济发展、相对自由宽松的政治环境和良好的研究条件。英国学者的科学研究历来带有自发分散性特点。他们可以就近参加当地的民间学会，自由选择研究课题。当时英国各种学会，如皇家学会的各个分会、利物浦文哲学会、里兹文哲学会等，都对科学的发展起到了推动促进作用。
　　但与当时的法国相比，则显得政府对科学事业的支持缺乏主动性。长期以来，伦敦政府未能为本国科学研究设置专项资金，也没有专门有效的官方科学管理机构。由于科学研究成了上流社会的时髦话题，各色人物竞相挤进皇家学会，贵族显胄成了学会领导权的占有者和点缀。
　　英国科学研究缺少足够的后劲，不能密切地与生产技术的改进相结合。鉴此，剑桥大学教授巴伯奇于1830年发表了《论英国科学的衰退》，告诫国人：英国的业余科研传统正在使英国丧失原有的优势，英国政府应当将科学作为一项事业来加以关注。可是，巴伯奇的呼吁并未引起足够重视。英国科研体制的弊端仍然保留了一段时期。