1543年，波兰科学家哥白尼（Nikolaj Kopernik，1473~1543）出版了他的《天体运行论》，推翻地心说，提出日心说，开始了科学革命（至牛顿时期完成），让人类由中世纪的观点走出，从一个封闭的世界走向一个无限的宇宙。1616年宗教裁判所判定哥白尼学术为异端邪说。

意大利科学家伽利略（Galileo Galilei，1564~1642）研究了斜面、惯性和抛物线运动。在已有望远镜的基础上，制成了放大30倍的望远镜，指向天空，搜寻天上世界，发现了月球的山脉，木星的卫星，太阳的黑子，银河由星星组成，验证了哥白尼学说。

1632年出版《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，1633年被宗教裁判所判定为“最可疑的异教徒”，终身监禁并被迫在大庭广众下认罪。七十岁的伽利略已是半盲，作为囚徒，又写出了一本科学杰作《关于两种科学的对话》，阐述了两项重要发现：受力悬臂的数学分析及自由落体运动，后者推翻了亚里士多德的“越重的物体下落得越快”的二千年定论，现代科学开始。

伽利略逝世同年，牛顿（Isaac Newton，1642~1727）出生。1665年，牛顿因为躲避黑死病，离开剑桥回家乡隐居18个月，这18个月是科学史上的幸运期，牛顿酝酿了一生主要的科学成果：微积分，色彩理论，运动定律，万有引力，几个数学杂项定理。

但牛顿不喜欢撰写和公布自己的学问，直到因为与皇家学会发生龃龉，在埃德蒙·哈雷（EdmondHalley,1656~1742）的劝说下，才于1687年出版《自然哲学的数学原理》，阐述了万有引力和三大运动定律，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律，奠定了此后三个世纪里物理学和天文学的基础。借助牛顿定律准确算出彗星回归的哈雷用诗句赞道：“在理性光芒的照耀下，愚昧无知的乌云，终将被科学驱散。”

图丨牛顿

科学当时仍属哲学范畴。《自然哲学的数学原理》充满了哲学意蕴，读过此书的人脑海中都会浮现出一个宇宙形象：一部神奇而完美有序机器，行星转动如同钟表的指针一样，由一些永恒而完美的定律支配，机器后面隐约可见上帝的身影。美国开国元勋制订宪法时不忘牛顿体系，称：“牛顿发现的定律，使宇宙变得有序，我们会制订一部法律，使社会变得有序。”

牛顿证明了科学原理的真实性，证明了世界是按人类能够发现的机理运行的。把科学应用于社会的舆论开始出现，人们期待科学造福人类。甚至牛顿在论述流体力学时也轻描淡写了一句“我想这个命题或许在造船时有用”。视科学为有用知识的弗朗西斯?培根对此作了理论提升，提出“知识就是力量”。

但是，也仅此而已。牛顿力学三百年后才被用于航天发射和登月飞行，当时只能作为知识储存在书本里。16和17世纪的欧洲，在科学革命的同时并未发生技术革命或工业革命。印刷机、大炮、炮舰一类的发明未借助科学。除了绘图学，没有任何一项科学的成果在近代早期的经济、医学、军事领域产生过较大的影响。

即使是伽利略的抛物线研究，显然在大炮和弹道学方面会有潜在价值，可事实上，在伽利略之前，欧洲的大炮已有三百年的历史，在没有任何科学或理论的情况下，凭着实践经验，大炮技术已发展得相当完备了，炮兵学校有全套教程，包括射程表等技术指南。毋宁说是炮兵技术影响了伽利略的抛物线研究，而不是伽利略的科学影响了当时的炮兵技术。

图丨伽利略与望远镜

当时航海技术中最大的“经度难题”，也不是靠科学解决。由于无法测量船只所在的经度，欧洲人的海上活动受到限制，只能傍海岸航行。包括伽利略在内的很多天文学家尝试过解决办法，未能成功。1714年，英国国会以2万英镑悬赏“确定轮船经度的方法”，要求仪器在海上航行每日误差不超过2.8秒。1716年法国政府也推出类似巨额奖金。

最后的解决者，不是科学家，而是匠人。英国钟表匠哈里森（John Harrison，1693~1776)）先后做出4个海上计时仪，其3号钟使用双金属条感应温度，弥补温度变化（今天依然在用），装上平衡齿轮（滚动轴承和螺旋仪的前身）防止晃动，抵消船上的颠簸和晃荡，比任何陆地上的钟表都精确，每日误差不到2秒，45天的航行结束，准确地预测了船只的位置，符合领奖条件，但英国国会拒绝履约。