科学从牛顿发表《自然哲学的数学原理》开始，走过了近400年的历史。在这400年里，尤其是近代，人类的生活发生了翻天覆地的变化。本文就跟各位小伙伴聊一聊，400年的科学发展，给我们带来了什么？
图1 大飞机
我们就是魔法师、我们就是神想想从石器时代到5000年前那段苦的日子，甚至没有文字，这个世界充满着恐惧：彗星、闪电、火山喷发、洪水、猛兽、疾病、饥饿……随时随地威胁着人类的生命和种群的发展。这个时候，人类一直都是大自然各种活动的旁观者。说好听点，就只是这个大自然舞台上，那个身不由己的演员。
对于那个时代的人来说，大自然的威力是充满恐惧和敬畏的，因为那是他们无法了解的恐怖力量，所以那个时代的人创造了神。他们认为，是神创造了这一切。慢慢地，这些神话传说就形成了原始的宗教，古代的人们通过膜拜和祈祷，期盼神灵能够同情并且满足人类的心愿。
图2 原始人类
人类后来发明了文字，并且在生产和生活中逐渐积累起来一定的技术经验，生活质量变得高了起来，但其实，直到17世纪，人类的生活水平并没有根本性的变化。这点从人类使用的能源上就可见一斑，做饭依旧是使用木材、煤炭这些最基础的燃料。并不比几千年前好哪去。
然而400年后这一切都变了。如果我们今天的人能够穿越回到古代，可以向他们展示我们现在的科学技术成就。在他们看来，我们就是魔法师，就是神。
图3 晚清街道
我们可以给他们看能在天空穿梭往来的各种飞机，载人的，运货的，拍照的，喷药的等等；我们也可以给他们看，能够探测月球和火星，以及飞向太阳，甚至是飞出太阳系的火箭。我们也可以给他们看人体的超声波扫描仪、X射线扫描仪，甚至是核磁共振成像。
我们拥有能够瞬间跟地球上任何一个人通话的移动电话。而且我们今天的手机已经拥有丰富的视频和联网功能。外事问谷歌，内事问百度，娱乐有抖音，写东西有头条。这些应用，还可以用精巧的平板电脑来同步演示。
在他们看来，这一切都是魔法或者是巫术。
图4 移动互联网
我们现代人是如何理解自然规律的呢？从17世纪以来，人类慢慢地走出了蒙昧的时代，我们今天的人类，不会跟我们的祖先那样认为，雷电是有雷公和电母，也不会认为月食是有天狗吞月，不会再认为瘟疫是什么狗屁的神灵神在发怒。我们有了凡尔纳和达芬奇时代所不曾拥有的巨大进步：对自然规律的透彻了解。
通过科学的发展，我们逐渐地掌握了一定的预测未来的能力，虽然这种能力目前还不完美，还不彻底。从这个角度来说，科学的目标和宗教也没有什么区别，都是想给这个曾经变幻莫测的自然一个可以确定的解释。科学选择的是找到规律，而神学选择的是把一切交给神。孰高孰低，我想各位小伙伴心里应该了然了吧。
图5 月全食
那么科学是如何描述自然规律的呢？物理学家找到的方法就是，寻找自然界中驱动整个宇宙的四种基本力。每一次，我们能够深入了解和掌握了其中的一种力，我们就发生一次改变人类命运的重大进步，进而改变人类的历史进程。
第一次我们理解和掌握的是引力。
艾萨克·牛顿( Isac Newton)在总结前人经验的基础上，主要是伽利略的成就，给了我们对力的正确理解。牛顿的力学，主要是指牛顿的三大定律，可以解释物体在力的作用下是如何运动的。随着我们对力的理解的不断加深和普及，人类迎来了第一次工业革命，即蒸汽机时代的到来，世界发生了翻天覆地的变化。
图6 引力：时空弯曲的几何效应
其中更大的影响其实是我们对引力的理解，牛顿提出了万有引力定律之后，我们对我们这个星球，对我们所身处的太阳系，甚至是银河系都有了一个清晰的图形。这些天体的运动，完全不需要神在背后的推动，它们只不过是在引力作用下的一种运动而已，上帝被逼到了墙角。
第二次，我们理解和掌握的力是电磁力。
爱迪生、法拉第、麦克斯韦、库伦、拉瓦西等等一大票闪亮的名字帮助我们认识这种新的自然界的力量，帮助我们理解了很多自然界的电磁现象。我们的人类生活又向前迈进了一大步：我们城市的街灯从煤油灯变成了电灯，让夜归的人们不再孤独地穿越黑暗，让我们的家庭也拥有了电力供应，为家用电器的普及铺平了道路。
图7 电磁力
这是一次电的革命，创造了很多的科学奇迹。如今的社会，如果停电是很难想象的，这不仅仅是那种简单的停电了就会产生突然退回到100年前的过去的感觉，而且是会危及很多人的生命致命后果，比如那些医院中正在工作的呼吸机，那些被困在摩天轮上的游客、还有那些正在奔走于高层电梯中的人们。
第三次和第四次我们能够理解和掌握的力是两种核力：弱核力和强核力。
当爱因期坦在发表了《论动体的电动力学》之后写下E=mc^2那一刻、当20世纪30年代原子核分裂被发现时，科学家们从中了解到，就是这些力照亮了天空，是它们支持这太阳“燃烧”了几十亿年。包括我们看到的漫天星斗，那些恒星能够发光的的原因，都是这种力的作用。
图8 热核武器
如今，我们还只是能够简单粗暴地使用这种力，世界核大国武器库中那些原子弹、氢弹就是利用这种力的爆炸装置。然而，可科学家们的目标是绝不会让这种力只能产生这种破坏性的力量，它更应该给我们人类带来希望，我们其实正在能够和平利用核能的路上：核裂变的发电站技术其实已经很成熟了，核聚变的人造小太阳也已经在随后跟来的路上，总有一天我们能够在地球上安全地利用这种力量。
对四种力的理解还在路上，万众期待力的统一
如今，科学家，甚至我们很多普通人都已经能够非常好地理解这四种力。第一种力现在用爱因斯坦的广义相对论描述，就是引力是时空弯曲的表象。其他三种力我们现在可以用量子力学来描述，它使我们解开了亚原子世界的秘密。量子力学还给了我们带来了PN结（晶体管）、激光和数字革命、推动了现代社会的发展。
图9 弦理论
随着物理学这些基础理论的发展，其它的学科也在跟着飞速腾飞。化学、有机化学、生物科学，都在使用量子力学揭开自己领域内的秘密。这部分内容，我在前面一篇文章《物理学给出生命现象的原因，生物学却走得更远》中有更详细的介绍，有兴趣的小伙伴可以去翻翻。
如今，生物技术革命的进步是无比惊人的。这些成就的产生得益于计算机技术的快速发展。DNA的排序等等大量的计算工作都需要由电脑来完成。想象一下，随着人工智能的再次突破，人类必将实现再一次的突破，迈向一个新的纪元。
图10 生物科技
写到这里，是时候做一个本文的总结了。不考虑我们是不是有能力预测未来，显而易见的事情是：我们人类，从蒙昧中一路走来，从这个大自然这个舞台上的演员，已经变成了这个舞台上的导演，早晚有一天，我们必将变成这个舞台的主人。
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