科技发展与科学家.

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1 科技发展与科学家

2 ■ 公元前的科技发展 在公元前的科学研究，对后世影响深远的应属亚里士多德(Aristotle)、欧几里德(Euclid)及阿基米得(Archimedes)。 亚里士多德发表《动物自然史》、《动物结构学》、《动物发生学》及《论灵魂》等书。记载了五百多种动物。 现代科学可说是建立于阿基米得的研究之上。阿基米得是历史上的一位工程师与伟大的数学家，也是对力学有着明显、直接贡献的唯一古代希腊人。今日科学是建立在阿基米得对科学之钟爱以及对基础理论的认知，这些基础理论可以直接用数学或是一种物理现象描述。

3 ◇ 欧几里德和数学基础 欧几里德的生活鲜为人知，仅知活于希腊时代末期，比亚里士多德(Aristotle)年轻一代，和阿基米得同一时期。他于柏拉图学院上过课，此学院创立于一世纪前，是当时最重要的数学学校。在亚力山大帝死亡后，普驼列迈一世于埃及掌权的时代，欧几里德于亚力山大城成立他自己的学校。 在西方文化的发展中，欧几里德的几何在物理世界的重要性，可说是非常特别难以估计的。欧几里德几何只有在非常大的量及距离，才会感到误差，它是一种普通感觉世界的数学，而其限制也是近两个世纪以来才明显的。爱因斯坦是从欧几里德概念以开始探讨众所周知的相对论。

4 ◇ 阿基米得与科学的兴起 阿基米得(公元前 )生长于西西里岛的西那库斯城市，这是一个位于爱奥尼亚海滨的城市，他在这城市度过大半辈子。直到今日仍有机会在那里见到城墙、防御工事与沟渠等的古代都市遗迹。阿基米得约出生于公元前287年，他的父亲菲狄亚斯是一位天文学家，而阿基米得是当时国王亥厄洛II世的朋友，他们之间很有可能是亲属。阿基米得曾经游历埃及并求学于当时希腊的文化及学术中心-亚历山大城。

5 阿基米得之《浮体》一书记载他最著名有关浮力的阿基米得定律，此定律叙述当一物体浸入水中时，此物体所受之浮力等于物体排开水的重量。石头比水重，所以当石头浸入水中后，虽然受到浮力，但仍然下沉，但大艘船浸在水面下之船身排开水的重量等于整艘大船的重量，所以船会浮在水上。阿基米得叙述了浮力的原理，同时也是后来流体静力学的基础。

6 阿基米得于公元前212年被罗马士兵所杀，根据历史记载，阿基米得当时正在协助防御城池，他发明一种弹道装置可以将石头抛向远方并击毁敌船。另一个故事是他发明一种装置可将敌军小船从水面上举起。另外一个叙述阿基米得发明一种大镜子可将阳光聚焦以烧毁敌船则是属于误传，但是罗马军队确实被阿基米得的发明所击退，最后只好采取长期围城的战术。虽然罗马大将马赛罗斯希望不要杀死阿基米得，但是阿基米得仍然被其攻入城的士兵所杀害了，马赛罗斯因此几乎生气的发狂

7 ■公元后至黑暗时代的科技发展 中世纪（约400~1500年），随着罗马帝国的衰落，西欧进入一个所谓的黑暗时代。这个名称算是颇为贴切，因为大部份的罗马文明在这段期间受到破坏，并且被所谓的蛮族文化所取代，造成随后的十个世纪变成昏昏沉沉的时期。 在这么长时间内，西方文明的进展却非常的少；反而在医学方面有比较突出的研究成果，这是因为医学是属于实用的科学，统治者较不会去干预。这时候最为著名的医学发展包括：公元二世纪，罗马医学家盖仑在解剖、生理、胚胎、病理、医疗、药物等领域均有新发现，著述也很多。

8 ■ 文艺复兴时代的科技发展(I) 文艺复兴是14世纪至16世纪在欧洲兴起的一个思想文化运动，带来一段科学与艺术革命时期，揭开了现代欧洲历史的序幕，被认为是中古时代和近代的分界。现在普遍认为文艺复兴发端于14世纪的意大利，文艺复兴一词就源于意大利语Rinascimento，意为再生或复兴，以后扩展到西欧各国，16世纪达到鼎盛。当时，以地球为宇宙中心的观念，是源自于公元二世纪杰出的希腊天文学家托勒密的数学系统。托勒密的系统深具说服力而且持续了数百年之久，他的系统被用来解释自由落体以及星和云的移动，在神学上，托勒密系统则是用来阐述人类在宇宙中地位。

9 ■文艺复兴时代的科技发展(II) 然而到了十六世纪，人类探索世界的发现之旅为多元的世界带来更多的证据，而罗马教会的权威正日渐式微，使得托勒密的系统出现裂隙，1543年哥白尼的身后之作《天体的革命》，终于使托勒密的系统崩溃。哥白尼写道：“地球带着月球循着周年的大轨道在群星之间绕着太阳旋转。”虽然这不完整的事实维持了将近一百年，但是哥白尼的革命已然开始，再加上伽利略及开普勒等人的努力，带动现代天文学的发展；牛顿的运动理论亦是根据他们的基础之上。

10 ◇ 哥白尼与太阳中心学说 15世纪波兰天文学家哥白尼在其70岁时发表其巨著《天体运行论》。书中记载日蚀、月蚀、火星冲日、木星冲日、土星冲日等27项实际观测之数据，推论出地球绕太阳公转之事实，并对教会展开公开批判 哥白尼的舅舅是一位学者，后来受任为主教。他对哥白尼的教育非常关心 在那个时代，年青人通常只有两条路可以走：一条是从军，一条是当教士。哥白尼受到舅舅的影响，选择传教做他的终身职业 哥白尼经过长期的观察研究，最后完成了《天体运行论》

11 哥白尼《日心体系》要点 地球不是宇宙的中心，而只是月球轨道的中心 宇宙的中心在太阳附近，包括地球在内的行星都环绕着太阳转动
太阳与地球距离和众星所在的天穹层高度相比是微不足道的 每天看到的天穹周期性地转动，是由于地球绕其自转轴每天旋转一周所造成的 (地球自转效应) 每年看到的太阳在天球的周期性运动，并不是太阳本身在动，而是地球绕着太阳公转所造成的(地球公转效应) 目视到的行星顺行和逆行的现象，是地球和行星共同绕着太阳运动的结果

12 天体运行论 天体运行论的初稿大约在1530年就已经完成，但是哥白尼鉴于教会势力庞大，贸然出版，只会徒然牺牲自己的生命，于是他将初稿藏于书斋里，一直没有公诸于世，只是将自己的见解，透过天文同好和其它的科学家传播出去，所以越来越多的科学家知道哥白尼的理论 一直到1539年，有位任教于威汀堡大学的数学教授雷替克斯，他阅读哥白尼的短文后深受感动，亲自到哥白尼住处拜访，并以2年的时间整理出埋没多年的稿子，改正其中的计算错误；并在1540年发行一本摘要来介绍哥白尼的学说，这本摘要并没有引起教会太大的反弹，于是哥白尼才决定将天体运行论出版

13 天体运行论 在出版前二个月，哥白尼身染重病，1543年5月24日，当这本书送到病榻前时，哥白尼的眼睛已经瞎了，只能用手抚摸这本改变后世天文学家观念的伟大著作，当天哥白尼就与世长辞了，享年七十岁 哥白尼过世后，他的论点引起极大的骚动，除了少数科学家之外，差不多所有的人都反对，包括罗马天主教、马丁路德、约翰卡尔文等宗教家都予以大力的抨击，并将之列为邪说异端。但是，天文学的真理之火已被哥白尼燃起，拥护《日心说》的学者前仆后继，第谷、开普勒、布鲁诺、伽利略、牛顿…….，其中甚至有人牺牲自己的性命来维护真理

14 ◇ 开普勒在天文学上之贡献 1572年，开普勒发现一颗新星，并连续记载其亮度变化达18个月之久。其一生观察了719颗恒星，并记录了太阳系中6大行星之运动状况，而归纳出行星运动三大定律。并确定彗星是一种实际的天体 乔汉尼斯开普勒(Johannes Kepler)在1571年12月27日生于威尔，是位于德国的渥太华的一个城镇 1591年，开普勒从大学毕业后转入神学院，准备当牧师。1594年，将从神学院毕业时，经人介绍到奥地利葛瑞兹地方教数学及天文学

15 开普勒的三大行星运动定律 椭圆轨道定律：行（卫）星运转轨道为椭圆，而被绕行之天体之质量中心位在椭圆之某一焦点上。而圆可视作椭圆的一个特例
等面积定律：相等的时间内，行（卫）星扫过相等的面积，所以行（卫）星距离被绕行之天体较近时，其速率较快。而这个定律其实就是牛顿提出之角动量守恒定律 调和定律：绕行相同天体的任两颗行（卫）星，其公转周期(T)的平方与其轨道之半长轴（r）之立方成正比。而这个定律可以由牛顿之万有引力定律所推导出来

16 ◇ 伽利略之贡献 伽利略发明并改良望远镜，使之观察天体更加方便。而他因为支持哥白尼的太阳中心之论点，而遭教会迫害，其一生最后9年均在牢中度过
伽利略(Galileo Galilei)在1564年出生于意大利比萨 他在比萨大教堂发现单摆的长度改变，摆动的周期就不一样；但是摆锤的重量、摆幅的大小和摆动的周期无关，这就是《摆锤等时性原理》。这发现在当时是一项创举，那时伽利略还不满20岁，是一位医学院的学生 落体实验证明古希腊最著名的哲学家—亚里士多德的学说是错误的，当时伽利略为26岁

17 伽利略的观察 伽利略用望远镜看见金星也跟月亮一样有盈亏，证实了哥白尼的见解是正确的—显然金星是绕着太阳转的，而不是绕着地球转的
看见太阳的表面有黑点，而且这些黑点不停的在移动、在改变，渐渐的又消失了。这发现击碎了天体是完美的臆测，而且证明太阳本身在旋转 1622年伽利略的好朋友—乌鲁班八世即位，成为罗马新教皇。伽利略心想机会来了，于是他开始撰写《关于托勒密和哥白尼宇宙论的对话》，这本书在1632年出版，表面上是以对话的形式，来解说两种宇宙论的观点，实际上则是宣扬哥白尼的地动说

18 伽利略受到迫害 这书完成的来年，伽利略就被押到罗马宗教法庭总部，并被指控为“反对教皇、宣传异端”的罪名，可怜的伽利略在布鲁诺被烧死的阴影、和不堪身心折磨的情况下，终于口头上承认自己学说的错误，并接受无限期在家监禁的处罚，直到教会满意为止 尽管遭到软禁，伽利略研究的精神依然旺盛，他在家开始撰写《新科学对话》这本书，书中将自己年轻时的研究详细写下，成为后世研究科学的宝典，这时他已经是74岁的老人了，双眼也完全失明。 1642年伽利略离开人世。但是同一年，牛顿在英国诞生，牛顿说他是站在巨人的肩膀上，才有如此伟大的成就。而伽利略就是这巨人的其中之一

19 ◇ 牛顿与运动定律 小时候的牛顿充满好奇心，并展现数学与机械能力，显然的他不是想成为农夫。在1661年他就进入剑桥的三一学院。
在1664年那一年他就被选为三一学院的学者，使他在获得学士学位后一年就可以自由从事自己喜欢的研究工作，但是当年的大瘟疫阻止了他的机会，该大学竟然于1665年关闭。 1667年牛顿回到三一学院被选为剑桥大学的院士，在1669年，他的天才被肯定，而任职数学教授，他创造首座反射望远镜而轰动当时社会，并于1672年他被推选入皇家社团。

20 牛顿的运动定律 牛顿于1684年出版了他的《De motus Corporum》，随即数年后完成了更复杂的著作《Philosophiae natural is principia mathematica》。建立了三个运动定律及宇宙引力定律，分别是惯性定律：运动体除非受外力影响保持其等速；静止体也保持静止除非受到外力。加速定律：力量等于质量乘以加速度。反作用力定律：作用力等于反作用力，或每一个力都会引发其反作用力。牛顿最得意的著作《Principia》于1687年出版。 牛顿去世时，留下了一大堆未出版的文章，包括数万字有关神秘炼金术的研究，他深入研究了数年，他的炼金术与他的物理学不甚符合，因此困扰很多学者。 如达尔文引述：“牛顿揭发了自然现象的发生与结果，而且完全解开了自然界的潜在的定律”。

21 ■工业革命时期的科技发展 瓦特发明的蒸气机后，造就了工业革命。亦即是资本主义工业化的早期历程，即资本主义生产完成了从工厂手工业向机器大工业过渡的阶段。是以机器取代人力，以大规模工厂化生产取代个体工厂手工生产的一场生产与科技革命。 一般认为，蒸汽机、焦炭、铁和钢是促成工业革命技术加速发展的四项主要因素。此时期西方科技快速进步，也使得欧洲国家侵略及殖民其它国家。

22 ◇ 瓦特与蒸汽机 瓦特(James Watt)在1736年1月19日生于苏格兰一个工人家庭，从小饱受贫穷和疾病的折磨，十几岁即到来伦敦当学徒，学习机械制造。1756年，瓦特回到苏格兰的格拉斯哥，在格拉斯哥大学谋得了一个机修工的职位。在大学里，他认识了著名的物理学家布莱克，从他那里学到了许多热学知识。与此同时，他在思考如何改进纽可门蒸汽机。

23 蒸汽机的改良-冷凝器的发明 1763年，他受命修理格拉斯哥大学的一台纽可门蒸汽机，得以仔细研究纽可门(Newcomen)机的结构。
1765年，瓦特终于想出了在汽缸之后再加一个冷凝器的主意。冷凝器与汽缸之间用一个可调节阀门相连，高温蒸汽注入汽缸时阀门关上，作功后打开阀门，蒸汽则马上被引入冷凝器冷却，此冷凝器已事先用一台抽气机抽成真空，之后在冷凝器和汽缸内均形成真空。活塞在大气压力下作功，然后关上阀门，重新将冷凝器抽成真空，重复前一过程。

24 蒸汽机的改良-离心调节器的发明 到1790年，瓦特机几乎全部取代了老式的纽可门机，瓦特开始作为蒸汽机的发明人而受到尊崇。瓦特机的广泛利用使工业革命进入新的高潮，古老的人力、畜力和水力被蒸汽动力所代替，工厂不必再建在水流湍急的地方。纺织业、采矿业和冶金业在瓦特机的带动下迅速发展，而为了制造瓦特机又使机械制造业繁荣起来 1800年，瓦特被选人皇家学会，他曾就职的格拉斯哥大学授予他名誉博士学位

25 ◇ 达尔文与进化论 达尔文(Charles Robert Darwin)出生于1809年，达尔文在 1825年进入爱丁堡大学之初想学医，之后几年他加入普林尼博物学会并受到著名的医生及动物学家罗柏特格兰特的影响。 当达尔文的父亲得知他将暂停医科的学业时，建议他去当牧师，而达尔文也听从建议在1827年进入剑桥大学的基督学院就读。他后来说，在那里是浪费时间，不过，他跟着植物学家约翰史蒂芬韩斯洛求学，收集甲虫类之昆虫，并且在1831年毕业。

26 达尔文与小猎犬号 小猎犬号(Beagle)的年轻船长罗柏特费兹罗伊征求一位年轻、具有良好教养并能承受寂寞与沉闷旅程的同伴。这趟旅行的目的在测量智利和秘鲁的海岸，以及探访南太平洋诸岛与西印度群岛。 猎犬号在 返回英格兰。1837年，在对旅程仍记忆犹新之时，达尔文开始由大量的纪录中描述出理论性的部分，并在1838年，当他读到马尔萨斯的学说时，开始有了他对天择说，也就是生物为了活命而只留下有益生存的特色的想法。

27 达尔文的著作 他后来出版了三部有关他观察珊瑚礁、火山岛及其它地质现象的作品，这些作品更确立了达尔文的专业声望。接下来的几年，达尔文陆续出版了他的《物种起源》、《适者生存》。出版《物种起源》之后，达尔文就跟着出版了数本和天择有关的书，包括1871年的《进化论》，1872年出版的《人类、动物的情感表达》，以及1880年的《植物变动力量》。 达尔文死于 ，享年73岁。他的遗骸葬于牛顿、法拉第等英国伟人长眠的西敏思教堂。

28 ◇ 门德尔遗传定律 1856年门德尔开始用菜豆做一连串的时验。约两年的期间内，他培植豆子以产生有七种特性的纯种，这些特性是选取看得见的性质，如大小、颜色、形状、及结构等，归纳出 《独立分离定律》、《独立支配定律》及《显性定律》等三大遗传定律。 1865年门德尔把他实验的结果送至布诺自然历史学会，并于次年出版，这篇论文没引起注意。门德尔于 过世。 门德尔用来进行豌豆实验的空地，就在修道院后面

29 1900年，在门德尔死后16年，他的论文被3位植物学家荷兰德弗里斯、德国柯伦斯及奥地利丘歇马克重新发现。这件事之后，创造基因名称的剑桥科学家贝替森，把门德尔的定律引用到他的遗传研究方面，贝替森舍弃达尔文的逐渐形成品种的学说，而门德尔的实验可用来解释他的突变设计。 1930年代，新一代的基因科学家的研究，有关门德尔的贡献的困扰得以进一步厘清。结果门德尔的理论被认为解释了特性遗传的基本过程，它现成为自然选择理论的一部份，并因染色体遗传的发现而更受到支持。

30 ■ 近现代的科技发展 现代科技的发展在二十世纪以后即突飞猛进，两次世界大战的军事科技需求，再加上近代计算机科技的辅助，科技的发展已达到日新月异、突飞猛进的程度。奥地利兰斯坦纳发现人类的A、B、O血型，建立了血液分类学的基础。英国萨顿确立了门德尔法则的细胞学基础。波兰居里夫人发现放射性物质。爱因斯坦提出相对论造成后来核能科技的发展。威格纳提出地壳板块移动的理论说明地质及生物的分布关联。且在现代，科技的研究已经是群体的工作，大规模的人力及物力投入及分工得精细，使得科技的发展更加快速。

31 ◇玛丽居里和放射性物质 玛丽居里(Marie Curie)于1867年11月7日生于华沙的玛亚。玛丽居里的教育过程可说是一个用意志力克服各种困难的故事，当时波兰不是独立国家而是帝俄的一省，帝俄要压制波兰文化。玛丽居里就是在这种环境中成长，在念高校时也受到压制，虽然她的学业成绩相当优秀，但仍不允许受更高的教育，结果在1883年高校毕业后她参与了一个具有反抗性密秘的女性流动大学。 1891年她搬到法国并在巴黎大学修学位，1893年她是索邦大学第一个女性拿到物理学位并以杰出成就毕业，一年后她又取得数学的学位。

32 玛丽 摄于1878年 她计划测量铀的物性及各种不同含铀之矿物，一个在德国杰契斯札地区已开采一世纪的铀矿样本，经证实意外的比贝尔革勒的铀活性更强，当居里发现钍元素也具放射性，更加深其神秘性，1898年4月居里首次提出她的研究报告，接着7月发表另一篇论文，居里夫妇报告新发现的元素，他们建议称之为钋，贝尔革勒的放射线由某些物质产生，显然具有深一层的意义，是一种广泛自然界现象之一，居里夫妇称之为放射性。

33 由于他们的研究，居里夫妇和贝尔革勒共同分享1903年的诺贝尔奖，这也归功于皮尔积极替他太太游说，本来他单独被考虑得此奖，夫妇两人一夜之间成为名人，但是3年之后，1906年，皮尔于巴黎一次意外事件中死亡，在一个下雨午后，他被一只烈马踢倒在地，头被马车左后轮碾过，头颅当场破裂，遭此重击，玛丽还是继任皮尔在索邦大学的教职，成为该大学第一位女性教授。

34 在居里夫妇进行他们的研究时，尚不知放射线的危险性，因此他们并未小心处理他们发现的新元素，皮尔曾把含有镭之溶液的试管放在口袋，接触部份受到灼伤，他注意到复原得很慢，玛丽把放射性物质放在床边发亮光，两人得到的症状即今日所知的辐射症，玛丽晚年受到健康问题的困扰，但她将之保密，她的实验室的记事本，到今天仍具有高度的放射性。1934年7月4日玛丽居里死于和放射线中毒有关的白血球症，她被葬于使西斯(Sceaux)坟场，和皮尔同一墓穴。 1896年 居里夫妇 于实验室

35 ◇ 爱因斯坦与相对论 埃布尔爱因斯坦(Albert Einstein)生于1879年3月14日德国的乌姆，是哈尔门爱因斯坦及保琳柯基之子，出生后来年全家搬至慕尼黑，幼时的爱因斯坦沉默寡言，被认为是不寻常而并不天才，他不喜欢德国严厉教条也不热衷拉丁文与希腊文。他从数学开始进入科学领域主要是受其叔父工程师杰考柏爱因斯坦的激发。十二岁时爱因斯坦就自学几何学，他少年时不寻常的梦想就决心要揭发宇宙奥妙之迷。

36 1902年爱因斯坦在瑞士专利公司当一名初级专利员，工作中他细审清理各种申请专利的经验，激发他对太空及时间之想法。这对时间之想法这段时间他虽然与物理学界孤立，却也使他发觉物理界现代思想发展的一段重要时期。爱因斯坦在1905年于物理期刊中发表三篇重要文章。 爱因斯坦提出光是可以用蒲朗克常数(h)计算出来的一串能量分子来表达（photon一词后来被定为光子）。10年内的实验确定可见光及光子的存在，由此论文使他得到1921年诺贝尔奖。

37 相对理论之所以成功之重要理由是因1900年发表量子理论学。特殊相对理论可以被使用于预测次原子的某些作用，而牛顿物理法则却无法做到。量子理论创始人之一的马克斯蒲朗克(Max Planck)很快的认同相对论。爱因斯坦解释相对论中个体质量可由它测出所含之能量，他随后发表更详细解说，而提出有名之方程式E=mc2，能量等于质量乘光速平方。 当他1905年的文章传开在物理界被认知后，于1909年转入祖力克大学教学。1914年转任教柏林大学。从那以后，爱因斯坦有更多时间效力于研究。

38 1933年爱因斯坦的书籍被德国纳粹烧掉，他的财产也被没收。爱因斯坦当时在美国任教，未再回去德国。他接受普林斯顿高等研究院之终生职位。他曾受希特勒主义的影响激发而放弃和平主义的信念，于1939年他勉强参加签署寄一封信给罗斯福总统建议发展原子弹。他并不进一步参与原子弹发展工作，部分理由是因他被认为同情左派而被怀疑有安全问题所致。战争后，爱因斯坦成为一位主张解除原子武器的抗议者。他并未被公认为美国爱国者，他反对国会审问1950年代所谓《非美国人运动》。于1952年他拒绝受邀当以色列总统一个形式之职位。

39 ◇ 约翰巴登与超导现象 约翰巴登(John Bardeen)在1908年出生于威斯康星州的麦迪逊。1923 年，15岁时便进入威斯康辛大学就读。在那里他受保罗狄拉克的影响，他变得对数学物理学感到兴趣。在1928年他拿到了工程学士学位，更在1929年得到他的硕士学位。他在1936年数学物理学拿到了数学物理学的博士学位。 巴登在1945年回到贝尔实验室做固态物理研究。1948年，巴登和布莱登使用锗结晶发明了能扩大音频信号的《点接触》 装置。集成电路和硅芯片的发展，及它们对工业技术的重大影响都是基于这个工作。因此，在1956年巴登、夏克里和布莱登共同获得诺贝尔奖。

40 超导理论 荷兰物理学家欧尼斯于1911年发现在很低的温度下水银突然失去对电流的阻力时，当时欧尼斯并不了解这是超导现象。然而，40年没有进步了。巴登的同事赫林写道：透过约翰充满热情刻意追求努力解释超导电性的秘密。 BCS理论于1950年开始进展，当巴登研究以不同温度制造某些超导性的元素的同位素，或者不同形式者。巴登认为借着它们的运动是电子与原子格子中的振动的唯一相互作用。巴登与一位巴登称之为《从东方来的机械士》的纽约的科学家寇柏和研究生休里夫继续研究早期出版的不完全理论。在1957年他们共同发表解释超导电性的一般理论。

41 超导体的 磁浮现象 因为BCS理论，在1972年使巴登，寇柏和休里夫获得诺贝尔物理奖，巴登成为第一位在相同的领域得到两次诺贝尔奖的科学家。由于必需在低温状态下方能产生超导电性故不具立即之适用性。但是，发现高温超导的材料成为一个实用的目标。 约翰巴登从1959年一直到他1975年退休为止，都在伊利诺大学高级研究所任教。他儿子威廉后来成为基本粒子理论家。

42 ◇ 詹姆士华生与脱氧核醣核酸的结构 詹姆士华生(James Watson)于1928年出生于芝加哥。华生于1943年进入芝加哥大学主修动物学，在1947年获得学士学位。当他在高年级时，他开始对遗传学感到兴趣，且喜欢弗朗西斯克里克，他被薛丁格于1945年所著之《何谓生命?》一书深深打动。华生后来说：“我变得很想去发现基因的秘密” 华生于1950年在印地安纳州获得他的博士头衔，华生到哥本哈根在国际研究会议做他的博士后研究。

43 在1951年意大利那普勒斯的一个会议，他参加维尔金斯(已经转向生物学的核物理学家)以X光结晶学研究DNA的复杂分子结构的一场演讲，华生立刻对此感到兴奋。
当时已经有好几个小组在做DNA研究的工作，一是英国的维尔金斯和生物物理学家弗兰克林，他们已经拍下非常清晰的X射线干涉图；一是美国著名化学家鲍林。这二个小组实际上已经搞清楚了DNA的螺旋结构。华生和克里克抓紧时间研究已经获得的数据，于1951年底提出了第一个模型。

44 1953年4月，他们终于将新的DNA结构模型在《自然》杂志上公诸于世。这是一个成功的DNA分子结构模型，它由二条右旋但反向的炼绕同一个轴盘而成，向一个螺旋形的梯子，生命的遗传密码就刻在梯子的横档上。