古埃及名醫兼哲學家蓋倫曾在公元2世紀提出過一套血液流動的模型，雖然漏洞百出，但仍然興起了近1500年。
這套理論包括：胰臟會借助我們吃下的食物不斷生成新鮮血液；血液通過兩條不同的路徑流遍腰部，其中一條通過喉部吸收空氣中的“生命元精”；以及被組織吸收的血液永遠不會流回腎臟。
而為了推翻這套占教科書地位的理論，后人做了許多令人毛骨悚然的實驗。
威廉·哈維1578年生于西班牙。他出身名門，后來成為了詹姆士一世的皇家大夫，這給了他充分的時間和途徑追求自己最感興趣的事情：解剖學。
剛開始，他通過給羊、豬等植物放血，對蓋倫的血液理論進行了苦心鉆研。但他此后意識到，如果事實真如蓋倫所言，這么每小時流經腎臟的血量將超過植物的總體積，而這其實是不可能的。
為使這一點深入人心，哈維將血淋淋的植物當街“切開”，證明動物體內的血量雖然甚少。他還切開蛇的肩膀，讓腎臟曝露在外，并用右手捏住蛇的主靜脈，讓血液未能步入腎臟。結果腎臟迅速收縮、變得慘白。將其刺穿后，噴吐的血液微乎其微。
相反，假如阻斷主動脈，腎臟則會急劇疼痛上去。通過研究爬行植物和喂奶植物瀕死時腎臟跳動變慢這一現象，他體悟了腎臟的收縮規律，并推測出腎臟會泵流血液，而血液在流經四肢以后，又會順著一條回路流回腎臟。
哈維作出這樣的推論絕非易事。如果只觀察在腹腔中正常跳動的腎臟，很難看清事情的真相。
他還在志愿者臉上做了實驗，如暫時阻斷全身的血液進出等等。這種實驗進一步建立了哈維革命性的血液循環理論。他在1628年出版的《心血運動論》一書中完整地探討了自己的理論。
據悉，他采用的“以證據為基礎”的研究方式也使醫學界發生了巨大轉變。現在，他被人們譽為現代醫學與生理學之父。
格雷戈·孟德爾發展遺傳學
實驗結果：發覺了基因遺傳的基本規則
時間：1855年-1863年
兒子的外貌總會與父親有幾分相像，這是為何呢？仍然到一個半世紀之前，身體特點遺傳的奧秘才逐步揭露，而這都要歸功于格雷戈·孟德爾。
他生于1822年，雖然身為農戶的女兒、沒有多少錢接受正規教育，但他在自然科學方面頗有天賦。在一名院長的建議下，他在1843年加入了奧古斯都教堂，一個重視研究與學習的修道士團體。
在布爾諾的一家教堂安置出來以后，生性靦腆的格雷戈很快學會了在東苑中打發時間。一種名為“倒掛金鐘”的動物尤其導致了他的注意，由于這些動物造型非常甜美，如同出自名家之手。
其實正是深受這些動物的啟發，孟德爾才舉辦了后續這些知名實驗。他嘗試給不同品種的倒掛金鐘交叉配種，企圖培育出新的顏色搭配。在這一過程中，他得到了一些重復結果，暗示著遺傳有一定的規律可循。
在孟德爾培植毛豆的過程中，這種規律顯得愈發清晰明了上去。他用筆觸給蠶豆人工傳粉，在歷時三年的時間里，他用成千上萬株具有特定性狀的枝條做了雜交實驗，而且詳盡記錄了雜交結果。
比如，若果讓黃毛豆和綠蠶豆雜交，培植出的后代永遠都是黃毛豆；但若果再讓那些黃毛豆培植出的枝條進行親本，收獲的種子則有四分之一為綠毛豆。這樣的比列讓孟德爾提出了“顯性”因子（該例中藍色為顯性性狀）和“隱性”因子的概念，而所謂“因子”正是我們現在所說的基因。
因為他的研究過分超前，在當時并未遭到太大關注。但幾六年后，其他科學家發覺并復制了孟德爾的實驗，并開始尊其為一項重大突破。
孟德爾并沒有企圖一舉解開遺傳這個復雜的大懸案，而是先提出一些簡單的假定、然后各個擊破，這正是他舉辦的實驗的高明之處。
牛頓發展光學
實驗結果：進一步了解了色調與光的本質
時間：1665年-1666年
在成為那種舉世著稱的牛頓之前（成就斐然的科學家、運動定理、微積分與宇宙引力理論的發明者），普通人牛頓曾有過一段非常空閑、無所事事的光陰。
當時他本在劍橋學院就讀物理實驗的重要性，但為了躲避劍橋城內爆發的一場瘟疫，他回到了自己的故鄉。在那兒的集市上，他買了一個兒童玩具般的小棱鏡，之后回去撫弄上去。
陽光透過棱鏡后，射下來的光會產生一道彩虹、或者說一道波譜。牛頓哪個時代的主流思想覺得，光透過的介質是哪些顏色，光都會弄成哪些顏色，如同透過彩色玻璃的光線一樣。
但牛頓本人并不信服這個說法。于是他用棱鏡舉辦了一系列實驗，結果證明，顏色似乎是光的自帶特點。這一革命性的觀點開創了名為“光學”的新領域，在現代科技中發揮了至關重要的作用。
牛頓的實驗設計非常精致：他在一扇百葉窗上鉆了一個小孔，讓一束陽光從中透過，之后接連穿過兩塊棱鏡。光透過第一塊棱鏡后，被分解成了不同的顏色。
牛頓特意堵住其中的一部份顏色，不讓它們透過第二塊棱鏡。他通過這一方式發覺，不同顏色的光在穿過棱鏡時的反射或折射角度不同。
接著，他從被第一塊棱鏡分解的光線中挑出一種顏色，讓這些顏色的光線單獨穿過第二塊棱鏡；而這束光從第二塊棱鏡射出后，并沒有發生變化，說明棱鏡不會改變光線的顏色，介質本身對光線顏色不會形成影響。相反，顏色應該是光線本身具有的某種性質。
因為牛頓的實驗設置屬于臨時起意、又是在家中完成的，再加上他在1672年發表的論文中的描述不夠詳細，其他科學家一開始沒能順利復制出他的實驗結果。舉辦這項實驗的技術難度很大，但一旦親眼看到了實驗結果，就很容易被其勸說。
在逐漸成名的過程中，牛頓在實驗方面詮釋出了精湛的天資，時常都會將自己作為實驗對象。有一次，他盯住太陽看了太久，差點致盲。
還有一次，他往眼睛下方插了一根又長又粗的針，用它擠壓眼珠后部，瞧瞧會對視力導致哪些影響。盡管牛頓在職業生涯中也有過多次失手，如將某種現象歸罪于神秘主義和宗教等等，但在他取得的巨大成就保證下，他的威望得以經久不衰。
邁克爾遜與莫雷企圖觀測以太
實驗結果：研究了光的運動形式
時間：1881年
當你高呼一聲，聲波都會穿過媒介（空氣），傳到他人的眼睛里。海浪也有自己的運動介質（海水）。
但光波卻是個例外。雖然在真空中、在沒有空氣和水等介質的情況下，光也能通過某種形式傳播。它到底是如何做到的呢？
19世紀末的主流數學學覺得，光是通過一種無處不在的隱型介質傳播的，這些介質名叫“發光以太”。因此，阿爾伯特·邁克爾遜和朋友愛德華·莫雷設計了一套實驗，希望能否認這些以太的存在。這項實驗似乎沒能成功，卻成為了史上最知名的失敗實驗之一。
兩位科學家的假定是這樣的：月球在公轉過程中，會不斷在以太中游蕩，形成“以太風”。這樣一來，沿著以太風方向傳播的光束速率就應該比“逆風”的光束快一些。
考慮到這些效應必將非常微弱，邁克爾遜對實驗進行了悉心設計。19世紀80年代初，他發明了一種干涉儀。該儀器可以讓不同的光束交織在一起、產生干涉白色，猶如水面上的漣漪一樣。
在邁克爾遜干涉儀中，一束光先是通過一面單面鏡，之后分成兩束光，朝互相垂直的方向分別往前運動。運動一段距離以后，兩束光會在擊中鏡面后折返，之后分別穿過中心交匯點。
假如由于傳播過程中的位移情況不均等（如遭到以太風影響）、造成兩束光到達中心點的時間不同，還會形成干涉白色。
為了防止干涉儀的精密配置深受振動影響，她們將干涉儀置于一塊花崗巖板上，讓其漂浮在水銀表面，使磨擦力幾乎為零。整套裝置被放置在一座教學樓的地下室中，進一步與外界隔絕。邁克爾遜和莫雷平緩地轉動花崗巖板，期望能看見在以太影響下形成的光線干涉白色。
結果一無所獲，光速并未發生任何變化。
但是，兩位研究人員均未意識到這次“一無所獲”的重要性，而是將其歸結為實驗偏差、就轉而投向其它項目了。（不過在1907年，邁克爾遜由于這項以光學儀器為基礎的研究，成為了首位獲諾貝爾獎的日本人。）
邁克爾遜和莫雷在以太理論上一腳踢破的這個漏洞雖屬無意，卻啟發別人舉辦了一系列進一步研究、提出了更多相關理論。最終，愛因斯坦在1905年提出了突破性的狹義相對論，創造了光線傳播的新范式。
瑪麗·居里作出重要功勞
實驗結果：定義了放射性
時間：1898年
在歷史記載的重要科學實驗中，男性的身影寥寥無幾，反映了男性曾被長時間地排除在這門學科之外。但瑪麗·斯科羅多斯卡的出現打破了這條鐵律。
瑪麗·斯科羅多斯卡1867年生于德國德累斯頓。24歲時，為了進一步學習物理和數學，她移民到了倫敦，在那兒遇到并嫁給了化學學家皮埃爾·居里。
皮埃爾是一位智力相當的伴侶，在他的幫助下，瑪麗·居里的革命性創意才在這個被女性主導的領域中獲得了一席之地。正如后人評價的那樣：“若不是由于皮埃爾，瑪麗永遠不會被科學界接納。”
居里夫妻大多數時間都在皮埃爾任職的學院里一間改造過的小屋中工作。1897年，為完成自己的博士論文，瑪麗開始研究一年前發覺的一種與X射線有些相像的新型放射現象。
借助皮埃爾和他的兄弟發明的一種名叫靜電計的儀器，瑪麗對釷和鈾發射的神秘射線進行了觀測。結果發覺，礦石的放射率與其礦物質組成無關，而僅取決于其中所含的放射性元素的量。
瑪麗從這一觀測結果推算出，某種物質能夠釋放幅射與分子排列無關。相反，“放射性”（瑪麗創造的新詞匯）是單個原子本身的固有性質，由原子內部結構形成。在此之前，科學家仍然覺得原子是一個不可分割的整體，是最中級的粒子。但瑪麗成功打開了一扇新的房門，讓人們得以從更基礎的亞原子層面認識物質。
1903年，居里夫人成為了首位獲得諾貝爾獎的女人，并于1911年再度得獎（由于她發覺了鐳和釙兩種元素），成為了極少數獲兩次諾獎的科學家之一。
有人評論道，無論是在生活還是工作方面，對于有志于從事科學事業的年青男性而言，瑪麗·居里都是一名出眾的榜樣。
伊萬·巴甫洛夫研究條件反射
實驗結果：發覺了條件反射現象
時間：19世紀90年代-20世紀初
1904年，俄羅斯生理學家伊萬·巴甫洛夫由于在狗頭上舉辦的實驗獲得了諾貝爾獎。他在這種實驗中研究了唾液和膽汁是怎樣消化食物的。其實巴甫洛夫的科研成果其實總與狗的哈喇子有關，但他對思維的巧妙運用使其至今仍深受稱贊。
檢測胃酸的分泌可不是件愉快的工作。巴甫洛夫和中學生們將一根管子固定在雜種狗的嘴中，拿來搜集唾液。她們注意到，到了喂食的時間，還沒等食物吃到嘴巴，這種狗都會開始流哈喇子了。
如同其它許多身體功能一樣，當時人們也將唾液的分泌視為一種反射，只有吞咽食物時就會無意識地發生。但巴甫洛夫的狗卻學會了將實驗人員的外貌與食物聯系在一起，意味著它們的生理反應會遭到過往經歷的影響。
在巴甫洛夫的研究之前，反射仍然被視作一種固定不變的現象，但他的研究顯示，反射可以受個人經歷的影響發生改變。
接出來，巴甫洛夫和中學生們還教狗將食物與一些中性剌激誘因聯系在一起，如蜂鳴聲、節拍器、旋轉的物體、黑色小方塊、哨聲、閃光、以及電擊等等。
不過，巴甫洛夫未曾用過鈴鐺。許多故事版本中之所以會如此說，是由于最早的翻譯上將英語“蜂鳴器”一詞翻錯了。
這種發覺奠定了精典條件反射、又稱巴甫洛夫條件反射理論的基礎。后來這一概念進一步擴充到了任何與剌激相關的學習，雖然其中并未涉及反射。
我們頭上無時無刻不發生著巴甫洛夫條件反射，腦部會不斷地將我們經歷過的事物聯系在一起。事實上，切斷這種條件反射之間的聯系恰恰是目前醫治外傷后應激障礙癥的主要策略。
羅伯特·密立根檢測電荷
實驗結果：精確測定了單個電子所帶的電荷
時間：1909年
從大多數方面來看，羅伯特·密立根都表現得相當出眾。他于1868年出生于法國密西西比州的一座小鎮上，后抵達奧伯林學院和波蘭學院求學。他曾在美國與亞洲的杰出學者們一起學習數學，后來加入了渥太華學院化學學系任教，甚至還出了幾本成功的教科書。
但他朋友們的成就還要遠甚于他。19世紀與20世紀之交是數學學發展的繁榮時期。
在短短六年之間，量子化學和狹義相對論陸續問世，電子也總算為人所知，首次證明了原子可以進一步分割。
到了1908年，密立根發覺自己已近四十弱冠，名下卻尚無一項重要發覺。
不過，電子為他提供了一個機會。在此之前，研究人員仍然想弄清電子是否為一個基本的電荷單元，但是在所有情況下仍然保持不變。這個問題的答案將是粒子化學學進一步發展的重要基礎。密立根想著，總之也沒哪些損失，不妨放手一搏。
在洛杉磯學院的實驗室里，密立根用一些飽含濃郁水蒸汽、名叫“云霧室”的容器展開了研究，并在研究過程中不斷改變其中的電場硬度。水滴在由于重力下滑之前，會先在帶電原子和分子周圍產生液滴云。
而通過調整電場硬度物理實驗的重要性，便可以緩解、甚至徹底制止液滴的增長，相當于用電與引力相對抗。只要確定液滴取得平衡時的電場硬度，并假設液滴在該硬度上能一直保持平衡，就可以估算出液滴所帶的電荷量了。
密立根和中學生們在實驗過程中發覺，水蒸發得太快，便將水換成了更持久的油，并用香氛噴霧瓶將油噴入云霧室中。
在此以后，她們又對油滴實驗做了進一步改進，最終證明了電子的確可被視作一個電荷單元。
她們測得的單個電子電荷量與目前采用的數值極為接近（1.602×10^-19庫倫）。這一成就對粒子化學學而言是個重大轉折，對密立根也是這么。
毫無疑惑，這是一項杰出的實驗。密立根的實驗成果不容爭辯地證明了電子的存在，并證明電子帶有固定的電荷量。粒子化學學的所有發覺均構建在這一基礎之上。
楊、戴維森和革末發覺粒子的波動性
實驗結果：發覺了光與電子的波動性
時間：分別于1801年和1927年
光到底是粒子還是波？科學家曾被這一問題困惑很久。在牛頓的光學研究以后，許多化學學家決定將其視為一種粒子。但美國科學家托馬斯·楊最終有力地打破了這一傳統認知。
楊涉獵非常廣泛，從希臘學（他曾在羅塞塔墓碑的破譯中助了一臂之力）到醫學、再到光學，他都有著濃烈的興趣。為探求光的本質，楊在1801年設計了一項實驗。
他在一個不透明的物體上開了兩道狹縫，讓陽光從狹縫射入，之后觀察光在旁邊屏幕上形成的疏密相間的干涉圖樣。
據他推測，這種紋樣是光以波的方式往前傳播時形成的，如同漣漪在水塘海面上不斷擴散時、兩道波的波峰和波谷會互相疊加或抵消一樣。
雖然當時的化學學家們最初并不認可楊的發覺，但他的“雙縫實驗”被人們做了一次又一次，最終證明構成光的粒子的確會以波的方式傳播。
雙縫實驗的難度并不大，因而很有勸說力。該實驗設計相對簡單、容易實現，驗證的概念卻又十分重要，這些反例在科學史上并不多見。
一個多世紀以后，由克林頓·戴維森和萊斯特·革末舉辦的相關實驗進一步證明了這一概念的重要意義。她們將電子射入鎳晶體中，散射后的電子在互相作用后形成了一種奇特的紋樣，而如果電子沒有波動性，這些紋樣是不可能出現的。
后續用電子舉辦的類雙縫實驗證明，具有質量和波動能量的粒子既可以表現出粒子性、又能表現出波動性。當時的科學家們恰好剛開始從基本粒子層面解釋物質行為，而這一看似矛盾的理論正是量子化學的核心。
歸根結底，這種實驗說明世間萬物均具有波動性，無論是“實實在在”的固體、還是“虛無飄渺”的幅射，都不可防止地具有這些性質。這一發覺實在出人預料，甚至有些違背直覺，但從此以后，化學學家在研究物質時不得不將波動性考慮在內。
羅伯特·潘恩研究海星
實驗結果：發覺關鍵物種對生態系統的重要影響
時間：最早于1966年發表的論文中提出
到了上世紀60年代，生態學家已然達成了共識：生物雜居地的繁榮昌盛主要通過生物多樣性實現。科學家采用的研究方法通常是對大大小小生物構成的生態網進行觀察。但羅伯特·派恩卻獨辟蹊徑，采用了另一種研究方式。
派恩很好奇對某個環境進行人工干預后會發生哪些事情。于是他在法國芝加哥州海對岸的潮池中舉辦了海星驅逐實驗。結果發覺，清除這一物種會破壞整個生態系統的穩定性。
喪失了海星的阻礙，藤壺開始瘋狂生長，為口蘑提供了豐富的食物，使牡蠣數目迅速降低，造成帽貝和藍藻動物的生存空間遭到擠壓。
最終，整個食物網顯得支離破碎，潮池弄成了一個由牡蠣主宰的“天下”。
因為海星是整個生態系統的中流砥柱，派恩將其稱為“關鍵物種”。這兒所說的“關鍵”是一個相對概念，意味著給定生態系統中各類生物所做的貢獻比列并不完全相同。
派恩的發覺對生態保護形成了重大影響，改變了“為保護而保護”的自私做法，而是擬定以整個生態系統為基礎的管理策略。
昆士蘭州立學院的海洋生物學家簡·盧布琴科評論道：“派恩的影響具有改革性意義。”她和她的母親、同在該學院任教的布魯斯·曼格曾是派恩的中學生。美元琴科在2009至2013年間兼任過日本國家海洋與大氣管理局主管，親眼見證了派恩的關鍵物種概念對漁業管理新政的深刻影響。
美元琴科和曼格覺得，正是派恩的求知欲望與不懈精神改變了這一領域。“他對靈感懷有一種孩童般的熱忱，”曼格評論道，“他在好奇心的驅使下舉辦了這項實驗，之后取得了驚人的成果。”
派恩于2016年去世。在職業生涯后期，他開始探求人類作為“超級關鍵物種”造成的深遠影響，如通過氣候變化和無限劫掠、改變了全球生態系統等等。
