格拉斯哥草原上空的雲彩啟發了瓦特的思路：既然蒸汽是一種具有彈性的東西，那麼為什麼不能把汽缸和另一個容器相連接，讓做完功的蒸汽直接進入這個容器?這樣就無需再去一次一次地冷卻汽缸了。當然，把一種正確的思想真正付諸實踐，往往還需要許多艱難的探索。瓦特麵臨的第一個問題就是實驗所需的資金嚴重短缺。他開始向朋友們借錢。一位朋友給他介紹了一個名叫拉勃克的工場主。雙方的協議是：由拉勃克提供瓦特的實驗經費，而瓦特則答應這項發明完成後有2/3屬於拉勃克。經過艱苦的工作，瓦特於1769年申請了關於製造蒸汽機的第一個專利。6個月以後，瓦特用自己製造的大型斜式蒸汽機進行試驗。由於汽筒沒做好，冷凝器不能正常工作，蒸汽不住地從活塞旁邊泄漏出來。這使拉勃克大失所望，於是撕毀了合同，停止了對瓦特的資助。然而，在這個時候，另一位著名的鐵商博爾頓卻獨具慧眼，相信瓦特一定會成功。他自己出資成立了博爾頓—瓦特公司；專門從事蒸汽機的試驗和生產。這一次，由於公司良好的材料和機器，加上又有了技術熟練的助手，瓦特終於成功地製造出了帶冷凝器的蒸汽機，為了宣傳新型蒸汽機的性能並打開銷路，瓦特親自到煤礦進行實地表演，人們立即被這台高效率的機器所折服，紛紛訂購新型蒸汽機，許多由於使用紐可門蒸汽機而瀕臨倒閉的煤礦也因為使用了瓦特的發明而重獲生機。瓦特本人則因此而名聲大振，腰纏萬貫。
作為一位發明家，瓦特並沒有就此止步，而是繼續研究如何進一步改良蒸汽機。1782年，瓦特在單動作蒸汽機的基礎上發明了雙動作蒸汽機，即使活塞沿兩個方向的運動都產生動力，並獲得專利；1784年，瓦特又發明了“平行運動連杆機構”，解決了雙作用蒸汽機的結構問題，從而使蒸汽機在實用性方麵獲得了突破性進展；1788年，瓦特又發明了離心調速器和節汽閥；1790年，瓦特進一步發明了壓力表，至此，瓦特完成了對蒸汽機的整個改造過程。經過不斷改進的蒸汽機效率大大提高，實用性不斷增強，很快在工業生產的許多部門得到迅速的推廣和運用，成為當時世界上最先進的動力。18世紀末至19世紀末這100年間，由於蒸汽機及蒸汽原理的廣泛使用而被人們稱為人類曆史上的“蒸汽時代”。
瓦特對蒸汽機的一係列改進與完善促使人類曆史上的第一次技術革命迅速全麵地進入高潮。工業革命是從紡織機械，也就是從工作機械開始的。工作機的革命性變革由於受到動力的限製而被捆住了手腳，所以當時的環境本身迫切需要在動力方麵有一種突破性的進展，瓦特的工作恰恰回答了時代所提出來的這個重大課題，第一次使人工動力全麵替代了自然動力和人力，人類由此正式進入了工業時代。從此以後，動力機械與工作機械的發明與改進呈現出一種互相推進之勢，而實踐中所遇到的問題又促使科學家們在理論上進行更加深入的探討，人類的整個科學技術和生產力水平也由此而開始了日新月異的發展和變化。
由於瓦特的貢獻，1785年，他被選為倫敦皇家學會會員，1806年又被授予格拉斯哥大學法學博士的頭銜；1814年，他還被選為法蘭西科學院外國院士。
瓦特是一個勤奮博學的人。他雖然沒有受過什麼正規教育，但為了閱讀國外的科技書刊，他自學了法文、意大利文、德文和數學、物理、化學以及機械製造等方麵的理論知識，而且，瓦特對於古代史、法律、哲學以及音樂和其他藝術具有濃厚的興趣。在發明創造方麵，除了蒸汽機之外，他還發明過一種液體比重測量計和信件複印機，並最先提出用螺旋漿推進輪船，至於在物理學中普遍使用的“馬力”這個功率單位，也是由瓦特最先提出來並加以使用的。
1819年8月25日，瓦特在希思菲爾德都的家中去世，終年84歲。為了紀念這位偉大的發明家，人們為他修建了紀念碑，碑文是：“才能加努力方能成功”。後來，人們還將物理學中常用的功率單位命名為“瓦特”。
七、伽利略：實驗科學的先驅
伽利略把他的望遠鏡指向天空，這絕不僅僅意味著哥白尼的學說得到了最有力的支持，而且意味著在觀察和實驗基礎之上進行分析、歸納與推理，從而總結出自然規律的近代自然科學的誕生，伽利略因此而被稱為“實驗科學之父”。
1564年7月15日，伽利略·伽利勒誕生於意大利比薩城一個沒落貴族家庭。伽利略的家庭原姓博納朱提，因為曾被選入貴族院，故而改姓伽利略。但到伽利略的父親萬桑佐的時候，他們的家庭卻已經貧困得難以維持生計了。
伽利略自小聰明靈巧，不僅總是思考一些稀奇古怪的問題，而且也能做出一些稀奇古怪的玩意，因此被他的父親稱為“心不在焉的小星象家”。伽利略12歲時，被送到法洛姆博羅薩一個修道院辦的學校念書。在那裏，他那善於思考的天性得到了發揮。在一段時間內，他不僅耽於一些玄妙的問題而樂此不疲，而且幾乎要加入教士的行列。這種傾向使萬桑佐倍感到擔憂，因為照他的本意是想把聰明的兒子培養成一位商人。後來，伽利略因患眼病休學在家，他父親借此機會一再勸說兒子改變誌向，伽利略同意到比薩大學學醫。
在學校裏，伽利略對數學和哲學十分感興趣，而對醫學，尤其是對解剖學，似有一種天生的厭惡。在他的醫學教科書底下總是藏著歐幾裏德和阿基米德的著作；空閑時，他還利用自製的儀器進行試驗，與書本上的東西進行對比、分析。在這段時間裏，伽利略思想上的飛躍在於他牢固地認識到“數理科學是大自然的語言”。伽利略有了這樣的認識，並試圖用數理科學來描述自然現象，這使他的實驗變得有目的、有意義。
伽利略在探究自然規律方麵具有非凡的洞察力，這對成就他的事業至關重要。脈搏計的發明就是一例。一次，伽利略作祈禱時，看到教堂頂部懸掛的油燈不停地擺動，忽然產生了某種念頭。他按住自己的脈搏，以此來計算油燈每次擺動的時間。他驚異地發現，盡管油燈的擺幅越來越小，但它擺動一個來回的時間卻幾乎相同。伽利略從地上一躍而起，他不顧別人的驚訝，徑直跑回自己的住處，做進一步的實驗，以證明自己的結論。伽利略找來一大堆的繩索和各種重量不相同的物體，通過反複實驗，他終於確信，懸掛物擺動的時間與繩索的長度的平方根成正比。伽利略沒有辦法發表與當時奉為權威的亞裏士多德的教條相反的論文，但他把自己的研究結果運用於實際，發明了一種“脈搏計”，醫生可以用它來測定一定時間內病人脈搏跳動的次數。“脈搏計”的發明使比薩大學的教授們很感興趣，但他們對於伽利略所講述的這個儀器的工作原理卻絲毫不以為然。
伽利略的確是一個不讓人滿意的醫學學生，不僅他的功課平平，而且讓教授們不能容忍的是他那些與眾不同的想法，以及他對權威——包括亞裏士多德和作為這位導師的忠實學生的教授們自己——的懷疑和蔑視。他們向萬桑佐告了一狀，於是這位父親惱怒地決定讓兒子退學。1585年，伽利略退學回到佛羅倫薩，成了父親的羊毛店裏的小夥計。
不少人把伽利略視為“玩弄無用的數學的神經病患者”，但伽利略獻身數學和物理學的決心沒動搖。伽利略的境況雖然不佳，但是一些學者們還是十分欣賞他的天才和探索精神。意大利知名的數學家在了解伽利略的見解之後甚至給他送了一個“當代的亞裏士多德”的光榮稱號。由於他們的支持，伽利略獲得了佛羅倫薩學院數學教授的職位。1589年夏天，伽利略回到比薩。
重回比薩大學，伽利略未能成為一個好的數學教師。比薩大學的教授們依然對伽利略的好奇心及其對權威的懷疑深感不滿，他還因不斷觸犯校規而屢遭罰款，他被公認為那個時代的思想和習俗的叛逆分子，所以根本不配承擔教育青年一代的任務。不久，這些教授終於找到了一個滿意的借口，把伽利略辭退了。
伽利略雖被比薩大學辭退了，但他的名聲卻已經傳遍意大利，在朋友們的幫忙下，28歲的伽利略在威尼斯附近的帕多瓦大學找到了一個數學和科學教授的職位。他的一位朋友吉杜巴侯爵曾對他說：“我這樣做並不是為你，而是為了科學。但是我已老了，而你才28歲。這些年來，你所做的工作表明你的可塑性很強。我知道如果為你創造更好的機會，你會取得更多的成就。”與比薩的教授們相比，他們簡直是兩個世界的人。
帕多瓦與比薩在當時確乎是屬於兩個不同的世界。由於威尼斯被教廷所屏棄，所以也從不受宗教裁判所清規戒律的限製。科學與信仰必須分開，這一直是帕多瓦的教授們所堅持的原則。對於伽利略來說，帕多瓦自由的空氣比高額的薪金更重要得多。1592年12月7日，伽利略首次登上帕多瓦大學的講壇，受到了學生們的熱烈歡迎，伽利略從此進入他事業的頂峰時期。
在帕多瓦大學，伽利略是一位受人尊敬的教師和學者。教學之餘，他自由自在地進行他的實踐的探索。伽利略的研究領域從行星軌道到作戰中的防禦，無所不及。此外，他還發明了指南針、繪圖用的比例規等等。而他對望遠鏡的改進，是他事業成功的傑作。
望遠鏡的最初發明者是一位荷蘭眼鏡商人漢斯·李伯瑞。伽利略得知這一發明之後，很快弄清了望遠鏡的光學原理，並且經過嚴密的科學計算，終於製成一台放大60倍的望遠鏡。伽利略公開展出了他的望遠鏡。這台神奇的儀器引起了威尼斯市民們的極大興趣，也為伽利略帶來了極大的名聲。根據別人的建議，伽利略把他的這一發明獻給了威尼斯公爵，作為回報，公爵下令聘請伽利略為帕多瓦大學的終生教授。可是，伽利略並不滿足於此，他還有一個更大的心願，那就是重返佛羅倫薩。
伽利略不斷改進他的望遠鏡並用它來觀察星空，他有了許多奇異的發現：天上的星星遠比人們肉眼所見到的多；銀河也是由一顆顆的星星構成的；月球的表麵布滿了高山和深穀，而且它的自身並不發光，隻是反射太陽光；木星有4顆衛星；行星是圍繞太陽運行的；等等。伽利略把他的觀察結果用拉丁文寫成了《星際使者》一書，1610年在威尼斯出版。
《星際使者》成為當時歐洲最暢銷的書，伽利略把這本書和一台望遠鏡送給佛羅倫薩的科西莫大公，希望故鄉能為自己提供一席之地。1610年2日，他終於如願以償地被科西莫大公任命為宮廷數學與哲學教授，並兼任比薩大學教授，伽利略辭去了帕多瓦大學的職位榮歸故裏。未曾想到的是，他的悲劇也就由此開始了。
與威尼斯不同，佛羅倫薩處於羅馬教廷的嚴密控製之下，伽利略不能再為了科學而不顧信仰。他在《星際使者》中曾寫道，行星是圍繞太陽運行的。雖然沒有明確提及地球，但明眼人一看便知伽利略的言下之意，況且他也對朋友們口頭談起過日心說的觀點。他這麼做，是為了避免與維護地心學說的教會發生正麵衝突，他不敢忘記日心說的公開擁護者布魯諾1610年被教會燒死的教訓。盡管如此，教會依然沒有放過伽利略。1616年3月，宗教裁判所通知伽利略出席對他的審訊。在法庭上，伽利略被迫宣布放棄“關於地球、太陽和星宿的那些異端學說”。在《否認書》上簽字之後，伽利略懊喪地回到佛羅倫薩。此後多年，他一直默默無聞地進行他的實驗，但他無論如何不能放棄對真理的探求。根據一位朋友的意見，他以客觀公正的態度寫了一本新書，對日心說與地心說進行了介紹與評價，這就是《關於兩種世界體係的對話》。1632年這本書在佛羅倫薩開始發行，而且很快銷售一空。伽利略對宗教裁判所的蔑視使羅馬教廷大為惱火。同年8月，羅馬教廷命令立即停止發行《關於兩種世界體係的對話》，同時再次傳訊伽利略。1633年1月，伽利略抱病來到羅馬，心力交瘁的他在巨大的壓力之下，不得不在法庭上發誓：“我以我雙手所按的《聖福音書》發誓，我摒棄並憎惡我過去的異端邪說……我懺悔並承認，我的錯誤是由於求名的野心和純然無知……我現在宣布並發誓說，地球並不環繞太陽而運行”。
據說，當朋友們攙扶著渾身顫抖、精疲力盡的伽利略離開法庭時，他低聲地嘟噥說：“但是，地球仍然在轉動啊!”伽利略被判處終身監禁，後來又被幽禁在佛羅倫薩自己的家裏。雖然不能外出訪友，但伽利略仍然進行他的研究和實驗，並把他一生在動力學、彈性力學、材料力學、聲學、彈道學與科學方法論等方麵的研究成果寫成《關於兩種新科學的對話》一書。這本書被秘密帶往荷蘭出版。1638年，當印好的書送到伽利略手上時，他已經雙目失明了，但他為自己的成果流下了眼淚。
1642年1月8日，伽利略安詳地離開了人世，但他的貢獻得到越來越多的人的承認。法國科學家特魯薩爾特曾這樣說過：“在科學的領域裏，我們都是伽利略的學生。”1983年，羅馬教皇正式承認350年前宗教裁判所對伽利略的審判是錯誤的。
伽利略的偉大之處不僅僅在於他那些天才的、別人視而不見的發現，而且在於他率先實踐了培根所倡導的那種從觀察和實驗上升到理性思維的科學研究方法，這也是他之所以能夠獲得那些發現的原因，實驗也由此才獲得了科學的意義並成為近代自然科學的基礎。
八、張衡：世界第一台“地動儀”的發明者
1956年，當時的中國科學院院長郭沫若欣然命筆，為1800多年前的科學家、文學家張衡題寫碑文：
如此全麵發展之人物，在世界史中亦所罕見。
萬祀千齡，
令人景仰。