哥白尼的名著《天体运行论》出版的同一年，维萨留斯（Andreas Vesalius，1514—1564）也出版了他的七卷名著《人体结构》（De humani corporis fabrica）。前者代表了对天体结构的革命性新见解，后者是从罗马帝国时代以来对人体解剖学的首次重要研究，这两本著作使1543年成了科学革命的分水岭。
在《天体运行论》中，哥白尼对一千多年来受到尊崇的地心说和托勒密理论发起了挑战。与此同时，维萨留斯在《人体结构》中，向古人强加于16世纪医学的思想枷锁发起挑战。
医学也像天文学那样，在那些年代被一个人主宰，他的话，历经许多世纪成为无可争疑、不容争辩的“定律”。在天文学，这个人是托勒密；在医学则是盖伦，一位大约公元130年出生于小亚细亚的希腊医生。
盖伦的杂乱遗产
盖伦是一个聪明、善辩和自信的人，受过金钱所能够买到的最好教育。18岁时，他已经完成了两年的医学学习，并且在柏拉图和亚里士多德哲学以及斯多噶（Stoics）和伊壁鸠鲁的学说方面颇富造诣。接下来的几年他继续在希腊、腓尼基、巴勒斯坦、克利特岛、塞浦路斯、科林斯、士麦那和亚历山大学习医学，深入钻研希波克拉底、亚里士多德和柏拉图的著作。当他于158年完成学业时，回到家乡帕加马城（今土耳其的贝尔加玛城）从事医学实践。就在这里，盖伦在以后的几年里受到了最广泛的医学训练。作为医生以及专门为角斗士疗伤的外科医师，他在伤员身上动手术、给断骨复位、指导病人日常配膳。这是实践解剖学和医学的速成班，就在这些年里，盖伦出版了第一部医学著作。
当盏伦6年后移居罗马的时候，他已经是一位著名的医生了。在那里他取名为克劳迪亚斯·盖伦纳斯（Claudius Galenus）。当他成功地医治了城里许多尊贵市民后，他的名声迅速扩大，他喜欢吹嘘自己的成功，因此还常给公众演示解剖学。他极其相信自己的能力，从不因为他的病人以及其他人没有立即赋予他“奇迹的创造者”这一称号而气馁，也不会对城里其他有名医生的不称职行为袖手旁观。当争执达到白热化时，盖伦只好在对手的压力下被迫离开罗马。不过这种驱逐很快就以盖伦的凯旋而告终，因为他被指定为罗马皇帝奥勒留（Marcus Aurelius，121—180）的御医。再次回到罗马以后，他继续给富人和有影响的宫廷要人看病。这个时期他写了一系列的书，它们对于未来的医生们产生了深远的影响，其中既有正面影响，也有负面影响。
盖伦生活在基督教开始兴起并逐渐走向强势的时代。尽管他不是基督徒，但他提出一种一神论，相信宇宙中每一种东西都是上帝为了某特定目的而创造的，他相信人体及其结构是创世主能力与智慧的证明，其中体现了神圣的设计。这一目的论信念使他的工作得到了基督教教会的欢迎，并有助于他的著作在接下来的许多世纪里流传。
遗憾的是，盖伦的目的论，也就是对神圣目的的信念，其影响阻碍了生物学与医学领域的发展达1500年之久。只要医生相信存在这种神圣设计，他们往往就不会客观地观察症状，或准确地解释病因。例如，盖伦相信胎儿的脑子在出生前没有形成，因为很明显，胎儿出生之前并不需要大脑。这是一个宏大的假设，肯定不是基于观察——可以想象，这会引导医生作出何等错误的判断。
盖伦写出的论文数量真不少，共有256篇或者更多些（根据某些资料，也许共有500篇之多）。当新工作有进展时，他要求旁边站着20位速记员记录他的口述。盖伦的工作不仅涉及医学，也涉及哲学、法律、文法和数学。然而，他的论文大多数还是关于医学的，其中有15篇涉及解剖学，他尤其对此感兴趣。他最著名的一本书，题目是《论解剖准备》（On Anatomical Preparations），在1400多年里一直是解剖学的标准教科书。遗憾的是，这一著作含有许多严重的错误，他的许多其他医学著作也存在同一个问题，包括他对人体中血液运动错误的认识。他的许多错误在当时是无法避免的。盖伦的确是一位敏锐又仔细的解剖学家，但是罗马法律却禁止他解剖人体。所以他只能用羊、牛、狗、熊、猴和猿来代替，他认为猿与人类基本上相似。所以，盖伦对人体解剖学的所有描述都是针对他所解剖的动物而言。盖伦本人反对过度盲目尊重书本，他说道：“如果有人希望观察自然的构造，他应该信任的不是解剖学的书本，而是自己的眼睛。”尽管如此，他自己的书，经辗转传抄，有时还抄错，上千年地传下来，就像天文学中托勒密的书一样，成为医学和解剖学中无可置疑的内容。
当维萨留斯于1533年开始步入医学生涯，迎头撞上的正是“盖伦的权威”，间接地也就是亚里士多德的权威（他的哲学为盖伦的教育提供了基础）。
其他人大多默默无闻。在医学领域，也有若干有用的工作，其中最引人注目的是两位波斯医生，拉泽斯（Rhazes，约864—925）和阿维森纳（Avicenna，980—1037）。然而，在罗马陷落之后和整个中世纪，医学和解剖学持久走在下坡路上。在伟大的文艺复兴时期，著名的艺术家和雕刻家达·芬奇既研究动物解剖学，也研究人体解剖学，并且创作了数目可观的精确素描和笔记。不过，达·芬奇并不是科学家，而是艺术家。还有，尽管他的工作在许多细节上都非常精湛，但他的好奇心却使他涉猎过广，以致不能将聪明才智长久地专注于某一领域。
解剖学家维萨留斯
到了16世纪，观察和实验的概念开始在蓬勃兴起的科学各个分支领域中逐渐扎根，正是年轻有为的医生维萨留斯渴望摆脱盖伦给解剖学研究设置的枷锁。维萨留斯出生在比利时布鲁塞尔的一个医生家庭，他的祖父和曾祖父都是医生，父亲是查理五世的药剂师。他很早就选定了自己的职业，早在少年时代，他就已经常常在母亲的厨桌上解剖狗、猫和其他小动物练习技术。正式的医学学习是从16岁开始的，以后的几年他在比利时的鲁汶大学就学，然后于1533年转到巴黎大学。他先是跟随巴黎大学的医学专家苏尔维亚斯（JacobSylvius，1478—1555）学习，后来当了他的助手。维萨留斯很快因灵敏勤奋、富有主见而名声大振。但这些主见很快就导致他和苏尔维亚斯发生激烈争吵。不过他依然我行我素，好在他的名声越来越大，以至于其他医生和学生经常拜访他，学习他的解剖技术。但是他不仅与苏尔维亚斯，还与其他同事发生争吵。争执主要源于维萨留斯越来越对盖伦学说感到不满，在当时的经院传统之中，盖伦的著作被不加批判地全盘接受。
1536年夏天，法国与神圣罗马帝国之间爆发战争，21岁的维萨留斯被认为是敌国侨民，被迫离开巴黎回到劳万。由于他没有毕业就被迫离开巴黎，于是在回到劳万之后立即再拾医学。
之后的几个月对于维萨留斯的医学生涯可谓惊心动魄。医学学生被要求观看人体解剖，但教会和当局并不欢迎解剖，他们严格规定用于教学的尸体数量。于是，维萨留斯又多了一项技能，成了盗墓能手。有一次他甚至从绞刑架下偷回已经腐烂的罪犯尸体，然后把支离破碎的尸骨藏在自己的床下。
在第二次来到劳万并经历短期的军事服役之后，他转到威尼斯大学。在那里短暂访问期间，他成了一名讲师。他的讲课风格不仅使大多数同事目瞪口呆，而且还使他们勃然大怒，因为他不再沿用传统的作法，亦即教师本人在高高的讲台上高谈阔论，而具体的解剖却交给助手或低级的理发师来动手完成。他愤怒地谴责道，原先的方式，“是可恶的作法”，那些教师们，“犹如高高在上的寒鸦，以目中无人、喋喋不休的方式说着他们从未研究过的东西……”。维萨留斯一改往日形象，他亲自动手操刀解剖，同时向听众进行讲演，尽管要忍受难闻的气味。一场完整的解剖大多要花两三天，尽管他们经常是在露天进行解剖，但因当时没有冷冻技术，气味使学生和操作者都很恶心。
这位行踪不定的解剖学家的下一站是意大利著名的帕多瓦大学。在那里，他完成了学业，1537年12月获医学博士学位，并被任命为正式教授。维萨留斯23岁时成为欧洲最有声望的医学人员。
在帕多瓦，维萨留斯可以完全放开反对盖伦学说。由于盖伦的解剖是在猿猴而不是人体身上进行的，一些眼光敏锐的人体解剖学家不可避免地发现盖伦著作中的错误。甚至很可能在维萨留斯对这位早期解剖学权威发起挑战之前，就已有人发现那些错误了。事实上，有护教论者辩解说，自从盖伦以来，人们对人体的认识显然已经有所变化。例如，股骨显然变直了，而不像盖伦描绘的那样是弯曲的。据盖伦的辩护人解释，这可能是因为盖伦的时代不穿紧身裤所致。这些辩解并不总是能说服每个人，但是怀疑者大多保持沉默。
正是维萨留斯，以其对工作和真理的激情，终于发起了攻击。有讽刺意味的是，尽管他自己的人体解剖揭示了许多有异于盖伦之处，不过正是通过对猴子的解剖才令真相大白。正如他后来所写，他发现，“在椎骨上有一块小的凸出物”。盖伦曾多次描述到这一特征，但是维萨留斯从未在自己的人体解剖工作中看到此突出物。答案立刻浮出水面。盖伦解剖的是猴子，而不是人。人体解剖的标准文本描述的根本不是人，而是将猴子的实际解剖进行润饰后再推定为是人体解剖。
一旦他公开宣布盖伦从未做过人体解剖，维萨留斯随即开始对盖伦文献的权威地位发起全面攻击。这不是盖伦作为一位医生的个人过失，毕竟在当时他已尽了最大的努力，事实是，正如维萨留斯所说，猴子和人之间有太多的不同，猴子的解剖怎能拿来作为人体解剖的图谱呢！
在帕多瓦，维萨留斯用图解的方式生动地说明了这一点。他把猿的骨骼和人的骨骼并排放在一起，指出猿与人在骨骼上有200多处区别。他指出，盖伦所说的椎骨突出，只存在于猿的骨骼上，人的骨骼上却没有。
一石激起千层浪。帕多瓦大多数医生仍然捍卫纯正的盖伦学说，引起鲜明对照的是，维萨留斯的讲课广受欢迎。使许多人震惊的是，他仍然亲自执刀，并且把每次解剖的时间从三天延长为三周，并对解剖和演讲的每一细节都做了周到细致的安排。为了减小尸体腐烂引起的不便，解剖工作就在冬天进行，同时解剖若干不同的尸体，以便对不同部位进行比较和对照。
为了使他的听众不限于教室和公开讲座中的人群，因此在1543年他出版了著名的《人体结构》一书。这是一个里程碑事件——它是如此重大以至今天往往把解剖学的发展分成三段：前维萨留斯时期、维萨留斯时期和后维萨留斯时期。
《人体结构》是当时人体解剖学方面最为精确的一本书，今天它仍然以其精确和细致而令人称奇。该书的细致和精确正如同维萨留斯的演讲风格，同时，它还极大地得益于其中的精美插图，它们出自维萨留斯和凯尔卡尔（Jan Stephen Van Calcar，1499—1550）之手，后者是威尼斯伟大的艺术家提香（TizianoVecelli，约1477—1576）的学生。人体按其自然位置显示，许多肌肉和器官都绘得如此精确，以至于可以和今天最精美、最昂贵的教科书上的插图相媲美。多亏14至15世纪印刷业的完善，文字和插图都可以精确复制，而没有太多错误，特别是插图，如果是按古代的方式手抄，就像盖伦的著作那样，那么错误就会在所难免。就印刷工序而言，维萨留斯不惜工本，选择了来自巴塞尔的著名印刷家欧珀林纳斯（Johannes Oporinus，1507—1658），他以细心著称。
尽管《人体结构》一书在许多方面都堪称优秀，但今天的医科学生还是可以很快指出该书的许多错误和不足。虽然维萨留斯的解剖学思想是令人惊叹地精确，但他在许多领域仍是盖伦的学生。他的生理学（解剖学研究的是生命体的结构，而生理学研究的是其功能）仍然充满着古代的传统。例如，他相信消化功能是由食物在腹腔里经过某种“烹饪”而完成的。他还认为呼吸是为了“冷却血液”。他原先还接受盖伦关于心脏和循环系统的观点，相信血液一定是通过看不见的孔隙，从心脏的一侧输送到另一侧的。然而，在1555年出版的《人体结构》第二版中，他又来讨论血液如何穿过心脏隔膜的问题。显然是勉强地得出结论，认为没有证据支持由盖伦提出且流传如此之久的说法。他写道：“不久前，我还不敢对盖伦有丝毫的偏离，但情况却似乎是，心脏的隔膜是如此的厚实紧凑，与心脏的其余部分没有什么不同。所以，我看不出哪怕最细小的微粒，又怎能从右心室穿过隔膜转移到左心室的。”
现在我们知道，尽管有少数缺陷，但人体结构仍然是成功之作。出现过许多“盗版”，也就是未经他的允许，文字和插图被剽窃和重印。在他生前以及死后很久，这类活动绵延不断。
奇怪的是，《人体结构》也是维萨留斯最后的著作。也许他厌倦了盖伦的捍卫者们挑起的抗议风暴，或者也许是他相信自己已经做了该做的工作。在这本书出版不久，他就放弃了解剖学的教学，担任神圣罗马帝国皇帝查理五世及其儿子一一西班牙菲利普二世的医生。在去耶路撒冷朝圣归来的途中，他的船在希腊海岸边被风暴严重损毁，在设法抵达桑特岛后不久，他于1564年10月去世。
变化的由来
维萨留斯对“盖伦的专制”给出了主要的，却不是最后的一击。维萨留斯那令人信服和雄辩的论证使许多医生转变了态度，但是还有许多人仍然被盖伦的传统约束。比如帕多瓦大学，虽然维萨留斯在这里教过学，但多年里这里依然是盖伦学派和亚里士多德学派的据点。尽管如此，貌似难以攻破的盖伦学说中已有一道裂缝已被发现，维萨留斯的许多同代人和后来人开始以他们自己的方式继续寻找新的裂缝。
这些人中更有趣的一位是法国外科医生巴累（Ambroise Paré，1510—1590）。他是一位理发匠兼外科医生（barber-surgeon）的儿子，巴累早年也从事这一地位低下的行业。真正的外科医生的服务一般只限于宫廷显贵、高等神职人员和有钱商人；其他病人只能找理发匠兼外科医生，他们往往兼管理发和外科业务。这些业务包括放血、切缝疖子、拔牙和放脓，当需要时，许多理发匠兼外科医生也做截肢手术和其他外科手术。由于他们缺少训练和资质，那些受过良好教育和合格的外科医生与内科医生就极其看不起他们。
巴累天生具有敏捷的头脑和灵巧的双手，当他后来在军队服役时，这一才能就有了最好的展示机会。在以后的30年里，他为法国军队服务，当时法国正陷于和西班牙的一场旷日持久的战争中。巴累参加了20个战役，出版了20本书，这些书对外科的进步起到深远影响。在书中，巴累批评了像用沸油处理枪伤之类的做法。他支持用纱布结扎血管，而不是烙血管（用灼红的铁块或化学制品烙血管以达到止血目的，这在当时被认为是标准的治疗方法）。由于这些书是用法文，而不是拉丁文写的，因而那些更“有学识的”医学权威根本就看不上它们。巴累还写了维萨留斯著作的概要，以便让他的同行们也能知道维萨留斯的观点。
此时，维萨留斯在帕多瓦大学的教学岗位已由他的一名学生法娄皮欧（Gabriel Fallopius，1523—1562）接替。法娄皮欧最终升到正式教授的位置，他的著名工作就是对内耳和生殖器官的详尽描述。他也是法娄皮欧管（即输卵管）的发现者，尽管他并不理解它们的功能。他还发明了避孕套。
法娄皮欧在帕多瓦的继承人是他的一名学生——解剖学家法布里修斯（HieronymusFabricius，1537—1619）。在法布里修斯的成就中，最值得一提的是手臂和腿部的静脉瓣膜的发现。虽然他曲解了它们的作用，认为它们只是有助于血液在静脉里来回移动时不致晃荡得太厉害。其实，它们真正的作用是血液单向流动的调节器，只有在认识到心脏和循环系统的功能以后才能理解这一作用。法布里修斯是哈维（Wilian Harvey，1578—1657）的老师，哈维后来认识到血液只沿一个方向循环，而瓣膜的作用就是防止回流。
尽管解剖学家正在缓慢取得进展，就像是刚刚开始绘制人体内部图谱的探险家，但是单靠解剖学是无法解决功能奥秘的。每个器官与整体有着怎样的关系？它们是怎样起作用的？要全面了解人体和它的工作方式，还有很多东西要知道，还要发展新的理论，但答案不能仅仅依靠解剖学，还需要其他领域作出进展。
帕拉塞尔苏斯、药物学和医学
菲里帕斯·奥列奥拉斯·特奥弗拉斯塔斯·博姆巴士塔斯·冯·霍亨海姆（PhilippusAureo|us Theophrastus Bornbastus yon Hohenheim）——这个名字实在是太长了。历史上称之为帕拉塞尔苏斯（Paracelsus，1493—1541），他是16世纪最古怪的人物之一。他是一个炼金术士、一个庸医、一个神秘主义者、一个怪人？还是一个医生、医学改革者、斗士、教师？所有这些他同时都是，他是一个难以捉摸的人。和许多同时代人一样，他对于中世纪哲学有着坚实的基础，但同时又是一位真正的文艺复兴时期人物。他具有不止一种形象，对于世界和宇宙，既信奉过去的传统，又追求新的思考方式。他热忱地相信观察和实验，认识到有必要独立思考，摆脱盖伦的控制。但是他绝不放弃炼金术，并且仍然是通过古代神秘力量来探索真理。要使这些相互矛盾的方面达到统一，那是不可能的。
自从在古代中国和埃及发端以来，直到16世纪，炼金术已经走过了很长的一段路，并且基本上沿着一条主干道在走。它的主要目标和主线，是把贱金属转变成黄金，但是其他更神秘的目标也在激发人们的兴趣。对于许多人来说，从提纯黄金的方法中得到的力量，一定也会回报发现者以长生不老的仙丹，从而永葆圣洁并获得永生。16世纪炼金术士的基本追求就是要找到“哲人石”——能给发现者带来物质和精神财富的最终秘钥。
埋头沉醉于这些器具和设备之中：火炉、外形精致的玻璃容器、坩埚、量具、研钵和碾槌——许多炼金术士都是些古怪和有紧迫感的人。冒着巨大的风险，带着强烈的愿望，怀着成功的信念，也许输赢就在实验的下一步细小变化中（也许要加一小滴汞，一点点这个，一点点那个，或者熔解时间再稍长些），难怪这些人往往变得如此之怪。总之，炼金术士的基本信念就在于行动本身，亦即实验和探究，也许就是这些改变了他们的性格。
不过这些改变并不总见得是好事。对于许多人来说，他们不懈地追求古代秘而不宣的知识，因为他们相信通过这些知识能够找到哲人石，但这种追求本身却有可能受到扭曲。大多数炼金术士还相信占星术和其他巫术及神秘艺术。许多人是数字命理学者，相信数字的秘密预测能力。更多的人试图在巫术和秘传技艺中寻找“真理”。相当多的人被宗教当局控告，说他们和魔鬼在做交易。有些人认为他们也许能够做这样的交易——假如只有他们能够发现正确的咒语用来呼唤那些老恶魔的话。如果不灵，他们至少能够搞定某些更小的魔鬼。
还有些人，为了募集研究费用或者博得奇迹创造者的名声，转而彻底地做假和行骗。他们设计精心制作骗局以愚弄那些轻信者，使之相信他们已经发现了秘密，真的可以把某些普通金属转变为金或者真具有什么秘传技艺。有些炼金术士还为这种欺骗寻找借口，说那是必要的，这样就可以赢得时间，使他们最终能够发现真正的秘密。有时这种欺骗是一种容易的途径，可以很快从易受骗者那里谋取钱财。
医生帕拉塞尔苏斯
帕拉塞尔苏斯出生于现在瑞士东部的某个地方。他的父亲是一位医生，是贵族家庭的私生子。他的母亲是艾因塞登（Einsiedeln）附近的本那迪克廷（Benedictine）修道院的一名女仆。关于他的儿童时代知道很少。他母亲显然有着反常的脾气，在帕拉塞尔苏斯9岁时，她去世，可能是自杀。根据一些谣传，帕拉塞尔苏斯本人也是贵族的私生子，被他父亲“收养”。
帕拉塞尔苏斯与盖伦的生理学概念决裂，但又宣称在他的手杖头部藏有“永生的秘密”。关于他学医的过程，资料要更详尽些。从14岁起，他开始到处迁移，16岁时在巴塞尔大学有过短暂停留。有些资料说他还是乌尔兹堡的特利塞缪斯（Trithemius）主教的学生。尽管他一生都在从医，却没有证据表明他实际获得过医学文凭。
我们知道，作为一名医生，帕拉塞尔苏斯正式开业是在位于泰勒（Tyrol）的著名的富格（Fugger）矿区。也许正是在那儿，他对炼金术产生了浓厚兴趣。该矿的所有者之一，富格尔（Sigismund Fugger）就是一个狂热的炼金术士，这里也是开展炼金术活动的理想场所，实验所需的不同金属随手可得。也正是在富格矿区，帕拉塞尔苏斯开始形成他那富有争议的医学理论。
帕拉塞尔苏斯名字的意思是“胜过塞尔苏斯”，塞尔苏斯是罗马很有声望的医学学者，受过良好教育、经验丰富。这一行为说明，帕拉塞尔苏斯善于在旁观者眼里树立自己的形象——他非常自负，既招来羡慕者，也容易树敌。但是他并不只是吹牛。他最反感的事情之一，就是盖伦那些巨著所带来的有害性，比如放血疗法就是基于“体液”失调这种传统观点。
根据盖伦的传统教导，这种教导又来自于亚里士多德哲学的极大影响，认为所有疾病都是人体内部四种“体液”失调的结果。根据古人的说法，这些“体液”分别是血液、黏液、胆汁和抑郁液（黑胆汁）。每个人体内部都维持着这些体液的独特平衡。这些物质中的某一种占优势，就决定一个人的某种独特天性。这样一来，一个人的天性如果是悲哀或者忧郁，那是因为在其体内含有太多的黑胆汁。正是个人这一独特的天然状态，使他区别于其他人。当四种体液的平衡被打破，这个人就生病了。医生的使命就在于发现每个病人的独特自然平衡态，并且通过诸如放血、清洗、发汗或者强迫呕吐之类的方法使其恢复平衡。
帕拉塞尔苏斯抛弃了体液的观念，认为它不是基于观察到的生理学事实。他还谴责由于给病人放血，造成了许多不必要的死亡。在他的著作中，提倡功能生理学的观念，认为活的生命体是一个生物学单元。
由于同矿工及其冶炼工打交道，帕拉塞尔苏斯经常要治疗矽肺病这种职业病，通过观察，他得到了一些不同的结论。不久他就开始相信，引起人体失调的原因不是想象中内部体液之不平衡。他讽刺这些想象是荒谬和陈腐的。相反，他认为疾病是由于某种外部原因引起的。他的理由是，在矿工的情况中，矽肺病也许是由于从空气中吸进了什么，或者通过皮肤接触吸收了什么之故。这是一个重要的见解，成为他后来提出的理论的基础：许多疾病源于“种子”的扩散，一种最早的微生物理论。随着他越来越相信生命是一种化学过程，而疾病是人体化学过程的缺陷，帕拉塞尔苏斯开始思考如何运用炼金术来创造化学药品以恢复人体健康。他写了第一本关于矿工职业病的书，他的研究让他把铅、硫、铁、硫酸铜、砷和硫酸钾的不同化合物引进医学实践中。他还用乙醚作为麻醉剂进行实验，把鸡当做试验品。
炼金术士帕拉塞尔苏斯
帕拉塞尔苏斯的一位同代人，德国的矿物学者、医生阿格里科拉（Georgius Agricola，1494—1555），也正在做着类似的工作。他把化学用于医学，称为“化学疗法”，这标志着一个重要的开始——通过化学或者新的无机药物治病。这与古人以及今天还有许多人信奉的简单有机草药大不相同。
遗憾的是，帕拉塞尔苏斯在内心深处依然是一位炼金术士，仍然深深地沉浸在炼金术士玩弄的巫术和迷信里。例如，他相信占星术，这就导致他相信，人体的不同部位受行星所支配。他认为，心脏受太阳的影响，大脑受月亮的影响，肝则服从于木星的影响。他还得到这样的结论：人体的生理过程不仅是化学转变，而且还神秘奠测，受一种名叫“精素”（archeus）的神秘精神实体的控制。根据他的理论，精素藏在胃里。当这个实体死了或遗失了，就会导致死亡。在医治伤员时，他仍然相信古代“武器膏药”，在致伤的武器上，而不是在伤口上涂以膏药。根据古人的信念，一种感应力量会通过武器上的血传给伤者的血，从而产生治疗效果。他还宣称不需女人的参与，在葫芦里就可以孵化出一个胎儿，一种完全长成的微型人。
帕拉塞尔苏斯具有这么多稀奇古怪的想法，难怪他是并且一直是一位有争议的人物。在离开富格矿区后，他作为炼金术士和医生的生涯飘浮不定，他的个性，与他的思想一样古怪，帮不了他。他的自我中心主义达到了狂妄的程度，他还是一个脾气火暴的酗酒者。有钱的时候，他是一个花花公子，生活放荡；钱用完了，又成了一个唠叨不休的抱怨者、多疑症患者，总是把自己的问题全都归于别人的不公正和愚蠢。这使他无法建立一位可靠医生应该具有的名声。
有一段时间他在斯特拉斯堡做开业医生，取得了短暂的成功，于是被邀请到瑞士的巴塞尔大学，就任一个空缺的教学岗位。一上任，他就激怒了其他医生，因为他拒绝希波克拉底誓言——这一条规矩所有医生至今都还在执行——接着，又公开焚烧盖伦的著作，大言不惭地宣称：“我的胡须知道的比你和你的作者还多。”这种行为令人望而生畏，特别是传说他当时喝醉了酒。
经过风风雨雨的两年后，帕拉塞尔苏斯被要求离开巴塞尔，他的余生几乎就在四处奔波中度过。从一个城市转到另一个城市，他不断对盖伦和古代的体液理论进行攻击。他还攻击并激怒当地的医生，因为他看到了他们行医过程中的不足和无知。他把神秘主义、炼金术和医学混杂在一起，使他的余生成了一个有争议的、好斗的和隐退的人物。每一个短暂的成功似乎都注定了失败，他的脾气变得越来越怪。他声称可以命令魔鬼，按他的意愿摧毁所有的对手。他还声称、，他发现了炼金术士长期寻找的“长生不老的秘密”，这个秘密正藏在他的手杖虚幻的顶部里。
这位爱胡言乱语的帕拉塞尔苏斯究竟有多少是他实际相信的，又有多少是虚假和夸大的，人们也许永远也不会知道。他生命的最后几年处于贫困潦倒和绝望的境地。1541年9月24日他死于萨尔茨堡，有人说他是被敌人谋杀的，又有人说他死于一次酗酒事件。
这位怪人对科学史究竟有多大贡献，仍是一个有争议的问题。肯定还有别人，例如与他的同时代的人，阿格里科拉，也开始从化学角度认识人体并且对疾病作化学治疗。荷兰医生与理论家苏尔维亚斯（Franciscus sylvius，1614—1672）代表了17世纪化学疗法的最高点。他教导说，化学过程是生命体所有功能的基础。他提出了某些医学理论，不过这些理论实际上走进了死胡同。但是总体而言，科学家们甚至常常从本身不怎么行得通的答案中获得知识。每一位科学家都在按自己的方式推动化学和医学的发展。但是，那个时代没有一个人能够像激情洋溢的帕拉塞尔苏斯那样，在捍卫这一革命思想中如此直言不讳和富有勇气。他向传统而又僵化的盖伦观点发起挑战，并把生命过程看成是化学过程，这一作法有助于开辟生理学早期历史的新阶段。他把炼金术看做是研究医学的基础，这就为一种普遍的自然哲学提供了基础，这种哲学正是基于在人体和周围环境之间建立起可观察的联系。其他人，例如桑克托留斯（sanctorius，1561—1636），开始走上由化学疗法这一新手段所开创的生理学的另一支道。帕拉塞尔苏斯和其他化学疗法学者打开了一条通向生命科学的新路，单就这一贡献，他就值得赞誉。
哈维：心脏和血液的运动
尽管维萨留斯已经开始对盖伦解剖学理论发起了挑战，帕拉塞尔苏斯等人又试图削弱盖伦对于临床医学的控制，但17世纪的生理学仍然被旧思想所压制。
要理解人体生理学，关键在于理解心脏和血液。我们这一部分故事的英雄，是一位温文尔雅的英国医生，他的名字叫哈维。
关于血液的早期思想
早在盖伦时代之前，人们已经认识到血液对于人体有特殊的重要性。即使在最原始的社会里，血液也被赋予特殊的品质。今天我们仍然在说血债和血誓。我们常说：“萝卜榨不出血来。”敌人之间可以说有“血仇”。残忍的竞争被说成是“冷血的斗争”。在某些社会里血用来为婚事和商业契约作见证，有些古代的部落相信饮血会得到勇气和青春。在通俗文化中一直有吸血鬼的传说，说的是吸血鬼靠他人的血生活，以保证他自己的永生，这种故事在现在的书和电影中还有。今天许多所知甚少的人们仍然相信，输血可以把供血者的个人品质传给受血者。
希波克拉底和亚里士多德都知道，血液在人体内的运动对于生命过程至关重要。
亚里士多德的研究得到这样的结论，心脏是人体的中心器官。根据亚里士多德的说法，它是智慧的所在。心脏还控制血液在全身的流动，并且通过血液给动物提供热量。
通过广泛搜集所能找到的古代关于血液的知识，再加上自己的实验，盖伦得到了不同的、细致得多的结论。他相信人体在生理学上，是由三种不同的器官、液体和灵气所支配。这三大系统分别位于肝、心和大脑。
根据盖伦的理论，所有的血液都来自肝脏。身体摄取食物后，在胃里“蒸煮”或“烹调”，然后转变成流体状的物质，叫做乳糜。乳糜移动到肝，在那里转变成血液，并且充满支配营养的“自然灵气”（naturaI spirit）。肝是起始点，又可以说足所有静脉的源头。静脉网络就像是体内灌溉系统，向全身提供血液，它是暗红色的，携带着它所含的营养物和“自然灵气”。身体的每个部分吸引各自需要的血液，血液通过涨落而流动。
盖伦认为，血液通过静脉抵达心脏的右侧，有一些血液穿过隔膜（两室的分界）上看不见的微孔，从右侧转到左侧。在心脏右侧，血液与从肺吸入心脏的空气混合，于是它充满了“生命灵气”（vital spirit），“生命灵气”支配情绪，于是血液变得更为鲜红，通过动脉系统向身体的其余部分输运。
盖伦尽管赢得了二世纪伟大医生之一的名声，他的权威使他即使错了也有人相信——他对人体里血液的用途及其分流所持的看法也是这样。一部分动脉血来到大脑，在这里制造出“动物灵气”（animal spirit），并通过神经系统分流到全身。盖伦认为，神经系统是空心管道的网络。“动物灵气”支配感觉和运动。
随后，在盖伦看来，血液的基本功能是分流重要的“生命灵气”，“灵气”本身使血液运动。肺的功能是给天生就是热的心脏进行冷却和通风——心脏之所以热因为它是“灵魂”所在的位置。他还相信，心脏的首要任务是制备“生命灵气”。
跟盖伦的大部分理论一样，整个系统，包括“灵气”的各种神秘的注入方式、与神学思维的一致性以及它那精致的内部协调，对许多基督徒来说都很有吸引力。然而，到了16世纪，它开始漏洞百出。或者说，某些解剖学家在寻找某些非常重要的孔隙时遇到了麻烦，他们要找的是心脏两室之间的隔膜上的微小孔隙或通道。
塞尔维特（MichaeI Servetus，约1511—1553），一位富有争议的坦率直言的西班牙医生，最早得出心脏里不存在通道的结论。他对盖伦和其他解剖学家的研究，再加上他自己的直接观察，导致他对身体内部血液的运动形成另外一种理论。塞尔维特的理由是，如果通道不存在，则不可能有那么多的血从心脏的右侧流向左侧。他注意到肺动脉相当粗大，血液从心脏到肺部的流动非常有力，他认为这是由于送到肺部的血要超过其营养所需的量。他争辩说，血液必须到肺部才能换气，就在通过肺部时改变了颜色。后来它又通过肺静脉返回。他认为，实际上它并没有穿过隔膜。塞尔维特并不是有名的解剖学家，而是以医生而闻名，但是他的这一“小循环”思想也许鼓励了更多的人，向盖伦强加于生理学的智力和哲学枷锁发起挑战。
遗憾的是，当时正是宗教冲突此起彼伏的年代，塞尔维特作为一个神学家如同作为一个医生那样敢于直言。他那异端的宗教观点使他不仅成了天主教徒的劲敌，而且也成了新教徒的劲敌。不是每一个人都会轻易接受别人的指责，但他显然是太冒险了，天主教会和新教徒都愤怒地要求把他立即处刑。他设法逃脱天主教宗教裁判所的抓捕，却在日内瓦被新教徒抓到。在那里，他拒绝了早先被判绞刑的“宽恕”，被捆上铁链，绑在树桩上活活烧死。
然而，对盖伦的挑战从未终止。另一位更有名的解剖学家也由于没能发现对于盖伦理论如此重要的细微通道而烦恼。1555年，维萨留斯写道：“隔膜和心脏的其余部分同样地厚实和密集。所以，我看不出哪怕是最小的粒子可以穿过它从右心室转移到左心室。”当时，维萨留斯在对待生理学问题时，仍然是一位盖伦主义者，他假设孔隙一定存在，但非常之小，以至于还没有被发现。
与维萨留斯同时代的一位不知所措的人这样写道：“心脏的运动只有上帝才知道。”
维萨留斯有一个学生，名叫哥伦坡（Realdo Colombo，1516—1559），继维萨留斯之后担任帕多瓦大学的外科和解剖学教授，他是《人体结构》最激烈的反对者之一。他曾经写过一篇医学论文，题名《论解剖学》（De re anatomica），由他的子女在1559年出版。尽管有批评说它是《人体结构》的粗劣模仿（但没有插图），不过它确实包含了哥伦坡关于人体中血液运动的理论。哥伦坡读过塞尔维特的书，他可能是从塞尔维特那里借用了血液从心脏的右侧经过肺部流向左侧的论点，但是他写得更加清楚，而且他是第一位发表这个所谓小循环思想的著名解剖学家。然而，这一工作并未真正触动盖伦那盘根错节的心血管体系的根基。哥伦坡的声望还不够有吸引力，他的证据也不够充分，还不足以说服大多数人。心脏和血液问题的解答，以及针对盏伦生理学的真正革命，有待于70年后另一位才华横溢、专心致志的英国医生来最终解决这一问题。
就像另一位伟大的科学家达尔文，我们将会在本书的另一编里遇到达尔文，哈维是一位不自觉的革命者。哈维尊敬盖伦和亚里士多德，是一个从容、典雅和保守的人。然而，哈维发展了血液循环理论，并且就此给出了细致的证据，从而使盖伦医学遭到最为沉重的打击。
小书里的大思想
哈维出生于英国南部海岸，他的父亲是一位富裕的农民，后来转到商业界，最终成为福克斯通的市长。和他的六个兄弟一样，哈维拥有舒适的生活。尽管哈维是兄弟中唯一进入学术界的人（其余六位都成了富裕的商人），但兄弟之间一直保持密切联系。他的两个姐妹，一个早死，另一个情况不明，但是他的兄弟们都长寿富足，并在经济和情感上常常彼此帮助。哈维度过了一个无忧无虑的童年，这也许有助于他日后形成一种适度的自信感。
10岁时，哈维进入坎特伯雷的国王学校，1593年获得医学奖学金又直接进入剑桥大学，甚至就在儿童期，他就已对医学显示出浓厚兴趣，和维萨留斯一样，在自家厨房里解剖小动物。当地的屠夫和附近的屠宰场还给他动物的心脏，供他研究。
1597年，哈维从剑桥的圣加伊乌斯学院获得文学士学位，1599年，他来到当时世界上最适于年轻人学习医学的地方——意大利著名的帕多瓦大学。在这里他成了有名的法布里修斯的学生。法布里修斯刚刚建成帕多瓦第一座户外阶梯教室，就是为了做解剖之用。他是当时仅次于维萨留斯的伟大解剖学家，首次发现静脉中的瓣膜。法布里修斯对21岁的哈维产生了深远影响。哈维成了法布里修斯的特别助手，和“师父”建立了亲密的关系。正是在帕多瓦，哈维养成终身的习惯，总在腰部挂一把镀银的短剑。也是在帕多瓦，他开始对咖啡上瘾，不同于今天，咖啡在当时可是非常稀罕的饮料。许多历史学家从哈维同代人的评论中了解到，哈维脾气急躁，易烦，经常失眠，他们认为正是喝咖啡的习惯导致这位原本随和易处的医生出现上述现象。
然而更重要的是，正是在帕多瓦，哈维对心脏与血液运动问题产生了浓厚的兴趣。法布里修斯在1603年发表关于静脉瓣膜的思想，但是，哈维肯定更早就听说这事，因为他与法布里修斯共事。在法布里修斯手下学习时，以及在阶梯教室听解剖学演讲时，他都有所触动。晚年他曾经写信给波义耳，提到正是静脉瓣膜使他想到人体中血液的流动有可能是单向的。帕多瓦的空气总是充满了暴力味，哈维的一个朋友在一次刀战中手臂动脉被刺伤，一场惨烈的事故就此酿成。在处理伤口时，哈维注意到，血是一阵阵喷出来的，其情形全然不同于血液从静脉里的平缓流出。在年轻的哈维看来，那血液仿佛就像是被泵出来那样。
他的教授们教过他，身体内部有两种大不相同的血：一种来自肝脏，供给营养，或“动物灵气”；另一种来自心脏，提供“生命灵气”，含有热和能。在爱好探究的哈维看来，它们尽管颜色不同，但似乎很相近。他尝了尝，连味道都是一样的。也许它们就是同一种东西。如果真是这样，他开始想，也许只有一种血在全身流动。也许它实际上就是靠心脏来抽运的。这就是一个思想的诞生，而且和他的亚里士多德哲学不相冲突。
当哈维还是帕多瓦大学的学生时，伟大的伽利略正在那里教书，但大学里仍然保持着旧传统，天文学以托勒密理论为主，医学大部分按照盖伦的理论。亚里士多德教导过圆形循环的完善和精致。哈维后来写道：“我开始想，是否存在一个类似循环的运动，正如亚里士多德所说，空气和雨水正相当于更高级物体的循环运动。”
出于谨慎和保守，他在帕多瓦没有公开发表自己的思想。思想并不等于证据。1602年，他获得医学博士学位，回到英国开业行医。在那里他娶了一个著名医生的女儿，他的事业蒸蒸日上，先后当上医学院的研究员、圣巴塞洛缪医院的内科医生、内科和外科医生学院解剖学教授以及詹姆斯一世和查尔斯一世的御医。在为国王服务的生涯中，哈维一直是查尔斯国王的亲密朋友和心腹。
就在他的社会和医学声誉达到如日中天的时期，他仍然孜孜以求地汲取知识。他对人体知识是如此投入，以至竟然把好朋友，甚至自己的父亲与姐姐的遗体也拿来解剖。
到1616年，他的演讲笔记表明，他已经独自得出关于血液在体内循环的见解。他的革命性著作《心血运动论》（Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus）在12年后出版，一直被看成是早期科学的重要著作之一。尽管哈维在哲学上是亚里士多德学派和传统主义者，但他的实验和研究技术却是近代的。
哈维把这件事看成是流体力学问题。他仅仅关注这一问题，拒绝把它与整个自然图景联系起来考虑。他只关心血液如何流动，心脏的哪个部分对它的运动起到作用。他在《心血运动论》中并不关心神秘的“灵气”，他解释说：“除了推动血液，使之运动并分流到全身之外，心脏是否还为血液添加些什么东西——热、灵气、完美——必须在以后逐步深入，并且还要靠其他理由才能确定。”尽管哈维在哲学上和气质上是传统的亚里士多德主义，他还是汲取伽利略及其时代之精神，把人体当做机械来处理，并且认为他的使命就是理解心脏和血液的运动机制。
和伽利略一样，他的研究也是通过仔细和艰辛的实验。他在序言中写道：“我并不认为学习和教授解剖学，应从哲学家的公理出发，而是要从解剖事实和自然的结构出发。”
他的论证以事实为据，这些事实源于广泛的解剖及动物活体解剖。他仔细地讨论心脏瓣膜的结构、大血管的构造和隔膜里找不到孔隙或通道的事实。他解释说，假如有人坚持盖伦传统的血液运动观点，那是毫无意义的。
从机械论的观点看这个问题，哈维论证说，我们可以把心脏简单地看成是肌肉，通过收缩而起作用——把血液泵出。他指出，把心脏上面的两个腔室（心房）与下面的两个腔室（心室）分开的瓣膜是单向的，因此，血液只能沿一个方向流动，从心房到心室，而不能相反。哈维正确地解释了法布里修斯提到的静脉瓣膜，指出它们的作用是控制血流方向，而根本不是控制血液的流量，正像法布里修斯所设想的那样。静脉瓣膜只允许血液从静脉流向心脏，而心脏里的瓣膜只允许血液进入动脉。
接下来他提出了一些基本数学论据。他计算过，一个小时里心脏泵出的血量是一个成年人体重的三倍！按照盖伦系统的要求，在这样短的时间里，要在静脉的末端创造如此之多的血，同时又要在动脉的末端分解它们，实在是不可想象的事情。他论证说，必定是同样的血，在不停地循环，从心脏到动脉，又从动脉回到静脉，然后再回到心脏。
他进一步以放血实践为例，用绷带绑紧动脉，可以使脉搏暂停，而稍微放松绷带，静脉中有血液的缓慢流动。再有，两个瓣膜之间是空的静脉不能从上游得到补充，这是单向运动的又一例证。
其他的例子和实验进一步强化了他的论点。他认为，血液的运动是一个闭合的循环。他的理由是，心脏是肌肉，其功能相当于一个泵，通过静脉回收血液，然后靠交替的舒张和收缩把血液经过动脉泵出去。
用他自己的话来说：“动物身体里的血液锁定在一个循环之中，运动不止。那正是心脏靠其脉搏完成的动作或功能，也是心脏运动和收缩的唯一目的。”
这是精心构思、严密取证的论据。尽管篇幅不大（只有72页）、印制糟糕（印在廉价的纸上，还有很多排字错误），但他的书却使许多人立刻转变观点。对许多临床医生来说，它立竿见影地解释了许多现象，其中包括感染、中毒或蛇伤为什么会如此之快就扩散到整个系统。它还迅即带来了静脉注射的可能性，以便使药物迅速扩散至全身。它甚至激发了早期的输血尝试。但是这些大都没有成功，因为当时不知道还有不同的血型。
但也有守旧者。传统很难消失，哈维最先发出这样的抱怨：一个人只要过了30岁，就难以理解他的工作。但是，他仔细搜集的证据最终还是获得成功，尤其还有人沿着他的足迹继续工作，其中特别是马尔比基，他填补了哈维论证中的最后空隙。
伽利略攻击传统观点及其经院哲学，却没有能够看到他的观点赢得广泛接受。相比之下，哈维则幸运得多。在1657年去世时，他的工作几乎普遍被接受，除了一些封闭的环境，特别是法国更为保守的某些医学界人士。
这是对盖伦以及过时医学传统的最后重击。盖伦思想的基础，在遭受维萨留斯、哈维和其他人的沉重打击后，逐渐走向崩溃。哈维的工作，标志着动物生理学的新起点。也许更重要的是，在沿着把近代实验方法应用于生物学的道路上，他们已走出了重要的一步。
盖伦曾经写道：“如果有人希望观察自然如何工作，他不应该相信解剖学的书本，而应该相信自己的眼睛。”也许可以这样说：安详而又保守的哈维，正是遵循盖伦的智慧，以自己的方式向他如此热爱的古人表示崇敬之情。
奇妙的微观世界
……无论在哪里我发现什么稀奇现象，我认为自己的责任就是把我的发现记在纸上，以便让所有的聪明人都能知道。
——列文虎克（Antoni van Leeuwenhoek，1632—1723）
最终完成哈维血液循环理论的人是马尔比基。马尔比基1628年出生，正是哈维的著作《心血运动论》出版的同一年。马尔比基是一位新型的科学研究者。17世纪的“显微学家”很少关心大思想和大理论，他们面前的世界非常之小，小到就是眼睛面前的一些“事实”。在很大程度上，他们正行进在发现的旅程中。他们没有过去的哲学包袱，只是记录他们眼睛能够看到的，无意去纠正旧信念或创建新信念。
没有人准确知道第一台真正的显微镜是什么时候发明的。透镜的使用可以追溯到亚述人，比希腊时代还要早得多。罗马作家和哲学家塞涅卡（Lucius Annaeus Seneca，公元前4—65）曾经记下他的这一发现，把装有清水的球体放在适当位置，就可以把字放大。托勒密写过一篇光学论文。在意大利古都庞贝和古代亚述首都尼尼微的废墟中曾发现磨过的透镜（Ground lense）。13世纪的炼金术士和作家培根（Roger Bacon）写过关于折射光的光学特性和各种透镜的放大性质的书。1558年，瑞士博物学者盖斯纳（Konrad Gesner，1516—1565）用放大镜研究过蜗牛壳。
许多历史学家把荷兰显微镜制造者简森（Zacharias Janssen，1580—1638）看成是第一位用复合透镜来增加放大能力的人。第一台这样的复合显微镜也许是大约1590年生产的。到了17世纪中叶，诸如此类的各种显微镜已经在一群小范围的专业科学家手中流传，用来观看人类从未见过的东西。就像伽利略用望远镜作出的发现一样，他们的工作也为透视自然界及其奥秘增加了一个重要的新窗口。路易斯十四的御医波拉尔（Pierre Borel，1620—1689）写道，在显微镜的帮助下，“不起眼的昆虫变成了庞然怪物……无数的东西被发现……新的世界打开了”。
马尔比基与毛细血管
早期伟大的显微学家之一马尔比基，在意大利博洛尼亚大学接受教育，1656年在那里获得医学学位。博洛尼亚的气氛是沉闷和保守的，例如，要求医学学位候选人宣誓，如果他们给没有公开承认和宣布自己是虔诚天主教徒的病人治病超过三天，就甘愿接受失去学位的处罚。马尔比基总是不愿服从这样的管教，于是，他离开了博洛尼亚大学，不久成为比萨大学的教授。在这里他与思想前卫的数学家和解剖学家波雷里（Giovanni Alfonso Borelli，1608—1679）交上朋友；他们的友谊持续了许多年，两位科学家都因此互受激励。马尔比基和波雷里在一起完成解剖实验，长时间讨论伽利略和笛卡儿的先进思想，并始终保持通信联系。波雷里在显微镜的帮助下，有了一些新发现。马尔比基很可能在比萨就开始专门从事显微镜研究。然而，由于个人问题，最终他还是不得不返回博洛尼亚，他的余生大部分用于教学和显微镜观察。
从学生时代起，马尔比基就已经对哈维的工作有了深刻的印象。他是哈维的热忱羡慕者，钦佩哈维在血液循环问题上的细致工作，但是哈维严谨的论证中仍有一个重大缺陷：为了使身体内部血液的流动“形成一个循环”，在动脉和静脉之间一定还存在着某些联系——然而这一联系从未有人发现过。哈维的大多数追随者都假定这一联系一定存在，只是一直没有得到证实。
马尔比基在1660年和1661年所做的一系列实验和显微镜观察为此提供了关键线索。他先是研究狗的肺，然后转向对几百只青蛙和蝙蝠进行解剖和显微镜观察，从而证明血液在肺里的流动经过了复杂的网络。这对最终理解呼吸作用至关重要，因为这样就容易理解空气是如何从肺部扩散到血液中，以及如何通过血液输向整个身体的。
然后，马尔比基作出了重要的发现：在用显微镜研究蝙蝠的翅膀膜时，发现了微型血管（后来叫做毛细血管）的存在，正是这些细得肉眼看不见的毛细血管，把可见的最细动脉和可见的最细静脉连接起来，正是这一发现最终使哈维的循环理论得以成立。他又用显微镜对许多青蛙作了更多的观察，进一步验证了自己的发现。（他在给波雷里的信中评论说，他感到似乎“用尽了几乎整个青蛙种族”。）他甚至突然想出了一个聪明的办法，把水注入肺动脉，观察它如何进入肺静脉。实际上，他把肺里的血洗净了，于是肺组织变得透明，毛细血管也看得见了。他证明了哈维是正确的。
但是马尔比基的工作并不限于这一主要发现。他还把显微镜转向研究植物解剖学和动植物的发育解剖学。他研究了鸡的胚胎，不过，他的结论有误导性。尽管在许多细节上，他的工作还是非常精细，但他的观察却导致他错误地相信：他发现了小鸡在鸡蛋里的发育形式，而这只鸡蛋根本就未被母鸡孵化过。这导致他和其他人得出相同结论，认为他为一种古老的观点提供了一个证据：新的生命体以某种完整尽管微小的形式，已经存在或预存于精子或卵内。当时在某些书中已经有这样的插图：精子细胞中存在完全成形的微型人体。于是，这一古老的哲学思想一时间得到了它不应该得到的科学认可。
格鲁看到了植物组织
并不是所有17世纪的显微镜专家都如此重点关注动物生理学，最活跃的显微镜专家之一，格鲁（Nehemiah Grew，1641—1712）是英国植物学家和医生，他主要把显微镜用于观察植物（马尔比基偶尔也把显微镜用于研究植物解剖学和动植物发育解剖学）。
博物学落后于物理学和天文学有许多理由。首先，这个领域很复杂，相比于物理科学，博物学家需要在更多的领域打好根基和掌握专门技术。为了认识生物，他们需要化学和仪器作为帮手，但这些尚未得到开发。他们需要分类系统。他们还需要详细考察形态学、比较解剖学和生理学的方法。再有，在考虑到博物学时，人们发现，摆脱人类中心主义的观点更为困难。直到17世纪末，生物科学家才开始意识到，探讨翅膀如何工作或研究植物的茎，都有其内在的价值。只有到这个时候，他们才开始把这些追求看成有其本身价值，它不在于为人类某些实际目的服务，而在于为了知晓自然的机制。几个世纪以来，解剖学和生理学的研究，包括对人类和动物研究，都是医学的仆人，它的价值只在于满足医学需要。关于植物栽培及其植物学知识，仅当它用于食物或草药时，才被认为是有用的。生物学的这些偏见实在难以摆脱。
格鲁及其他人用现在大家熟悉的比喻，把宇宙的机械论观点与宗教调和在一起，这就是说，钟表由伟大的钟表大师设计制作并投入运转。而上帝就像那位钟表大师，创造了所有的部件，并使之运转。格鲁写道：“自然就是一部大机器，由上帝之手创造和控制。”
这一观点与人类中心主义观点不谋而合，所以，打算建立一种内在有效的科学研究方法的格鲁，甚至相信植物都是有“美德”（Virtue）的。哥白尼也许证明过宇宙并不围绕地球旋转，但是在博物学家眼里，人类仍然处于自然的中心位置，动物学家研究动物解剖学就是以人体作为参考。英国皇家学会试图鼓励在农业中运用科学方法，这是一个积极的步骤，但谈不上激进，肯定不能和科学革命相提并论。所以，这样的指导对生物学家摆脱旧观念无济于事，而与此同时，他们在物理科学领域的对手却由于依赖观察和实验已经取得了成功。
格鲁承认博物学家需要更激进些。在1672年出版的《植物哲学史》（PhilosophicalHistory of Plants）一书中，格鲁提出了一个植物生命的研究纲要，试图为真正理解植物的生命史而创造条件：
“首先，植物，或者它的任一部分，生长靠的是什么手段，种子又是如何长出根和茎。……植物所需的养料又是怎样及时地在不同部分制备的。……它们不仅在大小，而且在形状上，怎么会有如此之显著的差异。……然后询问，它们为什么会有各种不同的运动；为什么根向下生长，且这种生长有时垂直，有时更呈水平向：为什么茎总是向上生长，且这种生长在不同的季节会有不同的长势……再有，什么决定了它们的生长季节；什么决定了它们的生活周期；为什么有些是一年生，有的是二年生，有的是多年生……最后，种子又是如何储备形成和适于传播的。”
在试图回答这些问题时，格鲁对植物解剖学的研究使他成为最早认识到花是植物生殖器官的人之一。他还认识到花朵是雌雄同体的，也就是说，在一朵花中同时含有两种性器官。格鲁认识到了雌蕊和雄蕊在生殖过程中的作用，他还证实了雄蕊产生的花粉粒，其作用相当于动物中的精子细胞。
不同于他的同事，格鲁突破了传统的研究方法，运用化学中常用的实验方法，观察这些技术（如燃烧、焙烧和蒸馏）产生的效果。遗憾的是，由于受时代限制，他只能使用欠完善的实验室工具，从原始粗糙的技术装备到低劣的显微镜透镜，于是，他的许多雄心勃勃的研究计划只好搁浅。
斯瓦姆默丹考察昆虫
与此同时，荷兰博物学家斯瓦姆默丹（Jan Swammerdam，1637—1680）把显微镜镜头转向昆虫王国。在他悲剧性的短暂而痛苦的一生中（他患有忧郁症，情绪常常起伏不定），研究了3 000种以上的昆虫。出于对秩序和归类几乎有着难以克制的冲动和着迷，他还解剖了人和动物的尸体，从而成为一名比较解剖学专家。1667年，他获得医学学位，但从未正规行医。尽管他因发现红血球（后来才认识到它是血液中的携氧结构）而著名，但斯瓦姆默丹的大部分工作还是在昆虫方面，他因此而赢得世界上第一位真正昆虫学家的美名。在和数千种微小昆虫打交道的过程中，他首创了许多新的解剖用具并且建立了十多种适合于微观操作的新工具。在考察他尤为喜爱的实验对象（蜜蜂）时，他最先发现“蜂王”实际上是雌蜂；发出嗡嗡声的是雄蜂；其余的普通蜂都是中性的，斯瓦姆默丹称之为“工蜂”。
当斯瓦姆默丹在1673年参加一个极端狂热且隐秘的宗教朝拜后，他的科学生涯就此终止，但是他的私人动物博物馆（他曾经试图把它跟他的仪器以及书籍一起出卖，但没有成功）收藏的数千种昆虫，经仔细的解剖后全都陈列了出来。由于病痛、超负荷工作，他于1680年去世（时年仅43岁）。尽管他的大部分著作在生前没有发表，不过有关昆虫解剖的工作还是以文集形式分两卷于1737—1738年间出版，书名为《自然界圣经》（Biblia naturne）。后来，这些著作被公认是18世纪昆虫微观解剖学的最佳研究成果。
插图大师胡克
作为一名物理学家，胡克因其对弹性的研究和他跟牛顿的争论而闻名于世，但他同时也以生物学家而闻名于世。他对昆虫的显微研究仅次于斯瓦姆默丹，1665年他第一次观察到了细胞。他的著作《显微术》（Micrographia）出版于1665年，内有不少精确而美丽的素描，展示了显微研究的成果，共57幅——大部分是胡克本人所作，少部分也可能出自著名建筑师雷恩（Christopher Wren，1632—1723）之手——它们显示了诸如此类般的奇迹构造，例如苍蝇的眼睛、蜜蜂刺的形状、跳蚤和虱子的解剖图、羽毛的结构以及霉菌的形状。
《显微术》中还有胡克的化石理论（当时颇有争议，但后来证明是对的）、他对光和颜色的详细理论，以及他对呼吸和燃烧的观点。他最有名的显微观察是他发现和研究了软木植物的蜂房结构，他称之为“细胞”（cell），因为它们很像修道院里修道士的单人住房（monasticcell）。他在许多植物中观察到了类似的结构，认为“细胞”也许可以充当某种通道使液体流遍全身，正如动脉与静脉在动物体内扮演的角色那样，为血液流动提供管道。
列文虎克的“可怜的小生灵”
毫无疑问，17世纪最突出的显微镜专家是自学成才的荷兰显微镜制造者列文虎克，许多人称之为17世纪最伟大的业余科学家和显微镜专家。1632年10月24日，列文虎克出生于荷兰的代夫特，他的父亲是制篮匠，母亲是啤酒商的女儿（代夫特这个独特的古城以精美的瓷器和啤酒著称）。列文虎克的童年平平淡淡。他小时父亲就去世了，母亲改嫁，但他却幸运地在一个相当标准的文法学校接受了正规教育。16岁时，他被送到阿姆斯特丹当布料商的学徒工，学做纺织品生意。他大部分时间是当出纳员。1654年，他结束学徒生活，回到代夫特，开始自己的纺织品生意。22岁结婚，有两个孩子。由于经商有道，他被任命为这一小城市的市政管理员。表面上，他是典型而且相当成功的小城市商人，和代夫特安静的街上其他几十户中产阶级店主没有什么区别。他因守时正派而受人尊敬。他衣着得体，举止合乎礼仪，廉洁奉公。
然而，不知何故，列文虎克开始制作起显微镜来了。也许是他的一种爱好，也许是生意上的需要——按惯例，负责的布料商常用放大镜检查亚麻布的质量。不知何时，他把透镜从检验亚麻布转向其他东西。不过，可以肯定地说，这一转变一定很早就开始了。他所制作的几百台工艺精良的显微镜，如此精湛，远超过布料商的简单需要。列文虎克的显微镜都是单透镜的。当时双透镜或复合显微镜虽然功能很强，却受色差现象所干扰：观察到的每件东西周边都被一层颜色所包围。这一现象令人难以看清细节，有时甚至根本就不可能看清。看来关键就在于制作出单透镜显微镜，其放大倍数不低于复合透镜，但没有色差问题。列文虎克开始着手制作一个单透镜，先是小心地把透镜磨制成一个小玻璃珠子，再把它嵌入黄铜盘上的一个洞眼里，然后把待研究的物体放在适当的位置，离开透镜的距离可以用不同的活动销来调节。当显微镜被使用时，在大部分时间里要握住整个仪器使它对准光，然后通过它观看。列文虎克的透镜微小而又接近球形，具有很高的放大能力——其中有一个如今还保存着，可以把物体放大到原来的275倍——但是这也要求强光聚焦，往往会引起严重的眼睛疲劳。
1673年，医生和解剖学家格拉夫（Reinier de Graaf，1641—1673）给伦敦的英国皇家学会写了一封信，人们这才首次意识到列文虎克在制作和运用显微镜方面有着独特才干。尽管格拉夫已经患病，但他还是以自己的科学工作赢得了可靠的名声。他的信表明，默默无闻的布料商，列文虎克制造出了他所见过的最好的显微镜。这一消息立刻引起学会主席的注意，格拉夫还附上列文虎克给他的一封信，信中描述了列文虎克的一些活动和观察：他用显微镜观察霉菌、蜜蜂的口部和普通虱子等。这些事实令主席大感兴趣，于是他写信给列文虎克，要他提供更多的细节和草图。列文虎克回信说，他可以提供细节，但是他不善绘画，需要有人帮他来画。
列文虎克经常把他的显微镜对着光来进行观察。对于皇家学会来说，这一关系开始可能是一种恩赐——列文虎克以简单口语式的荷兰文写的信，显示了他对科学文件的无知。但是接下来发生在业余科学家和皇家学会之间的通信展示出的却是一项极为投入的事业。全部信件竟达372封之多。在列文虎克一生（1723年他在91岁时去世）中持续进行了50年的通信联系，正是科学史上最不寻常的事件之一。
列文虎克的信采取平淡朴素的方式，信的开头总有一些简单谈话，讲到代夫特的生活、他个人的生活习惯、他那可爱的狗或者生意上的起伏，然后转向描述他那些令人惊奇的各种显微镜下的观察结果。一封信里常常会谈到三或四个不同和不相关的观察——没有按照常规来做——学会秘书则耐心地将其加工成惯常的格式，以供学会成员阅读。如果说，信中关于个人生活的内容是随意漫谈式的，那么他的数百项观察报告则付出了艰苦的努力并相当精确。由于报道迅速，列文虎克成了世界上最著名和最受尊敬的显微镜专家。
在通往微观世界的路上，列文虎克的贡献超过17世纪任何一位学者。正如伽利略在这个世纪的早期，用望远镜扩大了人类对天空和宇宙世界的认识那样，列文虎克则把他的显微镜转向这样一些日常物质，诸如从他自己牙床上刮下的碎屑和一滴水，从而展示了另一个做梦也想不到的维度。和伽利略一样，他看到了人类以前从来没有看到过的事情，并且在这样做的同时，他永远地改变了人类对自然的认识。
尽管列文虎克在通向微观世界的旅程中作出过许多发现，其中包括对马尔比基发现毛细血管的验证和精液中精子的发现，但是最让同代人惊奇的，还是“小动物”的发现。他用显微镜观察一滴水，发现了他所谓的“可怜的小生灵”，那是肉眼看不见的，也是以前想都想不到的。“它们停下了，它们站住不动，看上去像一个点”，他写道：“然后转起来，快得就像旋转的陀螺。它们画出的圆周不大于一颗细沙子。”1676年10月9日的一封信更令人惊奇。他写道：
“在上述三种之间漂流的其他小动物，它们小得不可思议；如此之小，在我看来，我判断，即使把一百个这些小动物撑开摆在一起，也不会超过一颗粗沙子的长度；如果这是真的，那么一百万个这些小生物也够不上一颗粗沙粒的体积。我还发现了第五类，它的厚度相当于上述提及的那种小生灵，但长度几乎是它们的两倍。”
在1683年另一封信里，他写道：
“我习惯每天早上用盐刷牙，然后用水漱口：经常在饭后用牙签清洁牙背，再用布用力擦抹……然而我的牙齿总不够清洁，在我的门牙和臼齿之间有一些东西嵌在里面，或者生长在那里……一种小的白色物质，稠得就像面糊一样……极为诧异的是，我总会看到在这些物质中有许多非常小的活着的小动物，动得非常可爱。”
看来世界充满了生命，要比以前想象的更多。水滴里存在活物，嵌在人的牙缝里的小颗粒中也存在活物！
列文虎克观察到了一个梦幻般的微观新宇宙，那就是原生动物和细菌。他的许多发现直到很多年后才被人们完全理解，但是这位谦逊的布料商耐心细致的方法和永不知足的好奇心，为后人打下了基础，并且在他有生之年，给他带来了做梦也没有想到的荣誉。
1680年，列文虎克被选为皇家学会会员，这是当时世界上最有威望的科学团体。对于一个自学成才的小业主来说，这是人生之路上的一个了不起的飞跃，对于这一荣誉，他几乎有些不知所措。但由于络绎不绝的来访者打乱了他原先平静的生活，他为此而感到不快。在一处他记载，四天里接待了26位来访者。有一天甚至俄国的彼得大帝也来访问，乘坐特制的“运河游艇”沿运河抵达代夫特。列文虎克恭顺地带上一些仪器和样品来到艇上，因为皇家访客不希望引来城里羡慕的人群。
但是，人们的关注并未影响他的工作。1716年，这时列文虎克已经84岁，劳万（Louvain）大学授予他一枚奖章和一首赞美诗，是用拉丁文写的，这一成就相当于今天的荣誉学位。因为他不会读拉丁文，诗是别人念给他听的，他后来在给皇家学会的信中写道，这使他“眼泪夺眶而出”。
直到1723年去世前，他仍然积极工作。他最后一封写给皇家学会的信，是他女儿寄出的，他赠给这一杰出科学家组织一只箱子，里面装有26件最精致和最心爱的银质显微镜。
马尔比基、格鲁、斯瓦姆默丹、胡克以及列文虎克，这些人带给生命科学的不仅是一种新的研究领域，更有一种新的无偏见的研究方法，决不能说这些人缺乏哲学或事先的期待，他们更为关注的是盯着自己的显微镜，去发现和记录他们所看到的，而不是证明或推翻某些古代的或新的理论。除了少数例外，大多数17世纪显微镜专家——不是想要创造让其他人跟从的思想，而是让其他人跟着关注在他们的透镜下可能被发现的事实。他们不是大思想家，但是每人都在为知识库增加积累，以便其他眼光更为宽阔和深邃的人们能够利用这些知识来构造和验证理论，多亏这些显微镜专家，科学获得了一种新的有用的工具，甚至今天，这一工具不仅依然以其简单和基本的形式，而且还以精致的高技术设计形式，继续收集事实并且为我们打开一幅新的令人激动的自然图景。
认识生命的广泛性
今天报纸、杂志和电视台的评论家都在告诉我们，我们正在经历一场“信息爆炸”。由于计算机、卫星电视和新的印刷方法之类的现代技术，它们的效率和速度使得许多新发现、新思想、新事实以及新理论每天都涌入我们家中。要跟上这些最新进展并非易事，而要完全理解它们的意义更是难上加难。17世纪人类也经历过类似的信息爆炸。哥伦布之后大探险运动给欧洲带来了大量新知识。文艺复兴为智力和艺术表达打开了新的可能性。科学革命粉碎了长期流行的关于自然和人文的传统观念，取而代之的是新的、可检验的事实与理论。
对于每个人来说这都是令人兴奋的时期，包括那些植物学和动物学研究者，他们关心的是如何追踪和描述动植物王国中所有的新发现。
收集和描述自然界奇迹是一种传统，可以追溯到古希腊。这类收集作品，中世纪学者称之为植物志和动物寓言集，它们不仅是为了让那些有学问的神学家们知道上帝作品的多样性，也是为了让读者知道这些动植物的用途、奇异特点或者它们对人的心智的启迪作用。
然而，植物志中有时也会有稀奇古怪的说法，它们肯定不是基于密切的观察。例如，1605年出版的由杜勒特（Claude Duret，1539—1619）编写的《植物志》（Histoire Admirable des Plantes），提出这一看法，认为鱼是从树上落人水中的果实中产生的，小羊可以从类似植物的树干上生长出来。当然《植物志》大多数普通条目则实际得多——提供大量有关草药的插图和描述以及它们在医药、茶叶、调味品等方面的用法。
然而，到了17世纪，简单地罗列动植物的描述和插图已有所不足，这就好像把上百张棒球卡随意扔进大篮子里一样，需要有某种方法把收集到的知识组织起来，找到合适的系统对其归类。
有了棒球卡，你就可以试着把所有的运动员按组分类。然而，要对那些神奇的动植物进行分类可不是一件容易的事。想象你现在正从无到有创建一套“自然卡片”，你拿着铅笔和纸片来到某处的树林里，开始把你看到的各种植物和动物画出来，并且在素描旁边写下你的文字描述。经过数个月的工作，你画了几百张纸，积攒了一大堆收集到的信息。你需要按某种次序进行归类。从哪里开始呢？也许最容易的是把植物和动物分开，但是你怎样开始分类和编目呢？一般来说，你会找某些相似性，事物总有一些共同之处。你可以把相似的某些植物归在一类；有些可以吃，有些不能吃；或者按大小来分动物，按陆生和水生来分，按能飞的和不能飞的来分。显然还有许多方法可以用来分类，有些方法可能更有效些。
亚里士多德是知识大爆炸时代的哲学家，他给自己设定的事业则更庞大。他决定收集各种生命体的信息——不仅是动植物，还包括人类等一切其他生物，然后把这些信息放入一个具有不同层次的系统中。
这些层次构成了后来叫做“存在巨链”的思想雏形。实际上，在亚里士多德看来，这不过是自然的“阶梯”。他相信地球上每件东西都位于某一阶梯上，无生命的在阶梯底层，依次是植物、甲壳动物、卵生动物（爬行类、鸟类、鱼类、两栖类）、哺乳动物，站在阶梯之顶的是人。亚里士多德还试图把阶梯的每个“横档”再细分，不过并不总是成功。例如，他把动物王国分成有血的和无血的（现在叫做脊椎动物和无脊椎动物）。他还提出了三种“灵魂”理论，它成为中世纪的主导思想。他教导说，只有生物才有灵魂。对于植物，由于它们只会生长和繁殖，他认为它们有“植物灵魂”；而对于动物，它们还可以运动和感觉，因此他加上“动物灵魂”；对于人类，人可以思考，于是他再加上“理性灵魂”。这些灵魂在亚里士多德看来就是某种神秘的活力原则。正是它区分了生命界与非生命界。
继亚里士多德之后，希腊植物学家西奥佛雷特斯（Theophrastus，约前372—前287），尽管不如他的前辈那样雄心勃勃，但接管了亚里士多德的图书馆，在亚里士多德退休后掌管学园，继续进行亚里士多德式的植物学研究，他描述了550种以上的物种。
然而，更重要的是希腊医生第奥斯科理德（Pedanius Dioscorides，约40—90）的工作。中世纪植物学（草药学）的根源，大部分可以追溯到这位希腊思想家。尽管一系列不同的工作往往都归功于他，但有一部手稿可以肯定是他写的，通常以其拉丁名字《药物论》（De materia medica）称之。第奥斯科理德是一位军医，研究植物学主要就是以供医用，他是一位非常仔细和精确的观察者。第奥斯科理德描述了500种植物，每种都有产地、人药方法和医学用途。尽管有人认为，这一著作的早期版本倒是一个更为精确的排列系统，他死后经过许多世纪流传下来的版本，却是根据植物名字按字母排序的。这是一种简单的排列，许多后来的植物志和动物寓言都是这样做的。第奥斯科理德和盖伦一样，希望他的工作会激励其他人跟随他的脚步，而不是简单地抄袭，但是许多人却正是在抄袭他。与盖伦在解剖学和生理学方面的地位一样，第奥斯科理德成为中世纪学者的最终权威，后人一心一意，毫无疑义地奴从他。他的书如同法律条文般被阅读、研究和传授。遗憾的是，有些认为是他的书并不是他写的，而另外一些书也许是可信的，却至少被拙劣地传抄。一千多年的手抄对第奥斯科理德的原著带来严重的破坏。从一个抄写员传到另一个抄写员，小错误就会演变成大错误。
有时碰上那些追求艺术效果的抄写员，故意或不经心地改动文稿一为了美观，在植物上多画一些树叶；不诱人的花朵变成更诱人的；细长的根变成粗壮的。抄写员出于厌倦或“灵感”，精心地对原稿进行润色，效果就会变得很荒唐：有一种植物叫做水仙，它的花瓣上被画成似有小人在爬行；可以看到鹅从树上长出来；还有羊在植物上生长。
动物寓言集经过许多世纪的流传，问题更多。这本动物集锦的最流行版本据说最早见于亚历山大，时间大约在公元200年。多少年来出现了许多抄本和临摹本，而其原件则是由许多著作编辑而成。它大量借用了希腊、埃及和亚洲流传的口述故事，以及亚里士多德和罗马著名学者老普林尼（Pliny the Elder，公元23—79）的话。老普林尼在观察维苏威火山爆发时去世，这次火山爆发摧毁了庞贝城。老普林尼是一位百科全书式的编纂者，他的主要著作《自然史》［（Historia Naturalis），大约出版于公元77年］，试图把世界上所有知识总结在37卷的文字中。该书汇集了可靠的事实，普通常识以及不可思议的奇闻逸事和貌似动听的虚构，本质上是一部文萃，其内容源于2 000多种古书和近500位作者。作为一名不太具有评判鉴赏能力的思想家，老普林尼似乎把他读到和听到的所有事情都不加选择地接受下来。许多神话般的动物都可以在《自然史》中找到，例如：具有狗头的人；具有巨壳的海龟，其壳大到可以当房顶；独角兽；美人鱼；飞马以及其他许多野生和滑稽的生物，所有这些都被当做事实不加修饰地表达出来。不过，除了胡说，他也罗列了一大堆有事实根据的说法，内容涉及更为有根有据的动物、天文、生态、烹调、希腊绘画、采矿和他感兴趣的任何事情。
到了中世纪，动物寓言集以及它的许多手抄本和衍生读本已经变成通俗读物，书里有大量精心描绘的虚构动物插图。其影响一直延续到整个文艺复兴，甚至到17世纪末。之所以如此，部分原因是由于这类书以多种方式成为基督教道德说教的理想媒介。书中的虚构动物几乎适用于任何目的。例如，神秘的长生鸟“按自己的意愿点着了火，直到把自己烧尽。在第九天后，它从自己的灰烬中飞起！现在，我们的主耶稣基督就显示了长生鸟的特性。……”还有蚁狮，一种蚂蚁和狮子的杂交物，注定要饿死，因为它有不吃肉的蚂蚁特性，而狮子特性又不允许它吃植物——这些动物寓言的含义是，谁要同时为上帝和魔鬼做事，谁就注定要灭亡。有时，阐述道德的文字要比描述动物的还多两三倍。在这一风气的带动下，许多其他的“自然史”也变成了道德说教的工具，例如修女圣希尔德嘎（St．Hildegard，1098—1179）写的《原因与治疗））（Causes and Cures），在这本书里，按照《创世纪》作为指导来编排植物和动物。
由于这些书充满了虚构、神话和说教，于是无须惊讶的是，这些动物寓言的每一个新版或抄本都变得越来越与真实脱离。结果，它们失去了本该具有的以科学方式来理解自然史的功能。
也有一些例外。在13世纪中叶，才华横溢且高度特立独行的德国皇帝弗雷德里克二世（FrederickⅡ，1194—1250）出版了一本有关猎鹰训练术的书，题名《用鸟狩猎的艺术》（TheArt of Hunting with Birds）。弗雷德里克二世不能容忍迷信或经院式的说教，拒绝把事实与虚构混杂在一起的通常做法，书中所及只限于他仔细观察过的内容。结果他呈献给读者的就是对数百种鸟的训练有素的精确研究，书中还附有准确的插图和对其行为、解剖与生理学的可靠描述。
弗雷德里克二世远远超过了他的时代，其他人并未立即跟上去从事那种亲临现象的仔细观察。经院哲学家马格努斯（Albertus Magnus，约1200—1280）大约在1250年出版了《论动物》（De animalibus）一书，但差不多都是旧调重弹。尽管偶尔会有质疑，但大部分内容依旧是那些神秘动物和亚里士多德、老普林尼和其他人的民间传说。
文艺复兴时期在描述性植物学方面有所进步，三位德国植物学家值得特别注意。他们是布伦菲尔斯（Otto Brunfels，1489—1534）、波希（Jerome Boch，1498—1554）和富克斯（Leonhard Fuehs，1501—1566）。他们的贡献不仅在于提供了比现有植物志更好更真实的描述，而且还收录了许多新的当地植物。更重要的是，他们的工作变得越来越流行，从而促进了当时正在兴起的回归自然运动的展开，这一运动的主旨是要对动植物采取第一手考察。然而，他们三个人仍然受到第奥斯科理德的影响。富克斯的《自然史》（Nature History）最为有名，他的文稿或多或少直接依据第奥斯科理德，按字母把植物排序，尽管他试过由自己来建立基本的植物学术语。
博物学家格斯纳
最有影响的新“自然史”是格斯纳（Konrad Gesner，1516—1565）于1551年开始出版的《动物史》（Historia Animalium）。格斯纳是瑞士的博物学家，有百科全书式的兴趣和惊人的活力。他的《动物史》是浩瀚的五卷百科全书，共有4000多页。他是一位多产的百科全书作家，还编写了一套《万有文库》（Bibliotheca Universalis），里面列出所有已知的用希腊语、希伯来语和拉丁语写的著作，还附上每本书的内容摘要。他自己太忙了，没有时间亲自来观察许多动物，只好运用广泛的书信交流来完成《动物史》。格斯纳和别人一样，没有尝试进行分类，而是运用简单的字母排序，“以便于工作中使用”。
和早先的动物寓言集一样，格斯纳的著作里也有奇异怪物的介绍，其中有所谓的极乐鸟，它总在雄鸟背上的一个洞里下蛋，因为它飞得太高，以至于找不到地方筑窝。另一种是蛇怪，一种蜥蜴式怪物，被大毒蛇从雄鸟蛋里孵化出来。值得赞扬的是，格斯纳为了兼顾完整性，他通过注释区分了这些怪物和更现实的动物，既包括可信的又包括不可信的。对于每一种动物，格斯纳都描述其习性和行为、如何捕捉以及在食物和医药方面的应用。格斯纳的著作极为通俗，在很大程度上要优于过去数百年来为严肃的博物学家所提供的所有相关著作。
到了17世纪末，人们又开始想知道，有什么方法能把蜂拥而来的动植物新知识理出个头绪来。当时的情况极为混乱，尤其是世界各地带来了如此之多的新发现。亚里士多德曾经描述过大约500种动物。17世纪初，已知植物大约只有6 000种。到了17世纪末，已知植物的数量已猛升到接近12 000种。研究动物的学者也遇到类似的问题。今天我们知道，地球上的物种达到100万至2 000万之间（由于估算方法不同）。新信息来得太快，以致没有人能够全面吸收消化。按字母编目不是解决方法。首先，某种特殊的植物或动物也许在每一本书上都能找到，但是这取决于原书使用的是什么语言。博物学家需要打破语言壁垒，找到更好的办法来命名植物和动物。他们也需要更清楚地理解，当他们说到某“种”特殊的植物或动物时，那意味着什么。在自然中有没有基本的类别或单位？17世纪物理学界的惊人发现已经证明，在物理宇宙中似乎存在与建立秩序有关的自然定律。那么，难道不会有相似的定律或规则，一旦被发现，也可用于为逐渐复杂的动植物世界建立秩序？
尽管这个问题的解决还不得不等上许多年，但17世纪末英国博物学家约翰·雷的工作还是向这个目标迈进了重要的一步。
雷和物种观念
雷1627年11月29日出生于英国艾塞克斯的黑诺特里，是一位乡村铁匠的儿子，虔诚地信教，在剑桥受教育，1651年获硕士学位。他天生就是一位动植物的敏锐观察者，同时又强烈地信仰古代亚里士多德的自然阶梯说，根据这一学说，每一种生物，从最低等到最高等都在严格的等级秩序中占据固定的位置。然而，遍及英国和欧洲的观察使他相信，植物和动物都可以大体系统地分成基本单位，这有助于对它们的特性和相互关系得到更清晰的理解。
雷的主要洞见在于确定“物种”的概念。一个物种是指这样的一群生物体，其成员能够相互交配并产下可育的后代。1686年他在著作中解释说：
“经过长期和认真的研究，我确信，鉴定一个物种的突出特征就在于，通过种子而繁衍，并在此过程中维持自身不变。这就是说，不管在个体或物种中发生了什么变化，只要它们是源于同样的种子并且还是同样的植物，那么，这些就属于偶然变化，而不属于物种之间的区别。”
同样的规则也可运用于动物。公牛和母牛都是同一物种的成员，因为当它们交配时，就会生产出与它们相似的后代。琐碎的变化，诸如植物花朵的颜色、动物后代的大小或者动物的习性，都不再被看成是一个物种的基本特性。雷断言，“不同物种的形式总是保留其特性，一个物种不会从另一个物种的种子生长出来”，这一结论对流传了好几百年的动物寓言集中的各种怪物是沉重的一击。尽管他还相信亚里士多德的物种不变说，但他也意识到，某些变异有可能通过突变而产生。对于分类问题来说，这还不是完整的解决方案，但都是关键的一步，标志着以往混乱的局面有望得到整理。
雷是一位多产作家，他最重要的著作是在1686年至1704年之间写成的三卷本《植物综述》（Historia plantarum generalis）和1693年出版的《四足兽大纲》（Synopsis methodicaanimalium quadrupedum）。在这些书和其他著作中，他试图根据解剖学的相似性为动植物建立某种新的分类方法，例如，以二腔心脏和四腔心脏区分动物，并且把“披毛的四足动物”分成“有蹄的”与“有爪的”两类。
雷于1705年1月17日在黑诺特里去世，在他生前未能真正成功地为动植物建立一套完整和可被接受的分类系统。尽管他的物种观念给予后人以很好的启示，但他的大多数思想都被18世纪辉煌的瑞典植物学家林奈（Carolus Linnaeus，1707—1778）所取代。林奈在雷去世后的第二年出生，他建立了第一个近代分类系统，从而成为近代分类法的奠基人。
林奈更重要的工作是打开了一条新通道，后人借此得以对地球上的生命及其所有生物体之间的关系进行从未有过的深入研究。
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