Nikt nie odniósł równie wielkich sukcesów w chemii pneumatycznej jak Joseph Priestley (1733–1804). Ten niezwykły pastor wydał książki o religii, edukacji, polityce i historii elektryczności. Został unitarianinem, czyli członkiem grupy protestanckiej wierzącej, że Jezus był tylko wspaniałym nauczycielem, nie Synem Bożym. Priestley jako materialista uczył, że wszystkie rzeczy w przyrodzie można wytłumaczyć przez reakcje materii oraz że nie ma potrzeby istnienia ducha czy duszy. W pierwszych dniach rewolucji francuskiej, którą popierał, jego dom w Birmingham został podpalony przez ludzi obawiających się, że liberalne poglądy religijne i społeczne, takie jak jego, mogą doprowadzić do wybuchu rewolucji także na Wyspach Brytyjskich. Priestley uciekł do Stanów Zjednoczonych, gdzie spędził ostatnie dziesięć lat życia.
Ten niezwykły pastor był też chemikiem. Użył „związanego powietrza” do zrobienia wody sodowej, więc pamiętaj o nim, gdy następnym razem będziesz pić napój gazowany. Zidentyfikował kilka nowych gazów i – jak wszyscy chemicy pneumatyczni – zastanawiał się, co się dzieje, gdy coś się pali. Wiedział, że pewną rolę w procesie spalania odgrywa powietrze i że istnieje taki jego rodzaj, który powoduje intensywniejsze spalanie niż zwykły gaz. Uzyskiwał to „powietrze”, podgrzewając substancję, którą znamy jako tlenek rtęci, i zbierając gaz w kąpieli wodnej. Udowodnił, że zwierzęta mogą żyć, oddychając tym „powietrzem”, tak jak rośliny w „związanym powietrzu”. To nowe „powietrze” miało jednak specjalną właściwość – było pierwiastkiem uczestniczącym w wielu reakcjach chemicznych, a także w oddychaniu i spalaniu.

Cukrzycy musieli stosować dietę, regularnie przyjmować insulinę w zastrzykach i często badać poziom cukru. Taki lek był jednak lepszy niż żaden. Dekadę lub dwie później wielu z nich zaczęło cierpieć z powodu innych dolegliwości: niewydolności nerek, chorób serca, zaburzeń wzroku i bolesnych wrzodów na nogach, które nie chciały się goić. Insulina zmieniła ostrą, śmiertelną chorobę w trwające do końca życia schorzenia, które wymagały nieustannego leczenia. Te same problemy pojawiły się w przypadku cukrzycy typu 2, która dotyka głównie ludzi otyłych. Obecnie jest to najbardziej rozpowszechniona odmiana tej choroby i zapada na nią coraz więcej osób. Współczesna dieta zawiera zbyt dużo cukru i opiera się na przetworzonej żywności, a otyłość przybrała rozmiary globalnej epidemii. Nauka i medycyna pomogły: tabletki obniżają poziom cukru we krwi, ale w późniejszych latach chorzy na cukrzycę typu 2 muszą zmagać się z takimi samymi dolegliwościami co inni cukrzycy. Leki nie są tak dobre w regulowaniu poziomu cukru w organizmie jak nasze własne organy.

Henry Cavendish (1731–1810), nieprzepadający za towarzystwem arystokrata, spędził większość życia w prywatnym laboratorium w swoim londyńskim domu, eksperymentując i dokonując różnych pomiarów. Odkrył więcej właściwości „związanego powietrza” i zebrał inne „powietrze” – bardzo lekkie i eksplodujące po podłożeniu iskry w obecności zwykłego powietrza. Nazwał je „łatwopalnym powietrzem”. Dziś wiemy, że był to wodór.

Swoją metodę nazwał „fluksją” od słowa flux oznaczającego coś zmieniającego się. Jego fluksja była rodzajem obliczeń, które wykonujemy w dziedzinie matematyki, obecnie zwanej rachunkiem różniczkowym.

Człowiek, który nadał nazwę „tlen”, do dziś uchodzi za ojca współczesnej chemii. Był to Francuz Antoine Laurent de Lavoisier (1743–1794). Zginął tragiczną śmiercią podczas rewolucji francuskiej: został aresztowany, skazany i stracony na gilotynie, ale nie dlatego, że był chemikiem, tylko poborcą podatkowym. (...)
Kilka różnych rodzajów doświadczeń naukowych przekonało go, że waga produktów spalania jest większa od wagi spalanych substancji. Wymagało to zbierania i ważenia gazów powstających podczas takich procesów.
Lavoisier kontynuował także badania nad oddychaniem ludzi i zwierząt. Te eksperymenty upewniły go, że gaz uczestniczący w spalaniu i oddychaniu jest pojedynczym, rzeczywistym pierwiastkiem, a nie jakiegoś rodzaju substancją, jak flogiston. Ten pierwiastek był też niezbędny do tego, aby powstawały kwasy. Chemików od dawna fascynowały reakcje chemiczne kwasów i zasad (czasami zwane „podstawowymi”). Pamiętasz papierek lakmusowy wynaleziony przez Roberta Boyle’a? Lavoisier poszedł tą samą drogą. Sądził, że tlen jest tak ważnym składnikiem kwasów, że zawsze go zawierają. Dziś wiemy, że jest inaczej (jeden z najsilniejszych kwasów – kwas solny – zawiera wodór i chlor, ale nie zawiera tlenu). Jednak większość tego, co Lavoisier powiedział o tlenie, potwierdziło się. Wiemy, że ten pierwiastek uczestniczy w spalaniu i oddychaniu oraz że te dwa pozornie różne procesy mają ze sobą wiele wspólnego. Ludzie wykorzystują tlen do „spalania”, czyli przetwarzania cukrów i innych składników pokarmu, aby dostarczyć organizmowi energii niezbędnej do wykonywania codziennych funkcji.
Lavoisierowie kontynuowali doświadczenia chemiczne w latach osiemdziesiątych XVIII wieku, a w 1789 roku, w przededniu rewolucji francuskiej, Lavoisier opublikował swoje najważniejsze dzieło Traité Élémentaire de Chimie (Traktat podstawowy chemii). To pierwszy nowoczesny podręcznik chemii, z mnóstwem informacji o doświadczeniach i sprzęcie oraz refleksjami na temat natury pierwiastka chemicznego.

Elektron był ważny także dla Paula Diraca (1902–1984). Ten wybitny badacz angielski został uznany niemal za drugiego Einsteina. Jego książka o mechanice kwantowej wyprzedziła swoje czasy o trzy dekady. Wydawało się, że jego równaniu kwantowej aktywności atomów i cząstek elementarnych brakuje nieco elegancji. Problem polegał na tym, że aby równanie mogło mieć sens, musiałaby istnieć dziwna cząstka – dodatnio naładowany elektron. To było równoznaczne ze stwierdzeniem, że oprócz materii istnieje antymateria. Koncepcja antymaterii wydawała się dziwaczna, ponieważ materia jest czymś solidnym. W ciągu kilku lat poszukiwania takiej cząstki zakończyły się sukcesem – odkryto pozytron. Ten bliźniak elektronu ma dodatni ładunek elektryczny. Na skutek oddziaływania elektronu z pozytronem dochodzi do emisji energii i obie cząstki znikają. W mgnieniu oka następuje anihilacja (unicestwienie) materii i antymaterii.
Odkrycie pozytronu wskazało fizykom, że atomy są zbudowane nie tylko z elektronów, protonów i neutronów. Niektóre z tych doniosłych odkryć omówimy w dalszej części tej książki. Doszło do nich, gdy fizycy nauczyli się osiągać ogromne energie w układach doświadczalnych, aby badać atomy i cząstki. „Badanie” nie jest tu całkiem odpowiednim słowem. Gdy fizycy pracują w zakresie wysokich energii, nie są w stanie bezpośrednio zobaczyć, co się dzieje w ich eksperymentach. Obserwują jedynie kropki na ekranach komputerów albo zmiany pola magnetycznego lub energii w układzie doświadczalnym.

Mieszkańcy Chin uważali, że wszechświat to rodzaj żywego organizmu, w którym wszystko jest ze sobą połączone siłami. Fundamentalną siłę, czyli energię, nazwali Qi. Dwie inne podstawowe siły określili jako yin i yang. (...)
Wszystko zostało zbudowane z tych żywiołów i sił, więc w pewnym sensie jest żywe i ze sobą połączone. Dlatego w Chinach nigdy nie powstało pojęcie atomu jako podstawowej jednostki materii. Tamtejsi fizycy nie twierdzili, że muszą wyrazić wszystko za pomocą liczb, aby wyniki ich pracy zyskały miano naukowych. Arytmetyka była dziedziną bardzo praktyczną – przydatną do ważenia towarów, obliczania sum wydatkowanych przy ich kupnie i sprzedaży oraz wielu innych przedsięwzięć związanych z rachunkami.

Rozpady promieniotwórcze stały się również podstawą metody datowania wydarzeń w historii Ziemi, czyli tzw. datowania radiometrycznego. Ernest Rutherford był w tym pionierem i w 1905 roku zasugerował, że ta technika pomoże w ustaleniu wieku Ziemi. Fizycy obliczają, ile czasu połowie atomów naturalnie radioaktywnego pierwiastka (na przykład uranu) zajmuje rozpad aż do produktu końcowego (w przypadku uranu do ołowiu). Ten przedział czasowy nazwano okresem połowicznego rozpadu. W zależności od pierwiastka promieniotwórczego może on wynosić od kilku sekund do milionów lat. Znając okresy połowicznego rozpadu pierwiastka, można datować wydarzenia w dziejach Ziemi na podstawie dowolnej naturalnej próbki, takiej jak skamielina lub skała. Wystarczy sprawdzić, ile zawiera pierwotnego pierwiastka i produktu jego rozpadu. Stosunek tych dwóch pomiarów wskazuje wiek próbki. Jeden z nietypowych izotopów węgla (C14) wykazuje naturalną promieniotwórczość, a zatem jego okres połowicznego rozpadu można wykorzystywać do datowania skamieniałych szczątków roślin i zwierząt żyjących w dawnych epokach. Ta metoda to datowanie radiowęglowe. Wszystkie organizmy żywe pobierają węgiel przez całe swoje życie. Gdy umierają, proces ten zostaje zatrzymany. Dlatego, mierząc zawartość radioaktywnego węgla w skamielinach, można ustalić, kiedy powstały. Datowanie radiowęglowe można zastosować także do badania wieku skał. Ta technika zmieniła paleontologię, ponieważ dzięki niej znamy przybliżony wiek skamieniałych organizmów, a nie tylko potrafimy wskazać, które są starsze albo młodsze.

To z Indii, poprzez Bliski Wschód, zapożyczyliśmy cyfry zwane arabskimi: 1, 2, 3 itd. Koncepcja zera również pochodzi z tego kraju. Oprócz cyfr, którymi posługujemy się do dziś, indyjscy matematycy wprowadzili podstawowe pojęcie „pozycji dziesiętnej”. Weźmy na przykład liczbę 170, w której „1” = 100, bo zajmuje pozycję setek, „7” = 70, bo zajmuje pozycję dziesiątek, a zero zajmuje pozycję jedności.

Gdy w 1939 roku wybuchła wojna, brytyjscy i amerykańscy fizycy byli przekonani, że naukowcy niemieccy i japońscy pracują nad skonstruowaniem bomby atomowej, więc alianci muszą zrobić to samo. Kilku uczonych napisało list do prezydenta USA Franklina Delano Roosevelta, wzywający go do wydania zgody na uruchomienie programu konstrukcji broni jądrowej. (...) Wiele badań, będących skutkiem tego fatalnego kroku, prowadzono w Tennessee, Chicago i Nowym Meksyku. Projekt Manhattan był objęty tajemnicą wojskową. (...) Informacje o projekcie zatajono nawet przed Związkiem Radzieckim, choć był głównym sojusznikiem Stanów Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii, jednak nie dość zaufanym w sprawie tajnej broni. (...) W ramach projektu Manhattan powstały dwie bomby. W jednej zastosowano uran, w drugiej – pluton (sztuczny pierwiastek promieniotwórczy). Mniejsza z próbnych bomb eksplodowała na amerykańskiej pustyni. Zadziałała. Bomby atomowe były gotowe do użycia.
Trzecia Rzesza skapitulowała 8 maja 1945 roku, więc na Europę nie spadła żadna bomba atomowa. Japonia kontynuowała wojnę na Pacyfiku. Nowy prezydent USA Harry Truman kazał zrzucić bombę uranową na Hiroszimę. Zdetonowano ją 6 sierpnia, odpalając jeden ładunek uranowy w drugi. Japonia wciąż się nie poddawała. Trzy dni później Truman kazał spuścić bombę plutonową na drugie japońskie miasto, Nagasaki. Zginęło wtedy około 300 tysięcy ludzi, głównie cywilów. Japonia skapitulowała. Wojna się skończyła. (...)
Po drugiej wojnie światowej napięcia między Związkiem Radzieckim a Stanami Zjednoczonymi doprowadziły do zimnej wojny. Oba kraje zgromadziły duże zapasy broni nuklearnej. Na szczęście nigdy jej nie użyły. I choć z biegiem czasu zredukowały jej ilość na mocy zawieranych porozumień, liczba krajów posiadających broń jądrową wzrosła.
Fizycy pracujący przy projekcie Manhattan zostali również wykorzystani do bardziej pokojowego i kontrolowanego uwalniania energii.

Einstein zajmował się bardzo małymi (fotony światła) i bardzo dużymi (cały wszechświat) obiektami. Zaproponował nowy, interesujący sposób powiązania ich ze sobą. Wniósł wkład w mechanikę kwantową, a jednocześnie wprowadził własne teorie względności. Jego koncepcje i stojąca za nimi matematyka pomogły fizykom ustalić sposób myślenia o małych i dużych obiektach. Einstein nie pochwalał jednak wielu nowych kierunków badań, które obrali fizycy. Nigdy nie stracił wiary w to, że wszechświatem (z jego atomami, elektronami i innymi cząstkami) rządzą prawa przyczynowości i skutku. Słynne jest jego stwierdzenie: „Bóg nie gra w kości”. Chodziło mu o to, że zdarzenia zawsze zachodzą w regularny, przewidywalny sposób. Nie wszyscy się z tym zgodzili. Niektórzy fizycy, wychodząc od koncepcji kwantów Plancka, doszli do całkiem innych wniosków. (...)
Jednak w 1927 roku Werner Heisenberg (1901–1976) sformułował zasadę nieoznaczoności, która po części była zasadą filozoficzną i po części eksperymentalną. Heisenberg powiedział, że każdy akt obserwacji elektronów wpływa na te cząstki. To ogranicza nasze możliwości zdobycia wiedzy. Możemy znać albo pęd elektronu (iloczyn jego masy i prędkości), albo jego położenie, ale nigdy obu wartości naraz. Pomiar jednej wartości powoduje zmianę drugiej. Einstein (i nie tylko) był przerażony tą ideą i postanowił obalić zasadę nieoznaczoności. Nie udało mu się i przyznał się do porażki.

W naturze nie ma zbyt wielu idealnych okręgów, ale jest mnóstwo cyrkulacji. Ziemia krąży wokół Słońca. Cyrkulacja wody polega na jej parowaniu z Ziemi i ponownym spadaniu w postaci deszczu. Wiele ptaków co roku migruje na dużą odległość, a następnie powraca do miejsca narodzin, aby w następnym roku powtórzyć wędrówkę. W zasadzie cały proces narodzin, dorastania i śmierci, powtarzający się w następnym pokoleniu, jest też pewnego rodzaju cyklem.
Cyrkulacja zachodzi także w naszych ciałach. Jedną z najważniejszych jest krążenie krwi pompowanej przez serce. Przez całe życie każda kropla krwi obiega nasze ciało około pięćdziesięciu razy na godzinę. Zależy to oczywiście od tego, co robimy. Jeśli biegniesz, serce bije szybciej i czas cyrkulacji się skraca. Gdy śpisz, tętno spada, więc kropla krwi dłużej wraca do serca.

Takie precyzyjne określenie byłoby jednak zbyt długie i niepraktyczne.

Matematyki i astronomii – uznawanych przez nas za nauki ścisłe – uczono na wydziale sztuk.

Doświadczenia z latawcami przekonały Franklina, że ładunki elektryczne w błyskawicy są takie same jak w butelce lejdejskiej.
Najpierw grawitacja, teraz elektryczność – rzeczy na niebie i na Ziemi były sobie coraz bliższe. (...)
Stwierdził, że „elektryczność zwierzęca”, jak ją nazwał, jest ważnym aspektem funkcjonowania zwierząt. (...)
Volta miał kiepską opinię o lekarzach, którzy wtrącali się do fizyki. Postanowił dowieść, że elektryczność zwierzęca nie istnieje. Volta i Galvani stoczyli publiczną dysputę na temat interpretacji wyników doświadczeń tego drugiego. Intensywnie pracując nad zdyskredytowaniem Galvaniego, Volta zbadał węgorze elektryczne, które, jak można pokazać, wytwarzają ładunki elektryczne. Wierzył, że nawet istnienie tych zwierząt nie dowodzi obecności elektryczności u zwierząt. (...)
W sporze z Voltą to Galvani mógłby śmiać się ostatni, bo – jak obecnie wiadomo – elektryczność odgrywa istotną rolę w interakcjach mięśni i nerwów.

Rozpatrzmy to na przykładzie gwiazd. W ciągu nocy stopniowo zmieniają swoje położenie. Wiosenna równonoc (gdy Słońce znajduje się dokładnie nad równikiem i dlatego dzień i noc są równej długości) zawsze intrygowała astronomów, ale też i innych uczonych. Przypada na 20 lub 21 marca, a 21 marca oficjalnie rozpoczyna się wiosna. Problem w tym, że każdego pierwszego dnia wiosny gwiazdy znajdują się w nieco innych pozycjach, a gdyby krążyły po idealnych okręgach wokół Ziemi, ich pozycje byłyby stałe. To zjawisko astronomowie nazwali precesją punktu równonocy i musieli dokonać skomplikowanych obliczeń, aby je wyjaśnić.

Przebywając w akademii medycznej w Bazylei, zastosował mechanikę newtonowską w obserwacjach skurczów i rozkurczów mięśni odpowiadających za poruszanie kończynami.

Cykle ruchów gwiazd i planet, takich jak Jowisz, doskonale pasowały do teorii, że wszystko w przyrodzie odbywa się cyklicznie. Dla Chińczyków niezmiernie istotne było wyliczenie, jak długo całemu wszechświatowi zajmuje ukończenie pełnego cyklu. Ustalili, że trwa to 23 639 040 lat. A zatem kosmos był bardzo stary (dziś wiemy, że jest znacznie starszy). Ponadto Chińczycy uważali, że wszechświat ma określoną strukturę. Niektóre z najstarszych chińskich map nieba dowodzą, że potrafili przedstawić zakrzywioną przestrzeń na dwuwymiarowej powierzchni. Xuan Le, żyjący w czasach Wschodniej Dynastii Han (25–220), wierzył, że Słońce, Księżyc i gwiazdy unoszą się w pustej przestrzeni i poruszane są przez wiatry. To przekonanie znacznie różniło się od wierzeń starożytnych Greków, którzy uważali, że ciała niebieskie są przymocowane do sztywnych sfer. Chiński obraz kosmosu był bardziej zbliżony do współczesnych wyobrażeń. Tamtejsi obserwatorzy gwiazd starannie odnotowywali niezwykłe wydarzenia astronomiczne, dzięki czemu ich zapiski, obejmujące bardzo dawne czasy, wciąż przydają się współczesnym astronomom.
Chińczycy wierzyli, że Ziemia jest bardzo stara, więc nie mieli problemów ze zidentyfikowaniem skamieniałości, takich jak szczątki dawniej żyjących zwierząt czy nieistniejących już roślin. Sklasyfikowali skały, biorąc pod uwagę ich twardość i kolor. Szczególnie cenili jadeit.

Newton stwierdził, że Ziemia jest nieco spłaszczona na biegunach i lekko wybrzuszona na równiku – jakby została nieco ściśnięta z góry i z dołu. Sądził, że gdy Ziemia była jeszcze młoda i stygła ze stanu płynnego, ten kształt nadała jej rotacja wokół osi północ–południe. Newton podkreślił, że to oznacza, iż Ziemia ma więcej niż 6000 lat, ale nigdy nie zdradził, jaki jego zdaniem był jej wiek.

Przydatność praw Newtona wywarła ogromne wrażenie na Laplasie. Nabrał on nawet przekonania, że gdybyśmy znali położenie każdej cząsteczki we wszechświecie w ustalonej chwili, moglibyśmy przewidzieć losy całego kosmosu aż po kres czasu. Zdawał sobie jednak sprawę z tego, że to niemożliwe. Miał na myśli to, że wedle praw materii i ruchu wszechświat działał jak doskonale zbudowany zegar precyzyjnie wskazujący czas. Jego wizja wszechświata jako mechanicznego zegara przemawiała do wyobraźni naukowców przez następne sto lat.

Galileusz zaprezentował też nowy sposób myślenia o torach lotu obiektów wystrzelonych w powietrze (takich jak kule armatnie) i pokazał, jak przewidzieć, gdzie spadną. Wraz z ukazaniem się tego dzieła do fizyki zostało wprowadzone pojęcie siły działającej na obiekt i wprawiającej go w pewien rodzaj ruchu.

Cyrkulacja krwi: Harvey
Dwa słowa „cykl” i „cyrkulacja” pochodzą od łacińskiego circle oznaczającego krąg. Ruch w koło, czyli cyrkulacja, to nieustanne poruszanie się i w końcu powrót do punktu startu, który niekoniecznie jest zauważalny. W naturze nie ma zbyt wielu idealnych okręgów, ale jest mnóstwo cyrkulacji.

Linneusz przychylał się do tego poglądu, ale zdawał sobie sprawę z tego, jak wiele roślin i zwierząt zmieniło się od czasu ich stworzenia. Z tego powodu ustalenie naturalnej klasyfikacji stwarzało ogromne trudności. Uznał więc, że po pierwsze, są potrzebne pewne podstawowe zasady, które pozwolą uporządkować i sklasyfikować wszystko na świecie. Po drugie, chciał przypisać wszystkim tworom przyrody proste etykiety, aby łatwo było je identyfikować. Było to zadanie na całe życie. Linneusz uważał siebie za drugiego Adama nadającego stworzeniom precyzyjne nazwy. Jak zoologowie mogli dyskutować o gatunku psów albo botanicy o gatunku lilii, jeśli nie wiedzieli dokładnie, o jakim mówią? Linneusz sądził, że natura musiała zostać poszufladkowana, a gdy wszystko trafi do odpowiednich przegródek, będzie można zacząć uprawiać naukę.
Linneusz klasyfikował prawie wszystko: minerały, choroby, rośliny i zwierzęta. Systematyzując faunę, odważył się na śmiały krok – umieścił w tym systemie istoty ludzkie. Nadał gatunkowi ludzkiemu używaną do dziś nazwę Homo sapiens, czyli ‘człowiek myślący’.

Dla Linneusza w jego taksonomii (czyli klasyfikacji) najważniejsze były dwie kategorie: rodzaj i gatunek. Nazwę rodzaju zawsze pisał dużą literą, a gatunku małą (nadal tak robimy), jak Homo sapiens. Rodzaj to grupa roślin lub zwierząt mających pewne podstawowe cechy wspólne. Na przykład istnieje kilka gatunków kotów z rodzaju Felis, w tym kot domowy (Felis catus) i żbik (Felis silvestris). (W tamtych czasach wszyscy uczyli się łaciny w szkole, więc łatwo było im zrozumieć te nazwy. Felis znaczy ‘kot’, catus –‘sprytny, zwinny’, a silvestris– ‘leśny’).
Linneusz wiedział, że mogą być różne stopnie podobieństwa lub różnic między żywymi istotami. Na szczycie systematyki umieścił trzy królestwa: roślin, zwierząt i minerałów. Dzieliły się one na klasy, takie jak kręgowce (zwierzęta z kręgosłupem: osły, jaszczurki itp.). Niżej były rzędy, takie jak ssaki (zwierzęta karmiące młode mlekiem). Niższymi jednostkami klasyfikacji były rodzaje, a następnie gatunki. Wśród zwierząt jednego gatunku występowały odmiany. W gatunku ludzkim te odmiany to rasy. Oczywiście istniały osobniki – pojedyncze osoby, rośliny i zwierzęta, które miały własne, specyficzne cechy, takie jak wysokość, płeć, kolor oczu, kolor włosów czy brzmienie głosu. Jednak osobników nie klasyfikuje się oddzielnie, tylko przypisuje do jakiejś grupy podlegającej klasyfikacji. Później naukowcy uznali, że systematykę Linneusza trzeba uzupełnić o dodatkowe jednostki systematyczne, takie jak rodziny, podrodziny i plemiona. Obecnie lwy, tygrysy i koty domowe należą do jednej rodziny kotów.
Wszystkie pojedyncze rośliny i zwierzęta składają się na żyjącą przyrodę. I to właśnie miał na myśli Buffon, gdy upierał się, że pewna jest tylko podstawowa kategoria, czyli pojedynczy osobnik.
Naprawdę istotnym szczeblem systematyki dla Linneusza był gatunek.

Dla starożytnych Greków powietrze było jednym z czterech żywiołów, po prostu jedną „rzeczą”. Ich sposób postrzegania został jednak zakwestionowany dzięki eksperymentom Roberta Boyle’a w XVII wieku. Wtedy uczeni zaczęli sobie uświadamiać, że otaczające nas powietrze, którym wszyscy oddychamy, składa się z więcej niż jednej substancji. Od tamtej pory było znacznie łatwiej zrozumieć, na czym polegają różne doświadczenia chemiczne. W wielu eksperymentach pojawiały się bąbelki albo podmuch, który rozpływał się w powietrzu. Czasami wydawało się, że doświadczenia zmieniają powietrze. Chemicy często wytwarzają amoniak, powodujący łzawienie oczu, albo siarkowodór, śmierdzący zgniłymi jajkami. Póki jednak nie byli w stanie zbierać gazów, trudno im było stwierdzić, jak zachodzi reakcja chemiczna. Isaac Newton pokazał, jak ważne są pomiary, ale trudno jest zmierzyć gaz, jeśli ucieka on do atmosfery.
Chemicy musieli zatem znaleźć sposób „łapania” gazów. Najpopularniejszą metodą było przeprowadzanie doświadczeń w małej, zamkniętej przestrzeni, takiej jak pudełko. Za pomocą węża łączono je z odwróconym pojemnikiem całkowicie wypełnionym wodą. Jeśli gaz nie rozpuszczał się w wodzie (a niektóre gazy się w niej nie rozpuszczają), bąbelki gromadziły się na górze pojemnika, spychając wodę na dół.

Mendel odkrył, że te cechy są dziedziczone z matematyczną precyzją, ale w sposób, który łatwo przeoczyć. Gdy skrzyżujemy roślinę o zielonych nasionach z rośliną o żółtych, całe pierwsze pokolenie będzie miało żółte nasiona. Ale jeśli przeprowadzi się krzyżówkę między osobnikami tego pierwszego pokolenia, to w drugim trzy czwarte roślin będzie miało żółte nasiona, a jedna czwarta – zielone. Kolor żółty był cechą dominującą w pierwszym pokoleniu, ale już w drugim ujawniała się cecha recesywna (kolor zielony). Co oznaczał tak sztywno określony wzór dziedziczenia? Mendel doszedł do wniosku, że rośliny i zwierzęta dziedziczą cechy w oddzielnych jednostkach dziedziczenia.

Magnetyzm, konwekcja, podwodne krajobrazy i datowanie radiometryczne dostarczyły cennych wskazówek o warunkach panujących dawniej na Ziemi. Łącznie wystarczyły one do tego, by przekonać naukowców, że Wegener miał w zasadzie rację. Nie mylił się w kwestii przesuwania się kontynentów, co potwierdziły precyzyjne pomiary dokonane przez satelity. Ale jego teorie na temat dryftu i unoszenia się kontynentów na wodzie są błędne. John Wilson (1908–1993) i inni dokończyli śmiały tok myślenia Wegenera i ogłosili, że górna warstwa płaszcza ziemskiego zbudowana jest z szeregu gigantycznych płyt tektonicznych. Te płyty pasują do siebie i pokrywają całą powierzchnię planety, a ich granice przebiegają w poprzek mórz i lądów. Dopasowanie nie jest idealne, a w miejscach styku płyt występują linie uskoku. Naukę o tym, co się dzieje, gdy płyty tektoniczne się ścierają, zachodzą na siebie lub zderzają się, nazywamy tektoniką płyt.

Pomysłowy pastor Stephen Hales (1677–1761) skonstruował bardzo skuteczną aparaturę do zbierania gazów nad wodą. Przez większość swego długiego życia pełnił funkcję wikarego w Teddington, obecnie dzielnicy Londynu. Był skromnym i małomównym człowiekiem, a przy tym ciekawym świata niestrudzonym eksperymentatorem. Niektóre z jego doświadczeń były okrutne, na przykład mierzył ciśnienie krwi koni, owiec i psów za pomocą rurki włożonej bezpośrednio do arterii. Rurka połączona była z długą szklaną rurą. Pastor patrzył, jak bardzo podniesie się słupek krwi, którego wysokość wskazywała ciśnienie. W przypadku koni szklana rura musiała mieć aż 2,7 metra wysokości, aby krew nie przelała się górą.
Hales badał także ruchy soków roślinnych i mierzył wzrost różnych części roślin. W tym celu w regularnych odstępach rysował atramentem małe kropki na łodygach i liściach, a następnie notował odległości między nimi w czasie, gdy roślina wzrastała. W ten sposób wykazał, że nie wszystkie części roślin rosną w tym samym tempie. Użył swojego aparatu do zbierania gazów, aby sprawdzić, jak rośliny reagują na różne warunki. Przekonał się, że „oddychają” powietrzem. W 1727 roku w książce Vegetable Staticks (Statyka roślin) położył podwaliny pod późniejsze odkrycie fotosyntezy, czyli procesu, w którym rośliny wykorzystują światło słoneczne jako źródło energii, aby zmienić dwutlenek węgla i wodę w cukry i skrobię, uwalniając przy tym tlen.

W 1924 roku australijski anatom Raymond Dart (1893–1988) odkrył szczątki dziecka z Taung. W obronie znaczenia tego odkrycia stanął południowoafrykański lekarz Robert Broom (1866–1951). Dziecko z Taung miało zęby jak człowiek, ale jego mózg był podobny do małpiego. Broom wierzył, że znalezisko Darta (i kilka innych późniejszych, w tym szczątki dorosłej istoty) to szczątki przodków człowieka. Dart nazwał ten gatunek Australopithecus africanus, dosłownie „południowa małpa z Afryki”. Dziś wiek tego gatunku szacujemy na 2,4–3 milionów lat. Po dziecku z Taung w Afryce odkryto jeszcze wiele innych ważnych skamielin, które pomogły odtworzyć ewolucję przodków człowieka. Louis (1903–1972) i Mary (1913–1996) Leakeyowie swoimi dokonaniami jeszcze bardziej rozsławili dzieje gatunku ludzkiego. W latach pięćdziesiątych XX wieku pracowali głównie w wąwozie Olduvai w Kenii. Louis Leakey podkreślał, że wczesne hominidy wytwarzały narzędzia. Jednego z hominidów, żyjącego 1,6–2,4 milionów lat temu, nazwał Homo habilis, czyli człowiek zręczny. W latach siedemdziesiątych Mary Leakey odkryła odciski stóp sprzed 3,6 miliona lat, zachowane w skamieniałym popiele wulkanicznym. Należały do trzech hominidów idących w postawie wyprostowanej oraz innych zwierząt, co sugerowało, że chodzenie na dwóch nogach pojawiło się wcześniej, zanim wykształcił się duży mózg.

Odkryty przez Darwina dobór naturalny działa w całej przyrodzie i bakterie wytworzyły mechanizmy obronne przed lekami, które miały je zabijać. Szczególnie dobrze przystosowują się gronkowce i prątki gruźlicy. Ich geny, tak jak wszystkich innych istot żywych, czasami ulegają mutacjom, które pozwalają im przetrwać i są przekazywane następnemu pokoleniu. Dziś leczenie infekcji to swego rodzaju zabawa w kotka i myszkę – opracowujemy nowe leki, aby atakować zarazki odporne prawie na każdą broń, którą jesteśmy w stanie przeciw nim wytoczyć. Jednym z ostatnich problemów jest gronkowiec złocisty oporny na metycylinę (MRSA, z ang. methicyllin-resistant Staphylococcus aureus). To jedna z tych bakterii, które normalnie żyją w naszych ciałach, a w razie zadrapania mogą wywołać niewielką infekcję. Groźna jest dopiero odmiana oporna na antybiotyki, która często występuje w szpitalach. Ponieważ tam używa się wielu antybiotyków, przeżywają jedynie najsilniejsze bakterie, które wykształciły na nie oporność. Nie tylko bakterie przeciwstawiają się próbom kontrolowania chorób. Prawie żaden lek nie działa również na niektóre pasożyty wywołujące malarię.
Wiemy już, że drobnoustroje stają się oporne na leki, gdy pacjenci nie zażywają całej przepisanej im dawki leku albo kiedy lekarze niewłaściwie dozują lekarstwa. Prowadzi do tego także nieodpowiednie stosowanie antybiotyków – często są niepotrzebnie podawane na przeziębienia, infekcje i bóle gardła wywoływane przez wirusy. (Antybiotyki zwalczają bakterie, ale nie działają na wirusy). Jeśli dawka antybiotyku jest niewystarczająca do zabicia chorobotwórczych bakterii, leczenie powoduje wykształcenie opornych szczepów. W przyszłości mogą one wywołać chorobę, której nie będziemy potrafili niczym wyleczyć.