一切知识，一旦人类忘记了它出现的条件、回答的问题以及起到的作用，都会丧失其科学特性。
——本杰明·法伦丁（Benjamin Farrington），
《希腊科学对我们的意义》（Greek Science: Its Meaning for Us）
本书严格来说不是一部科学史。
至今，已经有许多人写下了大量的（篇幅冗长的）科学史，此类书可谓汗牛充栋：希腊科学研究、文艺复兴科学史、启蒙运动科学史、维多利亚时代科学史、现代科学史、科学与社会、科学与哲学、科学与宗教以及科学与“人”等等。
它们固然都有其价值，但是，一味关注细节似乎导致了科学本质的丧失。对大多数“人”——也就是没有接受过专业科学教育的普通公民——而言，他们仍旧不清楚科学有什么用，或者说，科学是什么。
我们大多数人都是通过新闻报道、交互图片和采访录音获得科学知识的。它们也许会给我们一些模糊且不完整的科学事实，但是，21世纪正在进行的科学之战告诉我们，这些科学事实是不够的。对干细胞、全球变暖的研究以及给小学生提供进化论方面的教育产生影响的决定都是由投票人（或者是他们各自的代表）做出的。而这些人根本不理解生物学家为何认为干细胞很重要，不理解环境科学家是怎样得知地球正在变暖的，不理解宇宙“大爆炸”究竟是什么（它既不“大”，也不是一场“爆炸”。参见本书第27章）。
鉴于此，本书与那些科学史略有不同。本书追溯了伟大科学著述的发展，这些文章和书籍几乎都直接影响或改变了科学研究的轨迹。本书针对的是那些对科学有兴趣、有悟性的外行人。在本书中，科学只是一种单纯的人类追求：它不是通往真理的绝对可靠的指引，而是一种理解世界的方式，这种方式极其私人化，有时会出错，常常会把人引入歧途，但绝大多数情况下还是正确的。
本书是按照时间顺序来呈现这些科学“著述”的，从希波克拉底（Hippocrates）、亚里士多德（Aristotle）和柏拉图（Plato）的古代科学著作到理查德·道金斯（Richard Dawkins）、斯蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）、詹姆斯·格雷克（James Gleick）和沃尔特·阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez）的现代科学著作。本书为读者理解这些著作提供了所需的相关历史、传记以及专业知识，并在各章节最后为读者提供了推荐阅读的图书版本。早期的著述不必全文阅读，本书的网站为读者进行了摘录；网站链接可在书中找到。（网站上也提供了许多电子书资源，这些都是20世纪前的书，其中许多已经很难找到了。）
但这并不意味着这份清单囊括了所有的重要科学著述，读者也可能会对我的选择感到不满意。的确，许多值得一读的科学著作并没有出现在我的书单上。（如果你搜索“伟大科学著作”的书单，你会找到几百本书。）这是因为我择取的书不仅要突出科学史上的重要发现，还要揭示我们思考科学的方式。这份书单旨在让人理解科学，不求详尽无遗。
第一部分“发端”讲述了科学的起源。第二部分“方法的诞生”阐述了我们已经习以为常的科学研究方法为何，又是怎样诞生的。本书的余下部分介绍了三个不同领域的主要科学著作：地球科学、生命科学以及宇宙科学。这一安排是作者有意为之的。地质学将指引我们关注现代生物学所研究的那段时期，而对那段时期的研究又会引发我们对整个宇宙的全新思考。
在第三到第五部分，细心的读者可能会发现（“经典”书目择取方面出现了）一个转变：20世纪40年代之后的“经典”书目列出的大多是那些将新理论或新发现公之于众的作品，而不再是那些首次引起科学界对之产生关注的期刊文章和会议报告。因此，要了解地质灾变论，你最好去读沃尔特·阿尔瓦雷茨1997年创作的《雷克斯和末日火山口》（T.rex and the Crater of Doom），而不是阿尔瓦雷茨和其他三位作者于1980年一同撰写的文章《外来之灾——白垩纪和第三纪灭绝》（“Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction”）；要了解宇宙大爆炸，你就要读史蒂文·温伯格（Steven Weinberg）的畅销书《宇宙最初三分钟》（The First Three Minutes），而非这本书创作之前就发表的（大量的）有关宇宙辐射的科学论文。
第二次世界大战后，科学研究日益专业化。[1]科学家们得到了学术上的认可、同事的支持，他们（偶尔）还会因为对某一问题的细致研究而获得经济奖励，不必非要试图勾勒出整个科学世界。科学理论的形成、发展、支持或反对囿于一个科学小团体之内，他们日益深闭固拒——说的行话令外人难以理解。同样都是生物学方面的“伟大作品”，《双螺旋》（The Double Helix）和《自私的基因》（The Selfish Gene）两本书与威廉·哈维（William Harvey）的《心血运动论》（De motu cordis）的“伟大”之处是不同的；哈维的书不仅能让他的同行了解他的发现，普通民众也能读懂，但是，学术界外的人是读不懂詹姆斯·沃森和理查德·道金斯的原创性论文的。［道金斯的专业论文《寄生虫、必要清单和机体悖论》（“Parasites, Desiderata Lists and the Paradox of the Organism”）的读者就很少。］但是，他们必须使这些作品大众化：通过综合、简化和解释来普及他们的作品。
尽管如此，《双螺旋》、《自私的基因》和《心血运动论》三本书所起的作用是相同的：为我们思考自然世界提供了一个全新的方式。
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大家不必把我所谈到的文献全部读完，而是可以从你感兴趣的著作开始。如果大家对生物学或宇宙论最感兴趣，那么不必一定要读完本书第一、第二部分的所有推荐书目才去读本书第四和第五部分的推荐书目。
但至少要阅读相关章节中对这些书及其观点的介绍。这是因为，即使是今天，柏拉图唯心主义仍旧在影响着那些试图解决生物起源问题的科学家；19世纪查尔斯·赖尔（Charles Lyell）的地质学理论仍旧影响着我们对人类进化的理解；量子理论与弗朗西斯·培根（Francis Bacon）的科学方法仍旧难分高低。
要理解科学，我们就必须理解它的过去。我们必须不断地提问，不仅要问“我们发现了什么”，还要问“我们为什么要做这样的发现”。只有这样，我们才能开始理解为何我们要重视或无视科学知识；只有这样，我们才能分辨哪些承诺是可以通过科学来兑现的，哪些又应该小心谨慎，带着怀疑的态度来对待。
只有这样，我们才能开始理解科学。
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请注意我的措辞：自始至终，我都在交替使用“理论”（theory）和“假设”（hypothesis）这两个词。21世纪的科学家也许会指出“理论”要比“假设”更详尽，或更经得住时间的考验，或有更可靠的数学计算的支持。但二者都表示同一个理论体系，这一理论体系能对证据自圆其说。既然我们不知道“假设”何时会成为“理论”，且不同时代、不同领域的科学家们用这两个词的情况也各不相同，我在此就不过分纠结于区分二者了。
[1] 专业化的形成有多重原因，其中，西方实业家们对可能带来经济效益的科研项目进行巨额投资，以及大学在科学家的培养（和聘用）方面日益凸显其作用，这两者可能是主要原因，但其他因素也不可忽视。这一现象超越了本书的讨论范围，感兴趣的读者可参考约翰·J.比尔（John J.Beer）和W.戴维·路易斯（W.David Lewis）的《论科学专业化》（“Aspects of the Professionalization of Science”）一文，《戴达罗斯》（Daedalus）92，no.4（Fall 1963）： 764–784；或I.伯纳德·柯恩（I.Bernard Cohen）的《科学中的革命》（Revolution in Science，哈佛大学出版社，1985年）第8章。