對亞里士多德的挑戰，對科學方法的最早表述
現在使用的邏輯……弊大於利。
——弗朗西斯·培根（Francis Bacon），
《新工具》（Novum organum，1620年）
哥白尼的構想已存在一個世紀之久，卻仍舊沒有帶來什麼變化。他的理論始終被排擠在主流思想之外。從亞里士多德物理學的角度來看，他的理論是不合理的；如果地球圍繞太陽轉，為什麼生活在地球表面的人感受不到地球穿過空氣而運動呢？對此，哥白尼沒能成功地給出解釋。
《天體運行論》出版30年後，丹麥天文學家第谷·布拉赫（Tycho Brahe）提出了一種可能的解決方法。第谷·布拉赫是哥白尼體系的支持者。（「這一創新理論巧妙而完全地規避了托勒密天體系統的贅余與不協調。」他寫道。）日心說體系聲稱，地球「龐大懶惰的身體實在不適合運動」，但快速移動起來「就像那些縹緲的（星星）」。那要是地球與太陽、月亮一起保持靜止，恆星圍繞著地球旋轉——而其他五顆行星在圍繞太陽旋轉會怎麼樣呢？1
第谷作為一顆新恆星的第一發現人而聞名，他給它命名為「新星」（nova stella）——這一術語在現代人仍舊沿用，即「超新星」（supernova）。他精巧的組合體系既解決了物理問題，又解釋了天體的運動。但是跟哥白尼一樣，第谷提供不出任何證據。沒有證據，第谷和哥白尼的體系都無法比托勒密的解釋更令人信服。
於是乎，至此仍然沒有理由去重新思考托勒密理論，也沒有理由去挑戰亞里士多德的權威。
※
1603年，出生於倫敦的弗朗西斯·培根已經43歲了。他是一位訓練有素的律師兼業餘哲學家，婚姻幸福，擁有政治抱負，但一直債務纏身。
他曾在王室任職，忠誠地為英格蘭女王伊麗莎白一世（Elizabeth I）效力，但沒有得到足夠的認可。伊麗莎白一世69歲時去世，將王位傳給了她的表侄孫——蘇格蘭國王詹姆士六世（James VI），他同時也是英國國王詹姆士一世（James I）。
弗朗西斯·培根希望新任國王能使他的境遇有所改善，但當時，他對英國皇室根本就沒有什麼特別作用。他不得不耐心等待，其間他著手進行已在心中醞釀多年的哲學研究——對人類知識的研究，他稱其為《論學術的進展》（Of the Proficience and Advancement of Learning）、《神與人》（Divine and Human）。
如他對待大多數工作一樣，培根對這一研究也懷有不可思議的野心。他決心將所有知識進行恰當歸類，並找到一切可能對理解造成的阻礙。第一部分批判了他所謂的學習的三種「不良情緒」，其中包括「徒勞的想像」，比如對占星術和煉金術這種根本沒有現實基礎的事物的追求；第二部分把所有知識分為三個分支，並建議自然哲學應該佔據首要位置。科學，即理解宇宙的工程，是人類可以進行的最重大的事業。對歷史（「所有發生過的事情」）和詩（富於想像力的寫作）的研究必然應該排在第二和第三位。2
但培根當時並沒有對這些觀點充分展開闡述。《論學術的進展》開篇就是對詹姆士一世的溢美之詞。（「我已被震撼——是的，並被折服——使我極度驚歎的是您的美德和天賦……您出眾的能力、超強的記憶力、快速的理解力、犀利的判斷力，以及您演講的水平和縝密的邏輯……自基督誕生以來，還從沒有哪位國王或現世君主能如此博學，能對一切文學和學問都掌握得爐火純青，不管是神還是人都沒能做到。」）這一番奉承不久就有了回報。1607年，培根被任命為首席檢察官，他已渴望這一職位多年，隨後10年左右，他把精力投入到了自己的政治職責中去。
1618年他又晉陞為英格蘭的大陸官，那時他才重新開始自己的自然哲學研究。既然他已爬到了政治土丘的頂峰，他宣稱意欲撰寫一部視野更廣的作品——一個全新的、完整的哲學體系，該體系會塑造人類的思想，引領他們走向全新的真理。他給這部巨著命名為「偉大的復興」（Great Instauration）：偉大的成就，一種全新的思考方式，這本書一共包括六部分。
第一部分概述了現存的「古代知識」，重申了《論學術的進展》的觀點。第二部分於1620年出版，這是相對獨立的一部分，提出了標新立異的觀點。該部分對亞里士多德的方法提出全面挑戰，是一個全新的「更好地利用了理性的學說」3 。
亞里士多德思想極大地依賴於演繹推理——對古代邏輯學家和哲學家而言，演繹推理是通向真理的最高尚、最好的道路。演繹推理就是從一般性的陳述（前提）出發，得出具體結論的過程。
大前提：一切重物質都向宇宙中心墜落
小前提：地球就是由重物質組成的
小前提：地球並沒有墜落
結論：地球一定已經處於宇宙的中心了
但是培根認為演繹推理是一條死路，它歪曲了證據。「人們一開始就根據自己的意願決定了問題，」他反對道，「然後依靠經驗，迫使她遵從他的贊成（表達同意），就這樣左右她，使她就好像遊街的囚犯一樣。」他辯駁道，認真的思考者一定要遵從另一種推理的思路，即從具體的證據出發獲得一般性結論；從個別的證據出發，通過歸納，獲得一個更普遍的論斷。4
這種新的思考方式——歸納推理——包含三個步驟。培根解釋道：
真正的方法是，首先點燃蠟燭，借燭光看清道路；在對經驗進行組織和吸收之後開始，經驗仍混亂或不穩定時絕不開始，從中推導出公理，然後依據已確認的公理開始新的實驗。
換句話說，自然哲學家必須對與世界如何運作有個想法：「點燃蠟燭。」然後，他要以物質現實以及「有組織的經驗」來檢驗這一想法——既要對週遭的世界進行觀察，又要精心設計實驗。只有這樣，才能達到最後一步，就是「推導出公理」，得到一個可稱為真理的理論。5
假說、實驗、結論：培根描繪出了科學方法的輪廓。
當然，它還沒有發展成熟。但是培根《偉大的復興》第二部分明顯是對亞里士多德學派文獻中的演繹思想的一個挑戰。培根甚至為它命名為Novum organum （《新工具》），這是根據亞里士多德的邏輯學文獻《工具論》（Organon）而命名的。在《新工具》的封面上，培根放了一艘船——他全新的歸納法——凱旋，途經「赫拉克勒斯之柱」（the Pillars of Hercules，亦譯赫勒斯滂海峽），這個神話中的石柱代表了大力神赫拉克勒斯去往「極西」時所到達的最遠的地方。古代大多數作者都認為該石柱位於直布羅陀海峽（Strait of Gibraltar）的岬角，該石柱就代表了古代世界的最外緣，也就是古代知識的極限。6
《新工具》出版僅一年後，弗朗西斯·培根就被政敵控告受賄。儘管他抗議說他擁有「乾淨的雙手和內心」，他還是無法推翻指控。他因此被免職，並處罰款，被暫時監禁在倫敦塔內；儘管詹姆士一世最終豁免了他的罰金並赦免了他，這一醜聞迅速地傳播開來。五年後他死於肺炎，留下了未竟的《偉大的復興》。7
但是，《新工具》一書繼續影響著17世紀的科學研究。1662年，國王查爾斯二世（Charles II）將皇家特許證授予倫敦皇家學會（Royal Society of London），因其發展了自然知識，該學會聚集了一批自然哲學家，他們推崇科學的實驗方法；他們都是《新工具》的門徒，都信奉培根的方法。詩人亞伯拉罕·考利（Abraham Cowley）是一位狂熱的業餘科學家，他為皇家學會題獻書信；信中滿是對弗朗西斯·培根的讚揚，培根用「真正的理性」推翻了古代權威：
權威，一個體系如此自吹，
儘管它不過是厚重的氣，偷偷接近，
就像古代巨人的更巨大的鬼魂，
來恐嚇那些博學的人。
博學的人擁有真理之光的魔法，
他可將（鬼魂）驅逐出我們的視線，
受罪的活人不會被（鬼魂的陰影）領入歧途，
鬼魂的陰影只是徒勞無功。
圖8.1 培根的《新工具》封面
實驗方法最終使得人們可以直接觀察自然，而不是與邏輯較勁：
從言語，這思想的圖景，
儘管我們的思想來自言語並執拗地
影響事物，內心的客觀，它帶給人的……
生命的那一部分，
一定不能是抄襲了他人的……
不，他眼前一定要有的
自然的活生生的面龐；
真正的客觀必定要指揮
他眼睛中的每個判斷，他雙手的每個行為。8
這幾行詩有意模仿了盧克萊修對伊壁鳩魯的讚賞。正如伊壁鳩魯用他的原子論打破了迷信的束縛，培根用他的實驗方法打破了亞里士多德的束縛。
「培根的傑出，」麥克維伊·內皮爾（Macvey Napier）在1818年的經典演講中說，「在於他第一個清晰充分地指出，在具體問題中，正確論證所需要（遵循的）規則和保證。」最終，（我們得到了）一種方法，這一方法使得自然哲學家可以「用兩眼來看」（正如哥白尼所要求的那樣），並且在觀察的基礎上得出結論。9
閱讀《新工具》相關節選，
請登錄https://susanwisebauer.com/story-of-science
弗朗西斯·培根
《新工具》
（1620年）
第一卷以希波克拉底《格言集》開始，用簡短的陳述說明了培根對當時自然科學所使用的方法的反對；第二卷則闡述了他的另一種想法。
19世紀的譯本出自詹姆斯·斯佩丁（James Spedding）和羅伯特·埃利斯（Robert Ellis）之手，至今仍是被重印最多的版本。該譯本有許多版本的免費電子書，比如：
The Philosophical Works of Francis Bacon, trans.and ed.James Spedding and Robert Ellis, vol.4, Longman (e-book, 1861, no ISBN).
《弗朗西斯·培根的哲學著作》，翻譯、主編詹姆斯·斯佩丁和羅伯特·埃利斯，第四卷，朗文出版公司（電子書，1861年，無ISBN）。
較新的譯本還包含了導言、大綱和註解，即：
Francis Bacon, The New Organon, ed.Lisa Jardine and Michael Silverthorn, Cambridge University Press (paperback and e-book, 2000, ISBN 978- 0521564830).
弗朗西斯·培根，《新工具論》，主編麗薩·雅迪娜和邁克爾·西爾弗索恩，劍橋大學出版社（平裝，電子書，2000年，ISBN 978- 0521564830）。
註釋非常有用，但是這一譯本雖然出自現代人之手，表述卻並不總是更為清晰。例如，書的第一卷中，斯佩丁和埃利斯對希波克拉底《格言集》第十二卷的翻譯是：
現在使用的邏輯與其說是在幫助我們追求真理，還不如說是在鞏固錯誤，那些源於人們的常識的錯誤。所以，它弊大於利。
比較一下雅迪娜和西爾弗索恩的翻譯：
當前的邏輯法有利於建立和鞏固錯誤（那些錯誤以常識為基礎），而不利於追求真理；所以它根本就沒用，並且是絕對有害的。