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| 編輯推薦： |
科学界筹备多年，千呼万唤，被认为难以超越、填补空白的科学史普及作品；
图文并茂，加入大量绘画、实验示意图、手稿、照片等珍贵历史图片；
立足科学，高屋建瓴，发人深省，始终贯穿着关于科学与社会发展之间关系，以及科学对人类思维影响的思考；
深入浅出、通俗易懂，可以让所有读者都能迅速了解现代科学的全貌。
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| 內容簡介： |
科学的发展扩大了我们对世界的认识，也提高了我们对世界的掌控力；影响了社会与文化的发展，反过来也受到社会与文化的影响。在《现代科学史》一书中，彼得?J.鲍勒和伊万?R.莫鲁斯既探索了科学史本身，又探讨了其对现代思维的影响。
本书按时间顺序记载了科学思维演变中的所有重要进展。开篇介绍了过去三十年间科学史的发展以及对科学史的积极研究所引发的争议，随后分为两部分。第一部分讨论了现代科学史上发生的重要事件，包括17世纪颠覆性的科学革命以及科学家在物理学、化学、地质学和生物学等领域取得的个人成就。第二部分分析了科学所处的社会关系中的关键主题，即迫使社会重新思考宗教、道德或哲学价值的各项科学发现。
两位作者经验丰富，通过本书鼓励读者不要只将科学史看作一系列的人名和辩论，而应将其看作科学和现代社会之间的关系网络，这个网络具有内在关联性，并且非常复杂。
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| 關於作者： |
彼得?J. 鲍勒
不列颠学会会员，拥有剑桥大学学士学位、苏塞克斯大学硕士学位和多伦多大学的博士学位。目前担任贝尔法斯特女王大学科技史教授、美国科学促进协会的研究员和国际科学学会成员。2004年至2006年，曾担任英国科学史学会主席，已出版关于进化思想史、环境科学史和遗传学史的著作、合著二十余本。
伊万?R. 莫鲁斯
科学史学家，现任威尔士阿伯里斯特维斯大学历史学教授。已出版著作《当物理成为国王之时》和《尼古拉?特斯拉和电气未来》，曾担任《牛津插图科学史》（2017）的编辑。
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| 目錄：
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序 言 001
第二版序言 005
第 1 章 引言：科学、社会与历史 007
第 1 部分? 科学发展历程
第 2 章 科学革命 033
第 3 章 化学革命 069
第 4 章 能量守恒 097
第 5 章 地球历史 125
第 6 章 达尔文革命 155
第 7 章 新生物学 199
第 8 章 遗传学 227
第 9 章 生态学和环境保护论 255
第 10 章 大陆漂移 283
第 11 章 20 世纪的物理学 303
第 12 章 计算革命 331
第 13 章 宇宙学革命 359
第 14 章 人类科学的兴起 385
第 2 部分? 科学史研究主题
第 15 章 科学组织 409
第 16 章 科学与宗教 437
第 17 章 通俗科学 469
第 18 章 科学与技术 501
第 19 章 生物学与意识形态 529
第 20 章 科学与医学 557
第 21 章 科学与战争 585
第 22 章 科学与帝国 613
第 23 章 科学与性别 633
第 24 章 后 记 659
大事年表 663
参考文献 675
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| 內容試閱：
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写这本书的契机源于我们急需给科学史专业大学一年级学生开设的新研究课程找到一本合适的教材。我们很快就发现并没有符合我们要求的教材。我们猜想一定还有其他授课者也有这样的需求。同时，我们也意识到没有合适的授课教材也就意味着没有可供普通读者阅读的、可靠的科学史介绍性书籍。本书旨在填补这一空白。我们认为我们非常适合写这样一本研究性书籍以供其他授课者使用，也供希望了解现如今科学史研究方法的普通读者（也包括科学家）阅读。作为历史学家，我们二人经验丰富、兴趣互补，这使得我们能够对物质世界、生命及地球科学进行深入研究。此外，我们也是极富经验的教师及作家。本书中许多章节的初稿都经过了实践的检验，我们用这些初稿进行了为期两个学年的实践教学。学生们的反馈证明，我们所写的内容是适合科学史专业学生的，我们也希望这些内容是适合普通读者的。
虽然写这本书的契机源于我们需要一本合适的教材，但我们并不想将其写成一本传统的教科书式的教材。我们希望书中的调查研究同样可以吸引普通读者。科学史专业学生和普通读者的兴趣点可能截然不同。授课者在教授科学史课程时很少会使用全书，他们会根据自己的授课内容选取需要的章节。这就意味着每个章节都必须相对独立，因为学生并不需要阅读全部章节。普通读者可能想看传统的历史叙事，而本书则可能会使他们产生一些困惑。同时，一些读者也会挑选自己感兴趣的部分阅读，而不是通读全书。想看连贯的历史叙事的读者需要知道，科学史是非常复杂而又充满争议的，因此任何对科学史全景的公正介绍都必须涉及众多主题。
在写这本用作教材的研究性书籍时，如何从众多用于教授科学史的教学方法中做出选择是我们面临的主要问题。教学方法的选择取决于授课者的兴趣及学生对相关知识的了解情况，一些学生可能是科学类专业的学生，而另一些学生则可能对科学知之甚少。在自身教学过程中，我们主要采取了两种教学方法，这两种教学方法在本书中也有所体现。我们的课程一部分关注科学发展历程中的具体片段；另一部分讨论的则是更为宏大的主题，每个主题中都包含不同的科学学科及不同的历史时期。通过这两种不同的形式，我们为授课者提供了广阔的发挥空间。毫无疑问，没有任何一本书能够囊括从哥白尼日心说至今的现代科学史发展过程中的方方面面，但我们希望授课者及普通读者能够喜欢我们所选择的这些主题。书中所探讨的主题有的是前一代甚至前几代科学史学家就已经在探讨的，有的则反映了科学史学家最新的研究趋势及兴趣点。
本书共分为两个部分，一部分关注科学发展历程中的片段，另一部分则就不同主题进行探讨。书中提供了交叉引用，以便学生清楚地了解所阅读的内容。即使涉及的内容位于两个不同的部分，也可通过交叉引用轻松地找到对应内容。因此，一些讲述科学发展片段的章节中会探讨科学与宗教的关系，此时学生可以阅读对应的主题章节进行深入了解。如果授课者倾向于教授科学史主题，那么主题章节就是阅读的重点。针对主题章节中举出的例子，读者可以借助交叉引用找到对应的科学发展片段章节，了解更多信息。交叉引用还可以帮助普通读者将所有材料组织在一起，从而对科学史有一个更为全面的了解。
第二版序言
我们欣喜地发现，从销售情况来看，本书自首次出版以来，十多年来仍被世界各地的教师所使用。而在第一版出版后的十多年里，该领域发表了大量新的研究成果。同事们表示，如果能在新版中引用一些新材料，并在必要时对其进行讨论，将会很有帮助。所有原版章节都以这种方式进行了更新，其中一些章节（如关于达尔文革命和通俗科学的章节）增加了大量内容。本书还新增了两章，分别涉及计算革命和科学与帝国。
第12章 计算革命
“我真希望这些计算是用蒸汽机完成的”，这是英国天才数学家查尔斯?巴贝奇（Charles Babbage）在1821年在检查数学表格时对他的朋友约翰?赫歇尔说的（Swade，2000）。19世纪初的计算机是人，而不是机器，而且通常都是不到 20岁的年轻人。他们在精算师的办公室、天文台、银行和工厂里辛勤工作，编写无穷无尽的数字表格，这些表格用于从导航到保险的诸多领域。巴贝奇充满怒气发出这个抱怨一个半世纪之后，计算机作为电子机器已经在越来越多的机构空间占有了一席之地，有了更多用途——它们不仅出现在实验室里，还出现在政府部门、银行和公司办公室。在接下来的三十年里，计算机变得无处不在，在工业化国家，几乎所有的家庭都至少拥有一台计算机。我正在用一台计算机写下这句话，而从我坐的地方可以看到其他几台计算机。所有这些机器仍然发挥着两个世纪前人工计算机的基本功能：计算。但现在，它们的计算远不止于满足船长和精算师的需要。它们现在也是我们日常生活的一部分，但矛盾的是，它们的计算过程常常是不可见的。
计算革命及其带来的计算自动化对20世纪科学实践产生了深远的影响，同时也催生了新的科学学科。电子计算机提供了一套功能强大的工具，没有它们，许多现代科学将寸步难行。随着这些日益强大的电子计算机的出现，各学科的科学家们可以处理大量信息，而这在以前是无法实现的。计算机已经改变了科学工作的方式。例如，当代理论物理学的许多领域都依赖于计算机建模。要证明有此前未被发现的天体围绕着遥远的恒星运行，就需要对天文仪器收集的原始数据进行转化，计算机在这个过程中发挥着重要作用。计算机已经改变了生物学，其中最显著的例子是绘制基因组图谱。然而，很明显，科学创新并不是计算革命背后的驱动力。强大的计算机形成的原动力是工业和军事领域对大规模信息处理的需求。
本章探讨了带来现代计算机的计算革命，以及这场革命如何改变了许多领域的科学实践。本章以巴贝奇和他的计算引擎为开端，当然，在此之前人们也努力尝试过将计算过程机械化。在19世纪早期工业化的背景下审视计算引擎，可以看出这种计算文化在工业社会中是根深蒂固的。电报的普及也提供了一种信息传播模式。到维多利亚时代末期，机械计算设备在实验室、政府办公室和企业中发挥了重要作用。“二战”期间，在布莱切利园和其他地方破解敌方通信的努力，推动了强大的新型计算技术的发展。在战争时期，对这类工具还有其他需求，比如帮助提高高射炮的精度，或者满足曼哈顿计划的计算需求。在洛斯阿拉莫斯进行的大型科学研究需要前所未有的计算能力。在战后的数年中，曼彻斯特和费城的研究人员制造了第一代全电子计算机。这些新机器很快不仅在大学实验室，还在整个行业中都找到了新用途，因为 IBM 等大公司开始进军新技术市场。计算机工程师开发了新的语言来与他们的机器交互通信，计算机科学这一新学科也应运而生。到 20 世纪 80 年代末，新一代的台式机被连接到一个全球通信网络中。
计算工业
当查尔斯?巴贝奇在19世纪20年代设计差分机时，英国正迅速工业化，富有进取心的工厂管理者正在将亚当?斯密关于劳动分工的付诸实践，并引进新机器来取代旧技能。巴贝奇想通过差分机实现的也是类似的目标。脑力劳动也可以分工。正如工厂管理者试图将高度复杂和需要熟练操作的工作分解成许多独立而重复的例行程序，然后将其机械化一样。天文台管理人员已经在以同样的方式处理计算工作，这样就可以由仅具备基本算术知识的人工计算机来完成计算，而不必非得是专业的数学家。巴贝奇的差分机通过机械化完成了这一过程，将人的因素完全排除在外。人工计算机生成的许多数学表都是用多项式函数计算出来的。巴贝奇的计划是制造一台机器，也就是差分机，利用一系列复杂的齿轮来完成这些重复计算。他还设计了一台打印机，用于将计算结果打印出来。这台机器并不能完全通过蒸汽来工作，因为引擎是设计成了需要手工操作。
按照巴贝奇的设想，差分机将是一项巨大的工程学壮举。巴贝奇虽然富有，却没有足够的财力来实施他的计划。他找到英国皇家学会，希望他们能支持他从政府那里获得资金。在英国皇家学会的支持下，巴贝奇在接下来的十多年里从政府那里获得了大量的资金支持，而作为交换，机器成品将成为国家财产。当然，政府对差分机的技术细节并不感兴趣，他们更感兴趣的是巴贝奇向他们承诺的用于航海的可靠数学表。然而，尽管政府慷慨解囊，这台机器却始终没有完工。制造它需要最高级的精密工程技术，在马克?伊桑巴德?布鲁内尔的推荐下，巴贝奇雇用了仪器制造商约瑟夫?克莱门茨为他的发明制造零件。然而，两人很快就因为克莱门茨设计并制造的精密工具的所有权而争吵起来，这些工具用于为引擎零件建模。克莱门茨带着他的工具离开后，巴贝奇就找不到人来完成这项工作了。
功能相对有限的差分机远不远不能满足巴贝奇的雄心壮志。差分机只能计算一类数学函数，而他计划中的分析机将具有更多的功能。其多功能性的关键在于穿孔卡的使用，巴贝奇借鉴了约瑟夫?玛丽?雅卡尔（Joseph Marie Jacquard）发明的机械织布机。巴贝奇很可能在伦敦阿德莱德美术馆见过这种织布机，该美术馆以展出各种各样精巧的机械装置而闻名。雅卡尔用一系列穿孔卡片指示织布机要织什么图案。巴贝奇意识到，他可以利用这种方法来指导他的机器执行操作。在谈到巴贝奇的发明时，意大利陆军工程师路易吉?梅纳布里亚（Luigi Menabrea）抱怨道：“一个天才需要时间专心思考，却眼看着时间被日常的运算夺走，想到要进行冗长枯燥的运算，他会感到多么沮丧啊。”巴贝奇的机器将把科学中的苦差事一扫页空。梅纳布里亚的记述由阿达?洛芙莱斯（Ada Lovelace）翻译成了英文，她在原著的基础上添加了一系列注释，进一步举例说明分析机可以适应的不同用途。
巴贝奇和洛芙莱斯都清楚，分析机远不止是一台数字计算机器，例如，在她对梅纳布里亚回忆录的注释中，洛芙莱斯推测，如果“和声和乐曲创作中声调的基本关系像这样表达和调整，那么分析机就可以创作出任何复杂程度、任何风格的精致而科学的音乐作品”。巴贝奇走得更远，他认为机器本身体现了智能的概念。根据他的观点，智能由记忆和预见组成，而分析机两者兼具。在《第九篇布里奇沃特论文》（Ninth Bridgewater Treatise）中，他认为他的机器为神的智能和自然法则的运作提供了很好的模型。巴贝奇没有把表面上的奇迹看作是既定规律的偏差，而是建议他的读者们就他的分析机进行思考。宇宙体系从一开始就蕴藏着更高的规律，要将这些奇迹理解为对这种规律的表达：“观察者通过无穷无尽的归纳推理得出的表面规律，并不是机器运转规律的完整表达；它会本能地进行自我调节，所以结果一定会出现例外的情况，这是不可避免的，就像它之前可能产生的无数个计算中的任意一个一样（所有计算都是彼此独立的）。”他的机器有潜力计算整个宇宙。
当巴贝奇和洛芙莱斯还在猜测分析机的潜力时，查尔斯?惠斯通（Charles Wheatstone）和威廉?福瑟吉尔?库克（William Fothergill Cooke）已经在完善他们的电磁电报，并于 1837年获得了专利（Morus，1998）。到19世纪50年代，电报网络在欧洲和北美迅速扩张，到1866年，随着跨大西洋海底电缆的铺设，这些网络被合并。电报不但改变了信息传输的速度，而且改变了人们理解信息的方式。就像巴贝奇的机器确保计算的机械化能够实现一样，电报似乎将信息变成了某种抽象的东西，使之与传递信息的媒介分离。电报被描述为“像阿里尔（Ariel）一样的精灵，以思想的速度将我们的思想带到地球的尽头”。1889年，在新更名的电气工程师学会的庆祝晚宴上，保守党首相索尔兹伯里勋爵（Lord Salisbury）对他的听众说，电报是一项“直接影响人类道德性、智力本质及行为”的发明。它“将全人类聚集在一个巨大的平面上，在那里，他们可以看到所做的一切，听到所说的一切，并在这些事件发生的那一刻判断应该给出什么样的策略”。它控制着“被世界各国政府束缚的庞大军队”。
就像一个世纪之后的计算机一样，维多利亚时代的电报系统被视为智能的化身。19 世纪早期，出现过一个名为“冯?肯佩伦的土耳其人”（von Kempelen’s Turk）的著名骗局。表演者让一台自动机下国际象棋，试图让观众相信它具有智能（Schaffer，1999）。一些电报的推广者通过电报来下棋，用以展示电报传输信息的能力。巴贝奇认为他的分析机是智能的，因为它具有记忆和预见能力。电报网络的推广者认为电报网络是智能的，因为它就像人类的大脑和神经系统一样。安德鲁?温特（Andrew Wynter）在参观电力电报公司在洛斯伯里的办公室时兴奋地说：“谁会想到在这狭窄的前额后面隐藏着英国神经系统的伟大大脑（如果我们可以这样称呼它的话）？谁会想到在小巷狭窄的路面下隐藏着由224根纤维组成的脊髓？它就像皮肤下的延髓一样，在不知不觉中传递着智慧。”另一位评论家将电报描述为“就像兴奋 - 运动系统，在这个系统中，中央操作员的智慧和意志将感官和运动功能连接起来，就像在发生一个人身上的情况一样”。
到了19世纪末，机器可以进行计算，以及某种智能也可能是机器的属性这些想法已经被广泛接受。科幻小说《自动机女士》（The Lady Automaton）的情节就受此观点的启发，该小说由 E. E. 凯莱特（E. E. Kellett）撰写，并于1901年发表在《皮尔逊杂志》（Pearson’s Magazine）上。尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）对他所谓的“遥控艺术”做了预测。到这个时期，机械计算设备已经广泛地投入商业应用。早在 1834 年，瑞典工程师乔治?施洛茨（Georg Scheutz）就试图制造他自己的简化版巴贝奇差分机，以期最终实现商用。1843 年，他和他的儿子爱德华制造出了一台可以工作的原型机。1854 年，他们的一台设备在英国皇家学会展出，随后以 5000 美元的价格卖给了纽约奥尔巴尼的达德利天文台。几年后，他们的另一台机器卖给了英国登记总署，用于帮助制作非常复杂的 1864 年英国寿命表。由阿尔萨斯发明家查尔斯?泽维尔?托马斯（Charles Xavier Thomas）发明的简单的加法机，也即算术计数器，在 1820 年就已上市。1885年，美国人弗兰克?S. 鲍德温（Frank S. Baldwin）为一种更为复杂的算术计数器申请了专利。鲍德温还为其他一些计算设备申请了专利。1886 年，另一位美国发明家多尔?费尔特（Dorr Felt）为一种叫作键控计算机的计算设备申请了专利，它的主要创新是使用键盘输入数据（Lubar，1993）。
在维多利亚时代晚期和爱德华七世时代，这些机器和其他类似机器在商业机构和国家组织中找到了现成的市场。信息是商业机构和国家官僚机构的命脉。铁路和电报公司、大型制造商、银行和保险公司，甚至商店都越来越依赖于它们存储和处理信息的能力。收银机是詹姆斯?里蒂（James Ritty）在 1879 年发明的，并以“里蒂廉洁收银机”（Ritty’s Incorruptible Cashier）的名字申请了专利。收银机内有一个计算装置，可以把收到的钱的数额加起来，并被作为一种监督店员诚实程度的方式推向市场。新成立的大型百货公司销售的商品种类繁多、数量可观，它们需要这种技术来跟踪商品库存及其流动情况。1884 年，美国人口普查局的前雇员、工程师赫尔曼?霍尔瑞斯（Herman Hollerith）申请了一项机器专利，该机器的设计目的是使用打孔卡系统输入信息来编制统计数据。在 1890 年的人口普查中，人口普查局使用了96台这样的机器来处理信息。类似的打孔卡系统在20世纪上半叶得到了广泛应用。据 1902 年的《工程》（Engineering）杂志报道，这种机器使用起来非常简单，“这项工作可以交给一个女孩来完成”。事实上，早期计算机和编程方面的许多计算劳动和工作是由女性完成的。这些女性所从事的工作并不简单，而是需要一系列高度复杂的数学和技术技能（Hicks，2017）。
计算器在实验室中的应用也越来越多。到 19 世纪末，它们通常被用来生成数学表格，而后在实验室中用作计算辅助工具。从20世纪初开始，科学家们开始使用键控计算机，这使得数学表格变得多余。1901年，英国物理学家 C. V. 博伊斯在《自然》杂志上对键控计算机进行了评论，认为它“不像计数器那样便于在实验室中对观测数据进行还原和计算”，而且它“发出的噪声非常刺耳，就像通过扩音器发出的打字机噪声；虽然其他计数器也有噪音，但都不如这台机器”。更适合实验室使用的是由威尔戈特?特奥菲尔?奥德纳（Willgot Theophil Odhner）发明的计算器，通常在欧洲被称为布伦斯维加计算器（图 12.1）。到 20 世纪，像布伦斯维加计算器这样的机器开始在科学期刊上做广告，并直接向实验室管理者销售。1903 年，统计学家卡尔?皮尔逊在伦敦大学学院建立的生物统计学实验室中使用了布伦斯维加计算器。1913 年，爱丁堡数学家 E. T. 惠特克（E. T. Whittaker）在该大学建立了一个数学实验室，里面有各种计算器，包括计数器和布伦斯维加计算器（Warwick，1997）。
数字游戏
到20世纪30年代，工业领域和不断扩大的国家官僚机构的的要求不断提升，计算也变得更加迅速和高效（Agar，2003）。科学实验室也开始需要更强的计算能力。布伦斯维加等计算器被广泛采用，但其速度受到人工操作的限制。它们的工作速度无法超过操作员输入数字的速度。随着战争的逼近，军事上似乎也需要大量的计算能力。在美国因日本偷袭珍珠港而参战的前几年，已经有大量的军事人员参与了大规模计算机的开发。1937 年，哈佛大学数学家霍华德?艾肯（Howard Aiken）受到巴贝奇的分析机和他所使用的打孔卡片的启发，提出了一种新的计算机概念，他称之为自动序列控制计算机，他希望找到一种方法，使数据输入和计算过程尽可能自动化和高效。艾肯深知研发他的计算机需要投入巨资，于是他向美国海军申请 50 万美元的项目资金，并得到了当时美国最大的办公设备公司之一 IBM 的支持。这项工作在纽约恩迪科特的 IBM 实验室进行，完成后的机器重达 5 吨，被命名为哈佛 - 马克 1 号，并于 1944 年移交给哈佛大学。它很快就投入了工作，为海军的武器设计计划提供计算能力（Ceruzzi，2003）。
1941 年，宾夕法尼亚大学的物理学家约翰?莫奇利（John Mauchly）向美国陆军提交了他的计划，即建造他称之为电子数字积分计算机或 ENIAC（图 12.2）的机器。这项创新的关键在于，莫奇利希望像后来的英国“巨人”计算机（Colossus）一样，使其成为一个完全电子化的装置，从而显著提高计算速度。这是很冒险的一步，因为传统观念认为，计算机的关键部件之一电子阀是高度敏感的设备，很容易出现持续故障。由于急需计算高射炮的弹道，陆军准备冒这个险。莫奇利找到了解决阀门故障问题的方法，他设计的 ENIAC 可以快速识别故障并快捷地更换部件。完成后的机器体积庞大，包含1.8万个阀门，占据了摩尔电气工程学院（Moore School of Electrical Engineering）的一整个房间，它就是在那里建造的。有一则逸事，大意是这台机器消耗了大量能源，以至于当它首次开启时，整个费城的灯光都暗了下来。在 ENIAC准备投入使用之前，战争已经接近尾声，但它仍然被部署为一系列军事项目提供计算能力（Haigh，Priestley，Rope，2016）。
需要 ENIAC 计算能力的一个敏感项目是曼哈顿计划，负责该计划的位于洛斯阿拉莫斯的实验室同样需要计算能力。洛斯阿拉莫斯实验室于 1943 年 4 月在罗伯特?J. 奥本海默（Robert J. Oppenheimer）的领导下成立，其任务是将核武器的理论可能性转化为现实。完成这项任务需要强悍的计算能力和精妙的理论（Hughes，2003）。洛斯阿拉莫斯的科学家们研究了一系列理论，预估亚原子粒子在裂变反应中的运动方式，他们已经广泛使用布伦斯维加等机械计算机以这些理论为基础进行计算。1944年，洛斯阿拉莫斯实验室的首席理论家约翰?冯?诺依曼（John von Neumann）访问宾夕法尼亚大学，赫尔曼?戈德斯坦（Herman Goldstine）向他介绍了 ENIAC，戈德斯坦是被临时调来参与该项目的陆军工程师之一。冯?诺依曼很快意识到 ENIAC 在满足曼哈顿计划计算需求方面的潜力，1945 年，参与该计划的两位物理学家斯坦利?弗兰克尔（Stanley Frankel）和尼古拉斯?麦特洛皮特斯（Nicholas Metropolis）来到费城，使用 ENIAC 进行计算。冯?诺依曼本人也对 ENIAC 的局限性和强大功能印象深刻。战后，他回到普林斯顿大学高等研究院，着手开始自己的电子计算机项目。
除了武器装备，现代军队还依赖于通信。指挥官需要接收命令并将其传递给下属。越来越多的通信通过电报、电话和无线电进行，这意味着它们容易被拦截。解决拦截问题的方法是开发更精细、更复杂的加密方法。这反过来又意味着情报机构需要更精细的破译密码的方法，以便能够读取被拦截的通信并据此采取行动。破译密码最简单的方法是系统性地不断尝试不同的解决方案，直到找到正确的方法。考虑到潜在的解决方案的数量巨大，而竞争对手的情报机构又有能力定期更改密码，用人工计算机来做这件事实际上是不可能的。现在需要的是一台能够破译密码的机器，开发这种机器成为一项日益紧迫的任务（Agar，2001）。
图灵和布莱切利园的故事广为人知。20 世纪 30 年代，图灵从剑桥大学国王学院毕业，他于 1934 年以优异的成绩通过了数学荣誉学位考试（当时的期末考试非常难），后来他被国王学院聘为研究员。自 19 世纪中叶以来，剑桥大学就已经成为世界领先的数学中心，19 世纪数学物理学界的一些大名鼎鼎的人物都获得了剑桥大学荣誉学位。然而，到了 20 世纪初，剑桥大学不再像上个世纪那样强调数学物理（或应用数学），而是转而支持纯数学（Warwick，2003）。图灵的工作也遵循了这一传统。他对数学逻辑领域特别感兴趣，数学逻辑本身就是为了解决数学中的基础和哲学问题而发展起来的，由伯特兰?罗素（Bertrand Russell）在剑桥大学开创。1936 年，图灵发表了一篇题为《关于可计算数及其在判定问题中的应用》（On Computable Numbers with an Application to the Entscheidungsproblem）的论文。判定问题，或者说可判定性问题，是由德国数学家大卫?希尔伯特（David Hilbert）在 1928 年提出的，它提出了一个问题：在原则上，是否存在一种既定的方法，可以确定任何给定的数学命题是否可以证明。图灵在解决问题的过程中，证明了这种方法并不存在，他提出了一个抽象概念，即原则上可以处理任何计算的通用机。
20世纪30年代余下的时间里，图灵辗转于剑桥大学和普林斯顿大学高级研究所之间。然而，1939年对德战争爆发后不久，他就被派往当时的政府密码学校（Government Code and Cypher School）所在地布莱切利园工作。他很可能已经为情报部门秘密工作了一年。政府密码学校是英国海军部于1919年在第一次世界大战刚结束时成立的，当时有30名译码人员，但到1922年时已转到外交部。该机构负责就密码和暗码的安全性向政府提供建议，研究外国机构的密码使用方法，并就如何使用安全方法对英国官员进行培训。英国情报机构意识到，加密技术越来越复杂，需要由高超的数学家来完成译码工作。1938年，英国情报机构买下了白金汉郡的布莱切利园，以便在战争爆发时，在伦敦以外为情报机构提供一个基地。政府密码学校于1939年8月搬到了那里，大部分的日常解码工作都是由女性完成的，到战争结束时，女性的数量已经是男性的3倍（Dunlop，2015）。
图灵在布莱切利园领导一个名为“8 号小屋”的小组，其主要任务是破译德国海军通信中使用的高度复杂的加密密码，该技术使用了名为“恩尼格玛”的机器。恩尼格玛机的操作方式与打字机相同，它们的工作原理是将输入的文字转换成看似毫无意义的杂乱字母。每台恩尼格玛机都可以通过一系列转轮进行不同的设置。在不知道用于加密特定信息的特定机器的设置的情况下，人们几乎不可能破解密码。在战争爆发前的几年里，波兰情报机构开发了一种机电设备——“炸弹”——可以用来帮助破译由恩尼格玛机加密的信息。就在波兰被入侵而引发战争的几个月前，波兰人将“炸弹”和其他情报资料交给了法国和英国情报部门。图灵努力改进“炸弹”的性能，并由生产办公设备的英国制表机公司投入工业化生产，供布莱切利园使用。布莱切利园成功破译德国通信的关键在于其工作是沿着工业生产线、按照工业生产规模组织起来的（Smith，2015）。
随着截获并发送到布莱切利园的通信数据大幅增加，快速处理这些数据的需求也随之增加。在战争期间，即使布莱切利园的员工数量大幅增加，也不足以应对如此巨大的工作量。解决的办法是再添一台机器。“巨人”计算机是由邮政实验室的工程师汤米?弗劳尔斯（Tommy Flowers）建造的，在战争结束时有10台“巨人”在运行。弗劳尔斯曾参与图灵在布莱切利园的改进工作——改进从波兰人那里继承的“炸弹”；但“巨人”计算机是一个全新的尝试，因为它是一个完全电子化的设备。弗劳尔斯以前曾做过试验，使用真空管在电话交换机上建立连接和断开连接，因此对这类设备有一定的经验。1型巨人机包含1600个真空管。它的后继型号 2 型“巨人”机包含2400个真空管。与之前的机器不同，“巨人”机可以通过重新设置插头和开关的不同组合来改变内部电路，从而完成特定的任务。该项目被认为非常敏感，以至于时任英国首相丘吉尔在战争结束时下令销毁大部分机器。
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