科學研究表明，若某國科學成果數在同期世界總數中占比 25%以上，便可稱其為「世界科學中心」。近代科學誕生後，科學史揭示出：每個歷史時期，總有一國引領世界科學技術潮流，約一個世紀後轉移他國。依此規律和標準，從 16 世紀意大利到 20 世紀美國，世界科學中心已四次大轉移。
世界科學中心的轉移在歷史上共經歷或分為 5 個階段：1540 - 1610 年為意大利，1660 - 1730 年是英國，1770 - 1830 年屬法國，1810 - 1920 年為德國，1920 年後是美國，平均維持 80 年。2000 年前後美國地位將受挑戰，未來該角色當屬中國。各階段具體情況如下：
意大利曾是舉世矚目的存在，它是首個當之無愧的世界科學中心，在科學領域展現出了卓越的引領風采，對全球科學發展產生了深遠影響。
意大利曾在近代科技與經濟領域獨占鰲頭，成為首個科學中心。公元 5 至 15 世紀，歐洲烏雲密布，教會騎士橫行，人們愚昧，社會停滯，科學家受禁錮。13 世紀起，中國四大發明傳入歐洲，對文藝復興及資本主義發展意義重大，偉大哲學曾言其重要性。
世界首個科學中心乃文藝復興的發祥地意大利。為何如此呢？其一，其地理環境與歷史傳統奠定了在歐洲近代早期社會的地位，中世紀時意大利城市繁榮、商業活躍。其二，哥倫布發現新大陸前，地中海是東西方重要紐帶，意大利地處中心且 14 世紀成為歐洲最大貿易中心，工場已有自動紡車等，操作分工精細，商品生產水平較高，部份人有大量貨幣並能僱用工人。
意大利的古典文化傳統在西歐諸國中表現得尤為強烈，意大利人視自身為古羅馬人的後代。10 世紀起，意大利便開始復興古典文化，13、14 世紀復興中已現對現實的諷刺批判，15 世紀各階層廣泛搜集古希臘典籍。
關鍵在於，意大利曾是歐洲文藝復興運動的策源地，此運動掀起歐洲思想解放的巨浪，終結了近千年的中世紀黑暗期。當時意大利，誕生了但丁、達·芬奇等偉大詩人與藝術家，還有哥白尼、伽利略等著名科學家，以及眾多科學名著與發明。這些成果改變了人們對世界的認知，開創實驗科學新時代，近代科學首個中心在意大利形成。然而，1600 年布魯諾被教會送上火刑柱，1642 年伽利略去世後，意大利科學中心開始向北歐轉移。值得一提的是，文藝復興是西歐近代三大思想解放運動之一。
二、英國：曾在世界科學領域占據重要地位，堪稱第二個世界科學中心，對科學發展作出了重大貢獻。
英國乃世界首個實作工業化的國家，率先取得諸多科學成果與發明，像改變世界行程的蒸汽機、青黴素、DNA、多利羊以及噴射式發動機等。它是世界第六大經濟體，亦是歐洲最大的金融中心，倫敦金融市場吸引眾多世界公司借此把握商業契機。英國擁有世界頂尖教育，可追溯至 12 世紀牛津（1185 年）和劍橋（1209 年）成立之時。
與歐洲大陸相比，英國文藝復興運動的起始時間較晚。英國確立為民族國家，工商業蓬勃發展，與世界文化聯系日益廣泛，還沖破了羅馬教廷的束縛，這些因素促使英國後來居上。16 世紀末 17 世紀初，英國的「三巨人」——莎士比亞、培根和哈維，是該時期藝術、人文和科學領域的傑出代表。
17 世紀的歷史長河中，英國榮登第二個世界科學中心的寶座。17 世紀初，受弗蘭西斯·培根科學思想感召，英國政府與社會珍視知識，倡導科學實驗，組建皇家學會，鉆研自然科學。學會周邊匯聚了牛頓等眾多科學家，先後孕育出牛頓力學等一批科學理論。
尤其在 1687 年，牛頓的【自然哲學之數學原理】得以出版，這標誌著牛頓力學的橫空出世，它是近代科學發展歷程中首個震驚世界的大事，亦是英國科學革命理論的巔峰。科學成就引領了技術革命，瓦特在先輩基礎上發明並完善高效蒸汽機，其與紡織機械技術融合，引發英國首次工業革命，改變了生產與社會生活面貌。1727 年牛頓離世後，英國科學技術開始急劇衰退。
值得一提的是，1687 年牛頓發表的【自然哲學的數學原理】這部巨著在整個科學史上獨一無二。它是人類自然科學的奠基之作，也是自然科學史上極為重要的著作。牛頓因發明萬有重力定律創立科學天文學，因光的分解創立科學光學等，完成科學史上首次大綜合。此外，英國科學家麥克斯韋創立電磁場理論，達爾文發現進化論等。
在當時各國科學的發展行程中，僅憑借幾個或十幾個卓越的科學大師，就能將本國科學推向科學中心的位置。由此可知，擁有一批傑出的科學家，乃是英國成為世界科學中心的內在原因。
三、法國：曾於特定時期成為第三個世界科學的中心。在歷史的長河中，法國在科學領域展現出卓越的成就與獨特的影響力，引領著世界科學的發展潮流。
18 世紀的法國成為第三個世界科學中心。初時，法國歷經大革命，狄德羅等啟蒙運動哲學家組成法國百科全書派，大力提倡科學與民主，掀起思想解放運動，使法國成為運動中心，促成法國大革命與【人權宣言】誕生，巴黎也取代倫敦成為世界科學中心。
巴黎作為科學中心的歷史可追溯至 17 世紀初。意大利科學失活後，巴黎出現活躍的科學群體，如伽桑狄、笛卡爾等。他們常相聚討論科學，後來聚會固定，國外學者也被吸引。笛卡爾接過接力棒，在代數學等領域成就卓越，取代亞里士多德體系。
在牛頓科學理論的作用下，湧現出以拉格朗日、拉普拉斯、拉瓦節等為典型的眾多傑出科學家，誕生了【分析力學】【概率論的解析理論】以及【化學綱要】等一系列重要科學著作，讓法國成為世界科學的中心，至 19 世紀初達到巔峰。
然而，法國那種過度學院式的科研模式，以及對科學成果轉化與套用的忽視，逐漸動搖了其世界科學中心的地位。牛頓科學征服法國，取代了曾在法國知識分子與科學家間普遍認可的笛卡爾世界體系，法國科學發展之路愈發通暢。從 18 世紀中葉至 19 世紀前 30 年，法國一直是世界科學中心，在多領域取得卓越成就，群星璀璨，如達朗貝爾等。
拉瓦節極為重要，乃近代化學奠基人之一，還是「燃燒的氧學說」的提出者，在物理學領域享有牛頓般的地位。1789 年他出版的【化學基礎論】，如同牛頓的【自然分化學的數學原理】，在一個世紀前為現代化學奠定了基礎。
四、德國：在世界科學的舞台上，德國猶如一顆璀璨的明珠，穩穩地占據著第四個世界科學中心的重要地位。它以深厚的學術底蘊和卓越的科研成果，在全球科學領域閃耀著獨特的光芒。
19 世紀時，德國成為了第四個世界科學中心。其科學興起於 19 世紀初，率先開展大學改革，將教學與科研緊密相連，成為首個創立導師制的國家。全新體制吸引眾多優秀人才，是科研的樂土，還貢獻了眾多頂尖科學家及重大理論學說。
德國尤其註重將科技成果加以套用，於 19 世紀 70 年代迅速崛起成為世界工業強國。其先進的電氣和光學工業，為科學家提供頂尖科學儀器，促使德國在電磁學領域有驚人發現。然而，兩次世界大戰重創德國經濟，導致人才和資金大量流失，德國科學自此走向衰落。
總體而言，當下的德國在科學領域的成就極為突出。過往曾有超 103 位德國人榮獲諾貝爾獎，20 世紀時，德國的諾貝爾獎獲得者比其他國家多，尤其在物理、化學、生理學或醫學等科學範疇。
例如，艾拔·愛因斯坦與馬克斯·普朗克是近代物理學的重要奠基者，維爾納·海森堡和馬克斯·玻恩則推動了其進一步發展。此前的重要物理學家有赫爾曼·馮·亥姆霍茲、約瑟夫·夫瑯和費、加比奧·華倫海特。威廉·倫琴發現了 X 射線，於 1901 年榮獲首屆諾貝爾物理學獎。
奧托·哈恩在放射及放射化學領域堪稱先驅，還率先發現了核分裂。費迪南·科恩與羅拔·科赫一同建立了微生物學。德國的數學家有卡爾·佛烈德利赫·高斯、大衛·希爾伯特、波恩哈德·黎曼、哥特佛萊德·萊布尼茨、卡爾·魏爾斯特拉斯、赫爾曼·外爾以及菲利克斯·基利因等。
德國的知名研究機構有馬克斯·普朗克學會、亥姆霍茲聯合會以及夫朗和斐協會。哥特佛萊德·威廉·萊布尼茨獎每年會授予 10 位科學家或學術研究者，其獎金最高可達 250 萬歐元，是世界上資助研究獎金較高的獎項之一。
德國湧現出眾多著名發明家與工程師，像漢斯·蓋革創制了蓋革計數器；康拉德·楚澤搭建了首台全自動數位電腦。斐迪南·馮·齊柏林等一眾人物塑造了現代汽車及航空運輸科技，如奧托·李林塔爾等。
航空航天工程領域的沃納·馮·布勞恩成功研制出首枚太空火箭，隨後又在美國太空總署參與了土星 5 號運載火箭的研發，這使得阿波羅計劃得以付諸實踐。而海因裏希·赫茲證實了電磁波的存在，對現代電信的發展起到了極為關鍵的作用。
五、美國：它宛如一顆璀璨的科學之星，在世界科學的舞台上熠熠生輝，當之無愧地成為了第五個世界科學中心。
20 世紀的美國成為第五個世界科學中心。它繼承英德科學傳統與體制，重視引進科學人才，造就了貝爾、愛迪生。二戰後吸引眾多頂尖科學家，如愛因斯坦等，為科技發展作貢獻。各國優秀科學家雲集，使美國引領 20 世紀世界科技潮流，70%諾貝爾獎被其領走，至今仍居世界科學界領袖地位。
有一種看法認為，美國能夠吸引全球的人才與資源，是因為其自身處於發展的前沿和高端，這是其成為世界科學中心的重要因素之一。美國開國初期雖鼓勵移民，但在吸引何種人才方面意見存在分歧。
例如美國首位總統華盛頓在致約翰·亞當斯的信中清晰表明，「對於外來移民，我認為除了有用的技術工人及某些特定種類或職業的人，其余無需鼓勵。」而另一位開國元勛亞歷山大·咸美頓，因其出身西印度群島，故而主張全面無限制地引進移民：「開啟每一條可能的外來移民通道，乃美國之利益所在。」
值得註意的是，美國聯邦政府既未緊閉國門，也未出台明確的激勵政策，在吸引人才方面持自由放任的態度。19 世紀多數時候，美國鮮見優秀人才，被歐洲精英視為文化荒漠。1820 年，有英國人稱：「他們獨立三四十年間，未對科學等領域做出貢獻……全世界，誰讀過美國書？誰看過美國戲？」
20 世紀初迎來了重大轉變。1890 年至 1900 年間，美國經濟總量超越了大英帝國，此時期美國還湧現出了一系列對世界作出卓越貢獻的人才。
依據世界科學中心轉移的普遍規律，一國若要成為世界科學中心，其一，人們的思想獲得空前解放，科學發展擁有深厚的思想文化根基，像意大利的文藝復興、法國的啟蒙運動等；其二，科學發展永無終點，科學理論無法涵蓋自然界和人類社會的所有真理，科學中心也不會一直固定在某一國家。隨著新興國家和地區經濟、科技的迅猛發展，世界科學中心或許會呈現出多中心的態勢。
依據世界科學中心轉移的規律，中國極有可能成為第六個世界科學中心。目前在以下四大科學領域已有突破：1. 智能科學領域；2. 再生能源科學領域；3. 太空科學領域；4. 人體健康科學領域。研究顯示，人體健康科學在這四大領域中最可能率先取得突破。
從 2018 年全球研發經費投入的角度來看，美國、中國、日本和德國位列前茅。這四國經費總和占全球研發總費用的 62.5%，其中美國 4765 億美元，中國 3706 億美元，兩國之和占比 47%。
在過去十年間，中國研發經費呈現出 300%的增長態勢。從 2010 年的 7062.6 億元攀升至 2019 年的 21737 億元，於 2019 年成功邁入 2 萬億大關。且連續 4 年保持雙位數增長率。
中國按全時工作量折合計算的研發人員總量，2013 年超越美國，連續 6 年居世界首位。2018 年起，SCI 收錄中國科研論文 41.8 萬篇居世界第二，EI 收錄 26.6 萬篇居世界第一，CPCI 收錄 5.9 萬篇居世界第二。2021 年有八大科技成就令全球矚目。
全超導托卡馬克核聚變試驗裝置（EAST），有「人造太陽」之稱，取得新突破。成功實作 1.2 億攝氏度 101 秒和 1.6 億攝氏度 20 秒等離子體執行，創托卡馬克實驗裝置執行新紀錄。中國「人造太陽」達 1 億度高溫並堅持 101 秒，最初人類僅能做到 50 毫秒。
2、中國空間站邁入有人長期駐留新階段：2021 年 4 月 29 日，天和核心艙成功發射並抵達軌域，標誌著中國天宮空間站的在軌組建工作全面啟動。隨著國際太空站即將退役，中國天宮將成為僅有的可用空間站。
3、中國首次達成澱粉的全人工合成：科研人員以二氧化碳作原料，無需依賴植物光合作用，直接人工合成澱粉。在能量充足時，依技術參數推算，1 立方米生物反應器年產澱粉量相當於中國 5 畝玉米地的平均年產量。若成本降低具經濟可行性，將節約 90%以上耕地和淡水，避免環境負面影響，推動可持續生物基社會，提升糧食安全。
中國科學技術大學郭光燦團隊李傳鋒、周宗權研究組，把光儲存時間提升至 1 小時，重新整理 2013 年德國團隊光儲存 1 分鐘的世界紀錄，邁向實作量子 U 盤重要一步。國際學術界一直致力「降低」光速讓光「停留」。
中國科學技術大學潘建偉團隊取得重大成果，首個超導量子電腦原型機「祖沖之號」問世。它操縱 62 個超導量子位元，實作可編程二維量子行走，在特定問題上，量子電腦一分鐘任務，超級電腦需億年完成。
6、中國開啟地球模擬裝置：此裝置以地球系統觀測數據為根基，憑借描述地球系統的物理、化學及生命過程和演化規律，在超級電腦上展開大規模科學運算。科學家借此能重現地球往昔，模擬當下，預測未來。中國地球模擬裝置的規模與綜合技術水平在世界居領先地位。
7、海鬥一號斬獲世界級成就：沈陽自動化研究所研發的無人潛水器，打破多項無人潛水器世界紀錄，最大下潛深度達 10908 米，海底作業超 8 小時，航行超 14 公裏，填補中國萬米作業無人潛水器空白。其成功是海洋科技重要裏程碑，標誌中國無人潛水器技術邁向新階段與國際領先水平。
8、深海一號能源站正式投產：這是中國自主研發建造的全球首座 10 萬噸級深水半潛式生產儲油平台，實作 3 項世界級創新。運用 13 項國內首創科技，堪稱中國相關領域技術集大成，標誌首個自營超深水大氣田實驗投產，填補全海洋 AUV 技術裝備空白。
這僅僅是其中一個方面罷了，中國的科技成果數不勝數，在此無法一一贅述。中國未來有望成為第六個世界科學中心，這絕非毫無根據，而是順應歷史發展的必然趨勢。
