科学研究表明，若某国科学成果数在同期世界总数中占比 25%以上，便可称其为「世界科学中心」。近代科学诞生后，科学史揭示出：每个历史时期，总有一国引领世界科学技术潮流，约一个世纪后转移他国。依此规律和标准，从 16 世纪意大利到 20 世纪美国，世界科学中心已四次大转移。
世界科学中心的转移在历史上共经历或分为 5 个阶段：1540 - 1610 年为意大利，1660 - 1730 年是英国，1770 - 1830 年属法国，1810 - 1920 年为德国，1920 年后是美国，平均维持 80 年。2000 年前后美国地位将受挑战，未来该角色当属中国。各阶段具体情况如下：
意大利曾是举世瞩目的存在，它是首个当之无愧的世界科学中心，在科学领域展现出了卓越的引领风采，对全球科学发展产生了深远影响。
意大利曾在近代科技与经济领域独占鳌头，成为首个科学中心。公元 5 至 15 世纪，欧洲乌云密布，教会骑士横行，人们愚昧，社会停滞，科学家受禁锢。13 世纪起，中国四大发明传入欧洲，对文艺复兴及资本主义发展意义重大，伟大哲学曾言其重要性。
世界首个科学中心乃文艺复兴的发祥地意大利。为何如此呢？其一，其地理环境与历史传统奠定了在欧洲近代早期社会的地位，中世纪时意大利城市繁荣、商业活跃。其二，哥伦布发现新大陆前，地中海是东西方重要纽带，意大利地处中心且 14 世纪成为欧洲最大贸易中心，工场已有自动纺车等，操作分工精细，商品生产水平较高，部分人有大量货币并能雇佣工人。
意大利的古典文化传统在西欧诸国中表现得尤为强烈，意大利人视自身为古罗马人的后代。10 世纪起，意大利便开始复兴古典文化，13、14 世纪复兴中已现对现实的讽刺批判，15 世纪各阶层广泛搜集古希腊典籍。
关键在于，意大利曾是欧洲文艺复兴运动的策源地，此运动掀起欧洲思想解放的巨浪，终结了近千年的中世纪黑暗期。当时意大利，诞生了但丁、达·芬奇等伟大诗人与艺术家，还有哥白尼、伽利略等著名科学家，以及众多科学名著与发明。这些成果改变了人们对世界的认知，开创实验科学新时代，近代科学首个中心在意大利形成。然而，1600 年布鲁诺被教会送上火刑柱，1642 年伽利略去世后，意大利科学中心开始向北欧转移。值得一提的是，文艺复兴是西欧近代三大思想解放运动之一。
二、英国：曾在世界科学领域占据重要地位，堪称第二个世界科学中心，对科学发展作出了重大贡献。
英国乃世界首个实现工业化的国家，率先取得诸多科学成果与发明，像改变世界进程的蒸汽机、青霉素、DNA、多利羊以及喷气式发动机等。它是世界第六大经济体，亦是欧洲最大的金融中心，伦敦金融市场吸引众多世界公司借此把握商业契机。英国拥有世界顶尖教育，可追溯至 12 世纪牛津（1185 年）和剑桥（1209 年）成立之时。
与欧洲大陆相比，英国文艺复兴运动的起始时间较晚。英国确立为民族国家，工商业蓬勃发展，与世界文化联系日益广泛，还冲破了罗马教廷的束缚，这些因素促使英国后来居上。16 世纪末 17 世纪初，英国的「三巨人」——莎士比亚、培根和哈维，是该时期艺术、人文和科学领域的杰出代表。
17 世纪的历史长河中，英国荣登第二个世界科学中心的宝座。17 世纪初，受弗兰西斯·培根科学思想感召，英国政府与社会珍视知识，倡导科学实验，组建皇家学会，钻研自然科学。学会周边汇聚了牛顿等众多科学家，先后孕育出牛顿力学等一批科学理论。
尤其在 1687 年，牛顿的【自然哲学之数学原理】得以出版，这标志着牛顿力学的横空出世，它是近代科学发展历程中首个震惊世界的大事，亦是英国科学革命理论的巅峰。科学成就引领了技术革命，瓦特在先辈基础上发明并完善高效蒸汽机，其与纺织机械技术融合，引发英国首次工业革命，改变了生产与社会生活面貌。1727 年牛顿离世后，英国科学技术开始急剧衰退。
值得一提的是，1687 年牛顿发表的【自然哲学的数学原理】这部巨著在整个科学史上独一无二。它是人类自然科学的奠基之作，也是自然科学史上极为重要的著作。牛顿因发明万有引力定律创立科学天文学，因光的分解创立科学光学等，完成科学史上首次大综合。此外，英国科学家麦克斯韦创立电磁场理论，达尔文发现进化论等。
在当时各国科学的发展进程中，仅凭借几个或十几个卓越的科学大师，就能将本国科学推向科学中心的位置。由此可知，拥有一批杰出的科学家，乃是英国成为世界科学中心的内在原因。
三、法国：曾于特定时期成为第三个世界科学的中心。在历史的长河中，法国在科学领域展现出卓越的成就与独特的影响力，引领着世界科学的发展潮流。
18 世纪的法国成为第三个世界科学中心。初时，法国历经大革命，狄德罗等启蒙运动哲学家组成法国百科全书派，大力提倡科学与民主，掀起思想解放运动，使法国成为运动中心，促成法国大革命与【人权宣言】诞生，巴黎也取代伦敦成为世界科学中心。
巴黎作为科学中心的历史可追溯至 17 世纪初。意大利科学失活后，巴黎出现活跃的科学群体，如伽桑狄、笛卡尔等。他们常相聚讨论科学，后来聚会固定，国外学者也被吸引。笛卡尔接过接力棒，在代数学等领域成就卓越，取代亚里士多德体系。
在牛顿科学理论的作用下，涌现出以拉格朗日、拉普拉斯、拉瓦锡等为典型的众多杰出科学家，诞生了【分析力学】【概率论的解析理论】以及【化学纲要】等一系列重要科学著作，让法国成为世界科学的中心，至 19 世纪初达到巅峰。
然而，法国那种过度学院式的科研模式，以及对科学成果转化与应用的忽视，逐渐动摇了其世界科学中心的地位。牛顿科学征服法国，取代了曾在法国知识分子与科学家间普遍认可的笛卡尔世界体系，法国科学发展之路愈发通畅。从 18 世纪中叶至 19 世纪前 30 年，法国一直是世界科学中心，在多领域取得卓越成就，群星璀璨，如达朗贝尔等。
拉瓦锡极为重要，乃近代化学奠基人之一，还是「燃烧的氧学说」的提出者，在物理学领域享有牛顿般的地位。1789 年他出版的【化学基础论】，如同牛顿的【自然分化学的数学原理】，在一个世纪前为现代化学奠定了基础。
四、德国：在世界科学的舞台上，德国犹如一颗璀璨的明珠，稳稳地占据着第四个世界科学中心的重要地位。它以深厚的学术底蕴和卓越的科研成果，在全球科学领域闪耀着独特的光芒。
19 世纪时，德国成为了第四个世界科学中心。其科学兴起于 19 世纪初，率先开展大学改革，将教学与科研紧密相连，成为首个创立导师制的国家。全新体制吸引众多优秀人才，是科研的乐土，还贡献了众多顶尖科学家及重大理论学说。
德国尤其注重将科技成果加以应用，于 19 世纪 70 年代迅速崛起成为世界工业强国。其先进的电气和光学工业，为科学家提供顶尖科学仪器，促使德国在电磁学领域有惊人发现。然而，两次世界大战重创德国经济，导致人才和资金大量流失，德国科学自此走向衰落。
总体而言，当下的德国在科学领域的成就极为突出。过往曾有超 103 位德国人荣获诺贝尔奖，20 世纪时，德国的诺贝尔奖获得者比其他国家多，尤其在物理、化学、生理学或医学等科学范畴。
例如，阿尔伯特·爱因斯坦与马克斯·普朗克是近代物理学的重要奠基者，维尔纳·海森堡和马克斯·玻恩则推动了其进一步发展。此前的重要物理学家有赫尔曼·冯·亥姆霍兹、约瑟夫·夫琅和费、加布里埃尔·华伦海特。威廉·伦琴发现了 X 射线，于 1901 年荣获首届诺贝尔物理学奖。
奥托·哈恩在放射及放射化学领域堪称先驱，还率先发现了核裂变。费迪南德·科恩与罗伯特·科赫一同建立了微生物学。德国的数学家有卡尔·弗里德里希·高斯、大卫·希尔伯特、波恩哈德·黎曼、戈特弗里德·莱布尼茨、卡尔·魏尔斯特拉斯、赫尔曼·外尔以及菲利克斯·克莱因等。
德国的知名研究机构有马克斯·普朗克学会、亥姆霍兹联合会以及弗劳恩霍夫协会。戈特弗里德·威廉·莱布尼茨奖每年会授予 10 位科学家或学术研究者，其奖金最高可达 250 万欧元，是世界上资助研究奖金较高的奖项之一。
德国涌现出众多著名发明家与工程师，像汉斯·盖革创制了盖革计数器；康拉德·楚泽搭建了首台全自动数位电脑。斐迪南·冯·齐柏林等一众人物塑造了现代汽车及航空运输科技，如奥托·李林塔尔等。
航空航天工程领域的沃纳·冯·布劳恩成功研制出首枚太空火箭，随后又在美国国家航空航天局参与了土星 5 号运载火箭的研发，这使得阿波罗计划得以付诸实践。而海因里希·赫兹证实了电磁波的存在，对现代电信的发展起到了极为关键的作用。
五、美国：它宛如一颗璀璨的科学之星，在世界科学的舞台上熠熠生辉，当之无愧地成为了第五个世界科学中心。
20 世纪的美国成为第五个世界科学中心。它继承英德科学传统与体制，重视引进科学人才，造就了贝尔、爱迪生。二战后吸引众多顶尖科学家，如爱因斯坦等，为科技发展作贡献。各国优秀科学家云集，使美国引领 20 世纪世界科技潮流，70%诺贝尔奖被其领走，至今仍居世界科学界领袖地位。
有一种看法认为，美国能够吸引全球的人才与资源，是因为其自身处于发展的前沿和高端，这是其成为世界科学中心的重要因素之一。美国开国初期虽鼓励移民，但在吸引何种人才方面意见存在分歧。
例如美国首位总统华盛顿在致约翰·亚当斯的信中清晰表明，「对于外来移民，我认为除了有用的技术工人及某些特定种类或职业的人，其余无需鼓励。」而另一位开国元勋亚历山大·汉密尔顿，因其出身西印度群岛，故而主张全面无限制地引进移民：「开启每一条可能的外来移民通道，乃美国之利益所在。」
值得注意的是，美国联邦政府既未紧闭国门，也未出台明确的激励政策，在吸引人才方面持自由放任的态度。19 世纪多数时候，美国鲜见优秀人才，被欧洲精英视为文化荒漠。1820 年，有英国人称：「他们独立三四十年间，未对科学等领域做出贡献……全世界，谁读过美国书？谁看过美国戏？」
20 世纪初迎来了重大转变。1890 年至 1900 年间，美国经济总量超越了大英帝国，此时期美国还涌现出了一系列对世界作出卓越贡献的人才。
依据世界科学中心转移的普遍规律，一国若要成为世界科学中心，其一，人们的思想获得空前解放，科学发展拥有深厚的思想文化根基，像意大利的文艺复兴、法国的启蒙运动等；其二，科学发展永无终点，科学理论无法涵盖自然界和人类社会的所有真理，科学中心也不会一直固定在某一国家。随着新兴国家和地区经济、科技的迅猛发展，世界科学中心或许会呈现出多中心的态势。
依据世界科学中心转移的规律，中国极有可能成为第六个世界科学中心。目前在以下四大科学领域已有突破：1. 智能科学领域；2. 再生能源科学领域；3. 太空科学领域；4. 人体健康科学领域。研究显示，人体健康科学在这四大领域中最可能率先取得突破。
从 2018 年全球研发经费投入的角度来看，美国、中国、日本和德国位列前茅。这四国经费总和占全球研发总费用的 62.5%，其中美国 4765 亿美元，中国 3706 亿美元，两国之和占比 47%。
在过去十年间，中国研发经费呈现出 300%的增长态势。从 2010 年的 7062.6 亿元攀升至 2019 年的 21737 亿元，于 2019 年成功迈入 2 万亿大关。且连续 4 年保持双位数增长率。
中国按全时工作量折合计算的研发人员总量，2013 年超越美国，连续 6 年居世界首位。2018 年起，SCI 收录中国科研论文 41.8 万篇居世界第二，EI 收录 26.6 万篇居世界第一，CPCI 收录 5.9 万篇居世界第二。2021 年有八大科技成就令全球瞩目。
全超导托卡马克核聚变试验装置（EAST），有「人造太阳」之称，取得新突破。成功实现 1.2 亿摄氏度 101 秒和 1.6 亿摄氏度 20 秒等离子体运行，创托卡马克实验装置运行新纪录。中国「人造太阳」达 1 亿度高温并坚持 101 秒，最初人类仅能做到 50 毫秒。
2、中国空间站迈入有人长期驻留新阶段：2021 年 4 月 29 日，天和核心舱成功发射并抵达轨道，标志着中国天宫空间站的在轨组建工作全面启动。随着国际空间站即将退役，中国天宫将成为仅有的可用空间站。
3、中国首次达成淀粉的全人工合成：科研人员以二氧化碳作原料，无需依赖植物光合作用，直接人工合成淀粉。在能量充足时，依技术参数推算，1 立方米生物反应器年产淀粉量相当于我国 5 亩玉米地的平均年产量。若成本降低具经济可行性，将节约 90%以上耕地和淡水，避免环境负面影响，推动可持续生物基社会，提升粮食安全。
中国科学技术大学郭光灿团队李传锋、周宗权研究组，把光存储时间提升至 1 小时，刷新 2013 年德国团队光存储 1 分钟的世界纪录，迈向实现量子 U 盘重要一步。国际学术界一直致力「降低」光速让光「停留」。
中国科学技术大学潘建伟团队取得重大成果，首个超导量子计算机原型机「祖冲之号」问世。它操纵 62 个超导量子比特，实现可编程二维量子行走，在特定问题上，量子计算机一分钟任务，超级计算机需亿年完成。
6、中国开启地球模拟装置：此装置以地球系统观测数据为根基，凭借描述地球系统的物理、化学及生命过程和演化规律，在超级计算机上展开大规模科学运算。科学家借此能重现地球往昔，模拟当下，预测未来。中国地球模拟装置的规模与综合技术水平在世界居领先地位。
7、海斗一号斩获世界级成就：沈阳自动化研究所研发的无人潜水器，打破多项无人潜水器世界纪录，最大下潜深度达 10908 米，海底作业超 8 小时，航行超 14 公里，填补中国万米作业无人潜水器空白。其成功是海洋科技重要里程碑，标志我国无人潜水器技术迈向新阶段与国际领先水平。
8、深海一号能源站正式投产：这是中国自主研发建造的全球首座 10 万吨级深水半潜式生产储油平台，实现 3 项世界级创新。运用 13 项国内首创科技，堪称中国相关领域技术集大成，标志首个自营超深水大气田实验投产，填补全海洋 AUV 技术装备空白。
这仅仅是其中一个方面罢了，中国的科技成果数不胜数，在此无法一一赘述。中国未来有望成为第六个世界科学中心，这绝非毫无根据，而是顺应历史发展的必然趋势。
