从凯库勒到爱因斯坦到费曼，可视化曾带来很多重大科学突破。我们常把人脑当做一个单一的器官，其实它是一个多种模式的复杂组合，会用不同方式处理不同信息。世界通过两个小小的虹膜在我们的视网膜上形成二维的图像。以某种方式，我们能毫不费力地从这些二维图像里实时地构建出丰富多样的物体。人类在这方面的能力依然远远超过最强大的计算机。
人脑的其他部分则可以解析地处理更为抽象的符号信息，包括数学公式和逻辑结构（比如族谱、处方或计算机程序）。可视化就是将这两个不同的系统－－图像和思考－－揉在一起的艺术，让它们发挥各自的长处讲同一种语言。历史上，可视化的创新极大推动了科学的进展。让我们看看凯库勒 (August Kekulé) 那令人难忘的故事。他是19世纪德国科学家和幻想家，理论化学的先驱者之一。
凯库勒在19世纪50年代发展了我们熟悉的分子的链式表示：用字母表示原子、直线表示化学键。1865年，他提出了苯的环状结构。把这些分子的抽象表示严肃地当作它们的几何模型，这是迈向现代有机化学的重要一步。凯库勒开创性的分子环预示了新的化合物和化学反应，并立即带来了重要的实际应用。科学上还有好几次重大突破都是来自于可视化。笛卡尔的解析几何就是一个很好的例子，它将方程和几何形状联系起来。
通过它，代数可以弯曲，转圈，生动地呈现在我们眼前；反过来，图形可以变成人脑更易于思考的符号。1908年，赫尔曼·闵科夫斯基（Hermann Minkowski）发表了“空间和时间”的演讲，展示了如果把时间当作第四个维度，那么爱因斯坦在1905年提出的狭义相对论将可以用图像演示。从此，狭义相对论变得更加流行和易懂。
在现代物理里，费曼发明了一种将基本物理过程视觉化的方法，这就是用途广泛的费曼图，一种重要的思维工具。费曼图将描述时空量子过程的数学用简单灵活的线条表示出来。今天，在量子理论的前沿，我们经常遇到高维空间或时空。现代的“大数据”收集依赖于多个变量，这其实也描述了高维空间里的某种结构。显然我们的大脑没有在进化中获得处理高维图像的能力。
但为了面对这些巨大的不熟悉的复杂性，我们比任何时候都更需要视觉的力量，需要艺术和科学的更广泛结合。