Galton během svého života vytvořil přes 340 dokumentů a knih a v roce 1909 byl povýšen na rytíře. Vytvořil statistické pojmy regrese a korelace a objevil regresi směrem k průměru, jako první aplikoval statistické metody na studium lidských rozdílů a dědičnosti a zavedl používání dotazníků a průzkumů pro sběr dat o lidských společenstvích, které potřeboval pro genealogická a biografická díla a pro své antropometrické studie. Byl průkopníkem v eugenice, zavedl termín „eugenika“ a frázi „příroda versus výchova“. Jako badatel lidské mysli založil psychometriku (vědu o měření duševních schopností) a diferenciální psychologii (obor psychologie, který se zabývá psychologickými rozdíly mezi lidmi, spíše než společnými rysy). Vymyslel metodu pro klasifikaci otisků prstů užitečnou ve forenzní vědě. Jako iniciátor vědecké meteorologie: vynalezl mapu počasí, navrhl teorii anticyklonů a jako první zavedl kompletní záznam krátkodobých klimatických jevů v evropském měřítku.
Narodil se poblíž Sparkbrooku v Birminghamu a byl nevlastním bratrancem Charlese Darwina, sdílel společného prarodiče Erasma Darwina. Jeho otcem byl Samuel Tertius Galton, syn Samuela „Johna“ Galtona. Galtonovi byli slavní a velmi úspěšní kvakerští výrobci zbraní a bankéři, zatímco Darwinovi se vyznamenali v medicíně a vědě.
Obě rodiny se pyšnily členy Královské společnosti a členy, kteří milovali vynalézání ve svém volném čase. Erasmus Darwin i Samuel Galton byli zakládajícími členy slavné Lunární společnosti v Birminghamu, jejímiž členy byli Boulton, Watt, Wedgwood, Priestley, Edgeworth a další význační vědci a průmyslníci. Stejně tak se obě rodiny pyšnily literárním talentem, přičemž Erasmus Darwin proslul skládáním dlouhých technických pojednání ve verších a teta Mary-Anne Galton proslula psaním o estetice a náboženství a svou pozoruhodnou autobiografií podrobně popisující jedinečné prostředí svého dětství obývané členy Lunární společnosti.
Portrét Galtona od Octavia Oakleyho, 1840
Galton byl podle mnoha názorů zázračné dítě – ve dvou letech už četl, v pěti už uměl trochu řecky, latinsky a dlouho se dělil, a v šesti letech přešel ke knihám pro dospělé, včetně Shakespeara pro radost, a poezii, kterou dlouze citoval. Navštěvoval mnoho škol, ale trápily ho úzké klasické osnovy, které ho nudily. Rodiče na něj naléhali, aby vstoupil do lékařské profese, a on studoval dva roky v Birminghamské všeobecné nemocnici a na King’s College Medical School v Londýně. Navázal na to studiem matematiky na Trinity College, University of Cambridge, od roku 1840 do začátku roku 1844. Těžké nervové zhroucení změnilo jeho původní záměr pokusit se o vyznamenání. Rozhodl se místo toho absolvovat „poll“ (pass) bakalářský titul, jako jeho bratranec Charles Darwin. (Podle cambridgeského zvyku mu byl udělen titul M.A. bez dalšího studia, v roce 1847). Pak se krátce vrátil ke studiu medicíny. Smrt otce v roce 1844 ho zanechala finančně nezávislého, ale citově strádajícího, a on ukončil svá studia medicíny úplně, a obrátil se k zahraničnímu cestování, sportu a technickým vynálezům.
V prvních letech byl Galton nadšeným cestovatelem a podnikl pozoruhodnou sólovou cestu přes východní Evropu do Konstantinopole, než se vydal do Cambridge. V letech 1845 a 1846 odešel do Egypta a cestoval po Nilu do Chartúmu v Súdánu a odtud do Bejrútu, Damašku a dolů po Jordánu. V roce 1850 vstoupil do Královské zeměpisné společnosti a během následujících dvou let podnikl dlouhou a obtížnou expedici do tehdy málo známé jihozápadní Afriky (nyní Namibie). O svých zkušenostech napsal úspěšnou knihu „Vyprávění průzkumníka v tropické Jižní Africe“. V roce 1853 mu byla udělena zlatá medaile Královské zeměpisné společnosti a stříbrná medaile Francouzské zeměpisné společnosti za průkopnický kartografický průzkum regionu. Tím si vybudoval pověst geografa a průzkumníka. Pokračoval v psaní nejprodávanější knihy The Art of Travel, příručky praktických rad pro viktoriánský časopis v pohybu, která prošla mnoha vydáními a dodnes se znovu objevuje v tisku.
V roce 1853 se oženil s Louisou Butlerovou, která také pocházela z intelektuálně významné rodiny, a po líbánkách ve Florencii a Římě se usadili v South Kensingtonu, kde zůstal téměř až do své smrti v roce 1911. Neměli žádné děti.
Galton byl polymath kteří se významné příspěvky v mnoha oblastech vědy, včetně geografie, statistiky, biologie a antropologie. Z velké části to bylo ovlivněno jeho zálibu v počítání nebo měření. Výsledkem byla smršť objevů a vyšetřování tak různorodé jako podrobný výzkum do dokonalého šálku čaje a jeho objev anti-cyklon. Stal se velmi aktivní v Britské asociace pro pokrok vědy, prezentující mnoho dokumentů na širokou škálu témat na jeho meeings 1858 do 1899. Byl generální tajemník od 1863 do 1867, prezident geografické sekce v 1867 a 1872, a prezident antropologické sekce v 1877 a 1885.
Dědičnost, historiometrie a eugenika
Událostí, která změnila jeho život a dala mu směr, byla publikace jeho bratrance Charlese Darwina The Origin of Species (Původ druhů) v roce 1859. Galtona tato práce uchvátila, zejména první kapitola Variace pod Domestikací týkající se chovu domácích zvířat. Velkou část zbytku svého života věnoval zkoumání jejích důsledků pro lidskou populaci, což Darwin jen naznačil. Tím nakonec založil výzkumný program, který začal zahrnovat všechny aspekty lidské variace, od mentálních charakteristik po výšku, od zobrazení obličeje po vzory otisků prstů. To vyžadovalo vynalezení nových měřítek znaků, vymyšlení rozsáhlého sběru dat pomocí těchto měřítek a nakonec objevení nových statistických technik pro popis a pochopení shromážděných dat.
Metoda použitá v Hereditary Genius byla popsána jako první příklad historiometrie. Aby podpořil tyto výsledky a aby se pokusil o rozlišení mezi ‚přírodou‘ a ‚výchovou‘ (byl první, kdo použil tuto frázi na dané téma), vymyslel dotazník, který rozeslal 190 Fellows of the Royal Society. Dal do tabulek charakteristiky jejich rodin, jako je pořadí narození a povolání a rasa jejich rodičů. Pokusil se zjistit, zda je jejich zájem o vědu „vrozený“, nebo díky povzbuzení druhých. Studie byly publikovány jako kniha, English Men of Science: Their Nature and Nurture v roce 1874. Nakonec osvětlila otázku příroda versus výchova, i když to neřešila, a poskytla některé fascinující údaje o sociologii vědců té doby.
Galton si uvědomoval omezení svých metod v těchto dvou pracích a věřil, že tato otázka by mohla být lépe prostudována porovnáním dvojčat. Jeho metodou bylo zjistit, zda se dvojčata, která si byla podobná při narození, rozcházejí v rozdílném prostředí a zda se dvojčata, která si nejsou podobná při narození, sbíhají, když jsou vychovávána v podobném prostředí. Opět použil metodu dotazníků, aby shromáždil různé druhy údajů, které byly v roce 1875 shrnuty do tabulek a popsány v práci „Historie dvojčat“. Předjímal přitom moderní obor genetiky chování, který se silně opírá o studie dvojčat. Dospěl k závěru, že důkazy upřednostňují spíše přírodu než výchovu.
Galton vynalezl termín eugenika v roce 1883 a popsal mnoho svých pozorování a závěrů v knize Inquiries in Human Faculty and its Development. Věřil, že by měl být definován systém „marek“ za rodinné zásluhy a rané sňatky mezi vysoce postavenými rodinami by měly být podporovány poskytováním peněžních pobídek. Poukázal na některé dysgenické tendence v britské společnosti, jako jsou pozdní sňatky významných lidí a nedostatek jejich dětí. Prosazoval podporu eugenických sňatků poskytováním pobídek pro schopné mít děti.
Jeho myšlenky by značně ovlivnily podobná hnutí v mnoha dalších zemích. Varoval však před druhy extrémních návrhů, které eugenické hnutí brzy přineslo, když se ho nadšeně chopili socialisté jako George Bernard Shaw, HG Wells a jejich následovníci, kteří byli nadšeni státním nátlakem a sociálním inženýrstvím.
Galtonovo studium lidských schopností nakonec vedlo k založení diferenciální psychologie, formulaci prvních mentálních testů a vědeckému studiu lidské inteligence. Ověření mnoha jeho poznatků si vyžádalo mnoho desítek let výzkumu; například jeho studium reakční doby jako měřítka inteligence bylo obhájeno až o sto let později, stejně jako jeho tvrzení o vztahu mezi velikostí hlavy na inteligenci (dnes je známo, že měření MRI koreluje přibližně na 0,4 s I.Q.).
Galton prováděl rozsáhlé výzkumy dědičnosti.
Během nich se mu podařilo vyvrátit Darwinovu teorii pangeneze. Darwin v rámci této teorie navrhl, aby se určité částice, které nazýval „gemmuly“, pohybovaly po celém těle a byly také zodpovědné za dědičnost získaných vlastností. Galton se po poradě s Darwinem vydal zjistit, zda jsou přenášeny v krvi. V dlouhé řadě experimentů v letech 1869 až 1871 provedl transfuzi krve mezi rozdílnými plemeny králíků a zkoumal rysy jejich potomků. Nenašel žádné důkazy o charakterech přenášených v transfuzní krvi. Galton výslovně odmítl myšlenku dědičnosti získaných vlastností (lamarckismus) a byl raným zastáncem „tvrdé dědičnosti“ pouze prostřednictvím selekce.
Galton byl blízko znovuobjevení Mendelovy teorie dědičnosti částic, ale bylo mu zabráněno učinit konečný průlom v tomto ohledu kvůli jeho zaměření na spojité, spíše než diskrétní, rysy (nyní známé jako polygenní rysy). Šel na to založit Biometrický přístup ke studiu dědičnosti, vyznačující se použitím statistických technik ke studiu spojitých rysů a populačních aspektů dědičnosti. Tento přístup později nadšeně převzali Karl Pearson a W.F.R. Weldon; společně založili v roce 1901 vysoce vlivný časopis Biometrika. (R.A. Fisher později ukázal, jak by mohl být biometrický přístup sladěn s Mendelovým přístupem.) Statistické techniky, které Galton vynalezl (korelace, regrese – viz níže) a jevy, které založil (regrese k průměru) tvořily základ biometrického přístupu a jsou nyní nezbytnými nástroji ve všech společenských vědách.
Galton také vymyslel techniku zvanou kompozitní fotografie, o níž věřil, že by mohla být použita k identifikaci ‚typů‘ podle vzhledu, což, jak doufal, by pomohlo lékařské diagnóze, a dokonce kriminalistice, i když identifikaci typických kriminálních tváří. Nicméně byl nucen k závěru, po exhausitve experimentu, že takové typy nebyly dosažitelné v praxi.
Statistika, regrese a korelace
Jeho pátrání v mysli zahrnovalo podrobné zaznamenávání vlastních vysvětlení subjektů, zda a jak se jejich mysl vypořádává s věcmi, jako jsou mentální obrazy, které vyvolal svým průkopnickým použitím dotazníku.
Galton vynalezl použití regresní přímky a jako první popsal a vysvětlil běžný jev regrese k průměru, který poprvé pozoroval ve svých experimentech s velikostí semen po sobě jdoucích generací hrachu. V 70. a 80. letech 19. století byl průkopníkem v používání normální distribuce, aby se vešly histogramy skutečných dat do tabulek. Vynalezl Quincunx, zařízení podobné pačinku, známé také jako fazolový stroj, jako nástroj pro demonstraci zákona chyby a normální distribuce. Objevil také vlastnosti bivariatní normální distribuce a její vztah k regresní analýze.
Po zkoumání předloktí a měření výšky, Galton představil pojem korelace v roce 1888. Jeho statistická studie o pravděpodobnosti zániku příjmení vedla ke konceptu Galton-Watson stochastické procesy.
Rozvíjel také rané teorie o rozsahu zvuku a sluchu a prostřednictvím své oblíbené a dlouholeté antropometrické laboratoře shromažďoval velké množství antropometrických dat od veřejnosti. Až v roce 1985 byla tato data analyzována v plném rozsahu.
V dokumentu Royal Institution v roce 1888 a třech knihách (1892, 1893 a 1895) Galton odhadl pravděpodobnost, že dvě osoby budou mít stejný otisk prstu a studoval dědičnost a rasové rozdíly v otiscích prstů. Psal o této technice (nechtěně vyvolal spor mezi Herschelem a Fauldsem, který měl trvat až do roku 1917), identifikoval společný vzor v otiscích prstů a vymyslel klasifikační systém, který přežívá dodnes. Metoda identifikace zločinců podle otisků prstů byla zavedena v roce 1860 Williamem Herschelem v Indii a jejich možné využití ve forenzní práci poprvé navrhl doktor Henry Faulds v roce 1880, ale Galton byl první, kdo postavil studii na vědecký základ, bez kterého by nebyla přijata soudy.
Ve snaze oslovit širší publikum pracoval Galton od května do prosince roku 1910 na románu nazvaném „Kantsaywhere“. Román popisoval utopii organizovanou eugenickým náboženstvím, určenou k chovu zdatnějších a chytřejších lidí. Z jeho nepublikovaných zápisků vyplývá, že se
jednalo o rozšíření materiálu, který skládal nejméně od roku 1901. Nabídl jej Methuenovi k vydání, ale neprojevovali příliš nadšení. Galton napsal své neteři, že by měl být buď „zadušen, nebo nahrazen“. Jeho neteř zřejmě většinu románu spálila, uražena milostnými scénami, ale velké fragmenty se dochovaly (viz).
V roce 1853 obdržel nejvyšší ocenění od Královské geografické společnosti, jednu ze dvou zlatých medailí udělených v tomto roce, za své výzkumy a tvorbu map jihozápadní Afriky. V roce 1855 byl zvolen členem prestižního klubu Athenaeum a v roce 1860 se stal členem Královské společnosti. V průběhu své kariéry obdržel všechna významná ocenění, která mohl viktoriánský vědecký ústav nabídnout, včetně Copleyho medaile Královské společnosti. V roce 1909 byl povýšen na rytíře. Jeho statistický dědic Karl Pearson, první držitel Galtonova křesla eugeniky na University College London, napsal třísvazkový životopis Galtona po jeho smrti (1914, 1924, 1930). Významný psychometrik Lewis Terman odhadoval, že jeho IQ z dětství bylo řádově 200, na základě skutečnosti, že soustavně vykonával mentálně zhruba v dvojnásobku svého chronologického věku.