◆中世纪的科学技术
★阿拉伯人的科技贡献
阿拉伯人在各地建立了图书馆，清真寺中一般都藏有图书，另外还办了一些公共和私人学校。阿拔斯王朝的哈里发马蒙统治时，于830年在巴格达建立了一个编译机构，称为“智慧馆”，大批专家在这里从事搜集、整理、翻译、研究外国学术文献的工作，一直持续了100多年。这一时期前后，法萨里翻译了印度的天文学著作《太阳悉檀多》；哈查只翻译了托勒密的《天文学大成》；马蒙时期朝廷组织了一次测定子午线一度之长的工作，大数学家花拉子密参加了这次测量，由测量结果推算出来的地球周长已相当接近实际值。另外，天文学家苏非(903～986)绘制了著名的星图《恒星图象》；艾尔·比鲁尼(973—1048)提出了地球绕日旋转、行星轨道为椭圆的猜想；宰尔嘎里(1029～1087)在他的天文学研究中取消了水星的本轮，并将其均轮改为椭圆；欧麦尔·赫雅木所编的哲拉里历，比当时欧洲人采用的阳历还精确；雅古特(1179—1229)编写了一部著名的《地名词典》；哈兹尼对**和固体的比重作了研究；伊本·奈菲斯接近认识了血液的肺循环；在伊儿汗国的乌鲁伯格天文台工作的卡西算出了当时最精确的圆周率。
阿拉伯人在中世纪充当了沟通东西方学术文化的桥梁作用。正是通过阿拉伯人的著作，印度数字和位值记数法传到了西方，后来影响了全世界，实际上是数学史上一次伟大的计算革命。其中大数学家花拉子密的《还原与对消》专门讨论代数问题，对欧洲中世纪的数学影响最大。白衣大食在西班牙建立的翻译学校直接向欧洲传播东方文化和阿拉伯人加工过的古希腊罗马文化。阿拉伯学者拉齐(865—925，波斯人，曾任巴格达医院院长)的《医学大全》、阿维森那(980～1037)的《医典》、伊本·海赛木(965～1039)的《光学》等，在中世纪的欧洲，很长时期都被奉为权威和经典。中国的造纸术、火药配制、炼丹术、指南针等都通过阿拉伯人传向西方。元朝时大批来到中国的阿拉伯人和波斯人，给中国带来了中亚的天文仪器和著作、回回药和回回医学，以及伊斯兰建筑艺术。
★欧洲科技的“黑夜”时代
日耳曼部落入侵后，罗马帝国被肢解，统一的帝国变成了许多小国家，各个小国中的封建主盘踞一方，修建了一块块的封建主庄园。罗马时代的大型水利工程、高架引水桥、公路等都变得没有用处了。大型的角斗场、万神庙已不再像往日那样热闹，昔日喧闹的街道上长满了青草，奴隶劳动被消灭了，大庄园不见了，城内的大片土地被辟为一块块果园。从整体上看，和罗马帝国兴盛的时期相比，欧洲中世纪初期，技术上相对倒退了。
1229～1241年，蒙古人向西扩张到了亚得利亚海滨(巴尔干半岛地区和波兰的西部)，带去了纸币、中国的活字印刷术、火药和火器。生于威尼斯的意大利人马可·波罗(1254一1324)当时曾远游东方，回去后写了一本游记。欧洲人对东方获得了越来越多的了解。
中世纪晚期，欧洲的技术有了明显的进步。其中许多先进技术是从东方传来的。例如从波斯传人了风磨，从中国传人了造纸术、熔炼铸铁技术、火药火炮、纸币、印刷术(古腾堡1456年用活字印制了圣经)、养蚕和制丝(555年传人拜占庭帝国)，以及阿拉伯数字、棉花、水稻甘蔗的种植等。
由于阿拉伯人在西班牙的最后一个据点一直保留到1492年，欧洲人通过西班牙，接触了大量东方和古希腊罗马学术。东罗马帝国晚期四面受敌，很不安宁，这里的希腊学者不断逃往意大利，为那里的文艺复兴添了一把火焰。
中世纪晚期，教会的学校(主要传授神学)逐步发展成为世俗学校(也教文学、法学、科学、哲学)。在大学中，出现了一批具有新思想的学者，欧洲的学术开始复兴。其中罗吉尔·培根(1220～1292)是牛津大学的毕业生，在巴黎大学任过教，他做过许多光学实验，曾设想用透镜组成望远镜和显微镜，提倡用实验研究自然，预言可以制成自动行走的车、自动行驶的船、飞行器等，同时，他又是一名著名的炼金家。巴黎的奥雷斯姆(1325～1382)提出了地球自转的想法，并在研究物体动物运动时引进了v—t图，这一方法后来影响了伽利略和笛卡尔。意大利库萨的尼古拉(1401—1464)主教用天平证明生长着的植物从空气中吸收了一些有重量的东西，提议改良历法，抛弃了托勒密的天文体系，拥护地球自转的理论。
★快速发展的近代科技
近代科学的最大特点是用实验方法和数学手段研究自然界，这是人类与自然界对话的特殊方式。这一时期，科学技术的发展开始打破了国家和地域的界限，天文学、力学、数学、生物学、化学、物理学等学科都得到了系统的发展；技术也得到了全面的发展，并且促进了工业的发展。
近代科学技术是以前所未有的速度发展的，这个时期的一系列科学技术成就，直接构成了当代科学技术体系的基础。
★认识天体和运动
比米开朗基罗年长两岁的波兰青年哥白尼，在意大利游学了10年之后，返回了波兰。开始构思和撰写一部不朽的天文学著作——《天体运行论》。1543年，当作者老卧病榻时，这本写作、修改和保存了36年的书终于出版了。哥白尼在见到自己的著作后与世长辞，但这本书却引起了一场巨大的、持久的、深刻的学术思想革命。
哥白尼第一次正确地描述了水星、金星、地球和月亮、火星、土星、木星轨道实际相对太阳的顺序位置，指出它们的轨道大致在一个平面上，公转方向也是一致的，月球是地球的卫星，和地球一起绕日旋转。因而这个学说就成了近现代天文学和天体力学的真正出发点。
德国人开普勒在大学读书时，成了哥白尼学说的信奉者。
经过几次尝试和计算后，开普勒终于发现火星轨道是一个椭圆。开普勒在欣喜之余把这一发现推广到所有行星，继而发现了三条定律： (1)行星运行的轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。 (2)单位时间内行星中心同太阳中心的连线(向径)扫过的面积相等。 (3)行星在轨道上运行一周的时间的平方和它至太阳的平均距离的立方成正比。这就是著名的开普勒行星三定律：轨道定律、面积定律和周期定律。开普勒的发现使哥白尼的学说的几何简单性和完善性真正体现出来了，因而为这个学说奠定了不可动摇的基础。
伽利略(1564～1642)最初的科学生涯主要是对力学的研究。1600年，他的名声在意大利以外传开的时候，他的一位多年离乡背井的同胞、哲学家布鲁诺(1548～1600)，因为用哲学反对教廷而被烧死在罗马鲜花广场。布鲁诺宣传了哥白尼的学说，甚至比哥白尼更激进，他认为太阳也不是宇宙的中心，无垠的宇宙没有中心。当布鲁诺为自己的思想殉道的时候，伽利略已开始沿着自己的科学生涯向哥白尼学说接近了。
伽利略自己动手制造了一架望远镜，把它指向了天空。伽利略的这一举动标志着天文学研究从古代的肉眼观测进入了望远镜观测的时代。他的发现在1610～1613年公布时轰动了学术界，人们说：哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。最后他在双目失明中孤独地死去。意大利的科学在伽利略之后便再没有突出的光彩了。
伽利略对现代科学最大的贡献在力学方面。奠定了现代力学的基础。
伽利略在比萨大学读书时，发明了利用摆的等时性测量病人脉搏的仪器。在对杠杆、斜面、平衡等问题，磨坊的粉碎机、扬水机、钟等机械研究的基础上，伽利略在帕多瓦大学讲授了机械学课程。
他的另一个伟大发现是落体定律。他用实验推翻了亚里士多德的权威性意见。
伽利略的第三个重要发现是运动迭加原理。这是在研究抛体运动时发现的。
★认识生命
▲血液循环的发现
塞尔维特(15ll～1553)是西班牙人，也是个唯一的一神教派的狂热拥护者，受到了天主教和改革派的新教两方面的仇恨。在被烤了两个小时后才活活烧死，同时他的《基督教的复兴》一书也被焚烧。这本书里记载了作者对血液循环的天才发现。
真正发现了人体血液大循环的是一个英国人哈维。
哈维(1 578～1 657)通过绑扎上臂血管和计算心脏血流量两个实验，发现了血液循环并且预言了毛细血管的存在。他的发现为科学的生理学奠定了基础。
▲细胞学说
1665年，英国人胡克在用显微镜观察软木切片时，发现了细胞。
自从胡克发现细胞以来，经过100多年的研究，一种完整的细胞学说在19世纪30年代终于形成了。1824年，法国人杜特罗歇(1776～1847)提出，动、植物的器官和组织都是由细胞组成的。
1838年，德国人施莱登(1804～1881)发表了《论植物的发生》一文，提出了细胞是一切植物体的基本单位，植物发育的过程就是新细胞形成的过程。德国人施旺把施莱登的学说扩大到了动物界。这样便形成了适用于生物界的细胞学说，动植物的结构组织和发育过程，便在细胞的层次上得到了一种统一的解释。
▲生物进化论
1859年，英国人达尔文(1809～1882)的《物种起源》一书的出版，标志着生物进化论的诞生。
根据达尔文的理论，生存斗争和自然选择是生物界的普遍规律。达尔文的著作用大量的事实和严密的论证说明生物物种不是被造物主分别创造出来的，而是由简单的物种发展演化而来的，给生命世界引入了发展变化的思想。这种思想在当时的欧洲自然引起了一场风波。达尔文学说不但引起了生物学、人类学思想的巨大革命，还影响了社会科学中的伦理学、历史学说。
★认识化学
▲化学的独立
16世纪时，尽管化学已经从炼金术中解放出来，变成了与冶金和制药工艺密切相关的东西，但它仍然没有成为一门独立的学科。英国人波义耳(1627～1691)的工作为化学确立了独立的目标：从炼金术、制药和冶金工艺中寻找一般的原理，使化学开始成为一门近代意义上的科学。
他的成就汇集在1661年出版的一本化学名著《怀疑派化学家》之中。在这本书中，波义耳提出了元素的概念。
▲燃烧的本质
普鲁士国王的御医施塔尔用燃素说来解释燃烧现象：任何可燃物中都含有燃素，植物中的燃素是从空气中吸收来的，动物中的燃素是从植物中吸收来的，空气助燃是带走可燃物中燃素的结果，甚至金属与酸的作用和金属的置换反应也可以看成物质间的交换燃素的结果。在几十年时间里，它甚至比波义耳、胡克等解释燃烧的学说更为流行。但燃素说有一个致命的弱点：有机物燃烧后灰渣变轻了，无机物金属在燃烧后灰渣却变重了。当氧气及其性质被发现之后，一切就真相大白了。
1777年，拉瓦锡给科学院提交了《燃烧概论》的文章，他称这部分空气为氧气(成酸元素)，从而把燃素从燃烧中驱逐了出去，用真实的原因解释了燃烧的本质。16年后，这位化学家却因替政府承包收税而在法国大革命中被处死。但这都是莫须有的罪名。
▲原子一分子说
道尔顿(1766—1844)是个英国乡村的小学教师。1803年，提出了原子论，认为物质由原子组成，并且根据一些化学实验计算出了一张最早的原子量表(以氢原子量为1，求得其他原子的重量)。原子论的中心思想是：元素(波义耳的概念)由不可再分的原子组成，原子在化合和分解中保持原性质不变。
道尔顿的理论是在拉瓦锡用实验方法发现和正确阐明了燃烧现象后提出来的。近代化学进步的阶梯是：医药化学和冶金化学、元素说、燃烧理论、原子理论，直到元素周期表的发现。
道尔顿提出原子论后，法国人盖吕萨克提出了一个假说：在同温同压条件下，相同体积的不同气体含有同样多的原子数。当时盖吕萨克还没有分子的概念，他把化合物称为复杂原子。
1811年，阿伏伽德罗正确地指出；原子是参与化学反应的最小质点，分子则是在游离状态下单质或化合物能独立存在的基本单位，单质分子是由相同的原子组成，化合物分子是由不同原子组成，当压力一定时，一切气体在相伺体积中含有相同数目的分子。
▲元素周期律
18世纪后半叶，由于欧洲工业和技术的发展，人们陆续发现了一系列新元素。19世纪以来，这种发现的节奏越来越快，到1869年，化学家们已认识了63种元素。
对元素的系统分类是俄国人门捷列夫(1834～1907)首先作出来的。门捷列夫诞生在西伯利亚博尔斯克，父亲是中学校长，在彼得堡师范学院毕业后，通过考取硕士研究生进入了彼得堡大学，并在那里很快地成了副教授。1869年，他通过长期的教学和研究，排出了第一张元素周期表，两年后又完善和修改了这张周期表，并以《化学元素的周期性依赖关系》为题发表了第二张元素周期表。他明确地指出：元素及其化合物的性质与元素的原子量有周期性的依赖关系，门捷列夫大胆地纠正了一些元素的原子量，把它们放在表中更合适的位置上(但他也弄错了几个)，并且在表中留下了空格，预言了6个未知元素和它们的性质。不久这些元素就被一一发现了。于是，门捷列夫的周期表便成了化学的“圣经”。
★认识热现象
▲热是一种运动
近代人们对热的研究是从测热开始的，当时人们不能把热和温度区别开来，认为二者是一回事。
培根、笛卡尔、波义耳、阿蒙顿、胡克、牛顿等人都曾认为热是一种运动，但他们没能用有力的实验来说明这个认识。拉瓦锡、拉普拉斯以及对比热研究做出最大贡献的布莱克都坚持把热看成一种特殊的物质。l。798年，由于倾向于保守党人而在革命战争中被迫逃往欧洲的美国人本杰明·汤普森(1753～1814)在德国监制大炮时发现：钻炮膛时，炮身上和铁屑中产生的大量热，不可能是由于空气和金属中的热质所供给的，而可能是来自钻头的运动。为证实自己的想法，他用钝钻头连续工作了两个半小时，所产生的热使大量的冷水沸腾了。1799年，英国化学家戴维在真空中摩擦冰块，使其溶化，同样对热质说提出了质疑；真空中没有介质，两块冰的比热一样，溶冰的热量只能产生于摩擦运动。但在当时，热是一种运动的概念还未立即取代热质说。
▲能量守恒与转化定律
焦耳在年轻时就已经是曼彻斯特一个大啤酒厂的主人．同时也从事电磁研究。1840年，焦耳已发现了著名的表示电流热效应的焦耳定律：Q=0．24I2RT。焦耳的发现在遭到一段冷遇后得到了科学界应有的评价，从而确立了热是一种能量的概念，而支持焦耳的开尔文则把一个热力学系统的热力转化过程同气体分子内能的变化联系起来，在1853年给出了热力学第一定律的数学公式：△u=A+Q。这一定律表明，如果系统在不吸收外部热量的情况下对外做功，就必须消耗自身的内能。这一定律指出，历史上企图创造的既不需要外界传递能量，又不消耗系统内能的第一类永动机是不可能制造出来的。热力学第一定律所表示的关系也可以推广到如电磁、化学等形式的能量转化过程中去，从而被理解为广义的能量守恒与转化定律。它是自然界基本的定律之一。
由于能量守恒与转化定律是处处都在起作用的普遍规律，并且包罗了各种自然界的能量转化过程，它恰好被许多人在这一时期同时独立地以不同形式、不同程度地发现了。
▲分子运动说
当阿伏伽德罗的分子概念在19世纪后半叶被人们普遍接受后，克劳修斯对宏观的热力学现象作了微观的动力学研究和解释：气体是由大量运动着的弹性质点——分子组成的，气体分子运动时，通过各个方向上的不规则的相互碰撞，交换动量和动能。气体的压力便是气体分子对器壁碰撞的总效应。运动的速率(不考虑方向的速度，作为标量的速度值)随气体的温度升高而增加，气体的热能就是分子运动的平均动能。这样，他就对气体的压力和温度作出了微观解释。克劳修斯还从若干参数出发，导出了气体温度、压力与分子平均动能之间的关系的数学表达式。
1860年，英国人麦克斯韦(1831—1879)用概率统计的方法发现气体处于热平衡时，尽管个别分子运动的速率大小是偶然的，但从整体来说，大量气体分子的速率分布却是遵从一定规律的，在一定速率区间运动的分子数目是相对确定的。这一规律便是气体分子速率分布规律，它是气体分子论的基本规律之一。
★认识电磁现象
▲对静电的研究
古代人们已经知道，琥珀和皮毛、玻璃和丝绸摩擦后会吸起轻小物体，这实际上是静电引力。吉尔伯特也研究过物体之间的摩擦起电现象。
在此之后，德国人盖里克(1602～1686)创造了第一台静电起电机——用手与转动的硫磺球摩擦，使球体和人体都带电。利用这种方法，他发现是可以通过金属杆传导给另一个物体，并发现了感应起电现象。
荷兰莱顿大学的穆欣布罗克(1692—1761)正在用起电机使瓶内的水带电，他的一个朋友的手接触到插在瓶中的铁丝后，被突然一击，这便是电震现象。后来，穆欣布罗克根据这个实验，发明了莱顿瓶。这种静电存贮设备的发明，使电学实验更为普遍和方便，在当时被视为一大发明。
本杰明·富兰克林(1706～1790)。这位年轻时的印刷徒工、热心于新闻事业的企业家、用勤勉和艰苦奋斗精神教导别人的说教者、以自己的名望和杰出才能在法国宫廷为危难中的新国家取得支持的外交家，也是电学研究的一个先驱。
富兰克林最著名的实验是1752年所做的风筝实验。根据这一实验，富兰克林发明了避雷针，这一伟大发明为工业社会的高层建筑增加了安全系数。当然，经验证明，这不是绝对的安全，因为如果放电是振**性质的，避雷针可能失效。
▲电流的发现
意大利人伏特用舌头含着一块金币和银币，当用一根导线把它们连接起来时，就感到了苦味。最后认识到：金属的接触是产生电流的真正原因(当两块相同的金属接触时，只有在它们的温度不同时才会产生电流，称为温差电效应；但当不同的金属接触时，在相同温度下亦会产生电流，这是由于接触电势差造成的)。伏特根据他的发现制成了用锌板和铜板作为两极的伏特电堆，这是最早的能提供稳定直流电的电池。这一发明为19世纪电学的实验和发展提供了最重要的工具。由于这一发现和发明，伏特的名字成为电势(电压)的基本单位。伏特因而被法国皇帝拿破仑邀请到法国讲学。
▲电动力学的诞生
对静电的研究和电流的发现，导致了电学方面的一场科学革命。
法国人安培发现：通电导体不但会对磁针发生作用，而且两根通电导体也会相互作用。当它们有同向电流时相互吸引(与静电荷不同，相同静电荷相互排斥)。当它们有反向电流时则相互排斥。在3年后，安培完整地发现了电流使磁体偏斜的方向法则——安培法则(右手螺旋法则)，并且给出了这一法则的完美数学形式(安培定律和安培环路定律)。由于他在电动力学上的开创性贡献，使安培的名字成为电流的单位(然而，安培生前的生活并不如意，他的父亲在革命中被斩首，这使年轻的安培精神上受到了刺激。他的晚年是在荣誉后面的忧虑和苦恼中度过的)。
更重大的发现接踵而来。英国大化学家戴维的助手法拉第(1791—1867)自1822年以来一直思考和尝试着把磁转化成电的设想。他试图用磁产生电。1831年，他终于成功了。他在实验中发现：当原线圈中的电流接通或断开时的瞬间，连接的次级线圈中会产生电流。他在反复实验中认识到：当闭合电路的磁通量发生变化(磁场强度发生变化)时，线路里就会产生感生电流，感生电动势的大小与闭合线路中磁通量的变化率成正比。同一时期，美国人亨利(1799～1878)甚至比法拉第更早独立地发现了电磁感应现象，但法拉第在1825年便担任了英国皇家研究院院长，由于他的地位和他对电磁世界的理论解释，使他的影响大大超过了亨利。电磁感应定律的发现，为发电机和电动机的制造奠定了理论基础，而法拉第也是这方面的先驱。
电磁学理论的大厦是由英国人麦克斯韦(183l—1879)最后完成的。在领略到法拉第成就的意义之后，麦克斯韦企图用完善的数学形式来表达它。1862年，他论证了位移电流的存在，并预言：变化着的电场和变化着的磁场会相互连续地产生，以波的形式向空间传播。这便是电磁波。10年后，麦克斯韦便把包括库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥和萨伐尔、法拉第等人发现的定律以及他本人的位移电流理论概括为一组积分形式的方程式(共4条)，并因此导出了电磁场的波动方程。由于式中电磁波的传播速度就等于当时测出的光速，麦克斯韦便预言：光也是一种电磁波。他的理论成了反映电磁运动基本规律的普遍理论。麦克斯韦1873年出版的《电磁学通论》与牛顿的《自然哲学的数学原理》和达尔文的《物种起源》同样被视为科学巨著。