（一） 古代埃及的农工技术和原初科学
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位于非洲东北部的尼罗河流域，在公元前4000年前就出现了以农业为主的文明古国——古埃及王国，它是世界上奴隶制历史最悠久的国家，于公元前525年为外族所侵占。在技术方面，古埃及曾在很长时期内影响了周围的民族，为人类文明留下了宝贵的遗产。古埃及是世界上最早进入奴隶社会的国家，因而，其基于意识形态外化的原初和科学技术必然在当时处于世界最高发展水平。
天文学和数学。古埃及的农业生产需要掌握尼罗河水泛滥的确切日期，因而根据天象来确定季节就成了十分重要的工作，天文学知识因此而不断积累和丰富。古埃及人在公元前2787年创立了人类历史上最早的太阳历。制定方法是把天狼星和太阳同时在地平线升起的那天(此时尼罗河开始泛滥 )定为一年之始，一年三季共12个月，每月30天，加上年终5天节日全年共365天。这个历法每年只有1/4天的差数，是今天世界通用公历的原始基础。由于尼罗河水每年泛滥之后须重新丈量和划定土地，年复一年的工作使古埃及人在几何学方面比当时的任何民族都做了更多的实践练习，积累了很多的数学知识。修建水利设施以及建筑神庙和金字塔，使这些数学知识得到应用，并且进一步丰富和发展。古埃及人用的是10进制记数法，能计算矩形、三角形、梯形和圆形的面积，以及正圆柱体、平截头正方锥体的体积。他们所用的圆周率π＝3.1605。在代数方面古埃及人能解一元一次方程和一些较简单的一元二次方程。这些知识后来成为古希腊人发展数学的基础。
解剖和医药学。古埃及人相信人死后能在另一世界继续生活，因而将死者解剖刷成木乃伊（干尸）。由此积累了很多人体生理和解剖知识，这些知识无疑有利于他们的医学的发展。古埃及医生能做外科手术，能治眼疾、牙痛、腹泻、肺病以及妇科的许多疾病。他们用各种植物、动物和矿物配制药物。古埃及的医药学是当时世界上最先进的，这些知识后来通过古希腊人对西方的医药学产生了很大的影响。
手工业技术。埃及的手工业也得到相当程度的发展。早在公元前2700年，古埃及人就造出了长达47米的船。公元前1600年发明了制造玻璃的技术，陶器、亚麻织物、皮革、纸草(用于书写)以及珠宝等制造工艺技术也都达到了很高水平。公元前1500年建前后古埃及人学会了青铜冶炼技术，但铜矿资源不丰富。铁器的使用较晚，到公元前7世纪才普遍代替铜器。
建筑技术。建筑技术是一项综合性技术，它能在很大程度上反映出一个社会的总的技术水平，在古代尤其如此。古代埃及在人类历史上最为显著的技术成就就是用石头建造至今犹存的巨大金字塔和神庙。金字塔是古埃及法老（国王）的陵基。现存的70多座金字塔中最大的一座为修建于公元前2600年的胡夫金字塔。塔高146.5米，底为边长山米的正方形，全培用琢磨过的巨大石块筑成，每块平均重2.5吨，共用巨石约230万块。石块间未用灰泥粘接，砌缝严密。古埃及人的神庙建筑也非常惊人，如现存尼罗河畔卡尔纳克的一座建于公元前14世纪的神庙，它的主殿占地约5000平方米，矗立着134根巨大的圆形石柱，其中最大的12根直径为3.6米，高约21米，可见其何等壮观。在三四千年前使用石器和青铜器的条件下，古埃及人竟然修建起了金字塔和神庙这样宏伟的建筑，实在是人类历史的奇迹。
（二） 古代两河流域的农工技术和原初科学
两河即西亚的底格里斯河和幼发拉底河。两河流域即今伊拉克美索不达米亚地区。自公元前4000年至公元前6世纪，该地区先后有奴隶制的苏美尔、巴比伦、亚述、迦勒底(新巴比伦 )等王国相继更迭。两河流域古代文明与古埃及文明几乎同时存在，其科技成就。也堪与后者媲美。
天文学和数学。在天文学方面古代两河流域比古埃及更早制订历法，他们的历法是阴历，即以月亮盈亏的周期29.5天为一个月，把一个月定为29天和30天相间排列。一年12个月即354天，不足的天数用置闰(过几年加一闰月)的办法来解决。古代两河流域人学会了区别行星和恒星，绘制了世界上最早的星图，并把黄道(太阳运行的轨迹)附近的恒星划分为12宫，每一宫的星座都以神话中的神或动物命名。古代两河流域在代数学方面很有成就。记数法是10进制与60进制并用，人们编制了许多数表以方便计算，有乘法表、倒数表、平方表、平方根表、立方表、立方根表等。他们能解一元一次方程、多元一次方程，也能解一些一元二次方程，甚至若干较为特殊的三次方程、四次方程和指数方程。在几何学方面，古代两河流域人突出的贡献是按60进制把周角分为360。1。分为60’，1’分为6O''，这种方法一直沿用至今。他们和古埃及人一样，也能正确计算出许多平面图形的面积和立体图形的体积。
医学和生物学。古代两河流域留存下来的关于医学的泥板书(在制好的湿泥板由上刻上文字)有800多块，反映出当时的医生用药物和按摩等许多方法治病，所用植物药已有150多种，还把一些动物的油脂制成的药膏用于治疗。记录下医生所治的疾病有咳嗽、胃病、黄症、中风、眼疾等。在一些泥板书上记录了100种动物和250种植物的名称，并且对动物作了世界上最早的分类。古代两河流域人还会在枣椰树开花时进行人工授粉，以增加椰枣的产量。
手工业和建筑技术业。公元前3000年前后的苏美尔人造出了世界上最早的轮车，以后又发明了用陶轮制陶器，还能造出一种用畜力牵引的播种机具。距今3600多年前的古巴比伦王国时期,玻璃制造业已有相当大的规模，从一些留存至今的色彩绚烂的玻璃器件可看出当时的工艺水平之高。古代两河流域的建筑材料主要是术材和未曾烧制的泥砖，有时也用石块，因此能保存下的建筑极少。公元前7世纪新巴比伦王国时期的城市建设表现出了相当高的技术水平。巴比伦城有内外三道城墙，其上共有塔楼300多座。用石板铺砌的笔直大道贯通全城。王宫旁的空中花园被后人称为世界七大奇迹之一。
冶金技术。大约在公元前4000年，苏美尔人就开始制造青铜器，公元前1800年前后的古巴比伦时期，青铜器的使用已相当普遍，比古埃及人更先进。在公元前1900年前后，两河流域西北部小亚细亚半岛上的赫梯人发明了冶铁技术，并且向两河流域推广了铁器的使用。公元前8世纪两河流域的亚述王国大量地用铁制造武器，形成了十贫强大的军事力量，同时表现此时两河流域已进入铁器时代。
古代埃及和两河流域的农工技术和原初科学文明表明，人类进入文明社会后，原初科学已经开始跨入了理论性知识的门槛,但这种理论仍然只能来自于直接的经验技术,所以, 原初科学的基本特征仍然是经验的.由于政治、宗教上的需要，产生了祭司一类的脑力劳动者，他们掌握文化，在进行宗教活动的同时，也对原初科学的知识的总结和深化起到了相当大的作用。在社会生产力水平不断提高的过程中，技术取得了长足的进步，表现出了劳动者尤其是工匠们的智慧和创造力。
（三） 古希腊的农工技术和原初科学
公元前6世纪，当古代埃及和两河流域相继为外族所侵占，文化也因之衰落之时，在欧洲的希腊地区崛起了新的科技文明。古代希腊包括以爱琴海为中心的周围地区，其中有今天的希腊本土和爱琴海东岸（今土耳其西海岸）的爱奥尼亚地区，以及意大利南部 （包括西西里岛）的一些地区。早在公元前2000年前后，希腊克里特岛就出现了奴隶城邦国家。以后历经变迁，到公元前6世纪，以雅典城邦为代表的古希腊社会经济和文化均进入繁荣时期，史称“雅典时期”。此时出现了大批专门从事学术研究的学者，他们之中的很多人都曾游学埃及和两河流域，学习了当地先进的科学文化知识。到公元前4世纪，北方的马其顿人战败希腊后又与希腊人一道发起东侵，建立了地跨欧、亚、非三大洲的大帝国。此时，文化中心由雅典转移到地属埃及的亚历山大城，希腊文化再度繁荣，科学又有了新的发展，史称“亚历山大时期”（或“希腊化时期”）。公元前1世纪罗马人征服希腊本土和希腊人活动地区，古希腊历史至此才结束。
天文学。古希腊的天文学开始于学者们对天体运行的观察和思辨。他们的一些结论，在今天看来仍然具有一定的真理性。如“地是在空中，没有什么东西支撑它”，“月亮并不是本身发光，而是反射太阳的光；太阳和大地是一样大的，是一团纯粹的火”，“宇宙以地为中心，地也是球形的”，日食是因为“太阳经过月亮的上面时，月亮遮掩了(太阳的)光线，在地下投下一个黑影”，“正如世界有产生一样，世界也有成长、衰落和毁灭”等等。构建宇宙模型是古希腊天文学的重要内容。毕达哥拉斯学派最早提出一个宇宙模型：整个宇宙为球形，中心天体名“中心火”。地球、太阳、月亮和金、木、水、火、土五大行星都绕中心火运行。欧多克索(公元前408～前355)构建的宇宙模型则是以地球为中心，日、月和五大行星以及恒星分别附着于27个同心透明球形壳层之上，围绕地球而旋转。为了更好地解释一些复杂的天体运动现象，人们用增加同心球的办法继续改进欧多克索的宇宙模型，最多时同心球达到55个。到了亚历山大时代，喜帕克(约公元前190～前120)创建了本轮-均轮模型来取代同心球模型。这个模型仍以地球为宇宙中心，各天体沿着自己的“本轮”作匀速圆周运动，本轮的中心又沿着各自的“均轮”绕地球作匀速圆周运动。这个模型比同心球模型更简单，能更好地解释日月距离的变化和行星不规则的视运动现象。在地心说流行的古希腊时代，居然有一名叫阿利斯塔克(约公元前310～前230年 )的天文学者提出了日心说!他认为太阳和恒星是不动的，地球和行星都绕太阳旋转，地球又绕自己的轴每日自转一周。这是哥白尼学说的前驱。可惜在当时它不为人理解，阿利斯塔克还被控犯渎神罪。古希腊的天文学还有许多方面的成就，如欧多克索和亚历山大时期的埃拉托色尼(约公元273～前192年)都先后用天文学方法测量过地球赤道的周长，后者测出的结果只比今测赤道周长少385.13公里。喜帕克在天文学史上首先发现岁差(即春分点西移现象)，他还测算了回归年、朔望月、月地半径之比的数值，都与今测值非常接近。他在天文仪器上也多有创造。古希腊的天文学虽不乏缺陷和错误，但与其他文明古国相比，它理论性最强，体系也最完整，测算方法也达到了古代的高峰。它对后世的天文学产生了深远的影响。
数学。和其他文明古国注重实用性不同，古希腊非常重视数学的理论、研究。在雅典时期对数学作出突出贡献的主要有毕达哥拉斯(约公元前560～前480)学派和智者学派。前者最著名的成就是对勾股定理(西方称毕达哥拉斯定理 )的证明和无理数根号2的发现；后者则提出了三个著名的几何作图难题，吸引了当时和后世无数的数学家为之苦心钻研，直到近代才证明出这些作图是不可能的。但数学家们在研究过程中却获得了不少理论成果，如发现了二次曲线和数学证明的穷竭法等。古希腊数学的最高成就体现在亚历山大时期欧几里得(约公元前323～前235)的不朽著作《几何原本》之中。该书把前人的数学成果用公理化方法加以系统的整理和总结，即从若干个简单的公理出发，以严密的演绎逻辑推导出467个定理，从而把初等几何学知识构成为一个完整的理论体系。《几何原本》为古希腊科学和后世西方学术的发展起了重要的示范作用。与欧几里得同时代的阿波罗尼(约公元前262～前190)所著《圆锥曲线》也是一部古希腊杰出的数学著作。他用平面截圆锥体而得到各种二次曲线，椭圆、抛物线、双曲线是由他命名的。也是同一时代的阿基米德(约公元前287～前212)研究出了求球面积和体积、弓形面积以及抛物线、螺线所围面积的方法。他用穷竭法解决了许多难题，还用圆锥曲线的方法解了一元二次方程。
物理学。古希腊的学者们对许多物理现象也悉心关注，作出了不少重要的发现。如注意到了磁石吸铁现象，知道了“风是空气的一种流动”，解释了虹出现的原因，认识到昕觉是声音使空气振动造成的等等。毕达哥拉斯学派研究了弦的长度和音律的关系，发现了要使音调和谐就必须使弦长成为简单的整数比。雅典时期著名的学者亚里斯多德(公元前384～前322)写了世界上最早的力学专著《物理学》。他认为地球上的物体的自然运动是重者向下，轻者向上，要改变这种自然状态就要靠外力。关于自由落体，他的结论是较重的物体下落速度更快，理由是它冲开介质的力比较大。亚里斯多德的物理学研究是没有实验根据的、纯思辩的，因而结论大多不正确。直到近代力学诞生后才纠正了他的错误。亚历山大时期的阿基米德不仅是位数学家，也是古希腊成就最大的物理学家，被后人誉为“力学之父”。他在静力学方面的一系列研究成果，如用逻辑方法证明杠杆原理并给出数学表达式、发现浮体定律、提出计算物体重心的方法等，达到了当时世界的最高水平。他还发明过很多机械，包括螺旋提水器、抛石机之类的比较复杂的生产工具和武器。阿基米德的贡献不仅在于他取得的科技成果，还在于他的科学研究方法。他既注重逻辑论证和数学计算，又注重观察和实验，这为后来的近代科学研究作了良好的示范。光学方面的研究成就，当首推欧几里德，他写的《光学》和《论镜》两书被认为是最早的光学专著。
生物学和医学。古希腊学者也对生命现象进行了观察和探索，如有人提出过“人是从鱼变化而成的，因为人在胚胎的时候很像鱼”的看法，这是一种原始的生物进化思想。亚里斯多德是对生物学贡献最大的古希腊学者。他在生物学史上首创了解剖和观察的方法。他记录了近500种动物，亲自解剖了其中的50种，并按形态、胚胎和解剖方面的差异创立了8种分类方法。古希腊的医学知识传自埃及和两河流域，公元前5世纪出现了职业医生。毕达哥拉斯学派的阿尔克芒（公元前6～前5世纪间）被称为“医学之父”，他通过解剖人体发现了视觉神经和联接耳和口腔的欧氏管，认识到大脑是感觉和思维的器官。希波克拉底(约公元前460～前377)是古希腊最著名的医生，他创立的医学理论“四体液说”认为人体中含有黄胆液、黑胆液、血液和粘液，四体液之间协调人便健康，失调则产生疾病。他描述了许多内外科疾病及其治疗方法，并在医学史最早作了详细的临床记录。希波克拉底十分重视医德，至今尚留存着他的“医生誓约”。
手工业技术。受地理条件的限制，希腊本土农业不发达。以种植油橄榄和葡萄为主，手工业和商业活动占重要地位。雅典就是最著名的工商业中心。制陶、制草、榨油、酿酒、造船、家具制作等都是古希腊的主要手工业行业。各行业都有较细的分工，反映出其技术上的进步。其中造船技术相当先进，公元前5世纪，一般商船达250吨位，并能造出桨帆并用的大型战舰。
古希腊的许多石砌建筑至今尚存残迹。如建于公元前5世纪的雅典娜神庙系用白色大理石砌成，阶座上层面积达2800平方米，四周回廊上立着46根高10。4米的大圆柱。亚历山大城是当时世界上最宏伟的城市，其南北向和东西向的两条中央大道均宽达90米，港口处有一座灯塔建于公元前279年，塔高超过120米，塔灯能使60里外的船只看见光亮。这些都显示出古希腊人高超的建筑技术水平。古希腊人较早地从西亚传入了冶铁技术，公元前16～前12世纪就有了铁器。到公元前9～前6世纪，铁器工具已普遍使用，人们己掌握了铁件的摔火、焊接和锻铁渗碳法制钢等技术。
（四）古代罗马的农工技术和原初科学
公元前7世纪后期，意大利半岛上的古罗马人建立了奴隶制的城邦。公元前2～前1世纪，罗马人征服了马其顿和希腊人的托勒密王朝，成为跨欧、亚、非三大洲的大帝国。公元1～2世纪是罗马帝国的鼎盛期。公元3世纪走向衰落，395年分裂成东、西部。476年西罗马为北方的日耳曼人所灭，标志着欧洲奴隶制社会的终结。东罗马则演变为封建制的拜占廷帝国。古罗马统治者长年忙于征战和处理庞大帝国浩繁的政务，很少关心原初科学理论和学术问题。罗马帝国在1～2世纪经济非常繁荣，技术上有了相当大的成就。但在原初科学理论上，与古希腊人相比较，罗马人要逊色得多。轻视理论思维，偏重实际应用，使古希腊的科学研究传统在罗马帝国时期中断了。
古罗马的原初科学。罗马人征服希腊人的地域后，有些学者的科学活动仍在继续。因此，在罗马帝国前期，承古希腊文化的余绪，依然有一些科学上的成就问世。(1)托勒密的《天文学大成》。托勒密(约85～168)是生活在罗马人统治下的亚历山大城的科学家。他是古希腊天文学的继承者和集大成者。他在喜帕克地心说的“本轮一均轮”宇宙模型基础上增加圆形轨道，构建了一个共有80个本轮和均轮的复杂的模型。托勒密的这个体系与实际观测结果非常符合，因而被西方天文学界采用了一千多年，直到近代哥臼尼提出日心说它才被取代。托勒密的《天文学大成》一书，成为天文学史上的名著，后经阿拉伯人翻译，易名《至大论》。托勒密在数学方面也有建树，他证明了许多与天文计算有关的球面三角定理。他还著有8卷的《地理学》一书。(2)老普林尼的《自然史》。老普林尼（23～79）是罗马学者，一生著述甚丰，其中最著名的是37卷的巨著《自然史》。该书包括了从天文学、地理学、生物学、医药学以至实用工艺和艺术等许多内容，是罗马帝国时期的一部百科全书。《自然史》实际上是将一些古希腊著作的内容摘录汇编而成的，老普林尼为此阅读了2000多种著作。该书在学术上虽无创新，但它保存了大量古代资料，反映了当时人们所掌握科技知识的程度，因而在科技史上也有其意义。(3)盖仑的“三灵气说”。医学作为一门实用学科，在古罗马还比较受到重视。罗马的医生继承了古希腊的医学传统，某些方面如外科手术、药物学等还有了较大发展。古罗马最著名的医学家是盖仑(129～199)，他行医多年，后来做了罗马皇帝的御医。他创立了“三灵气说”来解释人体的生理过程：食物营养在肝脏内变成深红的静脉血液后与“自然灵气”混合，由其推动经过心脏右侧循静脉流向全身，然后又从原路流回心脏；一部分血液会从心脏右侧通过隔膜上的细孔流进左侧，由此流经肺而与空气接触后带上“活力灵气”而转变成鲜红的动脉血，并受其推动循动脉流向全身，又从原路返回心脏；流经大脑的动脉血中的“活力灵气”，变成“灵魂灵气”由神经系统通至全身而支配人体的感觉和运动。盖仑的”三灵气说”多是臆测成分，包含不少谬误，但毕竟是关于人体生理过程的较为系统的学说。它在西方曾长期被奉为权威医学理论，直到17世纪血液循环学说确立后才被取代。盖仑写过131部著作，留传至今的有87部。
古罗马的技术。古希腊重视理论研究，但学者们不曾把技术作为学问来对待。轻视纯理论而注重技术的古罗马却有学者对技术加以系统研究，写出了一些很有价值的技术专著。(1)加图的《论农业》。意大利半岛农业发达，罗马人的农业技术在当时是很先进的。担任过监察官的加图(公元前234～前149)著有《论农业》一书，被认为是西方最早的农学著作。该书包含了许多农业生产技术和农学知识，还有农庄经营管理的内容。稍晚一些的瓦罗(公元前116～前27)也写过一部《论农业》，在农学史上也有一定的地位。(2)维特鲁维奥的《论建筑》。罗马成为一个强盛国家后营造了各种建筑，从许多至今犹存的遗迹可看出当时建筑技术的高超。如罗马大角斗场平面为椭圆形，长短径分别为188米和156米，外墙高48.5米，可容纳5～8万观众。古罗马的水道建筑也是工程庞大而壮观。首都罗马水道共有9条，总长达90多公里。罗马人还在帝国广阔疆土上修筑了许多公路和桥梁，构成了所谓“条条大道通罗马”的四通八达的交通网。维特鲁维奥(公元前1世纪)是古罗马著名的建筑师，他总结了古希腊以来的建筑经验，写出了世界上第一部建筑学专著《论建筑队内容涉及建筑的一般理论、设计原理、建筑师的教育以及建筑施工等多方面的问题。该书对西方建筑学产生了深远影响。担任过水道工程官员的弗朗提努也写过几部工程学著作。(3)赫伦的技术发明。赫伦(公元1世纪)是罗马帝国初期著名的学者和工程师，他有许多发明创造，写过不少著作。他制造过复杂的滑轮系统、鼓风机、计里程器、虹吸器、测准仪等多种机械器具。他还发明过一个蒸汽反冲球，作为玩具献给皇帝。这是最早的把热能转化成机械能的技术装置，是近代蒸汽轮机和现代喷汽动力的雏形，可情一直未得到实际应用。赫伦还精于数学，写过一部关于《几何原本》的评注，证明过一些定理。以三角形三边之长求三角形面积的公式S=√s(s-a) （s-c）(s-c)(a、b、C为三边之长，s为周长的一半 )就是赫伦最先得出的。
古代希腊罗马人创造了西方奴隶制社会原初科学和技术的最高成就。这些成就成了西方科技文明的源头。古希腊人注重对自然界的理论性探索，初步运用逻辑推理、数学运算和观察实验相结合的科学研究方法；古罗马人注重科学知识的实际应用和对技术问题进行理论总结，这些优良传统对后来近代科学技术的产生和发展起到了非常重要的启发和示范作用。
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