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农业和文明 随着农业的产生就发生了人类社会中的第一次大革命。它开始于近东的某一小小的地区，然后缓慢地扩大到世界其他部分去。这个缓慢过程至今仍在继续之中。
农业和一些新技术密切相关——驯养家畜，纺织，陶瓷生产和不久以后随之产生的对金属的利用。由于农业的发明而破天荒第一次有可能建立起来的两种社会结构，即贸易和城镇，对科学的发展更为重要。一种生产食物的新方法可能而且的确常常生产出一定数量的剩余食物，可以贮存和运输而不变质，这样就使越来越多的人有可能脱离生产食物的劳动而生活。这也使人们有可能到远处去觅求非食物的其他物质（开始时是孔雀石和琥珀之类的巫术用物品，接着是金属和建筑材料，）并运往农业中心。这样，贸易的办法就从更原始时期的礼仪性质的礼品交换中不知不觉地产生出来了。可是即使在物物交换的情况下，贸易也需要某种标准，于是度量衡和数第一次有了重要的实用价值。随着度量衡和数的使用，也就有可能把智力活动直接用于实用目的，这样就产生了一种并不是完全脱离实践的理论。度量衡和数需要有比记忆力更牢靠的记录，因而就产生了书写的技术。它开始时用于记帐，进而用于一切记录，并且使社会具有了在时间上前后连贯的面貌。从此，社会就再也没有丢失这种面貌。不久一切现代的贸易形式——信用、汇票、贷款和利息——就产生了，随之又产生了相应的数学。所以至少早在公元前4000年，商人和他的职员就已经必需拥有相当完备的算术和代数知识。
城镇和工匠 后来，贸易使许多村庄连成一起，不久就出现了城镇。城镇依靠许多村庄的余粮过活，并生产工具和奢侈起来同乡村交换。在城镇里，手工艺、特别是冶金工匠的新工艺，在经常很急迫的武器需求的刺激下，有了发展的机会。因为这时农业已有可能累积大量剩余粮食，战争和征服变得有利可图了。这些古代的城镇工匠约在公元前6000至4000年之间为我们留下了至今仍在使用的大部分生活技术：设有房间和炉灶的永久性的木石砖瓦结构房屋，浴室和排水设备，有轮子的车辆和船只，以及最简单的机器：斜面、滑轮、机床和螺丝。所有这一切都需要人们对力学和物理学有相当的了解。至于冶金工匠，他们还需要懂得化学。我们不知道人们当初对科学的理解是清清楚楚的，还是含含糊糊的：我们除了看到他们生产的物品外，没有看到什么记录。不过在公元前4000年至公元1500年之间那些技术相对停滞不前的局面说明，促成这些技术的产生的科学知识可能比我们所知道的要多。因为在那期间，尽管文明屡经变迁，除了数量和样式之外，技术传统大部分都原封未动地保存下来。
僧侣和工匠之间不幸的分家 当然，可能是由于文明的创造者已经十分妥善地找到了解决生活主要问题的办法，因而就没有什么力量推动后来人去加以改变。阻挠发展的可能是连绵不断的战争和不安定，不过另一个原因可能是：随着城市的兴起，实干家工匠和词令家僧侣之间第一次开始分家了。在许多世纪中，文字工作几乎完全是由僧侣包下来的；僧侣们的生活优于工匠而且更受人尊敬，因而能吸引最有才智的人。对生活有保障、毋需关心世俗之事的人来说，神学和形而上学是一种游戏，就象科学那样的有趣。理论家和实干家之间的界限一旦确立，物质上的进步和科学的发展都会变得困难、不肯定而且容易衰落。
天文学 幸而理论和实践还能继续在天文和医学两个领域里相遇。天文学对农业这项根本性工作、对制订历法都有实用价值，商人和航海家也需要利用天文学来区别星座以便导航。但是决不能让农民或商人自己去掌握天文学；它不但过于艰深，而且涉及上界之事，涉及掌握人类命运的神的领域。因而必须让僧侣们去解释和预告神的意志。占星术推动了精密而系统的观察，大大有助于天文学和一般科学。天文学是初等数学可以对外部世界现象给予有效解释的唯一领域，当时，只运用智力还不足揭开工匠活动中所包含的过于复杂的科学道理，不过天体的运动似乎是完全按几何学规律进行的，可以加以推导。这就需要进行观察和计算，而且也需要在各地都驻有天文学家长期进行工作，期限之长远远超过一个人的生命（这一点对我们的研究目的来说是很重要的）——这种情况就意味着需要有大帝国和稳固的政府。作为一种机构的科学事业是在寺院的天文观察所中诞生的。众星的运动是有规律的；行星和月球的运动极为复杂，迫使天文学家们进行愈来愈艰苦的努力来加以解释。几何学的主要轮廓就是在这个过程中完成的。
医学 医学的情况就不那么幸运了。人们对于某种医治疾病的方法的需要比对于天文学的需要更为急迫，不过医疗取得成功的机会必然要少得多。在上一世纪中叶以前，医生实际上还不可能明白自己为了行医所必须了解的基本生理学和化学现象。的确，在外科方面可以采取一些有效的措施，在护理方面也可以运用某种常识，所用药物的一小部分偶而也可能有些好处。不过，尽管医生有学问，他作为一个医务人员的主要任务仍然是使病人怀抱希望并使家属觉得尽了责任。由于医生侍候的是有钱有势的人，所以一开头医生就是从有特权和有知识的阶级中选拔的。由于有这样的出身，他们也的确想把他们的实践上升为某种理论。假如我们把希波克拉底药典等极少数有见地的著作除外的话，这些理论就都是一些比神学或哲学还可悲的胡思乱想，不过它们到底还是研究科学的一种尝试，我们的生物实验方法和科学教育制度在很大程度上应归功于这些医生们。
希腊人和科学 随着希腊文明的兴起，有一段时间似乎可能已经产生了我们今天所说的科学。早期的希腊人，特别是埃奥尼亚地方的希腊人，本身都是出身于海盗的商人。他们既对实用感兴趣，又对理论具有孩子般的好奇心。这两种气质对于澄清我们对宇宙的认识是大有好处的。希腊人当然不是直接去探索宇宙的。他们只是不择手段地去获得古代世界的一切技术。他们有一个极大的有利条件，就是他们刚刚开始接触到这些技术，还有新鲜之感；因此，他们从一开始就可以撇开纯属传说和纯属神秘的东西，挑选出有用的、有启发性的东西。最近的研究告诉我们：古希腊人的科学成果极少是纯由他们创始的，很多是直接从巴比伦人和埃及人那里引进来的。例如，希腊人的天文学成就是在别人进行了几百年有系统观察的基础上取得的，而在那几百年中，他们还仅是毫无教养的野蛮人。
哲学家们支配下的科学 但是理论家和实干家之间不幸的分家很快就变得十分明显了，到第五世纪，这种分家在希腊比在古代近东国家更加泾渭分明。这时，希腊人还在继续消化外来思想并在技术上取得某些进展，不过却得不到有权势者的赞助了。希腊各城邦已经把政治当作仅次于贸易和战争的切身大事了。为了从事政治活动，掌握语言技巧变得比掌握事物原理更为重要了。希腊人的最伟大的天才都是善于冥想的人物；他们设法理解客观世界，但仅仅是为了敬慕永恒的真理，苏格拉底和柏拉图对于利用人的智慧去促成变革，都感到深恶痛绝；他们从城邦之间和各城邦内部各阶级之间的毁灭性斗争中，看到了太多这类变革了。所以柏拉图写道：“人们从事科学是为了认识那永恒的事物，而不是为了认识暂时出现、但不久就消失的事物。”——《理想国》第七卷。
希腊文化复兴 随着亚历山大帝国和以后的希腊式城邦的建成，就开始发生了对这种观点的某种反动。亚历山大大帝的导师亚里士多德在自己的全面哲学中把实用因素和形而上学的因素结合起来，虽然他仅是通过后一因素对后代产生了影响。希腊的君主们喜欢比较实用的科学。这时的确也是希腊力学和数学的伟大时期，不过需要解决的问题是十分有限的，实际上只限于建筑和军事工程。围攻战和海战对机械制造技术提出了很高的要求。力学是天文学之后最容易以数学形式表述的学科。阿基米德本人就是一个伟大的技匠。他的工作表明：希腊人至少已完全掌握了静力学的原理了。
不过，我们认为更重要的是这样一个事实：在亚历山大城，科学工作破天荒第一次组织起来了，而且是由国家来组织的。亚历山大城博物院是图书馆，大学和研究院三位一体的结合体；科学家由国家供养，再不必到各处去觅求衣食了。
这个博物院的工作不久就蜕化变质，陷入故弄玄虚和神秘主义的泥坑。它依赖向君王们提供劳务存在下去。君王们的需要是很容易加以满足的；总有一大群奴隶随时准备去完成需要花费力气的工作。这一经济发展的时期也好景不长；各城邦不久就转入守势，希腊科学的最有前途的特征之一，对外国的好奇心，也消失了。只有文学、哲学和一点天文学存在下来。
伊斯兰教 不过，虽然博物院蜕化变质而且不复存在了，建立这样一个机构的想法却继续传下去。在科学史的下一时代，即伊斯兰教称霸的时代（那个时代把不出成果的罗马帝国时代丢在一旁），几所类似的机构设立起来了而且也兴旺过一个时期。当伊斯兰科学事业方兴未艾之际，促成希腊科学事业的那种既对实用发生兴趣又对理论发生兴趣的现象又重新出现了。伊斯兰教远远比希腊哲学更带有注重物质的倾向。最受尊敬的穆斯林不是农夫，战士，僧侣或哲学家而是有道德的商人。阿拉伯人大事搜罗希腊、波斯和印度的比较带有理论性质的著作，但是他们也注意收集手艺人的，特别是药剂师和金工工匠的著作。炼金术对化学所起的有力推动作用不下于过去占星术对巴比伦天文学所起的作用。化学同天文学与数学不同。这是一门只有通过逐渐积累实验结果才能加以掌握的学科。它并不需要用全面的理论加以圆满解释。事实上，早期的化学理论并没有对古代冶金工匠操作过程中包含的道理作出什么重要的说明。当讲求实效的化学家想要取得某种结果时，他明白该怎么办，不过他却不可能知道自己的方法所以奏效的真正原因。
中世纪 伊斯兰和希腊的科学知识传入还处于野蛮状态的中世纪西方的过程是缓慢的。在很长一段期间，它在那里完全没有用武之地。开头，人们更需要的是通过阿拉伯文译本传入的希腊哲学著作，接着才对比较具体的科学成就有所需求。西方人先是输入东方工匠和商人的产品——丝绸，钢铁，宝石，香料和药品，过了好几百年才尝试同样地生产这些产品，才尝试去发现这些产品的来源地。我们只偶尔在学者中间（例如大阿尔伯特和罗吉尔·培根）发现有人对科学的重要性及其对人类的价值有所觉察。中世纪的社会已经摆脱野蛮状态，建成了相对稳定的社会制度了，不过这个社会制度却是以一种原始的经济为基础的，因而也不需要先进的科学，更不能为先进科学提供发展机会。并不是说没有什么发明创造；而是说这些发明无从发展起来。在意大利有人在十三世纪就发明了同哈格里夫斯式纺纱机基本上相似的纺织机，并且实际投入了使用，但是，不久行会就因其危及手工业者生计而予以禁止。
中世纪社会正是由于十分成功地造成了停滞不前的状态因而也使得这种状态变得不稳定起来。社会秩序和安定有助于贸易，贸易使财富积累起来。财富的积累又同封建政府的经济不相适应。裂痕首先发生于意大利，现代的科学也是在那里诞生的。文艺复兴的经济方面和学术方面相互密切地发生作用。工商业仍照传统方式迅速发展，在此同时又重新发现了哲学的希腊本源，附带地也发现了科学的希腊本源。
现代科学的诞生 科学和贸易理论与实践之间的不幸差距虽然还相当大，但在某些方面却弥合起来了。优秀的工匠依靠自己的手艺出了名，甚至跻身于富人之列。某些有学问的人和某些贵族竟然肯对机械技巧感到兴趣了。在文艺复兴时期的意大利城市里，画家、诗人、哲学家和从希腊流浪来的学者都聚集在银行家或巨商的宅第中。科西莫·德·梅迪契于1438年在佛罗伦萨创办了第一所现代科学院、它固然仅是一个柏拉图式的学园，但却无疑是一个冲破了经院界限的科学院，而且还是以后接着成立的许多科学院的典范。希腊和伊斯兰科学事业初创时的条件在这里也具备了，不过却存在着一个重要的差别。西欧是一个比较贫穷而且人口稀少的地区；它的统治者一心想发财致富，但都缺乏发财致富的天然手段。采掘贵重金属、战争和无殊于海盗行径的海外贸易是最现成的手段。可是中世纪的基督教世界却极度缺少古代帝国的那种人力资源。
发明才能和学术的结合 发明才能就是在这时身价倍增。起初这种才能仅是工匠或水车工人的天然才具。小规模的采矿公司想要不吸收新的合伙人或者不支付雇佣工人的沉重工资，又能排水采掘矿砂，就只好自己去发明新机起来进行工作。不过后来，当封建王侯或巨商变成矿山、铸造厂和船只的主人时，他们自然要求助于有教养的人们，即技匠和数学教授们，或者不如说后者乘这个机会毛遂自荐。下面列举的列奥纳多·达·芬奇写给米兰公爵的信可以作为一个烩炙人口的例子。他在信中提出要制造一大批各式各样新式军用机械，要去管理排水和土木工程。并且还添了下面一句话作为补充：“我善于雕刻大理石像、铜像及石膏像；我的绘画能力亦不亚于任何人。”实际上，他大概是由于仪容和歌唱�