Bilim tarihi

Bilim tarihi, hem doğa hem de toplumsal bilimler dahil olmak üzere bilimsel bilgi ve bilimin gelişiminin incelenmesidir. 18. yüzyıl ile 20. yüzyıl arası dönemde, öteden beri yanlış bilindiği düşünülen olguların bilimsel gerçeklerle değiştirilmesi yolunu izlemiştir.

Bilim, gerçek dünyadaki olayların gözlemlenmesi, açıklanması ve öngörüsünü vurgulayan, bilim adamları tarafından yapılan, doğal dünya hakkındaki deneysel, kuramsal ve pratik bilginin bir bütünüdür. Buna karşılık, bilim tarihçiliği bilim tarihçileri tarafından kullanılan yöntemleri inceler.

İngilizce bir kelime olan ve ilk defa William Whewell tarafından kullanılan scientist (bilim insanı) tanımlaması nispeten yakın bir tarih olan 19. yüzyılda kullanılmaya başlanmıştır. Daha önce, araştırmacılar kendilerini "doğa filozofları" olarak adlandırıyorlardı. Doğal dünyaya ilişkin deneysel araştırmalar klasik antik çağlardan beri (örneğin Thales ve Aristo tarafından) tanımlanmış, bilimsel yöntem Orta Çağ'dan beri kullanılmıştır (örneğin, İbn-i Heysem ve Roger Bacon tarafından). Modern bilim, modern çağın erken döneminde, özellikle bilimsel devrim dönemine denk gelen 16. ve 17. yüzyıl Avrupa'sında gelişmeye başladı. Bilim tarihçileri geleneksel olarak, bilimi, daha önceki araştırmaları da içerecek şekilde yeterince geniş olarak tanımlamıştı.

18. yüzyıldan 20. yüzyılın sonlarına kadar bilim tarihi, özellikle de fizik ve biyoloji bilimlerinin çoğu için gerçek teorilerin yanlış inançların yerini aldığı, ilerici bir anlatımla sunulmuştur. Thomas Kuhn'unki gibi daha yeni tarihsel yorumlar, bilim tarihini paradigmalar veya kavramsal sistemler açısından, entelektüel, kültürel, ekonomik ve politik eğilimlerden oluşan daha geniş bir çerçeve içerisinde tasvir etme eğilimindedir.

Tarih öncesi çağlarda, teknik ve bilgi nesilden nesle sözlü bir gelenekle geçmiştir. Örneğin, mısırın tarım için Meksika'nın güneyinde evcilleştirilmesi, yaklaşık 9000 yıl önceye, yazım sistemlerinin geliştirilmesinden daha eski bir tarihe dayanmaktadır. Benzer şekilde, arkeolojik kanıtlar, yazının icadından önceki toplumlarda astronomik bilginin geliştiğini gösterir. Yazının gelişimi, bilginin muhafaza edilmesine ve çok daha doğru bir şekilde nesilden nesle iletilmesine olanak tanımıştır.

Bu dönemde insan fizyolojisi ile ilgili temel bilgiler bazı bölgelerde biliniyordu ve birkaç medeniyette simya ile ilgili uygulamalar yapılmaktaydı. Makroskobik flora ve faunayla ilgili kayda değer gözlemler yapılmıştır.

Eski Mısır, astronomi, matematik ve tıp alanlarında önemli ilerlemeler kaydetmiştir. Mısır’da geometrinin gelişmesinin temel sebebi, tarım arazilerinin düzenini ve mülkiyetini, her yıl Nil nehrinde gerçekleşen taşkınlardan korumak için yapılan araştırmalardır. 3-4-5 dik üçgen ve diğer geometri kuralları doğrusal yapılarla birlikte Mısır mimarisindeki sütun ve lentoların yapımında kullanılmıştır. Mısır ayrıca Akdeniz'in çoğu için bir simya araştırma merkezi olmuştur. Günümüze ulaşmış olan ilk tıbbi belgelerden biri olan Edwin Smith Papirüsüü muhtemelen beyni tarif eden analiz etmeye çalışan en eski belgedir: bu modern sinirbilimin başlangıcı olarak görülebilir. Mısır tıbbı bazı etkili uygulamalara sahip olmasına rağmen genellikle etkisiz ve bazen de zararlıydı. Örneğin tıbbi tarihçiler, eski Mısır ilaçbiliminin büyük ölçüde etkisiz olduğuna inanmaktadırlar. Buna rağmen, hastalığın tedavisinde inceleme, tanı, tedavi ve öngörü bileşenlerini kullanmışlardır. G. E. R. Lloyd’a göre bunlar temel deneysel bilim yöntemiyle paralellik sergiler ve bu metodolojinin geliştirilmesinde önemli rol oynamıştır. Ayrıca Ebers papirüs’ü (MÖ 1550) geleneksel deneyciliğin bulgularını da içerir.

Sümer'deki (şimdiki Irak'ta) Mezopotamya halkı, MÖ 3500'lerin başlangıcından itibaren, dünya ile ilgili bazı gözlemlerini sayısal verilerle kaydetmeye başlamışlardı. Fakat gözlem ve ölçümlerin bilimsel yasaları aydınlatmaktan başka amaçlar için yapıldığı görülmektedir. Pisagor yasalarının somut bir örneği, MÖ 18. yüzyılda kaydedilmiştir: MÖ 1900 tarihli Mezopotamya çivi yazımı tableti olan Plimpton 322, bazı Pisagor üçlülerini (3, 4, 5) kaydeder (5, 12, 13). …, Pisagor teoreminin soyut bir formülasyonu yok iken, Pisagor’dan yaklaşık 1000 yıl önce kaydetmişlerdir.

Babil astronomisinde, yıldızların, gezegenlerin ve ay'ın ait hareketlerin kayıtlarının, yazarların yarattığı binlerce kil tablet üzerinde kaldı. Mezopotamya'daki ilk bilim adamları tarafından belirlenen güneş ayı ve ay ayı gibi astronomik dönemler, günümüzde hâlen yaygın bir şekilde batılı takvimlerde kullanılmaktadır. Bu verileri kullanarak, gün ışığının yıl boyunca değişen uzunluğunu hesaplamak ve Güneş, Ay ve gezegenlerin ayrıca tutulmaların görünümlerini ve kaybolmalarını tahmin etmek için aritmetik yöntemler geliştirdiler. Bir Keldani astronomu ve matematikçisi olan Kidinnu gibi yalnızca birkaç gökbilimcinin ismi bilinmektedir. Kidinnu’nun çalışmaları, günümüzdeki takvimlerde kullanılan güneş yılı için önemlidir. Babil astronomisi "astronomik olayların detaylı bir matematiksel tanımını yapmaya yönelik ilk ve oldukça başarılı girişim" idi. Tarihçi A. Aaboe'ya göre, "Helen dünyasında, Hindistan'da, İslam dünyasında ve Batı'da yapılmış olan birçok bilimsel astronomi çalışması, belirleyici ve temel yollarla Babil astronomisine bağlıdır.

Klasik Antik dönemde, evrenin işleyişine ilişkin sorgunun izleri, hem güvenilir bir takvim oluşturma hem de çeşitli hastalıkların nasıl tedavi edileceğinin belirlenmesi gibi doğal amaçlar için yapılan araştırmalarda, doğa felsefesi olarak bilinen soyut araştırmalarda görülmektedir. Kendilerini, doğa filozofu, yetenek gerektiren bir mesleğin uygulayıcıları (örneğin doktorlar) veya dini bir geleneğin takipçileri olarak (örneğin, tapınak şifacıları) olarak düşünen eski insanlar ilk bilim insanları olarak kabul edilebilir.

Öncü Sokratlar olarak bilinen ilk Yunan filozoflar komşularının mitlerinde bulunan soruna değerli yanıtlar sundular: "Yaşadığımız düzeni nasıl buldular?”. "bilimin babası" olarak kabul edilen, Sokratizm öncesi filozofu olan, Thales (MÖ 640-546) doğal olaylar için doğaüstü olmayan açıklamaları öne süren ilk kişi oldu. Örneğin, karalar suyun üzerinde yüzmektedir ve depremler tanrı Poseidon’dan değil karaların üzerinde yüzdüğü bu suların çalkalanmasından meydana geldiğini ileri sürer. Thales'in öğrencisi olan Samos’lu Pisagor’u, kendi için matematiği araştıran Pisagor okulunu kurdu ve Dünyanın küre şeklinde olduğunu öne süren ilk kişi oldu. Leucippus (MÖ 5. yüzyıl) tüm maddenin atomlar olarak bölünemeyen, tekrar etmeyen birimlerden oluştuğu teorisi ile atomculuk kavramını başlattı. Bu teori, öncelikle öğrencisi Demokritos daha sonra da Epikür tarafından oldukça genişletilmiştir.

Ardından, Plato ve Aristo, daha sonraki doğa araştırmalarını da şekillendirecek olan, doğa felsefesi hakkında ilk sistematik tartışmaları yaptılar. Tümdengelimli akıl yürütmenin geliştirilmesi, daha sonraki bilimsel araştırmalar için yararlı olmuştur. Plato, MÖ 387'de sloganı "Geometri bilmeyen giremez" olan ve birçok önemli filozof yetiştiren Platon Akademisini kurdu. Plato'nun öğrencisi Aristo, deneyciliği ve evrensel hakikatlere gözlem ve tümevarım yoluyla ulaşabileceği fikrini ortaya koyarak bilimsel yöntemin temellerini attı. Aristo, biyolojik nedensellik ve yaşam çeşitliliğine odaklanan ve deneysel nitelikte birçok biyolojik yazı da üretti. Özellikle, çevresindeki bitki ve hayvanların alışkanlıkları ve özellikleriyle ilgili birçok gözlem yaptı ve 540'tan fazla hayvan türünü sınıflandırarak en az 50 tanesini inceledi. Aristo’nun çalışmaları İslam dönemi ve Avrupa bilimini etkiledi ve sonunda Bilimsel Devrim'de yerini aldılar.

"İnsanlar Arşimet’in denge kanunlarını hazırlamasından binlerce yıl önce, bu ilkeler hakkında pratik ve sezgisel bilgiler yardımıyla, tartım işlemini yapıyordu. Arşimet’in yaptığı bu pratik bilginin kuramsal etkilerini sıralamak ve ortaya çıkan bilgiyi mantıksal olarak tutarlı bir sistemi olarak sunmaktı."

"Şaşkınlık içerisinde kendimizi modern bilimin eşiğinde buluyoruz. Bazı çevirilerden alıntılara modernite havası verildiği de söylenemez. Ne münasebet. Bu yazıların kelime dağarcığı ve tarzı kendi sözcük dağarcığımızdan ve tarzımızdan türetilen kaynaktır."

Coğrafya uzmanı Eratosthenes Dünya'nın çevresini doğru olarak hesaplarken, gök bilimci Samos’lu Aristarchus’u, güneş sisteminin helyosentrik (güneş merkezli) bir modelini öne süren ilk kişi oldu. Hipparkos (MÖ 190 - yaklaşık 120) ilk sistematik yıldız kataloğunu üretmiştir. Helenistik dönemde astronomi ve mühendislikteki başarı düzeyi, gezegenlerin konumunu hesaplamak için kullanılan bir analog bilgisayar olan Antikythera mekanizması (MÖ 150-100) tarafından etkileyici bir şekilde ortaya koyulmaktadır. Benzer karmaşıklığa sahip teknolojik eserler, mekanik astronomik saatlerin Avrupa'da ortaya çıktığı 14. yüzyıla kadar bir daha ortaya çıkmadı.

Tıp alanında, Hipokrat (MÖ 460 - 370) ve takipçileri pek çok hastalığı ve tıbbi durumu tanımlayan öncüler oldular ve günümüzde hekimler için hâlen geçerli olan Hipokrat Yemini geliştirdiler. Herophilos (MÖ 335-280) insan vücudunu kesip inceleyerek sinir sistemini tanımlayan ilk kişi olmuştur. Galen (MS 129 - 200) beyin ve göz ameliyatları da dahil olmak üzere neredeyse iki bin boyunca tekrar denenmeyen pek çok cesur operasyonlar gerçekleştirdi.

Helenistik Mısır'da, Öklid matematiksel titreşimin temellerini attı ve bugüne kadar yazılmış en ilham verici ders kitabı olan ve günümüzde hala kullanılan Elemanlar isimli eserinde, önerme, teori ve kanıt kavramlarını tanıttı. Tüm zamanların en büyük matematikçilerinden biri olarak kabul edilen Arşimet, bir sonsuz serinin toplamı ile bir parabolün yayı altındaki alanı hesaplamak için tüketme yöntemini kullandı ayrıca sayısının inanılmaz derecede doğru bir yaklaşımını verdi. Bunun yanında fizikte, hidrostatik, statik ve kaldıraç prensibinin temellerini attığı bilinmektedir.

Theophrastus, bitki ve hayvanların ilk tanımlamalarını yazdı, ilk sınıflandırmayı yaptı ve mineralleri sertlik gibi özellikleri açısından inceledi. Theophrastus'un halefi olarak görülen Yaşlı Pliny, MS 77 yılında doğal dünyanın en büyük ansiklopedilerinden birini üretti. Örneğin, elmasın oktahedral şeklini doğru bir biçimde anlatır ve elmas tozu’nun çok sert olması sebebiyle diğer mücevherleri kesip cilalamak için gravürcüler tarafından kullanıldığından bahseder. Kristal biçiminin öneminin farkına varılması, modern kristal biliminin öncüsüdür. Ayrıca, diğer minerallerin kendine özgü kristal şekillerine sahip olduklarını da söyler. Bunun yanı sıra kehribar taşının çam ağaçlarının fosilleşmiş bir reçinesi olduğunu, içinde hapsolmuş böcekler bulunan örneklerden yola çıkarak fark eden ilk kişilerden biridir.

Matematik: Hindistan’daki matematiksel bilginin en eski izleri İndus Vadisi Uygarlığı'na (MÖ 4. binyıl~ MÖ 3. binyıl) aittir. Bu medeniyet zamanında yaşamış insanlar tuğladan yapılmış bir yapının sağlamlığı ve dengesi için uygun görülen 4:2:1 oranlarında olan tuğlalar yaptılar. Ayrıca uzunluk ölçümünü, yüksek bir doğruluk derecesinde standart hale getirmeye çalıştılar. Uzunluğu yaklaşık 3.4 santimetre olan (1.32 inç) on eşit parçaya bölünmüş bir cetvel olan Mohenjo-daro cetveli’ni tasarladılar. Eski Mohenjo-daro'da imal edilen tuğlalar genellikle bu uzunluk birimin tam katları olan boyutlara sahipti.

Hint gök bilimci ve matematikçisi Aryabhata (476-550) bazı trigonometrik fonksiyonlarla birlikte (sinüs, versine, kosinüs ve ters sinüs dahil olmak üzere) trigonometrik tabloların yanında cebir ve algoritma tekniklerini tanıtmıştır. MS 628 yılında Brahmagupta, yerin bir çekim kuvveti olduğunu ileri sürdü. Ayrıca, dünya genelinde şu anda evrensel olarak kullanılan Hint-Arap rakam sistemi ile birlikte sıfır sayısının kullanımını açıkça belirtti. İki gök bilimcinin metinlerinin Arapça çevirileri Arap rakamlarını 9. yüzyılda İslam dünyasına tanıtacaktı. 14. ve 16. yüzyıllar arasında Kerala astronomi ve matematik okulu, trigonometri ve analiz gibi alanlar da dahil olmak üzere astronomi ve özellikle matematikte çok önemli ilerlemeler kaydetti. Özellikle, Sangamagrama Madhava "matematiksel analizin kurucusu" olarak düşünülmektedir.

Astronomi: Astronomik kavramlardan bahseden ilk metin, Hint dini edebiyatı olan Vedalar'tan gelmektedir. Sarma'ya göre (2008): "Rigveda'da evrenin varoluşu hakkında akılcı yorumlar bulunur, bunlar; evrenin yapısı, küresel dünya ve 360 günden oluşan 1 yılın 12 eşit parçaya bölünüp, her biri 30 günden oluşan periyodik aylara bölünmesidir." Bhāskara tarafından 12. yüzyılda yazılmış olan Siddhanta Shiromani'nin ilk 12 bölümü, gezegenlerin ortalama boylamları; gezegenlerin gerçek boylamları; günlük döngü’nün üç problemi; ayın yeni ay ve dolunay fazları; ay tutulmaları; güneş tutulmaları; gezegenlerin enlemleri; yükselmeler ve ayarlar; ayın hilali; gezegenlerin birbirleriyle bağlantıları; sabit yıldızlarla gezegenlerin bağlantıları; ve güneş ve ayın pataları. İkinci bölümün 13. faslı, kürenin doğasını ve buna dayanan önemli astronomik ve trigonometrik hesaplamaları kapsar. İkinci 13 bölümlük kısım, kürenin doğasını ve buna dayanan önemli astronomik ve trigonometrik hesaplamaları kapsar.

Nilakantha Somayaji'nin astronomik tezi Tantrasangraha, 17. yüzyıldaki Johannes Kepler’e kadar en doğru astronomik model olan ve Tycho Brahe tarafından ortaya atılan Tychonic sistemle benzer özellikler taşımaktadır. İlk dilsel etkinlikler Sanskrit dili analizi ile birlikte Vedik metinlerin doğru okunması ve yorumlanması amacıyla Demir Çağı’nda Hindistan'da (MÖ 1. binyıl) bulunur. Sanskritçenin en önemli gramer uzmanı olan Pāîini (MÖ 520-460) 4000’e yakın kuralı formüle ederek üretken bir dilbigisi oluşturmuştur. Analitik yaklaşımının doğasında fonem, şekil bilgisi ve kök kavramları bulunmaktadır.

Tıp: Şimdiki Pakistan’da neolitik mezarlıklardan elde edilen bulgular erken tarım medeniyetlerindeki diş hekimliğiyle ilgili kanıtlarını göstermektedir. Ayurveda, MÖ 2500'den önce antik Hindistan'da ortaya çıkmış olan geleneksel tıp sistemidir ve günümüzde dünyanın çeşitli yerlerinde alternatif tıp yöntemi olarak uygulanmaktadır. Bununla alakalı en ünlü yazılı metin olan Suśruta'nın Suśrutasamhitā, rinoplasti, yırtık kulak loblarının onarımı, perineal litotomi, katarakt ameliyatı ve diğer bazı cerrahi işlemler gibi cerrahi prosedürlerin tanımlanmasını gösteren bir kaynaktır.

Metalurji: Wootz, pota ve paslanmaz çelik Hindistan'da icat edildi ve çoğunlukla Klasik Akdeniz dünyasına ihraç edildi. Hint Wootz çeliği, Roma İmparatorluğu'nda en iyi çelik olarak düşünülüyordu büyük saygı görüyordu. Ortaçağdan sonra çok özel tekniklerle Suriye'de üretilen "Şam çeliği" 1000 yılına kadar ithal edildi.

Matematik: Çinliler ilk hesaplamaları yapmak için sayım tahtalarında pozisyonel ondalık bir sistem kullandılar. 10'u ifade etmek için, sağdaki ikinci kutuya tek bir çubuk yerleştirilir. Konuşulan dilde İngilizceye benzer bir sistem kullanılır: ör. dört bin iki yüz yedi. Sıfır için herhangi bir sembol kullanmadılar. MÖ 1. yüzyıla kadar negatif sayılar ve ondalık kesirler kullanılıyordu ve Matematik Sanatında Dokuz Bölüm, Horner yöntemi ile yüksek mertebeden kökleri çıkarmak ve doğrusal denklemleri çözmek için kullanılan yöntemleri ve Pisagor teoremini içeriyordu.

Astronomi: Çin'den gelen astronomik gözlemler, herhangi bir medeniyete ait en uzun süreli kayıt serisi olup güneş lekelerinin (MÖ 364'te 112 kayıt), süpernovaların (1054), ay ve güneş tutulmalarını kayıtlarını içerir. 12. yüzyılda tutulmaların tahminlerini makul bir şekilde doğru yapabiliyorlardı, ancak Ming hanedanlığı döneminde bu bilgiler kayboldu. Ardından, Jesuit Matteo Ricci tahminleri nedeniyle 1601 yılında büyük kabul gördü. MÖ 635'te Çinli gök bilimciler, kuyruklu yıldızların kuyruklarının daima güneşten uzak olduğunu gözlemişti.

Çinliler, antik çağlardan beri gökyüzünü tanımlamak için ekvatoral sistem kullandılar ve 940 yılında, silindirik (Mercator) bir projeksiyon kullanarak yıldız haritası çizdiler. MÖ 4. yüzyıldan itibaren halkalı küre ve MÖ 52'den itibaren ekvatoral eksende kalıcı olarak monte edilen bir küre kullanımı kaydedilmiştir. MS 125'te Zhang Heng, küreyi gerçek zamanlı olarak döndürmek için suyun gücünü kullandı. 1270 yılına gelindiğinde, Arap torquetum ilkelerini birleştirdiler.

Sismoloji: Felaketlere daha iyi hazırlık yapmak için Zhang Heng, MS 132'de deprem olduğu anda başkent Luoyang'daki yetkililere anında uyarı vermesi için sismometreyi icat etti. Zhang mahkemeye kuzeybatıda bir deprem yaşandığını söylediği sırada başkentte hiçbir sallantı hissedilmemesine rağmen kısa bir süre sonra Luoyang’ın 400 km ile 500 km kuzeydoğusunu depremin vurduğu mesajı geldi. Zhang, cihazını "mevsimsel rüzgarları ve Dünya'nın hareketlerini ölçmek için alet" (Houfeng didong yi 候 风 地动 仪) olarak adlandırdı. Bu şekilde adlandırmasının sebebi ise Zhang ve diğerlerinin, depremlerin muhtemelen sıkışmış havanın basıncından dolayı kaynaklandığını düşünmesiydi. Ayrıntılı bilgi için Zhang'ın sismometresine bakın.

Çağlar boyunca Çin’deki bilim alanına çok önemli katkılarda bulunan birçok kişi vardır. Bunlar arasında iyi örneklerden birisi bilim insanı, polimat ve aynı zamanda devlet adamı olan Shen Kuo’dur (1031-1095). Yön bulmak için kullanılan manyetik iğne pusulasını tanımlayan ilk kişi oldu, gerçek kuzey kavramını keşfetti. Ayrıca güneş saati,halkalı küre ve su saati tasarımını iyileştirdi, teknelerin tamir edildiği yüzer havuzların kullanımını tanımladı. Shen Kuo, su baskınlarının doğal sürecini ve Taihang Dağları'ndaki deniz fosillerinin (Pasifik Okyanusu'ndan yüzlerce kilometre uzakta) bulgularını gözlemledikten sonra arazi oluşumu diğer bir deyişle jeomorfoloji teorisi geliştirdi. Ayrıca, Shaanxi eyaletindeki Yan'an'da, yer altında bulunan taşlaşmış bambuları gözlemledikten sonra, zaman içerisinde yeryüzünde kademeli bir iklim değişikliği olduğu teorisini benimsedi. Bir başka önemli polimat ve astronom olan Su Song (1020-1101) yıldız haritalarından oluşan bir gök atlası yaptı, botanik, zooloji, mineraloji ve metalurjinin ilgili konuları ile farmasötik bir tez yazmış ve 1088 yılında Kaifeng kentinde büyük bir astronomik saat kulesi inşa etmiştir. Bu saat kulesi bilinen en eski sonsuz güç iletim zinciri mekanizmasını içermektedir.

16. ve 17. yüzyıllarda Çin’deki Avrupalı Hristiyan misyonerlerin yazışmaları sayesinde, bu eski kültüre ait bilimsel başarılar Avrupalı bilim adamları tarafından kabul ve takdir gördü ve Avrupa'da tanındı. Çin teknolojisi ve bilim tarihi üzerine Batılı akademik düşünce, Joseph Needham ve Needham Araştırma Enstitüsü’nün çalışmaları sayesinde galvanizlendi. İngiliz bilim insanı Needham'a göre Çin'in teknolojik başarıları arasında şunlar yer aldı; ilk sismolojik dedektörler (2. yüzyılda Zhang Heng), suyla çalışan göksel küre (Zhang Heng), ondalık sistemin bağımsız icadı, kuru havuz, sürgülü kapaklar, çift etkili pistonlu pompa, dökme demir, yüksek fırın, demir pulluk, çok borulu tohum dikme aleti, el arabası, asma köprü, harman savurma makinesi, döner fan, paraşüt, doğalgaz yakıt, kabartma haritası, pervane, tatar yayı, katı yakıt roketi, çok kademeli roket, kurtarma kayışı, mantık, astronomi, tıp ve diğer alanlardaki gelişmeler.

Bununla birlikte, kültürel etkenler, Çin’dek bu gelişmelerin "modern bilim" diye tabir ettiğimiz şeye dönüşmesini engelledi. Needham'a göre, Çin aydınlarının dini ve felsefi görüşleri, doğa yasaları fikirlerini kabul edememelerine neden olmuş olabilir.

Roma İmparatorluğunun bölünmesi ile birlikte, Batı Roma İmparatorluğu geçmişinin çoğuyla olan temasını kaybetti. Yunan felsefesi, Orta Doğu’da yeni kurulan Arap İmparatorluğu'nda bir miktar destek buldu. 7. ve 8. yüzyılda İslam'ın yayılmasıyla, İslam Altınçağı olarak bilinen İslam bilimi dönemi 13. yüzyıla kadar sürdü.Çeşitli faktörler bu dönemde bilimin gelişmesine yardım etti. Tek bir dil olan Arapça'nın kullanılması, bir tercüman olmaksızın iletişim kurulmasına izin verdi. Hint öğrenme kaynakları ile Bizans İmparatorluğu'ndaki Yunan metinlerine erişim, Müslüman akademisyenlere üzerine inşa edebilecekleri bir bilgi tabanı sağlamıştır.

Bizans İmparatorluğu hala Konstantinopolis gibi öğrenim merkezlerini korurken, Batı Avrupa bilimi, 12. ve 13. yüzyıllarda Orta Çağ üniversitelerinin gelişimine kadar manastırlarda sürdürülmüştür. Manastır okullarının müfredatı, az sayıda antik metinler ile birlikte tıp ve zamanın kaydı gibi pratik konular üzerine yapılan yeni çalışmalar incelenmiştir.

Bilimsel yöntem, İbn-i Heysem’in Optik (MS 1000) adlı eserinde kaleme aldığı optik deneylerinden başlayarak, metodoloji alanında önemli ilerlemelerin yapıldığı İslam dünyasında gelişmeye başlamıştır. Bilimsel yöntemdeki en önemli gelişim, Müslüman bilim adamları arasında başlayan, genel olarak deneysel bir yönelim içinde kurulmuş olan ve birbiriyle rekabet eden bilimsel kuramları birbirinden ayırmak için deneylerin kullanılmasıydı. İbn-i Heysem optik alanında yaptığı deneysel çalışmalar ve teoriler sebebiyle optik biliminin babası olarak kabul edilmektedir. Bazıları, İbn-i Heysem'i modern bilimsel metodu geliştirdiği için "ilk bilim insanı" olarak nitelendirdiler. Matematikçi Muhammed b. Musa el-Harezmi’nin adı algoritma kavramına verilirken, cebir terimi onun çalışmalarından biri olan El-Cebir’den türetilmiştir. Şu anda kullanılan Arap rakamlarının Hindistan'dan geldiği bilinmektedir ancak Müslüman matematikçiler ondalık sayı gösteriminin tanıtımı gibi birçok geliştirme yapmışlardır.

El-Battani astronomi alanında, Batlamyus’un Hè Megalè Syntaxis (Büyük tez)’in, Almagest olarak çevrilerek saklanan, Hipparchus’un ölçümlerini geliştirdi. El-Battani ayrıca, Dünya eksenel deviniminin ölçüm hassasiyetini geliştirdi. Battani, İbn-i Heysem ile birlikte Averroes, el-Tusi, Mo'ayyeduddin Urdi ve İbn-i Şâat gibi Maragha gök bilimcileri tarafından yer merkezli modele yapılan düzeltmeler Kopernik’in güneş merkezli modeline benzemektedir. Güneş merkezli teoriler, Ja'fer İbn Muhammed Ebu Ma'shar el-Balkhi, Ebû Rayhan Biruni, Abu Said el-Sijzi, Kutub-al-Dinî Şirazi ve Necm el-Dîn el-Kâzminî el-Kâtibî, gibi diğer birçok Müslüman gök bilimci tarafından da tartışılmış olabilir. Müslüman kimyagerler ve simyacılar modern kimyanın kurulmasında önemli bir rol oynadılar. Will Durant ve Fielding H. Garrison gibi araştırmacılar, Müslüman kimyagerleri kimyanın kurucuları olarak görüyorlardı. Özellikle Câbir bin Hayyan birçok kimse tarafından kimyanın babası olarak görülür. Arap bilim adamlarının eserleri, önce Roger Bacon'u (deneysel metodu Avrupa'ya tanıttı, Fars yazarlarından çok etkilendi) ve daha sonra da Isaac Newton'u etkiledi. Alim Al-Razi, kimya ve tıbba katkılarda bulundu. İbni Sina (Avicenna) İslam dünyasının en etkili filozofu olarak görülüyor. Deneysel tıp bilimine öncülük eden ve klinik denemelerde yapan ilk doktordu. Tıp alanında onun en dikkat çekici iki eseri olan Kitāb el-Hisfahâr (Şifa Kitabı) ve The Canon of Medicine, hem Müslüman dünyasında hem de Avrupa'da standart tıbbi metinler olarak 17. yüzyıla kadar kullanılmıştır. Tıp alanında yaptığı birçok katkının arasında bulaşıcı hastalıkların bulaşıcı doğasının keşfi ve klinik farmakolojinin tanıtılması bulunmaktadır.

İslam dünyasındaki diğer ünlü bilim adamları arasında, Farabi (polimat), Abu-el-Kaim el-Zahrawi (ameliyatın öncüsü), Abū Rayhān el-Bīrūnī (İndology'nin öncüsü, jeodezi ve antropoloji), Nasihir-i Dîn el-Tûsî (polimath) ve İbn Haldun bulunmaktadır (Demografi, kültür tarihi, tarih yazımı, tarih felsefesi ve sosyoloji gibi sosyal bilimleri öncüsü).

İslam bilimi, Avrupa'daki Rönesans'tan önce 12. veya 13. yüzyılda, kısmen kütüphaneler, gözlemevleri, hastaneler ve üniversitelerin yok edildiği Moğol fetihleri ile gerilemeye başladı. İslam'ın Altın Çağı, 1258 yılında Abbasi halifeliğinin başkenti olan Bağdat bilim merkezinin tahrip edilmesi ile kapanmıştır.

Avrupa'nın entelektüel canlanması, 12. yüzyılda Orta Çağ üniversitelerinin doğuşuyla başlamıştır. İspanya ve Sicilya’daki İslam dünyasıyla olan temaslar ayrıca Reconquista ve Haçlı Seferleri sırasında Aristo, Batlamyus, Jābir bin Hayyān, el-Harezmi, İbn-i Heysem (Alhazen), İbn-i Sina (Avicenna) ve İbn Rüşd (Averroes)'ün eserleri de dahil olmak üzere bilimsel Yunanca ve Arapça metinlere erişim imkânına sahip oldular. Avrupalı bilginler, 12. yüzyılda Arapça'dan Latince'ye çevirilerin desteklendiği "Toledo Çevirmenler Okulu"nun tercüme programlarına erişme imkânına sahiptiler. Daha sonra Michael Scotus gibi tercümanlar bu metinleri doğrudan incelemek için Arapça öğrendiler. Avrupa üniversiteleri bu metinlerin tercüme edilmesi ve çoğaltılmasına maddi olarak yardımcı olmuş ve bilim toplulukları için ihtiyaç duyulan yeni bir altyapı tesis etmiştir. Aslında, Avrupa üniversitesi doğal dünyayla ilgili birçok çalışmayı ve doğayı kendi müfredatının merkezinde koymuştur ve Orta Çağ üniversiteleri bilimin önemine modern üniversitelerden daha çok vurgu yapmıştır.

Bunun yanında Avrupalılar, Moğolistan barışının bir sonucu olarak, daha da doğuya (özellikle de Marco Polo) yönelmeye başlamışlardır. Bu, Hint geleneği ile Çin kültürü ve medeniyetinin, Avrupa geleneği içindeki farkındalığının artmasına yol açtı. Malmesbury Eilmer'in (11. yüzyılda İngiltere'de Matematik eğitimi alan) ilk uçuşu ve Laskill'deki Cistercian fırının metalürjik başarımları gibi teknolojik gelişmeler de yapılmıştır.

3. yüzyılın başında, entelektüel açıdan önemli antik yazarların hemen hepsinin temel çalışmalarını doğru çevirileri vardı ve bu çeviriler üniversiteler ve manastırlar aracılığıyla bilimsel fikirlerin sağlıklı bir şekilde aktarılmasına olanak sağladı. Ondan sonra bu metinlerde yer alan doğal felsefe, Robert Grosseteste, Roger Bacon, Albertus Magnus ve Duns Scotus gibi ünlü bilim adamları tarafından genişletilmeye başlandı. İslam dünyasının daha önceki katkılarından etkilenen modern bilimsel yöntemlerin öncülleri olan, Grosseteste'nin doğayı anlamanın bir yolu olarak matematiğe vurgu yapması ve Bacon tarafından benimsenen deneysel yaklaşımı Opus Majus’da görülebilir. Pierre Duhem’in tartışmalı Katolik Kilisesi 1277 tarihli kınama tezi, Orta Çağ bilimini ciddi bir disiplin olarak başlamasına yol açmıştır ancak modern bilimin 1277’de başladığı fikrini destekleyen olmadı. Bununla birlikte, pek çok bilim insanı, Duhem'in belirttiği gibi Orta Çağ’ın bilimsel gelişmelerin önemli bir dönemi olduğu görüşüne katılıyor.

14. yüzyılın ilk yarısında, büyük ölçüde Aristo’nun bilimsel yazıları üzerine skolastik yorumlamalar çerçevesinde gerçekleştirilen çok önemli bilimsel çalışmaları görülmüştür. Ockham'lı William tutumluluk ilkesini getirdi. Jean Buridan ve Nicole Oresme gibi akademisyenler Aristo'nun mekaniğinin unsurlarını yeniden yorumlamaya başladılar. Özellikle Buridan, Modern hareketsizlik kavramının ilk adımı olan atış hareketinin sebebinin enerji olduğuna dair teoriyi geliştirdi. Oxford hesaplayıcıları, hareketin kinematiğini matematiksel olarak analiz etmeye başlamış ve hareketin nedenlerini dikkate almadan bu analizi yapmıştır.

1348'de Kara veba ve diğer felaketler, önceki felsefi ve bilimsel gelişim dönemine ani bir son vermiştir. Yine de, antik metinlerin yeniden keşfi, birçok Bizans aliminin Batı'ya sığınmak zorunda kaldığı 1453'teki İstanbul’un fethinden sonra gelişti. Bu arada, matbaanın bulunması Avrupa toplumu üzerinde büyük etkiye sahip oldu. Matbaanın gelişmesi ve basılı yayınların artması, öğrenmeyi çok büyük bir kesim için mümkün kıldı ve yeni fikirlerin çok daha fazla artmasına yol açtı. Yeni fikirler, bu noktada Avrupa biliminin gelişimini etkilemeye, cebirin tanıtılmasına yardımcı oldu. Bu gelişmeler, Kara Veba başlangıcında duran bilimsel araştırma sürecinin yeniden başlaması olarak da görülebilecek Bilimsel Devrim'in yolunu açtı.

Avrupa'da bilimin başlaması 12’nci yüzyıl ile başladı. Öte yandan Kuzey Rönesansı’nda odak noktası, Aristoteles’in doğa felsefesinden, kimya ve biyolojik bilimlere (botanik, anatomi ve tıp) kaydı ve belirgin bir değişim gösterdi. Böylece Avrupa'da modern bilim, büyük bir karışıklık döneminde yeniden başladı. Protestan Reformu ve Katolik Karşı-Reformasyon; Christopher Columbus'un Amerika kıtasını keşfetmesi; İstanbul’un fethi; Aristo’nun Skolatik dönemde yeniden keşfedilmesi, büyük toplumsal ve siyasal değişikliklere neden oldu. Böylece, Martin Luther ve John Calvin'in dini öğretiyi sorgulaması gibi, bilimsel doktrini sorgulanması mümkün olan uygun bir ortam yaratılmıştır. Batlamyus (astronomi) ve Galen’in (tıp) eserleri günlük gözlemlerle her zaman tutarlı olmamaktaydı. Vesalius insan kadavraları üzerindeki çalışmalarıyla, Galen’in anatomi görüşündeki sorunları ortaya koymuştur.

Daha önce elde edilen gerçekleri sorgulama ve yeni cevaplar aramak, günümüzde Bilim Devrimi olarak bilinen önemli bir bilimsel ilerleme dönemi ile sonuçlandı. Çoğu tarihçi geleneksel olarak Bilim Devrimi’nin başlangıç tarihini, Andreas Vesalius'un De humani corporis fabrica (İnsan Vücudundaki Çalışmalar Üzerine) ve Kopernik’in De Revolutionibus adlı kitaplarının ilk basıldığı, 1543 yılı olarak kabul eder. Kopernik’in kitabındaki tezi, Dünya'nın Güneş'in etrafında hareket etmesi idi. Bu dönem, Avrupa çapında bilimsel yayınların benzeri görülmemiş büyümesini temsil eden Isaac Newton'ın Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica'nın 1687'de yayınlanmasıyla zirveye ulaşmıştır.

Bu dönemdeki diğer önemli bilimsel gelişmeler ise Galileo Galilei, Edmond Halley, Robert Hooke, Christiaan Huygens, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Gottfried Leibniz ve Blaise Pascal tarafından yapıldı. Francis Bacon, Sir Thomas Browne, René Descartes ve Thomas Hobbes tarafından felsefede büyük katkılar yapıldı. Bilimsel yöntem, geleneksel düşünceler üzerine modern düşünce ile yapılan nedensel ve deneysel çalışmalarla daha da geliştirildi.

Aydınlanma Çağı, Avrupa 17. yüzyıl ile başlayan 18. yüzyılda hızlanan modern bilime yönelik, belirleyici adımlar attı. Doğrudan Newton, Descartes, Pascal ve Leibniz'in eserlerine dayanan bu dönem, Benjamin Franklin (1706-1790), Leonhard Euler (1707-1783), Mikhail Lomonosov (1711-1765) ve Jean le Rond d'Alembert’in (1717-1783) aralarında bulunduğu jenerasyonun, modern matematik, fizik ve teknolojiye olan katkıları ile şekillendi. Denis Diderot’un 1751-1772 yılları arasında yayınlanan Ansiklopedisi, bu yeni anlayışı daha geniş bir kitleye taşıdı. Bu süreç yalnız bilim ve teknolojiyi değil, aynı zamanda felsefe (Immanuel Kant, David Hume), din (bilimin giderek dine yansıması), toplumu ve siyaseti (Adam Smith, Voltaire) önemli ölçüde etkilemiştir. Çoğu zaman Bilimsel Devrim olarak bilinen Avrupa Rönesans'ının başlangıcı, diğer bir deyişle Modern Çağ’ın ilk dönemleri modern bilimin başlangıcı olarak görülür.

19. yüzyılın başlarındaki Romantik Hareket, Aydınlanmanın klasik yaklaşımlarında beklenmedik yeni arayışlar başlatarak bilimi yeniden şekillendirdi. Özelikle biyoloji (Darwin’in evrim teorisi), matematik (grup teorisi) ve kimya (organik kimya) alanlarında çok önemli atılımlar yapıldı. Romantizmin çöküşü, yeni bir hareket olan Positivizm'in 1840'tan sonra aydınların ideallerini ele geçirmesiyle başladı ve yaklaşık 1880 yılına kadar sürdü.

Bilim devrimi, bilimi, bilginin gelişimi için bir kaynak olarak kurdu. Bilim uygulaması 19. yüzyıl boyunca, 20. yüzyıla uzanan yol boyunca profesyonelleşti ve kurumsallaştı. Toplumda bilimsel bilginin rolü arttıkça, ulus-devletlerin işleyişini birçok yönüyle birleştirildi.

Bilimsel devrim, eski düşünce ve klasik fizik arasında elverişli bir sınırdır. Kopernik, Samos'lu Aristarchus tarafından tanımlanan heliosentrik güneş sistemi modeli düşüncesini canlandırdı. Bunu Johannes Kepler'in 17. yüzyılın başında ortaya koyduğu ilk gezegen hareketi modeli izledi. Kepler bu modelde, gezegenlerin eliptik yörüngeleri izlemeleri ve Güneş'in bu eliptik yörüngenin odak noktasında olduğunu ileri sürdü. Galileo ("Modern Fiziğin Babası"), bilimsel yöntemin kilit bir unsuru olan fizik teorilerini doğrulamak için de deneyler yaptı. William Gilbert, dünyanın kendisinin de manyetik olduğunu ortaya koyan ilk elektrik ve manyetizma deneylerini yaptı.

Isaac Newton 1687’de Principia Mathematica 'yı yayınladı ve iki kapsamlı ve başarılı fiziksel teoriyi detaylandırdı. Bunlar; Klasik mekaniğe öncülük eden Newton'un hareket yasaları ve yer çekiminin temel kuvvetini tanımlayan Newton'un Yer çekimi Kanunu'dur.

18. yüzyıl sonu ve 19. yüzyılın başlarında elektrik ve manyetizmanın davranışı Luigi Galvani, Giovanni Aldini, Alessandro Volta, Michael Faraday, Georg Ohm ve diğerleri tarafından incelendi. Bu çalışmalar, James Clerk Maxwell (Maxwell denklemleri olarak da bilinir) tarafından iki olgunun tek bir elektromanyetizma teorisine birleştirilmesinde önemli rol oynadı.

20. yüzyılın başıyla birlikte fizikte devrim başladı. Newton'un uzun süredir kabul gören bazı teorilerin, bazı koşullarda doğru olmadığı ortaya koyuldu. 1900’den başlayarak Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr ve diğerleri, çelişkili deneysel sonuçları açıklamak için, ayrık enerji seviyelerini tanıtarak kuantum teorilerini geliştirdiler. Kuantum mekaniği, hareket yasalarının küçük ölçeklerde tutarlı olmadığını göstermiştir. Ayrıca Einstein'ın 1915'te ileri sürdüğü genel görelilik teorisi, hem Newton mekaniği hem de özel göreliliğin dayandığı uzay zamanının sabit arka planının mevcut olamayacağını gösterdi. 1925 yılında, Werner Heisenberg ve Erwin Schrödinger, önceki kuantum teorilerini açıklayan kuantum mekaniğini formüle ettiler. Edwin Hubble'ın 1929'da yaptığı gözlemlere göre galaksilerin geri çekilme hızı, uzaklıkları ile doğru orantılıdır. Bu, Georges Lemaitre tarafından Büyük Patlama teorisinin formüle edilmesi için yol gösterdi ve Evren’in genişlediğini kanıtladı.

1938'de Otto Hahn ve Fritz Strassmann radyokimyasal yöntemlerle birlikte nükleer füzyonu keşfetti. 1939'da Lise Meitner ve Otto Robert Frisch, daha sonra Niels Bohr ve John A. Wheeler tarafından geliştirilecek olan füzyon sürecinin ilk teorik tanımını yaptılar. İkinci Dünya Savaşı sırasında radarın pratikte uygulanmasına, atom bombasının geliştirilmesine ve kullanılmasına yol açan gelişmeler yaşandı. Bu süre zarfında, Chien-Shiung Wu, Uranyum metalinin gaz difüzyonu ile U-235 ve U-238 izotoplarına ayrılmasına yönelik bir sürecin geliştirilmesine yardımcı olmak için Manhattan Projesi tarafından işe alındı. Ayrıca Beta bozunumu ve zayıf etkileşim fiziğinde uzman deneyciydi. Wu, kuramsal fizikçiler olan Tsung-Dao Lee ve Chen-Ning Yang’ın 1957 yılında nobel kazandıkları kuramlarını yapmalarına olanak sağlayan bir deney dizayn etti (Wu deneyi).

Tarihçilerin "Büyük Bilim" olarak adlandırdıkları 1930'larda Ernest O. Lawrence tarafından siklotronun keşfi ile başlamış olan ve savaş sonrası dönemi fizikçilerinin teorilerini test etmek ve yeni sınırlara girmek için devasa makineler, bütçeler ve laboratuvarlar gerektiren bir döneme girildi. Fizikte asıl müşterisi hükûmetler olmuş ve "temel" araştırmaların desteklenmesinin askeri ve endüstriyel uygulamalar için faydalı teknolojilere neden olabileceğini kabul etmiştir.

Modern kimya on altıncı yüzyıl ve on sekizinci yüzyıllar boyunca, simyanın, tıbbın, imalatın ve madenciliğin desteklediği maddi uygulamalar ve teoriler aracılığıyla ortaya çıktı. 1661'de Robert Boyle, The Sceptical Chymist adlı eserinde 'kimya' ve 'simya'yı birbirinden ayırt etmesi belirleyici bir dönüm noktası oldu. Diğer önemli adımlar; William Cullen, Joseph Black, Torbern Bergman ve Pierre Macquer gibi tıbbi kimyagerlerin gravimetrik deneysel uygulamaları ile phlogiston teorisini çürüten, oksijen ve kütlenin korunması yasası üzerine Antoine Lavoisier'in (Modern Kimyanın Babası) çalışmalarıdır. 1803 yılında John Dalton, maddenin temel kimyasal ve fiziksel özelliklerini kaybetmeden parçalanamayan en küçük madde bileşenlerinden oluşan “atom”lardan oluştuğu teorisini sundu. Dalton ayrıca kütle ilişkileri yasasını da formüle etti. 1869'da Dmitri Mendeleev, Dalton'un keşiflerine dayanan periyodik tablo düzenini oluşturdu.

Friedrich Wöhler tarafından yapılan üre sentezi, yeni bir araştırma alanı olan organik kimyanın kapılarını açtı ve 19. yüzyılın sonunda bilim adamları yüzlerce organik bileşiği sentezleyebiliyorlardı. Yağ kaynağı olarak kullanılan balinaların tükenmesinden sonra, 19. yüzyılın sonlarına doğru yerküredeki petrokimyasallarının sömürülmesi görüldü. 20. yüzyılda, rafine edilmiş maddelerin sistematik olarak üretilmesi, yalnızca enerji değil aynı zamanda giyim, tıp ve günlük tek kullanımlık ürünlerin yapımında kullanılan sentetik malzemeler için hazır kaynak sağladı. Organik kimya tekniklerinin canlı organizmalara uygulanması, biyokimyanın öncülüğünü yapan fizyolojik kimyanın gelişmesine yol açtı. 20. yüzyıl fizik ve kimyanın atomun elektronik yapısının sonucu olarak açıklanan kimyasal kitabında, her zamankinden daha karmaşık moleküllerdeki bağ açılarını hesaplamak için kuantum mekaniği ilkelerini kullandı. Pauling'in çalışması DNA'nın fiziksel modellemesiyle (the secret of life, Francis Crick’in sözleriyle, 1953) nihayete ulaştı. Aynı yıl, Miller-Urey deneyi, primordiyal süreçleri bir simülasyonunda gösterdi: Proteinlerin temel bileşenleri olan basit aminoasitler, kendilerini daha basit moleküllerden oluşabiliyordu.

Jeoloji, tutarlı bir bilim haline gelmeden çok önce, kayalar, mineraller ve yeryüzü biçimleri hakkında izole edilmiş, kopuk fikirler kümesi olarak var olmuştur. Theophrastus'un Peri lithōn kayalarındaki çalışmaları binyıllarca başvurulan bir kaynaktı: Fosillerin yorumlanması Bilimsel Devrim sonrasına kadar aynı kaldı. Çinli polimat Shen Kua (1031-1095) arazi oluşumu süreci için hipotezler hazırlayan ilk kişidir. Okyanustan yüzlerce mil uzaktaki bir dağda bulunan bir jeolojik tabakadaki fosilleri inceleyerek, arazinin dağların erozyona uğraması ve silt birikimi yoluyla oluştuğu sonucuna vardı.

Modern jeoloji, modern kimya gibi, 18. yüzyılda ve 19. yüzyılın başlarında yavaş yavaş gelişti. Benoît de Maillet ve Comte de Buffon, dini bilginler tarafından da öngörüldüğü gibi, Dünya’nın yaşının 6000 yıldan eski olduğunu düşünüyordu. Jean-Étienne Guettard ve Nicolas Desmarest Fransa'nın orta kesimini gezip gözlemlerini ilk jeolojik haritaların bazılarına kaydetti. Kimyasal deneyler yardımıyla, İskoçyalı John Walker, İsveçli Torbern Bergman ve Alman Abraham Gottlob Werner gibi doğabilimciler, kayalar ve mineraller için kapsamlı sınıflandırma sistemleri oluşturdu. Bu, 18. yüzyılın sonuna kadar jeolojiyi en ileri safhaya taşıyan kolektif bir başarıydı. Steno'nun adımlarını takip eden James Hutton, Georges Cuvier ve Alexandre Brongniart, kaya katmanlarının içerdikleri fosillerle tarihlendirilebileceğini iddia ettikleri, Dünya tarihi ile ilgili genelleştirilmiş bir yorum ortaya koydu. Bu ilk önce Paris Havzasının jeolojik incelemesinde için uygulanan bir ilkedir. Fosil indeksleri, jeologlara, bir bölgedeki kayaların, benzer yaştaki uzak yerlerdeki kayalarla olan bağlantısını göstermeye olanak sağlayan, jeolojik haritaları yapmak için güçlü bir araçtır. Charles Lyell, Adam Sedgwick ve Roderick Murchison gibi jeologlar, 19. yüzyılın ilk yarısı boyunca Avrupa ve doğu Kuzey Amerika'daki kayalıklarda, hükûmet tarafından finanse edilen haritalama projelerine zemin hazırlayan yeni bir teknik uyguladı.

19. yüzyılın ortalarında, jeolojinin odağı, açıklama ve sınıflamadan, Dünya yüzeyinin nasıl değiştiğini anlama girişimlerine kaydı. Depremler ve yanardağların ilk modern teorileri gibi dağ yapılarının ilk kapsamlı teorileri de bu dönemde önerildi. Louis Agassiz ve diğerleri kıtaları kaplayan buzul çağı gerçeğini ortaya çıkardı ve Andrew Crombie Ramsay gibi "fluvialists"ler akarsu vadilerinin milyonlarca yıldır onlardan akan nehirler tarafından oluştuğunu savundu. 20. yüzyıldan itibaren, Radyoaktivitenin keşfinden sonra radyometrik tarihlendirme yöntemleri geliştirildi. Alfred Wegener'in "kıtasal sürüklenme" teorisi 1910'larda öne sürüldüğünde genellikle kabul görmedi ancak ancak 1950'lerde ve 1960'larda toplanan yeni veriler levha tektoniği teorisine öncü olmuştur. Bu teori, birbirleriyle bağlantısız gibi görülen çok geniş yelpazedeki olaylara birleştirici bir açıklama sağlamıştır. 1970 yılından bu yana, jeolojide birleştirici ilke olarak süregelmektedir.

Levha tektoniği sayesinde kayaların incelenmesinden, Dünyanın bir gezegen olarak bütün halde incelenmesine olanak tanıyan çalışma alanı doğmuştur. Bu dönüşümün diğer unsurları şunları içerir: Dünyanın iç mekanının jeofizik çalışmaları, jeolojinin "yer bilimlerinden" biri olan meteoroloji ve oşinografiyle gruplanması ve Dünya ile güneş sisteminin diğer kayalık gezegenlerinin kıyaslanması.

Samos'lu Aristarchus, Güneş’in ve Ay’ın boyutlarını ve mesafelerini nasıl belirleyeceğiniz üzerine çalışma yayınladı ve Eratosthenes bu çalışmayı Dünya'nın büyüklüğünü bulmak için kullandı. Hipparkus daha sonra dünyanın devinimini keşfetti.

19. yüzyılda astronomide ve optik sistemlerdeki ilerlemeler, 1801’de ilk göktaşı gözlemi (1 Ceres) ve 1846’da Neptün’ün keşfedilmesiyle sonuçlandı. 1925’te Cecilia Payne-Gaposchkin, yıldızların çoğunlukla Hidrojen ve Helyumdan oluştuğunu belirledi. Gök bilimci Henry Norris Russell, Dünya ile yıldızların aynı yapıda olduğu yaygın inancından dolayı, Cecilia Payne-Gaposchkin’i bu bulguları doktora tezinde kullanmasından caydırmıştır. Bununla birlikte, dört yıl sonra, 1929'da Henry Norris Russell farklı mantıkla aynı sonuca vardı ve keşif sonunda kabul edildi.

George Gamow, Ralph Alpher ve Robert Herman, evrenin arka plan sıcaklığında Büyük Patlama için bir kanıt bulunması gerektiğini hesapladılar. 1964'te Arno Penzias ve Robert Wilson, bu hipotez için kanıt olan Bell Labs radyoteleskopunda (Holmdel Horn Antenna'da) 3 Kelvin arka plan keşfetti ve evrenin yaşını belirlememize yardımcı olan bazı sonuçların temelini oluşturdu.

Supernova SN1987A, Dünya üzerindeki gök bilimciler tarafından hem görsel olarak hem de, nötrino astronomisi için bir zafer olarak, Kamiokande'deki güneş nötrino dedektörleri tarafından gözlemlendi.

Fakat güneş nötrino akışı teorik olarak beklenen değerin bir kısmıydı. Bu uyumsuzluk parçacık fiziği için standart modelde bazı değerlerde değişiklik yapmaya zorladı.

William Harvey, omurgalı dolaşım sistemleri hakkındaki kapsamlı çalışmalarının sonuçlarına dayanan Dee Motu Cordis'''i 1628'de yayınladı. Kalp, atardamar ve toplardamarların kan dolaşımındaki merkezi rolünü tespit etti ve Galen'in daha önce var olan ısıtma ve soğutma işlevleri hakkındaki görüşlerini doğrulayacak herhangi bir bulguya ulaşamadı.

İngiliz Kraliyet Cemiyeti, Antonie van Leeuwenhoek'ten bir mektup aldı ve bilim insanının kendi hazırlamış olduğu özel merceklerle yaptığı, mikroskobik organizmalar hakkındaki gözlemlerini 1673'te yayınladı.

1847'de Macar hekim Ignác Fülöp Semmelweis, doktorların doğuma katılmadan önce ellerini yıkamalarını zorunlu tutarak, doğum ateşini ciddi bir şekilde azalttı. Bu keşif, bakterilerin hastalık yapıcı etkisi teorisini öngörüyordu. Bununla birlikte, Semmelweis'in bulguları çağdaşları tarafından kabul görmedi ve 1865 yılında antisepsi ilkelerini kanıtlayan İngiliz cerrah Joseph Lister'in keşifleriyle başladı. Lister'in çalışması, Fransız biyolog Louis Pasteur'un önemli bulgularına dayanıyordu. Pasteur tıp’da devrim yaratan mikroorganizmalar ile hastalık arasındaki bağlantıyı kurabilmişti. Ayrıca 1880’e tıptaki en önemli koruyucu yöntemlerden biri olan kuduz aşısını üretti. Bunların yanında Pasteur, süt ve diğer gıdalar yoluyla hastalığın yayılmasını önlemeye yardımcı olmak için pastörizasyon sürecini keşfetti.

Belki de tüm bilimlerin en belirgin, tartışmalı ve geniş kapsamlı teorisi, İngiliz doğa bilimci Charles Darwin'in 1859'da Türlerin Kökeni Üzerine adlı kitabında ortaya koyduğu doğal seçilimle evrim teorisi olmuştur. Darwin, insan da dahil olmak üzere tüm canlıların özelliklerinin uzun süren doğal süreçlerle şekillendiğini ileri sürdü. Evrim teorisi şu andaki haliyle biyolojinin hemen hemen tüm alanlarını etkiler. Evrimin saf bilimin dışındaki alanlara etkisi, toplumun farklı kesimlerinden gelen hem desteğe hem de muhalefete yol açtı ve “insanın evrendeki yeri” hakkındaki anlayışı derinden etkiledi. 20. yüzyılın başlarında kalıtım çalışması, keşiş Moravian Gregor Mendel'in 1866 yılında geliştirdiği miras yasalarının 1900 yılında yeniden keşfinden sonra önemli bir araştırma haline geldi. Mendel'in kanunları, hem bilimsel hem de endüstriyel araştırmalar için önemli bir araştırma alanı olan genetik çalışma alanının başlangıcını sağlamıştır. 1953 yılına gelindiğinde James D. Watson, Francis Crick ve Maurice, yaşamın tüm biçimlerinin ifade edilmesi için genetik madde olan, DNA’nın temel yapısını açıkça ortaya koydu. 20. yüzyılın sonlarında, genetik mühendisliğinin imkânları ilk kez hayata geçirildi ve 1990'da tüm insan genomunu haritalamak için büyük bir uluslararası çalışma başlatıldı (İnsan Genom Projesi).

19. yüzyılın sonu ve 20. yüzyılın başlarında Ekoloji disiplini, tipik olarak, kökenini Darwin’in evriminin ve Humboldt biyocoğrafyasının sentezine kadar izler. Bununla birlikte, ekolojinin yükselişinde aynı derecede önemli olan mikroprobiyoloji ve toprak bilimi, özellikle de Louis Pasteur ve Ferdinand Cohn'da göze çarpan yaşam kavramı döngüsü idi. Ekoloji kelimesi, özellikle doğayı (özellikle Darwin'in teorisi) bütünsel olarak düşünen ekojik düşünce fikrinin sahibi Ernst Haeckel tarafından ortaya atıldı. 1930'larda Arthur Tansley ve diğerleri, deneysel toprak bilimi ile fizyolojik enerji kavramlarını ve saha biyolojisi tekniklerini birleştiren ekosistem ekolojisi alanını geliştirmeye başladılar. 20. yüzyılda ekoloji tarihi çevrecilik ile yakından bağlantılıdır. İlk kez 1960'larda formüle edilen ve 1970'lerde yaygınlaşan Gaia hipotezi, son zamanlarda Derin Ekolojinin bilimsel-dinsel hareketi birbirine daha yakın hale getirdi.

Fiziksel bilimlerde bilimsel metodun başarılı bir şekilde kullanılması, aynı metodolojinin birçok alanda insan çabalarını daha iyi anlayacak şekilde uyarlanmasını sağladı. Bu çabadan sosyal bilimler gelişti.

Siyaset bilimi, sosyal bilimler açısından geç gelmiştir. Bununla birlikte, bu disiplinin; ahlak felsefesi, siyasi felsefe, siyasi ekonomi, tarih ve diğer alanların kuralcı belirmeler ışığında nasıl olması gerektiğinin belirlenmesi ve ideal hükûmet biçiminin özelliklerinin ve işlevlerinin çıkarılması gibi net öncelikleri vardır. Politikanın kökenleri tarih öncesi döneme dayanır. Her tarihi dönemde ve hemen hemen her coğrafi alanda, siyaset üzerine çalışan ve siyasi anlayışı geliştiren birilerini bulabiliriz.

Batı kültüründe, ilk siyaset araştırması Antik Yunan'da bulunur. Avrupa siyasetinin köklerinin geçmişe yönelik izleri, Plato ve Aristo’dan bile önce, özellikle Homeros, Hesiod, Thucydides, Xenophon ve Euripides'in eserlerinde görülür. Daha sonradan Plato siyasi sistemleri analiz etti. Bu analizleri, daha edebi ve tarih odaklı çalışmalarından özetledi ve felsefeye daha yakın olarak, anlayabileceğimiz bir yaklaşım uyguladı. Benzer şekilde, Aristo, Plato'nun analizindeki tarihi deneysel kanıtları da içerecek şekilde analizini yaptı.

Geleneksel olarak Chāṇakya (MÖ 350–283) ile birlikte tanımlanan Kautilya Kautilya ve Viṣhṇugupta tarafından yazılmış olan eski bir Hint tezi, devletçilik, ekonomi, siyaset ve askeri strateji üzerine yazılmıştır. Bu tezde, halkın, kralın, devletin, hükûmet görevlilerinin, saray mensuplarının, düşmanlarının, işgalcilerin ve kurumların davranışları ve ilişkileri analiz edilmiş ve belgelendirilmiştir. Roger Boesche, Arthaśāstra’yı "siyasi gerçekçilik kitabı, politik dünyayı nasıl işlediğini analiz eden bir kitap ve genellikle nasıl çalışması gerektiğini söylemeyen bir kitap" olarak tanımlıyor. Bu kitap genellikle krala, devleti yönetmek ve ortak çıkarları korumak için nasıl önlemler alması gerektiğini sık sık açıklayan kitap olarak da bilinir.

Roma hükümdarlığı sırasında, Julius Caesar, Cicero ve diğerleri gibi devlet adamları bize cumhuriyet ve Roma imparatorluğu ve savaş politikaları hakkında örnekler sunarken, Polybius, Livy ve Plutarch gibi ünlü tarihçiler de Roma Cumhuriyeti’nin yükselişini, diğer ulusların örgütlenmelerini ve tarihlerini belgeledi. Bu çağdaki siyaset çalışması, tarih anlayışı, yönetim yöntemlerini anlama ve hükûmetlerin işleyişini tanımlamaya odaklanmıştır.

Batı Roma İmparatorluğunun çöküşüyle siyasi araştırmalar için daha yaygın bir alan ortaya çıktı. Özellikle Batı geleneğinde tek tanrılığın yükselişiyle, Hristiyanlık, siyaset ve siyasi eylem için yeni bir alan ortaya çıkarmıştır. Orta Çağ boyunca, kilise ve mahkemelerde siyaset araştırması yaygınlaştı. Hippo'lu Augustine'in yazdığı, Tanrı'nın Şehri gibi eserler, mevcut felsefeleri ve siyasi gelenekleri Hristiyanlığınkilerle sentezledi, din ile siyaset arasındaki sınırları yeniden tanımladı. Kilise ve Devlet arasındaki ilişkiyi çevreleyen siyasi soruların çoğu bu dönemde tartışmaya açıldı ve netleşti.

Ortadoğu’da ve daha sonra İslami bölgelerde, Ömer Hayyam’ın Rubaiyat ve Firdevsî’nin Kralların destanı gibi eserler siyasi analiz kanıtları sağlarken, İbn-i Sina, Musa ibn Meymun, İbn Rüşd gibi İslamcı Aristocular, Aristo’nun analiz ve deneyci geleneğini sürdürerek, O'nun eserleri üzerine yorumlar yazdılar. İtalyan Rönesansı sırasında Niccolò Machiavelli, siyasal kurumlar ve aktörler üzerine doğrudan deneysel gözlemler yaptı ve modern siyasal bilimlerin önemine vurgu yaptı. Daha sonra, Aydınlanma döneminde bilimsel paradigmanın genişletilmesi, politik araştırmayı normatif belirlemelerin de ötesine itti. Özellikle istatistik çalışmaları, seçim ve oy kullanımı alanlarında kullanıldı.

20. yüzyılda, ideoloji, davranışçılık ve uluslararası ilişkiler çalışması 'pol-sci' olarak adlandırılan çok sayıda alt disiplinin oluşmasına yol açmıştır. Bunlardan bazıları; rasyonel seçim teorisi, seçim sistemi, oyun teorisi, seçimbilim, siyasi coğrafya/jeopolitik, siyasi psikoloji/siyasal sosyoloji, siyasi ekonomi, siyasi analiz, kamu yönetimi, karşılaştırmalı siyasi analiz ve barış ve çatışma araştırmaları’dır.

Tarihsel dilbilim, 18. yüzyılın sonunda bağımsız bir çalışma alanı olarak ortaya çıktı. Sir William Jones, Sanskritçe, Farsça, Yunanca, Latince, Gotik ve Kelt dillerinin hepsinin ortak bir temel paylaştığını ileri sürdü. Jones'tan sonra, dünyanın tüm dillerini kataloglamak için 19. yüzyıldan ve 20. yüzyıla kadar bazı çalışmalar yapılmıştır. Ferdinand de Saussure'nin Cours de linguistique générale adlı kitabının yayınlanması betimsel dilbilimin gelişmesini sağladı. Tanımlayıcı dilbilim ve ilgili yapısalcılık hareketi, diller arasındaki farklılıkları tanımlamak yerine, dil biliminin, dillerin zamanla nasıl değiştiğini belirlemeye odaklanmasını sağlamıştır. Noam Chomsky, 1950'lerde yaratıcı dil biliminin geliştirerek dil bilimini çeşitlendirdi. Çalışmaları, geçerli söz diziminin tanımlanmasına ve tahmin edilmesine izin veren matematiksel bir dil modeline dayanmaktadır. Sosyolinguistik, bilişsel dilbilim ve hesaplamalı dilbilim gibi uzmanlık alanları dilbilim ve diğer disiplinler arasındaki işbirliğinden ortaya çıkmıştır.

Adam Smith'in 1776'da yayınlanan Ulusların zenginliği (An Inquiry into the Nature and Causes of the Wealth of Nations) adlı eseri klasik ekonomi için temel oluşturur. Smith, sınıf ayrımı ile serbest ticaret sistemini savunan merkantilizm’i eleştirdi. Aktif unsurlardan oluşmuş ekonomi sistemlerini, yalnızca kendi çıkarları doğrultusunda yönlendiren, ‘gizli el’ diye tabir ettiği, aktörlerin olduğunu ileri sürmüştür. Karl Marx, Marksist ekonomi diye adlandırılan alternatif bir ekonomik teori geliştirdi. Marksist ekonomi, emeğin değer teorisine dayanır ve malın değerinin, üretmek için gerekli olan emek miktarına dayandığını var sayar. Bu varsayıma göre, kapitalizm, kâr sağlamak için işçilerin emeğinin tam karşılığını ödemeyen işverenlere dayanıyordu. Avusturya okulu, girişimciliği ekonomik kalkınmanın itici gücü olarak görerek Marksist ekonomi teorisine tepki gösterdi. Bu, emek değer teorisini, bir arz ve talep sistemi ile değiştirdi.

1920'lerde, John Maynard Keynes, mikroekonomi ve makroekonomi arasında bir ayrıma öncü oldu. Keynesyen ekonomi altında, makroekonomik eğilimler bireylerin ekonomik tercihlerini bastırabilir. Hükûmetler, ekonomik genişlemeyi teşvik etmek için bir araç olarak, mallara olan toplam talebi teşvik etmelidir. İkinci Dünya Savaşı'nı takiben, Milton Friedman parasalcılık kavramını yarattı. Parasalcılık, para arzı ve talebini, ekonomik faaliyetin kontrolü için bir araç olarak kullanmaya odaklanır. 1970'lerde parasalcılık, ekonomik büyümeyi ve mevcut para miktarını artırmak için bir araç olarak vergileri azaltmayı savunan, arz yanlı ekonomi politikasına adapte edildi. Diğer modern ekonomik düşünceler, Yeni Klasik ekonomi ve Yeni Keynesgil ekonomidir. 1970'lerde klasik yeni ekonomi geliştirildi ve mikroekonominin makroekonomik büyümenin temeli olduğunu vurguladı. Yeni Keynesyen ekonomi, kısmen Yeni Klasik ekonomiye tepki olarak yaratıldı ve neden piyasadaki verimsizliklerin bir merkez bankası veya hükûmet tarafından kontrol edilmesi gerektiğini ele alır.

Yukarıdaki "ekonomi tarihi", modern ekonomi ders kitaplarını yansıtır ve bu bilimin son aşamasının, tarihinin doruk noktası anlamına gelir (Kuhn, 1962). 1776'da, "Ulusların Zenginlikleri" kitabının ortasındaki bir bölümün kayıp bir sayfasında belirtilen “gizli el”, Smith'in esas mesajını taşımaktadır. Modern teoriye entegre edilemeyeceği için, Smith'in mesajını içeren "Zenginlik" in açılış pasajından asla söz edilmemektedir: “Zenginlik” piyasa hacmi ve verimsiz emek için üretkenlik oranı ile değişen işgücü dağılımına bağlıdır.

19. yüzyılın sonu, bilimsel bir girişim olarak psikolojinin başlangıcına işaret eder. 1879 yılı, genellikle, bağımsız bir çalışma alanı olarak psikolojinin başlaması olarak görülmektedir. Aynı yıl içinde Wilhelm Wundt, psikolojik araştırmaya ayrılmış ilk laboratuvarı (Leipzig'de) kurdu. Psikolojiye önemli katkılarda bulunan ilk kişiler arasında Hermann Ebbinghaus (hafıza araştırmalarında öncü), Ivan Pavlov (klasik koşullanmayı keşfetti), William James ve Sigmund Freud da yer alıyor. Kültürel bir simge olmasının yanında, Freud'un bilimsel psikolojiye etkisi muazzam olmuştur.

20. yüzyılda, Freud'un teorilerini çok bilim dışı olarak reddedilmesi ve Edward Titchener'ın zihnin atomistik yaklaşımına karşı bir tepki ortaya çıktı. Bu, John F. Skinner tarafından yaygınlaştırılan ve John B. Watson tarafından yapılan davranışçılığın formüle edilmesine yol açtı. Davranışçılık, açık davranış için epistemolojik olarak sınırlayıcı psikolojik çalışmayı önerdi; çünkü bu, güvenilir bir şekilde ölçülebilirdi. "Akıl" ın bilimsel bilgisi çok metafizik olarak kabul edildi, bu nedenle ulaşılması imkânsızdı.

20. yüzyılın sonlarında, toplu olarak bilişsel bilim diye tabir edilen, insan psikolojisinin incelenmesine yönelik yeni bir disiplinler arası yaklaşım ortaya çıkmıştır. Bilişsel bilim, psikoloji, dilbilim, bilgisayar bilimi, felsefe ve nevrobiyoloji araçlarını kullanarak, zihni yeniden inceleme konusu olarak değerlendirir. PET taramaları ve CAT taramaları gibi beyin aktivitelerinin görselleştirilmesi ile ilgili yeni yöntemler, bazı araştırmacıları zihni, biliş yerine beyni inceleyerek araştırmaya yöneltti. Bu yeni araştırma biçimleri insan zihnini geniş bir şekilde anlamanın mümkün olduğunu ve böyle bir anlayışın yapay zeka gibi diğer araştırma alanlarına uygulanabileceğini varsaymaktadır.

İbn-i Haldun en eski bilimsel sistematik sosyolog olarak görülebilir. Modern sosyoloji, 19. yüzyılın başlarında dünyanın modernleşmesine akademik yanıt olarak ortaya çıktı. Birçok erken sosyolog (ör. Émile Durkheim) için sosyolojinin amacı yapısalcılığın içinde, toplumsal grupların kaynaşmasını anlamak ve toplumsal parçalanmaya "panzehir" geliştirmekti. Max Weber, kişileri akılcı düşüncenin "demir kafesine" çekeceklerine inandığı rasyonalizasyon kavramıyla ve toplumun modernizasyonu ile ilgilendi. Georg Simmel ve W. E. B. Du Bois de dahil olmak üzere bazı sosyologlar daha fazla mikro sosyolojik ve niteliksel analiz kullandı. Bu mikro düzeydeki yaklaşım, sosyolojiye sembolik etkileşimcilik yaklaşımının yaratılmasına neden olan, George Herbert Mead ve öğrencisi Herbert Blumer'ın teorileri ile birlikte, Amerikan sosyolojisinde önemli bir rol oynamıştır.

1940'larda ve 1950'lerde Amerikan sosyolojisi büyük oranda, yapısal entegrasyonu destekleyen toplumun yönlerinin "işlevsel" olduğunu savunan, Talcott Parsons tarafından idame edildi. 1960'lı yıllarda, statükoya özgü eşitsizliklerin gerekçesi olarak görmeye başladıkları yapısal işlevsellik yaklaşımı sosyologlar tarafından sorgulandı. Tepki olarak, kısmen Karl Marx'ın felsefelerine dayanan çatışma kuramı geliştirildi. Çatışma teorisyenleri, toplumu, farklı grupların kaynakları kontrol etmek için yarıştığı bir alan olarak görüyorlardı. Sembolik etkileşimcilik de sosyolojik düşüncenin merkezi olarak görülmeye başlamıştır. Erving Goffman, sosyal etkileşimleri, bireylerin "sahne arkası"nı hazırladığı ve izlenim yönetimi yoluyla kitlelerini kontrol etmeye çalıştıkları, bir "sahne performansı" olarak gördü. Bu teori günümüzde sosyolojik düşüncede ön plana çıkarken, feminist kuram, postyapısalcı felsefe, rasyonel seçim teorisi ve postmodernizm gibi başka yaklaşımlar da görülür.

Antropoloji Aydınlanma Çağı'nın bir sonucu olarak anlaşılabilir. Bu dönemde Avrupalılar sistematik olarak insan davranışlarını inceleme girişimlerinde bulundular. Hukuk felsefesi, tarih, filoloji ve sosyoloji gelenekleri bu dönemde gelişti.

Aynı zamanda “Aydınlanma”ya verilen romantik tepki Johann Gottfried Herder ve sonrasında, bu disiplinin merkezinde yer alan kültür kavramının temelini oluşturan çalışmalara imza atan, Wilhelm Dilthey gibi düşünürler çıkarttı. Geleneksel olarak, konunun tarihinin büyük kısmı Batı Avrupa ve dünyanın geri kalanı arasındaki sömürge karşılaşmalarına dayanıyordu ve 18. yüzyılın ve 19. yüzyılın çoğunun antropolojisi şimdi bilimsel ırkçılık olarak sınıflandırılmaktadır.

19. yüzyılın sonlarında, "antropometrik teknikler"e dayanan "antropolojik" bir ikna ile "etnolojik" ikna (kültürlere ve geleneklere bakanlar) arasında, "insan çalışması" ile ilgili savaşlar gerçekleşti ve bu ayrımlar daha sonra fiziksel antropoloji ile kültürel antropoloji arasındaki bölünmenin bir parçası haline geldi ve bu antropoloji Franz Boas’ın öğrencileri tarafından başlatıldı.

20. yüzyılın ortalarında, önceki antropolojik ve etnografik araştırmaların metodolojilerinin çoğunun araştırma etiği yönünden gözden geçirildi ve aynı zamanda soruşturma alanı olan "ilkel kültürler" geleneksel çalışmanın ötesine genişlemiştir.

Paleontoloji, fiziksel antropoloji ve etoloji metodolojilerini diğer disiplinlerden alan, bilimsel bir disiplin olan paleoantropolojinin ortaya çıkışı 20. yüzyılın ortalarındadır ve insan kökenleri, evrim, genetik ve kültürel miras ve çağdaş insanlık çıkmazına ilişkin perspektifler hakkında geniş bilgiler verir.

Teorik dilbilim temeli üzerine inşa edilen bilgisayar bilimleri, ayrık matematik ve elektrik mühendisliği, hesaplamanın doğasını ve sınırlarını inceler. Alt alanlar arasında, hesaplanabilirlik, hesaplama karmaşıklığı, veritabanı tasarımı, bilgisayar ağları, yapay zeka ve bilgisayar donanım tasarımı bulunmaktadır. Bilişim alanındaki ilerlemeler, bilimsel verilerin büyük ölçekli arşivlenmesini kolaylaştırarak daha büyük bilimsel gelişime katkıda bulunmuştur.

Malzeme bilimi; metalürji, mineraloji ve kristalografiden köken alır. Kimya, fizik ve çeşitli mühendislik disiplinlerini birleştirir. Bu çalışma alanı metaller, seramik, cam, plastik, yarı iletkenler ve kompozit malzemeler üzerinde çalışmaktadır.

Akademik bir alan olarak, bilim ve teknoloji tarihi, William Whewell'in Endüktif Bilimler Tarihi 'nin yayımıyla başladı (önce 1837'de yayınlandı). Bilim tarihinin bağımsız bir disiplin olarak daha resmi bir çalışması George Sarton'un Bilim Tarihine Giriş (1927) yayınları ve İsis dergisi (1912'de kurulmuş) tarafından başlatılmıştır. Sarton, 20. yüzyılın başlarındaki bilim tarihini, büyük adamlar ve harika fikirler tarihi olarak tasvir etti. Bilimin tarihi, bu dönemde Amerikan tarihinin tanınmış bir alt alanı değildi çalışmaların çoğu profesyonel tarihçilerden ziyade ilgili bilim insanları ve hekimler tarafından gerçekleştirildi. Harvard'daki I. Bernard Cohen'in çalışmaları ile 1945'ten sonra bilim tarihi kurulmuş bir alt disiplin haline geldi.

Matematik tarihi, teknoloji tarihi ve felsefe tarihi farklı araştırma alanlarından oluşmakta ve diğer makalelerde yer almaktadır. Matematik, doğal bilimlerle (en azından modern anlayışla) yakından ilgilidir. Aynı şekilde teknoloji, ampirik gerçeğin araştırılmasıyla yakından ilişkili ancak açıkça farklıdır.

Bilim tarihi, uluslararası uzman bir topluluğa sahip akademik bir disiplindir. Bu alandaki ana mesleki organizasyonlar, Bilim Tarihi Topluluğu, İngiliz Bilim Tarihi Topluluğu ve Avrupa Bilim Tarihi Topluluğu'dur.

Bilim tarihinin araştırmalarının çoğu, bilimin ne olduğu, işlevinin nasıl olduğu hakkında sorulara cevap bulmak için ayrılmıştır. Özellikle bilim sosyolojisi, bilim insanlarının "bilimsel bilgiyi" ürettikleri ve inşa ettikleri yolları yakından inceleyen çalışmalara odaklanmıştır. 1960'lardan bu yana, bilim çalışmalarındaki (sosyolojinin ve bilim tarihinin incelenmesi) yaygın trend, bilim çalışmalarında ortak bir eğilim olan bilimsel bilginin "insani bileşeni"ni vurgulamak olmuştur. Bilim ve Teknoloji Çalışma alanları, bilim tarihi çalışmalarını çakıştıran ve sıklıkla bilgilendiren bir alandır. Hem çağdaş hem de tarihsel dönemlerdeki bilimin toplumsal bağlamı üzerine odaklanmaktadır.

Humboldtian bilimi, bilimsel çalışmaları Romantizm çağındaki hassasiyetle birleştiren, 19. yüzyılın başlarındaki etik ve estetik yaklaşımları ifade eder. Bilim insanı, tabiatçı ve kâşif Alexander von Humboldt'ın modeline dayanan, ekoloji temelli, doğa biliminin ayrı bir alan olarak kurulmasına yardımcı oldu. Daha sonraki 19. yüzyıl pozitivizmi tüm özgün bilgilerin doğrulamaya izin verdiğini iddia etti ve bu otantik bilgiler, tek geçerli bilginin bilimsel olduğunu varsayar.

Bilimin felsefesindeki önemli bir endişe ve tartışma konusu, teorinin doğası bilimin değişimidir. Karl Popper, bilimsel bilginin kademeli ve kümülatif olduğunu savundu; Thomas Kuhn, “bu bilimsel bilgi "paradigma kaymaları" boyunca hareket eder ve aşamalı olmak zorunda değildir”; Paul Feyerabend, “bu bilimsel bilgi kümülatif veya kademeli değildir ve yöntem açısından bilimle herhangi bir araştırma şekli arasında herhangi bir sınırlama olamaz” der.

20. yüzyılın ortalarında, Thomas Kuhn'un 1962'de Bilimsel Devrimlerin Yapısı’ndan başlayarak, sosyal bağlamda bilimin rolüne dayanan bir dizi çalışma görüldü. Pozitivizmin, bilimdeki insan katılımcıların gerçek etkileşimlerini ve stratejilerini açıklamadığını ve bilimsel evrimin kısmen sosyolojik olarak belirlendiğini ileri sürerek bilim çalışmalarını yeni disiplinlere açtı. Thomas Kuhn'ın belirttiği gibi, bilim tarihi, bilim dışında entelektüel, kültürel, ekonomik ve politik temaları içeren rakip paradigmalar veya kavramsal sistemler gibi, daha geniş bir matriste, daha incelikli terimlerle görülebilir. Kısmen tercih ve kısmen çarpıtma ile, daha erken yaştaki bilim insanları üstü kapalı olarak aynı sabit sorunlar dizisi üzerinde çalışılmış gibi sunulmuş ve aynı ilkelere uygun olarak bilimsel teoride en son devrim ve metodun bilimsel görünmesine neden olmuştur.

Daha ileri çalışmalar, örn. Jerome Ravetz’in 1971 deki Bilimsel Bilgi ve Toplumsal Sorunları, bir bilimsel topluluğun, toplumsal bir yapı olarak bilimsel bilgiyi kabul etmede veya reddetmedeki (objektif) rolüne değindi. 1990'daki Bilim savaşları, bilimin genel olarak objektifliğini reddeden ya da öyle görünen Fransız filozoflarının etkisiyle ilgiliydi. Saf bir bilimin idealize edilmiş modeli ile fiili bilimsel uygulama arasındaki farkları da açıkladılar. Pozitivizm yaklaşımının yeniden canlandırılması olan bilimcilik, nihai metafizik ve ahlaki tartışmaları halletmek için kesin ölçümü ve titiz hesaplamayı tanımladılar.

Bilim tarihinde tekrarlanan bir gözlem, bilimsel kuruluşun çevresi üzerinde çalışan birinci sınıf bilim insanlarının tanınması için verilen mücadeleyi içerir. Mesela, büyük fizikçi Lord Rayleigh, John James Waterston'un gazların kinetik teorisine ilişkin taslak kâğıtlarına baktıktan sonraki hissiyatını şu şekilde ifade eder: “iyi şeyler yapabileceğine inanan genç bir yazar genellikle bilim dünyasının olumlu bir şekilde tanınmasını sağlamak için iyi şeyler yapar...daha yüksekten uçmaya başlamadan önce”

Daha genel anlamda, Robert K. Merton, nispeten bilinmeyen bilim adamları tarafından yazılan yazıların, yıllarca reddedilen ya da ihmal edilen örneklerinin, bilim tarihi ile dolu olduğunu söylemektedir.