标题：原始科学技术
科学技术的起源
  
追寻科学技术的起源，首先需要明确科学技术到底是什么，定义不同，其起源就不同。技术起源问题的解决与对技术本质的认识密切相关，对技术的界定不同，所探求到的技术起源细节就不可能完全一致；反过来技术起源问题的解决也有助于对技术本质认识的深化。[1]探寻科学的起源也是同理。人们在探索科学和技术的本质过程中，形成了多种科学和技术的定义。详细请参见百度百科“科学”和“技术”。虽然科学技术的定义多种多样，但是无论是哪种定义，其共同点都在于，科学技术的主体是人。因此，要追溯原始技术的历史源头，一是沿着人类进化的轨迹上溯，在人类起源的早期阶段追溯技术的萌芽；二是按照考古学的方法，从先民们留下的远古技术遗存中推测和复现原始物化技术的发生过程。[1]探寻科学的历史起源也是同理。历史可以划分为没有文明，没有文字的史前期（prehistory）和进入文明，出现文字记载的有史期（history）。史前期是从200万年以前人类的生物学发端，之到大约5000年左右最早出现文明的这段非常漫长的历史时期，这一时期留下的主要是石器、骨器和陶器，都是一些实物，而没有文字记录。[2]因此对这史前期发生的一些事情和对应的年代有许多争议。而有史期是其后，有文献记录的时期。
人类出现
对于人类到底是何时起源，有多种假说，具体请参见百度百科“人类的起源”。虽然对于人类的起源有多种争议，但是有一点是比较明确的：早在B.C.400万年前，人类的祖先“古猿”已经出现，它们生活在温暖的热带或亚热带的森林地区，还不能直立行走。
直立行走
随着地球上气候变化，有些地区的林间出现空地和稀树草原，一部分“古猿”来到地上寻找食物，它们也许是觉得用后肢站立时，视野更为开阔，便逐渐采用了这种姿势，而且由于采集的食物需要携带，前肢便有了专门的任务，于是“古猿”学会了直立行走。[3]可以说，能够握持东西的手，成为人类的第一种“工具”。直立的姿势可以解放双手和手臂，做更多的事情。
使用工具
学会直立行走的一部分猿群最初用天然石块和木棒来延长肢体。[3]有了石块和木棒，可以砸碎坚硬的植物果壳，可以更省力地挖出地下植物的根块，击杀动物，作为攻击和防卫的武器。这也许是最初使用工具的形式。在采集中对可食植物及其果实的熟悉，在肉食生活中对动物的了解，是以后培育植物和狩猎、捕鱼活动的经验基础。
制作和保留工具
木棒和天然石头虽然能帮助他多采集一些果实，但是对于暂短树枝，击杀动物的作用上弱很多，他们需要更强的工具。慢慢人类学会了通过加工石头和骨头制造工具。我们也许可以对这一形成过程进行这样的猜想：进行采集和狩猎活动中，扔石头时偶然发现一些边缘有棱角的石头握起来更不舒服，甚至不小心会划破手，在这种不断地偶然中，逐渐意识到有棱角的石头具有更大的力量。为了获得这样有棱角的石头，最开始是专门找寻天然的有棱角的石头，后来偶然发现扔出去的石头碰到坚硬的物体后裂成了几瓣，发现裂开的石头的边缘，正是他所需要的，在不断的反复和实践中，知道了通过撞击可以使石头变形。总之，通过经验，人类慢慢掌握了加工坚硬的石块，制造砍削器、尖状器等工具的原始的技术发明。德国哲学家恩斯特·卡普认为，技术的产生源于对人体器官的模仿，他曾说“弯曲的手指变成了一只钩子，手的凹陷成为一只碗；人们从刀、矛、桨、铲、耙、犁和锹等，看到了臂、手和手指的各种各样的姿势”[4]。人类是在不知不觉的对自身的模仿过程中，产生了技术。
人们通常认为，制作工具是人类独有的智慧，但会使用工具、会制作工具其实并不能看作是人独有的特性，有些非人类也会使用和制造工具，例如黑猩猩用树枝将蚂蚁引出动，但这个树枝不是随便的树枝，是需要剥去树皮等经过一系列加工的树枝。简·古多尔（Dame Jane Goodall，也被翻译为珍妮·古道尔）在坦噶尼喀湖野外研究显示，黑猩猩能够选择和加工工具，用以从蚁巢中钓取蚂蚁，这一发现打破了长久以来“只有人类才会制造工具”的观点。技术起源植根于生物性，非人类的动物也会制造和实用工具，但人类似乎是用造出的工具制造出另一些工具的唯一生物。[5]
此外，也有学者认为，人类有别于黑猩猩的聪明之处就在于：人类意识到辛苦加工好的工具不是哪里都可以找到的，因此会保留制作好的工具以便下次使用，而动物则会随手扔掉，等到需要时再重新制作；人类知道种子掉落到土里后，过一段时间会生长出植物的那种预见性等这样的思维能力和认识能力。
没有文明，没有文字的史前时期，由于主要的工具都是由石头制成，因此将这一时期称为石器时代，而石器时代又分为稍早一些的旧石器时代和新石器时代。
旧石器时代
（Paleolithic，源自希腊语，paleo意为“古老的”，lithos意为“石头”[6]）
史前学家把B.C.200万年左右—B.C.1万年左右的时期称为旧石器时代。[6]这一时期的社会是狩猎者-采集者社会，会根据周围可采集食物的多少而流动，因此基本不会有节余，也就不会有社会等级和支配，是一个基本平等的社会。[7]  中国华北地区出土的旧石器时代的打制石器[8]1）打制石器已有的考古发现表明，原始时代第一个最重要的技术创造是石器的制造和发明。[9]石器的发明和制造对猿来说是一次工具革命。在旧石器时代，原始人主要用打制的方法把碎石一类的石块加工成薄片，制造出砍削器、石刀、石斧、石锯、石凿等工具。[9]虽然这些打制的石器是粗糙的、不规则的砍削器、尖状器，但这些石器相比于未加工的石器具有更大的力量，也具有更大的利用范围。而且，如果将这些石器与现代工具相比较，可以发现其基本原理并没有什么本质的不同。有人估计，现代人衣、食、住、行所需要的技术，约有70%可在原始的技术发明中找到它们的原型。[10]
以这种粗糙的砍削器为基础又制造出了各种复合工具：在砍削器装入木柄或骨柄制成石刀，石斧再把石刀的柄加长，就发展为长矛，将其投掷出去，成了梭镖；将梭镖与弓结合起来便形成了复合工具——弓箭。[11]弓箭的发明标志着人类第一次将简单的工具改革成复合工具，弓箭比旧式投掷武器射程远，命中率高，携带方便，提高了狩猎的效率，后来也成为战争的重要武器之一。[12]
弓、弦、箭已经是很复杂的工具，发明这些工具需要有长期积累的经验和较发达的智力，因而也要同时熟悉其他许多发明。[13]虽然这些工具都比较粗糙，但是这些原始技术发明的意义不仅在于人类开始能动地改造自然，同时，他们在改造客观世界的过程中也改造了人类本身，发展了人类的聪明才智，人类开始逐步认识自然。[10]
人类的另一项独特之处在于，人类没有像其他会制造工具的非人类物种一样，将制造好的工具使用一次以后便扔掉，而是将其妥善保存起来，当再次需要用到这种工具时，不是重新制作，而是将放好的工具拿来使用。2）火的发明旧石器时代又一个伟大的技术创造是火的利用和人工取火的发明。[11]距今170万年前生活在中国境内的元谋人肯定已经开始用火了。[14]雷击电闪、火山、森林中草木的自燃等，当原始人类最初看到这些现象时一定充满了恐惧，也许，他们通过亲身体验知道这个东西不但散发光芒，而且散发热量，偶然发现被火烧过的某些植物或兽肉特别香，特别好吃，这一系列发现足以导致他们自觉地利用火。[14]
火对原始时代的人类带来的巨大好处[11][14]：
（1）原始时代的人类多居洞穴，火可以驱散洞穴内的潮湿，因而减少疾病；洞外的火堆可以驱走乘夜晚来袭的野兽，从而降低了死亡率。
（2）可以用火围攻猎取野兽。
（3）结束生食的历史，从生食转为熟食，熟食使食物中的营养更易吸收，缩短了消化过程，也夸大了食物来源的种类，这对人类肢体和大脑的发育产生了极为有益的影响。
（4）火带来了光明，即使在晚间也可以活动，延长了活动时间。
（5）火带来的温暖可以让人们向较为寒冷的地区迁徙和居住，扩大了人类的活动领域。
当原始人类深知火带来的巨大好处后，火越来越成为关乎生死存亡的条件，同时也发现火种是那么难以保存，这便使他们产生了人工取火的强烈愿望。也许，也是在日常生活中，无意中发现强烈碰撞的两个石头会产生火花，或是木器间长时间的摩擦可以产生热量。总之，在旧石器时代的中期，原始人类可能就发明了人工取火的方法，最早的人工取火方法可能是用燧石相击引燃易燃物，或以木木相摩擦而生火。  人工取火-钻木取火  人工取火-击石取火[15]使用火和人工取火为制陶技术和冶炼技术的产生提供了基础。3）艺术在欧洲多个地方，发现了大约在B.C.3万年—B.C.1万年旧石器时代晚期留下的绘画、石刻以及一些装饰品，而这些绘画和石刻往往是在难以到达的洞穴内的石壁上和壁龛里。[16]对于这些艺术品，人类学家有过好多猜测，“如狩猎仪式、接纳新成员、巫术等”。[16]这些艺术背后体现着技术因素，从颜料和绘画技术到爬高用的梯子和脚手架。[16]  旧石器时代的艺术[17]
4）原始宗教
人类在控制自然力上取得了某些成功，同时又受到了盲目自然力的支配而受到挫折：形态万千的自然现象--日月星辰、风雨雷电、生老病死，对原始人类来说是那么威严可谓又奇妙不解。[18]人类在特定的生产领域内积累了经验知识外，对许多自然现象都根据自己已知的事物以直观的方式进行的解释，虽然这些解释在我们看来是错误的，但是这也是原始人类对自然的认识。
旧石器时代中期（B.C.10万年—B.C.5万年）便产生了灵魂不死的观念和对死者（特别是长老）的崇拜以及葬礼。[19]在众多自然现象中，给原始人类的心灵印象最深的大概是人类的死亡了，他们对此深感疑惑，但在偶然情况下活人会在梦中与死者相聚，因此认为死亡只是灵魂的一去不返，躯体生命的丧失只是灵魂离去的结果。[20]当一个氏族的长者去世后，人们除了悲伤还要重新安排生活，而这种重新安排当然最好能得到死去长者灵魂的保佑，于是便产生了祖先崇拜。[21]葬礼和陪葬制度也是在这种观念下产生出来的。这是人类史前期的一块重要的文化界标，是自我意识和存在着有效的社会群体凝聚力的体现，还表明开始有了象征性思维。[19]
最晚在旧石器时代晚期，人类开始有了我们今天称之为宗教或精神皈依的那种形态，坚信万物有灵。[19]几乎大自然有多少种自然现象就有多少种神灵，原始人类又常常把与本民族的生产或生活有着特别关系的某种动物或其他自然物，奉为神灵的化身，认为它们是本氏族的祖先和保护者，并作为“图腾”来膜拜，或用图腾命名本氏族。[18]
原始人类还不了解和自然怎样相互影响，又希望按自己的愿望去影响自然界，于是就产生了巫术，通过某些活动，如洒水，念咒语，贡献各种牺牲来祭典。[18]在这样的祭祀活动中人们需要活动身体，这些活动有可能刺激人类的大脑。
这些原始宗教的自然观的产生并不是与人类同时产生的现象，只有在人类的智力有所进步并有了初步的抽象思维能力后才会出现。当人们用巫术、崇拜与祈祷的方式祈求神灵给予某种力量，明白即使这样做也没有效力，并认识到天律不变时，他们就踏入了科学的大门。[21]
5）科学的萌芽旧石器时代的原始人类在他们从事手艺时，用到的是实用技能，而不是理论或科学知识，例如人工取火，只要用力摩擦两根木棍发出火星去点燃干燥的易燃物，并不需要懂得涉及氧气的燃烧理论。因此，旧石器时代的技术显然早于并独立于任何“科学”知识。[22]旧石器时代的人类掌握有广泛的“自然知识”，而且是直接从经验得来的。
一些关于开始于距今大约4万年前的旧石器时代晚期的考古资料，提供了很像是从事科学活动的惊人证据：几千块雕刻着对月亮的观察结果的驯鹿和猛犸片。  旧石器时代的月亮记录[23]J·E·麦克莱伦第三和哈罗德·多恩推测，旧石器时代的人类的生活接近自然，月亮的盈亏变化以其明显的规律性和周期性，自然而然会成为他们关注的重要对象，而这些有关月亮周期的知识对于计算时间会有用处，但这些人工遗物只能表明当时的人类曾经持续观察并记录过月亮的变化，只能表明他们对理论知识有及其肤浅的接触，仅仅是其成果好像比来自直接经验的知识要抽象。[24]
原始人类在劳动中积累的经验知识是很肤浅的、初级的，但是它终究包含着对自然事物和自然规律的正确反映，这种经验知识应当看做是萌芽状态的科学。[18]
新石器时代
大约在B.C.1万年左右，人类进入新石器时代。旧石器时代的狩猎者—采集者的生活方式持续了200万年之久，为何突然（其转变过程也许持续了很久，但相对于200万年来说，只是一瞬）在B.C.1万年左右，转变了生活方式，进入了新石器时代呢。对于在旧石器时代末发生的这种社会和经济转型，有多种解释[25]：
一种看法是：在距今1万—1万2千年前，产生的较大的气候变化导致生存环境发生改变，许多大型动物灭绝，食物来源减少，另一些动物转移到北方，人类便破坏性地改变了自己的生存条件。
另一种看法是:只要狩猎和采集者的数量足够低，使得他们居住地附近的资源能够满足他们适度的开发利用，那么采集食物的生活方式就不会改变。而当时因为人口增长缓慢，全球来看，宜居的地方还不少，所以就可以这样乐不思变得过上200万年，直至由于旧石器时代人口数量的增多和采集的巨量消耗而达到可采集环境“承载力”的极限。在当时，人类已经知道种子能够发芽生长，但是他们缺乏变革自己已有生活方式的迫切动机。只有当人口增长到密度相当大，漂泊流量已经解决不了问题时，需求和资源之间的平衡被打破，屋旁种植和豢养动物才开始成为一种新的生活方式。
新石器时代是食物生产的生活方式，在大多数地方开始过起了屋旁种植的定居生活，而在草原地区，才有游牧。[26] 1）磨制石器在新时期时代人们学会了用磨制的方式制造石器，磨制形成的石器更加精细，在磨制的基础上又发明了钻孔技术，使石器的效率更高，类型更多，用途更广，功能也趋于专一。因此在这个时期，各种石器工具的种类大量增加。磨制石器的方法甚至使人们可以加工相当坚硬的玉石，制成了一些漂亮的玉器。[27]2）原始农业在旧石器时代人们已经无意中发现一些种子掉落在土里，一段时间后会生长起来，因此在一段时间后会回到播撒种子的地方采摘食物。这种预见性为新石器时代原始农业的形成提供了基础。新石器时代，利用扫荡式或“刀耕火种”的耕作技术在屋旁开辟农田，进行种植，在那里的土地耕种几年后便荒废，待其自然恢复后再进行耕种。[28]分布在世界各地的居民都开始栽培各种各样的植物。栽培是一个过程，涉及改良、育种、遗传选择，有时还要把植物引入一个新的生态环境。人类改变了植物的基因，这种植物也改变了人类。[29]另外，谷物必须收集、脱粒、去糠、储存和研磨，这些都需要一套比较复杂的技术和社会实践。而在当时工具库已经大大扩充，增加了一些较大的、常常被磨光了的器具，如石斧和研磨石器。[29]
如果是生活在草原的人们就会驯化、圈养动物，形成原始的畜牧业。对动物的驯化也是由人类与它们的野生物种长期亲密接触而来，其逻辑过程应该是从捕猎和跟踪兽群到圈养、放牧、驯化和繁殖。[30]
在新石器时代晚期，屋旁种植和动物饲养技术相结合的混合型农耕-饲养了用于牵引的动物，还用上了轮车。3）原始手工业在新时期时代，手工业虽然还没有从农业中彻底分离，但是制陶、冶铜、编织、建筑、医术等方面已体现了原始的手工业。　　制陶和冶铜屋旁种植的人类为了取水或便于贮存，发明了比石头制品更轻便的陶器。制陶技术的发明于大约B.C.9000—B.C.8000年间。[31]制陶是人类最初的化工工艺，是人类第一次改变天然材料的性质，制造出的第一种人工材料。[11] 这种制陶的火法技术，是后来发展成冶金技术的基础。在新石器时代的晚期人类已经开始使用金、银、铜和陨铁等天然金属。[32]在很长一段时间，铜只用作装饰品和工艺品，而人们依旧用石头制造工具和武器，当铜的来源越来越多，它的用途也就更广了。[33]编织技术虽然在某些旧石器时代，偶尔也应用编织技术，如编筐编篮，但是只有在新石器时代，为了穿衣和储物的需要，编织的技术才发达起来。在新石器时代早期，人类已学会用骨针缝衣，用植物纤维或兽毛纺成线编织有经纬的衣着。制造织物涉及好些环环相扣的技术：剪羊毛或者种植和收获亚麻或棉花，加工这些原料，纺线，制造织机，染色，最后是织布。[34]包括原始人类对衣服的设计和衣着所传达的某种象征和信息，都是不可忽略的。建筑早期的原始人类居住在天然的洞穴里，但是随着人口的增多，天然的洞穴已经不够住，人们便开始建造自己的房屋。考古学家在法国南部发现20万年前的人类居室——以木料构架，四周以兽皮遮蔽，这显然非常简陋，但在新石器时代，人们已在用石块和泥砖建筑房屋了。[35]此外，最初的运输技术是雪橇、独木舟和车轮的发明。医术在石器时代，已经开始利用植物作药材，并发明了呕吐剂。在欧洲出土的一些B.C.5000左右的人类骨骼化石中，发现其中有骨折后晶治疗而愈合的骨骼，这可以说明，最晚在新时期时代晚期已经有了原始的外科手术了。[36]4）社会转型狩猎者-采集者社会持续了约200万年之久后，才产生较大变化，转为食物生产的社会，这其中的原因至今还是一个争论的话题。新石器时代虽然也大极大依赖植物和动物，但是，利用动植物的技术和由这些技术支撑的社会形态，却发生了根本变化。他们开始采用屋旁种植的粗放型耕作，在一些固定的村落定居下来，住在房屋里，从某种意义上说，早期停止漂泊的人类是一种自我驯化的物种（英文“驯化”一词domestic源自拉丁语domus，意为“房屋”）；家庭成为社会组织的中心，生产以家庭为基础进行；较稳定的生活使得出生率得到提高；数百项大大小小的技术融合在一起。[37]
随着更多剩余食品的出现，交换也更加频繁，从而产生了比较复杂、富裕的定居点。社会阶层的形成始终与剩余产品的增长同步。到了新石器时代晚期，开始有了专职的陶匠、编织匠、工具匠、祭司，也出现了城镇。[38]
有趣的是，偷盗者应该是只有到了新时期时代才开始出现。[39]在新石器时代人们才首次产生出值得偷盗的剩余的食品和财富，因而也值得加以保护。另外，这时还留在旧石器时代生活方式的人群被迫要适应周围已经迅速崛起的新石器时代的经济，那么偷盗也算是一种适应，而去过定居生活则是另一种方法。5）科学新石器革命是一个技术经济过程，其发生没有任何独立“科学”的帮助或投入。新石器时代的陶匠虽然掌握了有关粘土和火的特性的实用知识，而且也许会对制陶过程发生的现象进行解释，但是他们只进行劳作，没有任何系统的材料科学知识，也不曾自觉地将理论应用到实践。
但是新石器时代也有“科学”—在天文学领域：许多新石器时代的人们都会系统地观察天空，特别是太阳和月亮的运行情况，他们经常会造出一些按天象矫正方位的建筑物，用作宗教活动中心和判断季节的日历，例如英格兰的巨石阵。[40]  巨石阵
建筑巨石阵除了需要能供养、管理和指挥大量的劳动力外，还需要掌握地平天文学知识。这些天文学建筑表明，当时的建造者一定掌握了相当详细的天体运动知识，并广泛地实践着一种“祭祀天文学”。[41]  从巨石阵看夏至日太阳升起[42]
进入文明
在一些环境不大好的地方，增长的人口甚至对新石器时代已经大为扩展的资源甚至也构成了压力，若干个具有明显相同特征的新石器时代的居民区在集约化农业的基础上合并而成中央集权的王国，从而在这样的一些地区产生了新的技术变革—城市文明。文明的标志文明时代出现于B.C.4000年左右，独立出现在河流的两岸，文明的主要标志是城市（人群聚集）的出现，文字的产生，国家制度的建立。[43]
文明在全世界6个不同地区至少独立发生过6次，为什么文明会在不同的地区重复产生，对此有多重猜测。
猜测之一是水利假说[44]：依赖于大规模水利工程的集约化农业乃是形成大型的、高度集权化的官僚国家的关键因素。那些原始文明都产生在水文环境恶劣的地区—那里要么缺水，要么水太多，要成功实施集约化农业，必须将已有技术组合、建设水利工程。农业灌溉和防洪都需要水利工程，而水利工程必须要有一定程度的地区协力合作才能进行建造和得到维护，因时因地分配水资源。例如古埃及，自第一王朝起就把尼罗河水利系统置于中央政府的管辖之下，相传第一王朝的国王成功建造了孟菲斯城外的大堤坝和水库。[45]通过这种有组织的社会力量可以有效利用河流的资源，进行农业生产，增加人口。
另一种猜测是地理环境说：最初的文明都产生在温暖的赤道附近，温度适宜人类繁衍居住；都发育在河流的两岸，河流附近的土壤非常肥沃，适合农业种植；居住在适合生活生产的地方，食物充沛，生活富足，才有时间与精力研究文字，数学等不能直接进行生产的领域。[46]集约化农业虽然新石器时代已经有了原始的农业，但这种原始的农业和文明时期的集约型农业是不同的。后者利用了灌溉、耕具和蓄力，这是在文明地区才发展起来的。[28]灌溉需要征服河流，建造水利系统，这种大型工程个人是无法完成的，需要又某些集权机构系统地进行建造；而耕具的发展需要更耐用，更锋利的金属作为零部件。金属器这一时期人们已开始广泛使用铜器，冶铜技术在制陶技术的基础上也很快发展起来，越来越多的工具被铜器所替代。但是铜太软，不能造出好的刀斧，之后有人发现如果在冶铜时掺进一些锡，这种混合物的硬度就远在锡或铜之上，这就是青铜。[33]使用铜和青铜的一个非常重要的结果就是开矿、探矿和经商事业的发展。[33]手工业的分离人们的食物有了富足，人口不断增加，有了剩余劳动力，同时对铜器、铁器、纺织物、工具等手工制品需求量越来越大，手工业便从农业中分离出来。[47]古巴比伦和古代中国的手工业分工已经非常精细，周代更细，有百工之说。工匠在实践基础上积累着经验知识成为推动古代实用科学技术发展的基本力量。宏伟建筑文明时期出现了许多宏伟的建筑，例如新巴比伦城内的马都克神庙，古埃及的金字塔和狮身人面像等。建造金字塔的主要技术是吊起大石块的悬梁机器，这与新石器时代的技术相似，但不同的是，文明社会积蓄了更大的力量—人，因而比起新石器时代的建筑遗址，到这时候已有可能动员和使用不知大多少倍的人力来以快得多的进度完成大型工程。这个时期的建筑材料主要是木材、泥砖和石头。
古埃及的金字塔无论从建筑技术或数量上，都堪称奇迹，第一座锥形金字塔的建筑师是古埃及建筑师伊姆霍特普，他是人类历史上第一位有姓名留下来的科学家。而对于建造金字塔的建造动机一直引起人们的兴趣，对此有多种猜测[48]：
1）是法老的陵墓。但在某些时期，新建金字塔的数目超过了法老的人数；一位法老会同时建造好几座金字塔；大多数真正大型的金字塔都是在第三王朝末和第四王朝初（古埃及王朝政治集权最厉害的时期）这一时期内建成的。（6位法老建了13座金字塔）
2）工程内部的解释：早先的金字塔有意的连续建造，形成宏大的工程项目，目的是把农闲时期（每年尼罗河泛滥期有3个月农闲期）的民众动员起来，加强古埃及的国家观念和国家实力，同时修建多个金字塔也是因为劳力充裕，另外在修建金字塔接近顶端时，所需的劳力比修建下层时大为减少，这样就有可能将剩余劳力调动到其他新开工的金字塔。
建造金字塔这样的大型建筑可以说是一种国家政策推动的活动，是国家的一种制度，强化中央集权的政治力量和社会力量，也是一种国力的象征。文字的出现文字的出现是人类活动和智力发展的结果，又是推动古代科学发展的有利杠杆和自然知识科学化的前提。不同的地区，产生了不同的文字系统：苏美人最先发明了图画文字；巴比伦人发明了楔形文字；埃及制发明了象形文字；中国殷商时代发明了象形文字和符号文字。[49]  楔形文字和象形文字[50]
利用文字，人们可以把社会事件和经济生活记载下来，人类的经验和智慧也摆脱了只用口头传播的局限性，文化知识由此得以可靠保存，传授即成，广泛交流和发扬光大。[51]而剩余劳动的产生，为体力劳动和脑力劳动的分离提供了物质基础—文字的发明，使少数脱离物质生产的人，成为会读写算的书吏，成为专门观测天象和探索自然奥秘的祭祀，哲学家，成为精于计算，记载生产经验，解释自然现象的数学家和科学家。[51]由此可见，古代的科学技术是在学者和工匠相互隔离的状态下发展起来的。计算和数学数学方法是随同书写一起发展起来的，同样也是一些实际需要。[52]古希腊历史学家西罗多得早就认为，几何学（“测地学”）起源于埃及，因为在尼罗河泛滥过后需要重新丈量土地，在灌溉农业生产出多余的农产品后，才开始有第一批货币和第一批衡器及量器。[52]而每一种早期文明都有自己的数学体系：古苏美尔人和巴比伦人发明了60进制；埃及人发明了10进制等。  巴比伦的60进制和埃及的象形数字[53]
这一时期人类已经掌握了多种实用的数学知识：圆周率的计算，2的平方根的计算，求解线性方程，建筑材料的系数表，计算体积等。埃及的金字塔也体现了文明时期人类的数学知识。金字塔-大金字塔的布局保持了非常准确的南北和东西方位；如何设计金字塔才能使其外观宏伟壮丽。[54]
数学家关注的问题都反映了他们的实践和功利取向。工程和供应问题总是主要的，通常要提出数学方案，却几乎不会涉及对数的抽象理解。[55]抽象数学尚待希腊人去发明。但是在这一时期也有一些非常艰深却又没有实用目的的东西：例如巴比伦，数学家计算2的平方根可以精确到相当于6位小数。[55]天文学虽然在新石器时代已经有了一些对天文的观测，但是只有进入文明时期，才有了名符其实的天文观测，并且有了精确的历法。精确的历法对于农业社会的用途是非常重要的，不但应用于农业，仪式活动，在商业和经济活动中的作用也非常明显。
在古美索不达米亚，发明了一年有12个太阴月即354天、然后隔一段时间设润，以使太阴月与季节协调一致的历法；在古巴比伦，发明了一个星期为7天，并可以不太准确地预测几个主要天体的位置、了解日食月食并能进行预测、可以计算和推断几个行星什么时候升起、下落和可以被看见。[56]这一时期已经开始系统地去研究并解决某些非常具体的天文学问题，巴比伦天文学的许多技术传统都传了下来，为后来希腊和希腊化的哲学家所采用。
需要注意的是，在那个时期，天文学与占星术是不可分割的整体，因为预测庄稼收成，军事行动结果和国王的未来，占星术和神秘学问在当时都被视为有用知识。[57]知识的产生知识在首批文明中的产生是出于功利的目的[58]：为了进行记录，经济交易，历法改进，宗教，占星，预测等。早期文明中就开始有国家和寺庙当局总是支持那些有实际用途的学问，把他们用来维持国家和国家的农业经济。知识受到国家机构中供职的专家学者的关注，他们的工作要服从维系社会的需要，而不能对有发现的个人追求。这种官办科学模式的另一个特点，是那些留下了记录文字的原作者全都是匿名。
早期科学的另一个有趣现象[59]：人们把知识一条一条地记录下来，从不加以系统分析，把它们概括为定理。早期文明中的科学缺少抽象性或者说普遍化，没有任何自然主义的理论，即没有像后来希腊人所做的那样，把追求知识本身当做目的。
在人类文明的开始时代，已经有了关于自然的各种猜测，如在古埃及文献中有万物来自于水的记录，但是自然哲学的高度发展，则是在古希腊时代和中国的春秋战国时代。[60]