התפתחות המדע בעת העתיקה

תחילת היווצרות תהליך המדע

התהליך המדעי החל עם ההבחנה הראשונה ורישום ההבחנות. בתקופת האבן, חי האדם על בשר החיות - אותן המית. במערת מו שבדרום צרפת נמצאו רשומי תאו שצייר האדם הקדמון, המהווים מחקר אנטומי נאמן, בו מפלח החץ בדיוק את מקום הלב. רשומים אלה, מראים ידע ותועלת בקטל חיות.
המעבר לחברה אגררית: מאוחר יותר, שם האדם לבו לעובדה כי גרעיני עשבים מסוימים טובים במיוחד למאכל; מגרעינים אלה אפשר לגדל עשבים נוספים, ובבחירת אדמה מתאימה יש באפשרותו לגדל עשבים רבים כאלו; כן גילה כי בגרוד האדמה, הצמחים משתרשים טוב יותר כתוצאה מכך, באו האיכרים שבעבודתם מישמים את המדע שהתפתח מהבחנות.

רישום הזמן

חקלאות היא פעילות עונתית (הבחנה נוספת של אנשי המדע הקדמוניים), והופיע הצורך בלוח עזר לזריעה ולקצירה. בהבחנותיהם, ראו כי כוכבים מסוימים הם בעלי התייחסויות קבועות לשמש, ואלה התאימו לתקופות השונות.
עיסוקם בכוכבים למטרה פשוטה זו של הטבת תנאי מחיה, הביאה להבחנות, אשר אפשר לכנותן אקדמיות. לפני כחמשת אלפים שנה לערך, יכלו האסטרונומים בשומר, להינבא על ליקוי חמה. 
האסטרונומים טענו לתופעה החוזרת כל שמונה עשרה שנה ואחד עשר יום. רשימות מדויקות שנערכו משך יותר מ-360 שנה, מעידות על הכשדים, שללא מכשירים כגון אלו שיש בידינו כיום, חישבו את אורך השנה כ-365 ימים, 6 שעות, 15 דקות ו-41 שניות - כלומר, רק 26 דקות ו-26 שניות ארוכה מדי.
עריכת לוחות שנה, היא תופעה אופיינית לתרבויות רבות - לוחות השנה של תרבות המאיה ושל האצטקים רחוקים מרחק חצי כדור הארץ מלוחות המזרח התיכון, אך גם הם מצוינים בהבחנותיהם.

התפתחות הגאומטריה

בעבוֹר הנילוס על גדותיו, היה סוחף את הסימנים הטבעיים אשר הבדילו בין חלקות העיבוד של חקלאים שונים. אי לכך, חייבת הייתה להמצא שיטה, לפיה יסומנו הגבולות בכל שנה. הייתה זו תחילת הגאומטריה השימושית. המצרים המציאו משולש קבוע בעל זווית ישרה, העשוי מחבל בעל קשרים בריבועים קבועים של שלוש, ארבע וחמש יחידות (היחידות התבססו על אורך הזרוע מקצה האמה ועד המרפק), קשרים אלה נתקעו באדמה בעזרת יתדות. 
מתחבולות שימושיות כגון אלה, פיתחו היוונים מאוחר יותר את השיטות ההגיוניות של הגאומטריה (אף על פי שציורים סיניים מן המאה העשירית לפני הספירה, מראים שאנשי המזרח הקדימו את משפט פיתגורס המפורסם - האומר כי ריבוע הצלע הארוכה של משולש ישר-זווית שווה לסכום ריבועי שתי הצלעות האחרות; וחפירות בתל-אל-הרמל ליד בגדאד מראות שהרבה מהגאומטריה האוקלידית היה ידוע מעשית כ-2,000 שנה לפני הולדת אוקלידס).

התפתחות הספירה

עם קיבוץ הקהילות ותחילת המסחר - בא גם הצורך לשיטת ספירה. הדרך הנוחה ביותר הייתה, כדרכו של ילד, מנייה באמצעות האצבעות. לכן קיימת מאז התקופה הקדומה ביותר, שיטת הספירה לפי עשר אצבעות - השיטה העשרונית. כמו כן, היו חורצים קווים ומקלות, כדרך הנבלים בסרטי המערב הפרוע החורצים קווים בקת האקדח כדי לשמור את מנין קרבנותיהם. מאוחר יותר, גילו כי קל יותר למנות בעזרת חלוקי נחל; הצעד הבא היה להעמיד חלוקים. אלה בצורה נוחה, כך נוצרה החשבוניה. 
אנשי מקסיקו ופרו השתמשו בחשבוניות לפני שהגיעו הספרדים לעולם החדש. לסינים ולמצרים, היו חשבוניות אלף שנים לפני התקופה הנוצרית. הרומאים שאלו שיטה זו מן האטרוסקים.
עם סכום החשבון, היה צורך ברישום למזכרת, וכך הוכנסו הספרות. הספרות בהן משתמשים אנו כיום מקורן מן ההודים והן, כנראה, ראשי התיבות של שמות הספרות. הספרה אפס היא, כנראה, דמות ביצה שעדיין לא התבקעה.

התפתחות הניווט

בעזרת כוכבים, אותם הכירו, יכלו בני האדם לנווט עצמם על פני הקרקע (המדובר בארצות, בהן השמים בהירים רובה של שנה); אך מתחת לפני הקרקע היה זה עניין שונה לחלוטין. לפני חמשת אלפים שנה החלו הפרסים לחפור קאנאטים (תעלות אופקיות, לאורך נתיבי המעיינות התת-קרקעיים); לתעלות אלה היו מחפורות אנכיות במרחקים שונים וכך הגיעו עד למקורות המים שבהרים. בכריית בורות אלה נעזרו, לשם מציאת הכיוון, במצפנים פרימיטיביים בעלי אבן שואבת. 
ייתכן ומקור המצפנים בפרס; ייתכן ומקורם הוא בסין. על כל פנים, מצפן זה הגיע לים התיכון, בו קיבל את צורת המצפן המגנטי אשר עזר בכל המסעות הגדולים. משך הזמן, על ידי השימוש שמצא פארדיי למגנט, נוצל זה להפקת החשמל.

התפתחות החשיבה המדעית

כך התפתח הידע האנושי דרך מציאת פתרונות לבעיות יום יום, על ידי הבחנות, מאיסוף תצפיות (כמו בלוחות השנה של כוהנים) ומיצירת שיטות. אולם אלה היו תרבויות עבדים, בהן העבדים עבדו והאדונים חשבו. מתח זה יצר מעמד עליון, אשר עסק במדע שלא לצורכי פתרון בעיות היום-יום, אלא מתוך שאיפות אינטלקטואליות. עובדה זו ניכרת בעיקר ביוון העתיקה, מקום שם הגיעה התפתחות המחשבה הקלאסית לשיאה. 
ביוון, התבונה נחשבה לתכונה הנאצלה ביותר באדם. אנשים כאריסטו (322-384 לפני הספירה), אשר למעשה ערכו הבחנות וניסויים מדויקים, כמחקריו על הטבע או מחקרו "חלקי החיות", מעוררים את התפעלות חוקרי המדע הניסויי בני זמננו. עקב זאת, אפשר לומר כי אריסטו במחקריו הביולוגיים היה חוקר ניסויי היוצא מן הפרט אל הכלל; אך בתאוריות שלו, על התבל ומקומו של האדם בה, פעל, כמורו אפלטון, על דרך ההיקש (בניגוד לשיטה המדעית האמפירית).

חקר היקום

אריסטו הציב את תיאורית התבל, בה העולם הוא מרכז עטוף במעטה של אטמוספירה. סביבו, נמצאים היסודות הנאצלים, אדי האדמה, המים, האוויר והאש; אחריהם באים כוכבי הלכת במסלולם. מעל לכל, תחום ההרמוניה האלוהית היוצרת את התנועה הסיבובית של מערכת השמים (ג'ורדנו ברונו, שהעז, כמעט אלפיים שנה מאוחר יותר, לתקוף מושגים אלה - עלה על המוקד).
אפלטון (427-347 לפני הספירה), הוא האחראי למקום המתמטיקה בחינוך המודרני, לא עקב היותה מכשיר עזר למטרות שימושיות, אלא כתרגיל במחשבה הגיונית. אפלטון היה תאורטיקן של המופשט, לכן כיוון שכל סטיה בתנועת העולמות (הכוכבים) לא הייתה תואמת את התבל המושלמת שיצר, הרי שכל הגופים השמימיים חייבים, לדעתו, לנוע במעגלים וחייבים להיות כדורים שלמים. עקרון זה היה שימושי למדי להנחיות, אולם יסודו בטעות.
קפלר (1630-1571), חסיד נאמן של אפלטון, דחה את טענת אפלטון בדבר הכוכבים הנעים סביב השמש במעגלים, והראה כי מסלולם הוא אליפטי. מאוחר יותר, באמצעות הטלסקופ, הבחין גלילאו גליליי כי הירח הוא מחוספס ונמצאים בו הרים דומים לאלה הנמצאים על כדור הארץ. כך הופרך הרעיון האפלטוני של "שלמות הגופים השמימיים".

שקיעת המדע

שקיעתו של המדע וירידתו מגדולתו, אירעו בתקופת ימי הבינים. מוכרות לכל התמונות מימי הביניים, בהן מתוארים האלכימאים כדמויות מרושעות המשתפות פעולה, בסודי סודות, עם השטן. 
אולם, לא כאלה היו האלכימאים; הם היו חוקרי ניסוי אשר הופיעו קודם זמנם. אמת שדרכם מוטעית הייתה לעיתים, אולם, ללא הבחנה נודו על העזתם לחקור את הטבע, בניגוד למצוות אוגוסטינוס הקדוש שאסר על חקר התופעות. "בל תצא מפתח ביתך", אמר אוגוסטינוס הקדוש (430-354 לספירה) "חזור לעצמך, כי באדם פנימה אמת תשכון". לפרקים, יצאו אנשים "מפתח ביתם"; אנשים כגון רוג'ר בייקון, ויליאם מאוקהאם ודנס סקוטוס, כולס נזירים פרנסיסקאניים מתקופת המאה השלוש עשרה, אשר עמדו על יישום עקרונות חקר הניסוי לניסיונות השונים.
האלכימאים לא טעו בהאמינם כי שינוי המתכות הפשוטות לזהב הוא בר ביצוע (כיום עקרון התמורות שבתורת האטום). תקופת ציד המכשפות פגעה באלכימאים, כיוון שהכנסייה החרימה את דמוקריטוס, שחי במאה שלפני אפלטון (400--470 לפני הספירה). דמוקריטוס טען (על דרך ההיקש), שהכל בנוי מאטומים, כולל בני האדם; והחיים הם פעולות הגומלין בין האטומים. לעומת האטומים היסודיים של דמוקריטוס שלטו ארבעת היסודות של אמפדוקלס ואריסטו - אדמה, מים, אוויר ואש.

עליית המדע

תקופת הרנסאנס סימנה את עליית קרנו של המדע. לאחר נפילת קונסטנטינופול (1453), הוצף העולם במבול של השכלה; דחף חדש ניתן לספרות ולאמנויות, דחף מהול בערגה לתור הזהב של יוון העתיקה. פליטים מן המזרח הביאו עמם למערב נוסחים מושלמים של הקלסיקנים היווניים, כגון אפלטון ואריסטו, בנוסף לידע חדש במדעי הטבע שנתרם על ידי הערבים.
עם ואת, היה זה גלוי מחדש של העבר ודחית החדש; נטייה זו הביאה בעקבותיה את גינוי הגישה המדעית של דנס סקוטוס, עד כדי הנצחת שמו במושג האנגלי "Dunce" - כינוי למטומטם.
על אף הדחיה, גורמים מתסיסים בעלי ערך החלו בפעולתם (המצאת הדפוס, המסעות הגדולים וגילוי אמריקה). המדע השימושי באותם "ניסיונות" מסע גדולים, גילה עובדות אודות עולמנו אשר לא היו בנמצא בספרות הקלאסית. קופרניקוס, טיכו ברהה, יוהנס קפלר וגלילאו גליליי גילו עובדות בנוגע לשמים. גילבר, רופאה הפרטי של אליזבת הראשונה מלכת אנגליה, בחוקרו את מצפן הימאים, גילה את המגנטיות ואת "המגנט הגדול - העולם"; הייתה זו תקופה של רעיונות מהפכניים אשר התמרדו נגד המדע המסורתי בן אלפיים השנים.