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科學史

研究科學知識的歷史發展的學科

科學史，利用了思想史和社會史兩個面向的歷史研究方法。科學起源於對自然其功能性的實用考量以及純粹的哲學探究。

雖然科學方法自古便不斷發展，但現代科學方法卻是始自伊斯蘭科學家，海什木在大約西元1000年左右，運用實驗的經驗法則寫出了一本關於光學的著作《光學書（英語：Book of Optics）》。然而，現代科學方法在13世紀的歐洲由大學經院哲學的學者所發起科學革命時，方才算發展完全[1]，到了16世紀及17世紀早期的發展高峰，現代科學方法的廣泛應用更引領了知識的全面重估。科學方法的發展被某些人（尤其是科學哲學家及實證科學家）認為是太過於基礎而重要的，認為早先對於自然的探索只不過是前科學（pre-scientific），現代科學方法才被他們認為是真正的科學。習慣上，科學史學家仍舊認定早先的科學探索也包含於廣大而充足的科學範疇之中。[2]

數學史、科技史及哲學史則在其各自的條目中描述。數學跟科學很接近但有所區別（至少在現代的觀念上是這樣認為）。科技涉及設計有用的物件和系統的創造過程，跟尋求傳統意義上的真理（empirical truth）又有所不同。哲學跟科學的不同在哲學還尋求其他的知識領域，如倫理學，即便自然科學和社會科學也都是以既定的事實作爲理論基礎。實際上這些領域都作爲外在的重要工具為其他領域所用。

科學史的理論與社會學

主條目：科學史的理論與社會學

研究科學史大都在從事回答：「科學是什麽？」和「它如何運作」，以及它是否顯示出大規模的形式和趨勢。特別是科學社會學（sociology of science）專注於科學家工作的方法，尤其注重觀察在他們「產生」和「建立」科學知識時的方法。自1960年代以來，科學研究（science studies）一個共同的趨勢，就在強調科學知識的「人的成分」，而不再強調科學資料是自顯的、無關價值和前因後果的這個觀點。

在哲學上，科學的一個主要議題和其爭論焦點，正是關於理論改變這一範疇。有三個哲學家曾討論過這個題目。其一是卡爾·波普，指出科學知識是長年累月的累積，具有前進性；其二是托馬斯·庫恩，認為科學知識是一個範式轉換（paradigm shift）的過程，而非單單是具前進性；其三是保羅·費耶阿本德，其觀點是科學知識並非長久的累積也不具前進性，而是一個類別的劃界（demarcation）。

自孔恩著作《科學革命的結構》於1962年出版以來，學界一直辯論著關於「科學」的定義和目標。通常都沒有一致答案，尤其是關於在「真實性」的概念上，更曾一度引致觀點上的衝突。

早期的文化

在史前時代，知識早就以口頭傳統的方式代代相傳。例如早在9000年前，當時文字還沒出現，墨西哥南部就已經有農業種植玉米了。[3][4][5] 同樣，考古學證明天文學知識在沒有文字的時代就已經存在。[6] 文字的發展使知識能得以更忠實的傳承下來。到人類踏入農業耕作的時代，剩餘的食物使人類有更多的時間發展文明，而不是單純的考慮生存。最基本、最古老的科學知識，首推天文學。

古時許多文明國家，通過簡單的觀察收集天文信息，並以較為系統的方式紀錄。雖然他們並不知道這些天體的真實結構，許多關於行星和星系的自然現象，都開始有了理論上的闡釋。一些人體結構的研究開始顯現，並且開始有人觀察動物群落和植物群落的特質；同時一些煉金術的理論，也在幾個主要文明出現。[7][8]

新月沃土的科學

更多資訊：古埃及數學、古埃及天文學、古埃及醫學、巴比倫數學、巴比倫天文學和巴比倫醫學

早在公元3500年前，中東的幼發拉底河一帶（即今伊拉克）的人，已開始發展出一套以數學概念，紀錄自然現象的方式。但是這些觀察都只是有其他目的，而非純粹自然科學研究。舉例當時已有類似畢氏定理的數字研究紀錄，包含了一系列的數組——(3,4,5）、(5,12,13）。[9]但這始終都未能證明這些是畢氏定律的研究。[10]

同時在古埃及，天文學、數學和醫藥研究都開始有了雛型。[11]幾何學被普遍應用於土地測量，如「3、4、5」直角三角形等資料紀錄，代表著古時的埃及已發展出一個實質的幾何體系。而古埃及也是地中海流域的煉金術研究中心。

《艾德溫·史密斯紙草文稿》是人類史上第一部醫學著作，由莎草紙寫成，是史上第一次文中指稱「腦」這個器官的文件，並提及腦膜、脊髓及腦脊液等等部位，可謂最早的神經外科醫學文獻。然而，儘管古埃及有一些有效的醫學實踐，但另外也有無效的甚至是傷害性的實踐。例如，醫學歷史學家認為，古埃及的藥理學大部分是無效的。[12]然而，他們使用檢查、診斷、治療、預測等治療疾病的方法，[13]這是科學的經驗主義開始[14]，同時對於經驗主義的發展有深遠的意義。

古典時期的科學

 
拉斐爾所畫的雅典學院 (畫作)
主條目：古典時期的科學史
 
安提基特拉機械的碎片，其為最早的模擬計算機。

在古典時期，面對著一些實際性問題的解決，包括編製曆法和疾病治療，純粹的自然科學研究慢慢開始興起。當時從事科學研究的人，通常不被稱作「科學家」，而被視為科學上的哲學家。

最早期的科學哲學家起源於古希臘，一般稱他們為前蘇格拉底哲學家。[15]他們對於神話中問題：「宇宙是從何而來？」提供了完整的回答。[16]哲學家泰勒斯（前640-546年），又被稱為「科學之父」，是第一個嘗試用理性思維來解釋自然現象，如陸地浮在水上及地震是由水面攪動引起的（而不是海神引起的）。[17]他的學生畢達哥拉斯創立了畢達哥拉斯主義，他對數學的原理進行了研究，並且是第一個提出大地是球體。[18]留基伯率先提出了原子論，認為每一種事物都是由原子所組成的，其後由他的學生德謨克利特發揚光大。

 
阿基米德使用窮竭法估算π值

其後以柏拉圖和亞里斯多德等為首的後起者，相繼出版了首批的自然哲學著作。他們發展的演繹推理對後來的科學研究起重要作用。柏拉圖於前387年建立了柏拉圖學院，許多古希臘哲學名士曾受教於此。他的學生亞里斯多德提出的經驗主義認為，一起宇宙真理都可以通過觀察和歸納得到，這就是科學方法的基礎。[19]，亞里斯多德的理論及著作對伊斯蘭世界及歐洲有深遠的影響，雖然有一些理論在科學革命中推翻，但卻為後世的科學探索，奠下重要基礎。

在這段期間，不同形式和類型的科學，都開始有個雛型。這包括了動物學、植物學、天文學等等；而一些像物理和數學的簡單理論，也開始出現。最典型的例子，首推畢達哥拉斯發表的畢氏定理；阿基米德發現了「槓桿原理」和「力矩」的觀念。

印度的科學

 
古印度在早期冶金學中處於領先地位，用鍛鐵建造的德里鐵柱就是證據之一。
主條目：古印度科學技術史
更多資訊：印度數學、印度天文學和印度次大陸冶金學史

數學

印度次大陸的數學知識最早出現在印度河流域文明（公元前4000年-前3000年）。這個文明中的人考慮到磚體結構的穩定性，以4:2:1的比例製造磚。[20]他們也嘗試以高精度標準化長度測量。他們設計了一種分成10等份的尺「摩亨佐-達羅尺」，長度大約3.4公分。古代摩亨佐-達羅的磚的規格一般是這種單位的整數倍。[21]

印度天文學家、數學家阿耶波多（476-550）在他的《阿耶波多曆書》中使用了一些三角函數（如正弦，正矢和餘弦），三角表和技術，以及代數的運算法則。 628年，婆羅摩笈多提出地球引力是一種引力。[22][23]他還普及了數學中一個非常重要的概念：0，同時0也作為十進制的字符，並跟隨印度-阿拉伯數字系統沿用到現在。這兩本天文學書籍的阿拉伯語翻譯版很快就傳到伊斯蘭世界，隨後在9世紀在伊斯蘭世界演變成阿拉伯數字。[24][25]14到16世紀，印度的天文學及數學上有明顯的進步，如三角學與數學分析。特別是桑佳馬格拉馬的馬德哈瓦（英語：Madhava of Sangamagrama）被認為是「數學分析的創始人」。[26]

天文學

印度的宗教典籍吠陀經是第一部記載天文學概念的書。[27]古印度人把一年分成12個月，一個月為30日，所余差額則用閏月來彌補。[27]尼拉坎撒·薩馬亞吉（英語：Nilakantha Somayaji）的天文學論著坦特羅概要（英語：Tantrasangraha）與第谷·布拉赫的第谷系統相似，直到17世紀的克卜勒時代前是最精確的天文模型。[28]

醫學

從新石器時代的遺蹟中（現在的巴基斯坦）發現一些早期的農業文化。[29]阿育吠陀是起源於公元前2500年古印度的傳統醫學，[30]而現代則以替代醫學的一種形式在世界上使用。古代印度人已經有比較豐富的藥材知識，並且把藥品製成各種藥劑服用。特別是他們還認識到水有治病的功效。

冶金學

古印度發明了伍茲鋼、坩堝鋼與不鏽鋼並廣泛傳入地中海地區。老普林尼稱之為「ferrum indicum」（印度鐵）。羅馬帝國一直很重視印度伍茲鋼，並認為這是最好的。到中世紀傳入敘利亞，並用作生產特殊工藝的大馬士革鋼。[31]

 
1281年蒙古帝國侵略日本時使用的中國火藥。
 
蘇頌的《新儀象法要》中的星圖（1092年）[32]

中國的科學

主條目：中國科學史

主流學術權威認為，中國的科學傳統，與淵源於古希臘、古羅馬的歐陸科學，以及伊斯蘭世界的科學，是各自獨立發展。中國科學萌芽於先秦時期，受到當時的哲學家中注重邏輯思辯、認識論及幾何學研究的墨家，以及重視辯論的名家所啟蒙。漢代造紙術的普及提供了條件，使前人的科學思想知識及辯證，通過紙張保存了下來，後人得以前人的科學著作為藍本作改良，或通過辯證後推翻，形成一套經驗主義科學傳統。至隋唐及宋朝時，中國的科學曾長時期高據世界領先地位。然而由於近代歷史原因，許多古中國科學著作或失傳或流失海外，均不利於中國科學史的發掘整理。

 
劉徽的窺望海島之圖

現時可考證到的古中國科學著作，以及相關的古代著作數量龐大，涵蓋科學數個主要分支：數學、醫學、自然科學、建築及工程學，又有其他次分支，包括農學、航海學、心理學、地圖學及物候學等多個學科內容。系統化地記載了當時的科學知識及技術的發現及發明，包括了算術、草藥應用、活字印刷、建築及鑄造術、機械構造法、觀星導航術及地圖製作。其中較為著名的中國科學著作有劉徽的數學著作《海島算經》，記載了四次重差觀測術的發明；南北朝數學家祖沖之著有的《綴術》，準確估算圓周率，該書後來東傳至朝鮮、日本；唐代王孝通的《緝古算經》；金朝數學家李冶的《測圓海鏡》；元代數學家朱世傑的《四元玉鑒》；明代數學家王文素的《算學寶鑑》；數學家程大位的珠算理論著作《直指算法統宗》；數學家李之藻的《同文算指》；數學家朱載堉著有的《律呂精義》，發明了十二平均律。

醫學方面有張仲景的醫學臨床著作《傷寒雜病論》；隋朝醫學家巢元方的外科手術著作《諸病源候論》；明朝醫藥學家李時珍的《本草綱目》；明代醫學家吳有性的溫病學派著作《瘟疫論》，為中國最早有關傳染病研究的著作。另外有明代茅元儀的軍事書籍《武備志》，記載有當時的兵器發明；明代學者屠本畯又著成中國現存最早的海洋生物專著《閩中海錯疏》；清代數學家李善蘭發明了對數微積分，並在組合恆等式方面提出李善蘭恆等式，發表了《考數根法》，是質數論方面最早的著作。隋朝時又興博物學，出現為數不少的地方志（或稱圖志、圖經）。著有《諸郡物產土俗記》、《區宇圖志》與《諸州圖經集》，風俗物產圖《物產土俗記》及《區宇圖志》，開中國編撰一統志之先河。朗蔚之采各地所上圖經，纂成《隋諸州圖經集》二百卷。裴矩寫成《西域圖記》，記載自敦煌通中亞諸國直至地中海的三條絲路。

中國科學及數學的傳統造就了農業、紡織及手工業、鑄造工業、商業及兵器的技術發展，並衍生出各種發明品。其中科學家沈括發明了指南針，此外他還發現了真北的概念，改進了天文觀測用的日規、渾天儀、瞄準管和水鐘以及描述了如何使用乾船塢來修理船隻；設計出了一套地形學理論，以及區域氣候隨時間漸變的理論；沈括的同期的科學家蘇頌創製了星圖的天球圖集，寫過跟植物學、動物學、礦物學及冶金學相關的製藥專著，及於1088年在開封市建過一座大型天文鐘樓。為操作最高處的渾天儀，他的鐘樓配備了擒縱器裝置，這裝置世界已知最古老的環狀動力傳輸的鏈傳輸裝置。兵器方面有十四世紀末發明的熱兵器「神火飛鴉」；十六世紀中葉發明的火箭「火龍出水」；1580年軍事家戚繼光發明的地雷「自犯鋼輪火」。周代發明的籌算，促成了印度阿拉伯的數字體系，而中國的造紙、紡織等技術在751年的怛羅斯戰役之後傳入阿拉伯帝國，之後在十二世紀傳入西班牙，到十三世紀傳入義大利，到十四世紀初葉傳遍整個歐洲。有關中國古代科學研究的證據，可見於漢代大司農耿壽昌發明的渾象；唐代天文學家僧一行對子午線長度的測量；明代數學家朱載堉發明的累黍定尺法，精確計算出北京的地理位置及地磁偏角，又計算出回歸年長度和水銀的比重，均是著名的經驗主義科學研究例子。晉代醫學家葛洪《抱朴子‧博喻》曰：「學而不思， 則疑閡實繁；講而不精，則長惑喪功。」，道出了古代中國學者對辯證及實驗重要性的認知。

至近代，中國科學漸見沒落，經歷了一段再啟蒙時期，歐洲列強的科學傳統及成果傳到中國。在清末的洋務運動主張「中體西用」。以中國傳統的思想、文化及制度為基礎，引進西方先進的科學技術，是為「中學為體，西學為用」。洋務運動的擁護者馮桂芬主張接受歐美思想為主的學術，提出「以中國之倫常名教為原本，輔以諸國富強之術」的主張。至廿一世紀，隨著現代中國工業的快速發展和經濟的迅速增長，中國科學才見起色。

中世紀

主條目：中世紀科學史

自古羅馬帝國崩潰後，歐洲踏入中世紀。亞歷山大圖書館從羅馬統治期間被摧毀後，[33]在642年穆斯林征服埃及後，再一次被摧毀。[34][35] 拜占庭帝國還是學術中心，如君士坦丁堡，而西歐學術則集中於修道院，一直到12到13世紀的中世紀大學發展才有所轉變。修道院學校的課程包括研究少數允許的古籍和醫學方面的新嘗試。[36][37]

與此同時，希臘哲學已經在中東世界的阿拉伯帝國獲得了一定支持。在7至8世紀間，伊斯蘭教蓬勃發展，使穆斯林學術研究迎來伊斯蘭黃金時代，並延續到15世紀。其中原因有以下幾個：中東通行的阿拉伯語使各國的科學技術交流得以無障礙地進行下去。從拜占廷帝國得到的希臘和羅馬科技文章與印度傳來的研究成果為中東的科技研究提供了一個完整的根基。麥加朝聖也給了全伊斯蘭世界的科技學者們合作交流的機會。

伊斯蘭的科學

 
15世紀時的伊斯蘭醫學文章
主條目：伊斯蘭科學史和伊斯蘭科學
更多資訊：伊斯蘭科技時間軸、伊斯蘭化學、伊斯蘭天文學、伊斯蘭數學和伊斯蘭醫學

伊斯蘭科學家對實驗的重視遠超過希臘人。[38]海什木開創了對實驗物理學的研究，他是現代光學的開拓者，其著作《光學書》倡議實驗科學方法。 [39]科學方法最重要的發展是實驗及量化的應用。海什木是首位採用科學方法的人，被視為「第一位科學家」。[40]

波斯數學家花拉子密在數學上作出了傑出的貢獻。現在通行的「算法」（Algorithm）即是從他的名字演變而來。[41]「代數學」（Algebra）一詞則是由他的一本著作「al-jabr」演變而來的。

比魯尼是第一位詳盡闡述天體現象實驗及從語義上區分天文學與占星學的學者[42]。天文學家運用實驗觀察和實驗技術去觀測天文[43]。海什木發現天球並非固體及高空的密度較低空為低[44]，他和伊本·沙提爾（Ibn al-Shatir）將自然哲學從天文學拆分出來[45]。海什木又和穆艾葉德丁·烏爾迪（Mo'ayyeduddin Urdi）構造了第一個非托密斯模型。伊本·沙提爾以實驗為依據，而不以哲學為依據來駁斥托密斯模型。納西爾丁·圖西及阿里·古什吉（Ali al-Qushji）首次以實驗觀察來證明地球自轉，還有比里安迪（Al-Birjandi）的早期「圓慣性」原理[46]。多位穆斯林天文學家也推測地球沿其軸心自轉，並提出日心說的假說[47][48]。眾所周知，在以太陽為中心的背景下，尼古拉·哥白尼在《天體運行論》裡提出的哥白尼日心模型（Copernican heliocentric model）是取自伊本·沙提爾及馬拉蓋學派的地心說[49]，哥白尼所主張的地球自轉與納西爾丁·圖西及阿里·古什吉的觀點近似[46]。

阿拉伯鍊金術雖然嚴格地說不算是科學，但是其主要思想影響了羅傑·培根，使他發明了實驗理論。[50]阿拉伯鍊金術也對艾薩克·牛頓有很大影響。[51]

伊斯蘭黃金時代其他的一些知名科學家包括法拉比、比魯尼（最早的人類學家及大地測量學的開創者）[52]、納西爾丁·圖西、伊本·赫勒敦（被視為社會科學一些範疇的開創者[53]，如人口學[54]、經濟學[55]、文化史[56]、歷史學[57]及社會學[58]）。

從十二世紀復興的歐洲科學

主條目：文藝復興
 
中世紀大學分佈地圖

十二世紀歐洲出現了中世紀大學，標誌著知識界在歐洲復興。同時十字軍東征使歐洲開始與伊斯蘭世界接觸。頻繁的通商容許了文化的交流，令教廷在知識上壟斷地位，受到前所未有的衝擊。舉例十二世紀義大利旅行家馬可波羅到中國旅遊，並在回國後著有《馬可波羅遊記》，使歐洲人的眼界有所擴闊。

種種因素都助長了文藝復興的興起。城市在義大利崛起，住有大量新資產階級。他們都信奉新柏拉圖主義，希望擺脫宗教禁慾主義的束縛，大力保護藝術家對世俗生活的描繪。與此同時聖方濟各會的宗教激進主義，力圖摒棄正統宗教的經院哲學，歌頌自然的美和人的精神價值。這時羅馬教廷也在走向腐敗，歷屆教宗的享樂規模，比一般民眾還要厲害。他們也在保護藝術家，允許藝術偏離正統的宗教教條。哲學、科學都在逐漸地在比較寬鬆的氣氛中發展，也醞釀著宗教改革的前奏。

這段期間最為明顯的變化乃天文學。當時教廷強調「天動說」，認為太陽是圍繞著地球旋轉。波蘭人哥白尼是第一位提出太陽為中心——日心說的歐洲天文學家，一般認為他寫作的《天體運行論》是現代天文學的起步點。其後經義大利科學家伽利略的提倡，「地動說」開始傳播甚廣，進而導致教廷把其軟禁。

這時的科學發展乃自古希臘以來最為發達，其發達程度甚至超越了古希臘時代。如伽利略便最先使用科學實驗和數學分析的方法研究力學。他認為選擇得當的數學證明，可以用來探索任何牽涉到定量性的問題。同時期的克卜勒除了在天文上提出了嶄新的見解外，還首度以幾何概念發展出光學概念。

科學革命

主條目：科學革命
 
維賽留斯人體解剖實驗

文藝復興使歐洲知識界重視生機，不但天文學、數學、物理學，包括化學、生物、醫藥等領域都有創新見解。其對科學所產生的影響力，至今仍非常深遠。大多科學史專家都認為十四至十八世紀乃科學革命的年代。其中部分更認為自哥白尼於1543年出版著作《天體運行論》開始，歐洲已踏入科學革命時代。

 
艾薩克·牛頓

在這段時期的科學思想家包括：

現代科學

科學革命使世界科學推上了一個前所未有的巔峰。它使科學知識內容大大擴充，而絕大多數都是今日研習科學者必須認識到的知識，例如地動說和牛頓運動定律等等。到了十九世紀，科學研究已變得相當具系統，並分成不同派別，一直延至二十世紀。

自然科學

 
擴張中宇宙圖解

物理學

主條目：物理學史

在物理史上，科學革命乃古希臘時代科學哲學和古典物理的分水嶺。波蘭人哥白尼首先以日心說否定了過去人們一直深信不疑的天動說。其後德國人克卜勒也發展出其行星運行的模型，提出行星乃按其軌跡而圍繞著太陽運行。同時義大利人伽利略除不斷強調其地動說外，還發展出多項基本的力學理論。

 
愛因斯坦

到了1687年，英國人牛頓出版了《自然哲學的數學原理》，詳細地說明了兩個既複雜又成功的物理理論：牛頓運動定律和萬有引力定律，皆建立了古典力學的根基。電子和磁力的研究以英國人法拉第和德國人歐姆為首，時為十九世紀。

 
原子彈的發明標誌著物理學又一巔峰

二十世紀初的物理學也出現了革命性變化，代表者為愛因斯坦。他於1905年發表了四篇劃時代的論文，分別為：《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》、《根據分子運動論研究靜止液體中懸浮微粒的運動》、《論運動物體的電動力學》、《物體慣性與其所含能量有關嗎？》，隨後導出了E = mc²的公式。這被統稱作相對論，主要是對牛頓力學的概念作出了修正。這對物理學也影響深遠，因為愛因斯坦的理論，根本性地修訂了過往科學界深信的知識，時到今天仍然備受討論。

二次大戰期間出現了更多發明。這包括了雷達和原子彈。這些技術日後皆被各國政府用作軍事上，對日後的軍事技術產生深遠影響。

化學

主條目：化學史

現代化學的歷史在科學革命年代，早已由煉金術轉化到現代化學領域。1661年愛爾蘭人波義耳發現了氣體定律。其後法國人拉瓦錫更有前瞻性理論──對過去人們深信不疑的燃素說作出全面否定；倡導質量守恆定律，指出物質作轉化時其質量不變。同時他還推論，動物的呼吸實質上是緩慢氧化。

踏入十九世紀，又有英國人道爾頓確立了「物質是由粒子組成」的理論。1869年俄羅斯人門得列夫編製了元素週期表，把物質中數十個元素列舉出來。這兩人的研究對日後也影響深遠，前者為日後的粒子理論奠下基礎；後者則成為了化學的基本知識。今日的化學教科書，都少不了元素週期表。

地質學

主條目：地質學史

遠在十一世紀，中國的科學家沈括已率先提出了地形結構的原理。他從原油的產地觀察，認為原油產地過去乃海洋一片，後因地形轉化，使部分物質轉化為原油。

 
板塊學說，描述了地球面貌的形成

而在西歐，學界一直相信泰奧弗拉斯托斯對岩石的解說，一直到科學革命為止。1700年，兩位法國人簡恩-艾田·古德達（英語：Jean-Etienne Guettard）和尼可拉斯·德斯馬拉特（英語：Nicolas Desmarest）在法國中部行山，並把他們觀察紀錄成一地圖。前者記錄了首個火山的觀察。1788年詹姆斯·赫頓出版其著作《地球的理論》，其理論被稱作均變學說。

1811年兩位法國動物學家喬治·居維葉和亞歷山大·布隆尼亞爾出版了一著作，從他們在巴黎發現的大象化石，闡述了他們對地球結構的看法。這個觀點後來成為地層學的重要理論基礎。而英國人查理斯·萊爾的《地質學原理》更把詹姆士‧赫頓觀點進一步強化，影響日後達爾文的演化論。

到了二十世紀，地質學更有革命性看法。以韋格納為代表的「板塊構造理論」，把地球外殼由板塊組成的觀點進一步擴大。

天文學

主條目：天文學史

天文在科學革命以降受到光學儀器漸發達影響，也可圈可點。1801年穀神星被發現；1846年海王星也被發現。

二十世紀中來自美國的喬治·伽莫夫、拉爾夫·阿爾菲、羅伯特·赫爾曼，通過計算推論出有證據顯示，宇宙間曾有大爆炸的痕跡。這些證據被視為計算宇宙歷史的基礎。

其後六十年代美國和蘇聯開始進太空科技競賽，計有1961年蘇聯派出世界第一個太空人加加林登上太空；後美國也派出岩士唐等太空人升空，歷史性地首次登陸月球。其後各項太空發明相繼面世，包括人造衛星、火箭和太空梭等等。

生物學、醫學和遺傳學

 
DNA複製
主條目：生物學史、分子生物學史、醫學史和演化思想史

1847年匈牙利物理學家伊格納茲·塞麥爾維斯戲劇性地發現減低孕婦患上產後熱機會的技術──在孕婦生產時協助她們清洗頭部。提前了微生物致病論的發現，不過斯姆威爾茲的發現在當時並未受到重視。直到1865年，由英國外科醫師約瑟夫·李斯特證實了消毒法之後，微生物致病論才得以應用。李斯特的研究是基於法國生物學家路易·巴斯德的重要發現，巴斯德連結了疾病與微生物的關係，造成醫學的革命。此外他在1880年所生產的狂犬病疫苗，使預防醫學上的重要方法誕生。巴斯德發明了一種稱為巴斯德殺菌法的技術，防止疾病經由牛奶或食物傳遞。

1859年，英國博物學家查爾斯·達爾文在《物種起源》中，首先提出了以自然選擇為主的演化理論，這可能是科學上最為顯著，且影響深遠的一個理論。達爾文提出各種不同的動物，是經歷了長時間的自然進程之後成形，甚至連人類也是如此演化而來的生物。演化論引起了社會上的反對和支持聲浪，並深切地影響了大眾對於「人類在宇宙中的地位」之理解。到了20世紀早期的1900年代，奧地利僧侶格里哥·孟德爾在1866年所發展的遺傳定律被重新發現，之後遺傳成為了主要的研究對象。孟德爾定律是遺傳學研究的起始關鍵，此學門也成為科學與產業上的主要研究領域之一。1953年，詹姆斯·沃森、佛朗西斯·克里克和羅莎琳·富蘭克林闡明了DNA，也就是使所有生物型態得以表現的遺傳物質的基本結構[59]。到了20世紀晚期，遺傳工程的可能性，使首次的大規模國際性計畫，也就是解開人類的整個基因組的人類基因組計畫在1990年代展開。此研究結果在分子生物學和醫學上有相當大的利用價值。

生態學

主條目：生態學史
 
NASA阿波羅8號所拍攝，月球上所見的地球樣貌。從此照片可見自然資源在地球對生物的豐富，以及在月球上的缺乏。

生態學學科的起源，一般可追溯到19世紀末到20世紀初，達爾文演化論與洪堡生物地理學的融合。此外，微生物學與土壤科學對於生態學的開端也相當重要，尤其是路易·巴斯德與費迪南·科恩的生命週期概念。「生態學」（ecology）一詞是由恩斯特·海克爾所鑄造，主要是以整體觀點（以及達爾文理論的輔助）來研究自然界，對於是生態學思想的散佈相當重要。1930年代，亞瑟·譚斯雷與其他人開始發展生態系生態學領域，統合了實驗性質的土壤科學，以及田野生物學的生理能量概念與研究方法。20世紀的環境保護主義與生態學有密切的聯繫，1960年代的蓋亞假說，以及較晚近的深生態學上的科學-宗教運動，使兩者關係更為密切。

社會科學

主條目：社會科學史

政治科學

主條目：政治學史

對政治的研究最早可見於西方文化中的古希臘，政治學是在社會科學出現後方產生的術語。然而，這門學科確有一系列先驅，如倫理學、政治哲學、政治經濟學、歷史學等等，以及有關理想化的政府所應具備的特徵和運作方式的探究。在每個歷史階段和每個地區，都可以找到研究政治和試圖不斷增進對政治理解的人物。

政治學研究可以溯源到柏拉圖和亞里斯多德以前的荷馬、赫西俄德、修昔底德、色諾芬和歐里庇得斯的著作。後來，柏拉圖研究了政治系統，他將以往的文學和歷史角度的分析抽象化，使用了一種我們可以理解為類似哲學研究的方法。亞里斯多德在柏拉圖的基礎上，建立了基於歷史經驗證據的研究方法。

在古羅馬統治時期，著名歷史學家歐里庇得斯、蒂托·李維和普魯塔克記錄了羅馬共和國的興起，以及其他國家的歷史和起源，同時象愷撒和西塞羅等政治家為我們提供了羅馬共和國和帝國的戰爭和政治生活畫面。這個時代的政治學研究關注於理解歷史，治理方法和政府運作方式。

隨著羅馬帝國的衰落，政治研究的領域蔓延開來。西方傳統上的一神教興起，特別是基督教為政治和政治行為打開了新的空間。在中世紀，對政治的研究遍及教會和法庭。聖奧古斯丁的《上帝之城》一類的著作將當時的哲學和政治傳統與基督教相融合，重新定義了宗教與政治的界限。大部分有關政府與宗教的問題在這一時期得到辯論和澄清。

語言學

主條目：語言學史

經濟學

主條目：經濟思想史
 
供求模型

古典經濟學的基礎是來自亞當·斯密於1776年出版的《國富論》。亞當·斯密批評重商主義，提倡「分工」的自由貿易體系。它假定有一隻「看不見的手」藉由個人追求自身利益而使得巨大的經濟體系得以自我規範。馬克思建立了一個替代的經濟體系，叫做「馬克思經濟學」（Marxian economics）。馬克思經濟學是以勞動價值理論為基礎來運作的，並假設商品的價值主要是來自於生產時所需勞力的投入。在此假設之下，「資本主義」的雇主就未付出足夠的報酬合於勞工所生產的利益。而奧地利經濟學派則認為實業家才是經濟發展的驅動力，並利用供給和需求來取代勞動價值理論。

在1920年代，凱恩斯主張區分總體經濟學及個體經濟學。在凱恩斯主義架構之下，總體經濟學趨向個人造成"整體"的經濟學選擇。政府應提升對商品的總體需求來刺激經濟擴張。在第二次世界大戰時，米爾頓·傅利曼創造了貨幣主義的概念。貨幣主義關注使用金錢的供給與需求來作為控制經濟活動的方法。在1970年代，貨幣主義轉變為供給面經濟學，是以減稅作為增加貨幣流通量進而促使經濟擴張的方法。

其他的經濟學派還有新古典派經濟學及新凱恩斯經濟學等等。新古典派經濟學是從1970年代開始形成，強調以穩固的個體經濟學基礎發展總體經濟學。新凱恩斯經濟學某些程度來說是創造來回應新古典派經濟學，處理需要被央行或是政府所控制的市場無效率現象。

心理學

主條目：心理學史

社會學

主條目：社會學史

人類學

主條目：人類學史

新興學科

20世紀，一些跨學科科學領域逐漸形成，例如以下三個領域最為典型：

通信科學結合生物通信、資訊理論、市場學、公共關係學、電子通信以及其他通信學科。

計算機科學建立在理論語言學、離散數學和電子工程基礎上，研究計算的本質和極限。它包括計算理論、計算複雜度、資料庫、計算機網絡、人工智慧、計算機硬體設計等子學科。相對於軟體工程，計算機科學更強調其數學理論基礎，後者則強調程序和軟體設計的實踐。

材料科學植根於金屬學、礦物學和晶體學，同時結合了化學、物理和一些工程學科。材料科學研究金屬、陶瓷、塑料、半導體和合金等材料。

參見

參考文獻

引用

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來源

外部連結

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