科学发展的基本过程
亚里士多德在其“形而上学”一书的开头是：“求知是人的本性，不论现在还是最初，人都是由于好奇而开始哲学思考的， 开始是对身边所不懂的东西感到奇怪，继而逐步前进，对更大的事情发生疑问。”[1]，这里，亚里士多德实际上指出了人的求知的自然心理基础和知识发展的基本过程。 今天庞大完整的科学体系是人类在几千年漫长生活中的逐步发展和建立起来的。我们可以通过图2从三个方面来宏观地看一下科学体系的进步过程：科学体制和文化基础，重要发现和理论，科学方法的的演变和进步。
人从最早在与周围的自然现象和事物接触中，通过观察和体验，就开始了解和概括出事物之间的许多直观的联系，感性的因果关系和其他带有规律性的东西，如太阳每天从东方升起和季节的循环变化。在有文字之前，所有的经验，技能，知识，观念只能通过口述方式传承，没有固定性和长久性。有了文字以后，人们开始将各种认识到的东西进行记录和描述，就有了相对固定，能保留和传承的知识。但是，远古时期的认知活动是没有科学意识的。在这个漫长的远古时期里，先人们积累了大量的经验知识和对世界的各种认识，猜测和观念，为后来的科学起源积累了原始素材。而且在那时人的认识事物的方式中，已经有观察，经验，概括和记录这些科学方法中的一些基本元素。
第二个时期是在古希腊的科学起源时期，这是科学发展最重要的时期。古希腊的特殊地理环境，民族的构成，时代和经济背景，产生了特殊的社会制度，生活方式和文化气质。他们对自然万象和规律发生了兴趣和探索，对存在和意识进行哲学思辨，同时对人的认知和知识的性质进行了有意识的探讨，决定性地创造了科学（具体在后面继续讨论）。
图4 科学体系的发展过程和阶段
第三个时期是大约从罗马帝国开始衰亡的公元5世纪到13世纪的中世纪时期，由于宗教和神学对人们思想的禁锢，科学在欧洲逐渐被遗忘，古希腊时代的哲学著作也逐渐消失。但在东罗马区域的大量古希腊著作，被在七世纪后兴起的阿拉伯人发现，翻译，学习和研究，使古希腊哲人的思想和知识得以保存，并于十一到十三世纪又逐渐流传回欧洲各国。阿拉伯人在数学研究也达到了新的水平。他们对炼金术和长生不老的丹药探索为后来化学科学和医学的发展产生积累了许多的经验知识和实验技术，特别是他们对实验方法的重要性的强调对科学方法的发展是个重要的贡献。这一时期对科学体制的一个重大的进展是大学的出现，为了培养神学家的大学从12世纪开始逐渐在西方各国出现，成为以后科学发展的重要基地。大学和神学院里的神学家们从阿拉伯人那里重新获得古希腊哲学家的著作后，将亚里斯多德的自然哲学的理论体系与神学的理论合为一体，对西方学习和传播科学起了积极的作用，但是教会将亚里士多德的所有观点和理论都奉为绝对真理对当时自然科学的发展却是一个禁锢。虽然在整个中世纪时期内科学思想和理论没有明显的进步，但在其他的许多方面为接下来的文艺复兴和科学革命做了准备。
第四个时期是西方14世纪开始的文艺复兴和接着16世纪开始的科学革命，科学革命大致是从哥白尼提出新的天体学说开始到牛顿完成对物理科学大整合的时间段，是科学发展史上仅次于古希腊的伟大的时期。当时的欧洲人（最早是意大利人）重新崇尚古希腊的文化艺术，生活态度和理想模式，开始了从文学到艺术到思想到科学的全面复兴和发展。希腊古籍尤其是亚里士多德的哲学和科学著作的重新发现，宗教控制的松弛和思想的解放，为探索世界而进行的航海和美洲新大陆的发现，经验技术的大量发展积累，印刷术的应用和普及，极大地促进了人们对世界和各种知识的了解，激发了人们对科学的兴趣，提高了实际进行科学研究的能力和范围。欧洲各国出现了许多科学群体，产生了一大批杰出的科学家和思想家，他们在古人对自然世界的知识体系基础上，对各种自然现象进行了大量的研究，积累了许多根据实验的数据和知识，提出了各种新的观念，理论。从哥白尼的太阳中心论开始，到牛顿的万有引力和运动力学的建立，整个颠覆了统治中世纪的自然观和理论知识体系，给科学的发展带来了一场深刻的革命，奠定了现代科学的基础。科学方法也取得了很大的发展：以假说定向，以实验模拟和控制现象，定量描述和精确测量，对变量之间的关系进行数学表达，发展和强调归纳方法的作用。科学方法变得程式化和规范化，真正地成为从事科学研究工作的人可以学习和运用的有效的工具，科学方法的普及使用使当时所有的学科都有了迅速的进展。
接下来的时期是工业革命时期。从对社会生产力的影响角度，科学革命时期基本上是技术（经验技术）促进科学的进步，到了科学革命的后期的十八世纪，科学知识开始普遍地影响技术进步，根据科学原理而发明的技术开始不断进入社会，如蒸汽机，内燃机，电池，火车，电动机等，这些技术使大规模的工业生产开始出现，极大地提高了社会生产力和丰富了人们的生活。工业的发展和生活的丰富使人们更进一步认识到科学的力量，提高了人们对科学的热情和政府对科学研究的支持。科学活动空前的活跃，导致了许多重大的科学发现和理论的建立，出现了更多的学科分支。在这一时期，科学正式与哲学分离，科学研究成为一门职业，从事科学的人开始称自己是科学家而也不再是自然哲学家，而哲学家们则转向对知识的真理性，确定性和可靠性进行探讨。同时，为了解决具体的实际问题而进行的应用科学研究开始兴起，科学知识通过教育开始在整个社会普及。在科学方法方面，统计方法的产生和应用使归纳法进入了量化的时代，同时物理和化学在物质性质和变化的理论的一体化是对整个知识系统存在一致性的有力的证实，科学体系的大系统基本形成。
进入二十世纪后，人类社会进入了我们熟悉的当今的全民科学的科学社会。科学在全球范围内迅速传播和普及，所有得到正规教育的人都会学习到基本的科学知识，科学知识也因为庞大的从事科学研究的人群而快速的增长和更新，科学的研究方法也大量地应用到社会的非自然科学的其他领域，科学和技术和工业的结合的更紧密，科学作为一种基本的思维和认知方法普遍的用于人们生活的各个方面。
科学的发展过程和取得的成就证明科学是人类迄今发现的最有效和可靠的认知方法和知识体系。经过两千多年无数的人的努力，终于建成了今天的庞大精致的科学体系，对这个体系建立的过程，亚里士多德在两千多年前就有精辟的描述[5]：“探索真理既困难也容易， 没有人可以真正达到它，也不是所有人都会完全错过它。每个探索者都会对自然有所了解，都会对真理的认识作出微小的贡献，许多这些小贡献合在一起就形成了可观的量。 …… 我们不仅应该感谢那些给了我们知识的人，而且要感谢那些搞错的人，这些人也做了贡献，因为他们为我们准备了条件。”从亚里士多德两千多年前的这段话里，我们可以看到古希腊人对真理的探索精神和对科学发展的深刻的认识：真理是可以被发现的；寻求真理的过程是一个在不断试探中的前进过程；科学是一个集体行为，每个参与者都可以做出贡献，无论多么微小；不仅是找到正确知识的人，而且是搞错的人都给后人的进一步探索准备了条件。
科学的起源
根据历史学家的研究，最早创立科学的是希腊人[5，6]。但为什么说科学起源于古希腊呢？到底需要什么要素才可以成为科学呢？
求知是人类生存的必要活动，人类从一开始就没有停止过对周围自然世界的观察和了解和理解。古代埃及和两河流域的文明表明，早在公元4000多年前，人就对自然世界有了相当多的通过观察和经验获得的正确的知识，他们的求知方法已经有了科学方法中的一些元素，如观察，感受，联系，概括，记录等。如果把科学泛泛地定义为获得知识的方法和活动，可以说科学起源于人类有意识地求知和记录的时候。但是我们如果用符合今天科学的定义，即 科学是客观的，理性的，系统的，分门别类的求知活动和因此产生的知识体系，那么应该说古希腊以前的时间还没有真正意义上的科学，之前的人也探索自然，但是没有科学意识的。古希腊人是人类最早有意识地进行我们今天意义上的科学活动的。
希腊的居民是一个混合的民族[7，8]，公元前1450年左右来自北方多瑙河流域的Achaeans 种族入侵并征服了当地的土族，在公元前十一世纪前后那里又被北方的另一个民族Dorians入侵，定居后的入侵者的一部分继续进入希腊群岛和爱琴海东岸的小亚细亚，西边进入到西西里和意大利南部，在那些地方建立许多的殖民城市。这些在大陆和殖民地的希腊人有共同的语言和共同的民族文化观念。他们大约在公元前800年左右从地中海东岸的腓尼基人那里学到了字母，加以改造成为希腊字母，从而有了自己民族的文字。
造成古希腊文明的最重要的因素可能是其生活地域的地理特征 [7]，古希腊是一个沿地中海主要是爱琴海海岸建立和发展的海洋社会（图5）。爱琴海大约300公里宽600公里长，之间有众多岛屿，大部分海岸都只有很窄的平地，平地的背后是相当陡峭的山脉，这些山脉包围了一些重要的河流山谷。峡谷和盆地两边的山上没有铜锡铁这些矿物，只能进行有限的农业生产。这种地理环境造成的有限的资源和产品导致了一种外向的生存方式，他们主要通过贸易和对地中海其他地方殖民而生存和发展。
住在海岸附近的这些被山脉隔开的盆地里的人更容易从海上而不是通过陆地与周边地方的人交流，有限的海域使得人们可以有效地通过船只进行交往。因为使用同一种语言使得思想和技术的传播和接受自然和容易。同时，他们的地理位置使他们能接触和学习比希腊古老的两河流域的巴比伦和埃及的文明成果，从雅典到巴比伦的直线距离是2000公里左右，到埃及只有1400公里左右。
图5 古希腊的社会的地理状况和一些重要的哲学家生活的城市
古希腊的这种受地理环境决定的海洋社会和生活方式在古代文明中几乎是唯一的，造成了他们具有其他文明古国所没有的文化特质。众多的峡谷的不大的群落和海洋地理确定了这些群落之间的关系：城邦国，它们独立，合作和竞争。商业文化和游动生活使那里的人不像典型的大陆农民那样本分和保守以及对权力的依赖和恐惧，海洋的生活方式使他们具备许多耕或游牧生活方式所不会有的性格特点，他们自由，潇洒，豪放，流动而独立，敢于冒险，善于交流和接受新事物。温和的气候使他们一年四季都可以从事航海活动，大量时间在船上渡过，可以进行思考和聚在一起讨论。对自然世界的探索和理性思维就是在这样一种背景下产生的，总结起来至少有以下一些因素：
1) 独立的城邦国和流动的海洋生活方式使古希腊人性格自由，独立，敢于冒险，善于交流和接受新事物。
2) 由于当时还没有确定的宗教，他们的思想也没有任何神学的先入之见的束缚。
3) 航海和商业贸易使他们能广泛游历，不断地接触新事物，善于学习和探索，学习和继承了当时他们能到达的地方，特别是古老的巴比伦和埃及的知识和思想。
4) 由于商业，法律，政治等方面的需要和大量应用，他们的语言和文字在准确，严格和合理等方面得到了高度的发展，为理性思维能力的发展提供了基础。
5) 繁荣的经济使他们的生活充裕，有闲暇追求和享受精神生活，去发展文学，艺术和哲学。
没有人真正知道古希腊人是怎么开始对探索自然发生兴趣的，但是可以肯定，自由和独立的精神，对世间事物的好奇，充足的闲暇时间，和广泛的游历和交流是最基本的因素。随着问题的展开和探索的深入，人们形成了世界是有规律的，其规律可以被认识的信念，从而迈出了往科学道路上的关键的一步。
