Historia nauki – opis rozwoju nauki zaczynając od pierwszego odkrycia naukowego. Pierwszą nauką sensu stricto była filozofia, jako że w starożytności filozofią nazywano każde zajęcie polegające na rozwijaniu wiedzy.

Początki nauki

Początki zainteresowania człowieka otaczającym go światem sięgają czasów prehistorycznych. Ludzie żyjący w pradziejach mieli zapewne swój pierwotny obraz przyrody. O zainteresowaniach astronomicznych z tego okresu świadczyć może znalezisko kościanej płytki, na której oznaczane były odpowiednimi symbolami fazy Księżyca (przedmiot ten ma ok. 32 tys. lat i pochodzi z Francji). Podobne znaczenie ma usytuowanie i podporządkowana astronomii konstrukcja sanktuarium megalitycznego z epoki neolitu – Stonehenge w Anglii (datowanego na ok. 3000-1700 p.n.e.). Ogólnie rzecz biorąc prehistorię i częściowo starożytność uznaje się za epokę przednaukową, w której ludzie ubóstwiali siły przyrody, bądź próbowali je opanować za pomocą magii. Nie usiłowano szukać przyczyn rządzących zjawiskami przyrody, ani nie sprawdzano skuteczności owych magicznych zabiegów.

Przełomem w historii wiedzy ludzkiej było wynalezienie pisma, które umożliwiło utrwalanie i gromadzenie wiedzy w większym zakresie niż tradycja oralna. Sumerowie tworzyli listy miast, gatunków roślin i zwierząt, gór i rzek oraz innych rzeczy (minerałów, narzędzi itp.), co było pierwszym krokiem do systematycznej wiedzy. Uporządkowanie faktów stało się przyczynkiem do dalszego rozwoju nauki, będąc zaczątkiem tworzenia poszczególnych dyscyplin. Sumerowie, a także Asyryjczycy i Babilończycy byli biegłymi matematykami. Opanowali cztery podstawowe działania arytmetyczne, potrafili wyciągać pierwiastki kwadratowe i podnosić liczby do drugiej potęgi. Stosowali system sześćdziesiątkowy, do dziś zachowany przy liczeniu czasu i miar kątów. W Mezopotamii wynaleziono pozycyjny zapis liczb, pozwalający zapisać dowolną liczbę przy pomocy ograniczonej liczby znaków, co ogromnie ułatwiało obliczenia. Mieszkańcy Mezopotamii umieli obliczyć pozycję Słońca, Księżyca i planet. Sklasyfikowali wiele gwiazdozbiorów. Szerokie zainteresowanie Babilończyków astronomią zawdzięczamy ich wierze w astrologię. W dziedzinie geometrii Babilończycy i Asyryjczycy, dzięki dziedzictwu Sumerów umieli rozwiązywać trudne problemy geometryczne (obliczanie pól, figur, mierzenie kątów itp.) na potrzeby praktycznego miernictwa. Potrafili oni również sformułować praktyczne przepisy uzyskiwania niektórych substancji chemicznych. Lekarze babilońscy posiadali wysoko cenione na całym starożytnym Wschodzie umiejętności praktyki leczenia.

W starożytnym Egipcie rozwijały się astronomia i matematyka. Matematycy egipscy umieli wykonywać proste obliczenia (4 podstawowe działania), działania na ułamkach (tak jak Babilończycy) i rozwiązywać proste problemy geometryczne na potrzeby miernictwa. Matematyka egipska stała dużo niżej od mezopotamskiej. Astronomowie egipscy skonstruowali prosty zegar słoneczny (czy raczej gnomon), w postaci prostego kija wbitego w ziemię i prawdopodobnie także zegar wodny. Rozpoznawali i opisywali gwiazdozbiory, umieli mierzyć czas. Pierwsze cywilizacje posiadały pewną wiedzę geograficzną, której świadectwem są mapy egipskie z XIV w. p.n.e., przedstawiające tereny Nubii, i mezopotamska z VI w. p.n.e., ukazująca świat z Babilonem w centrum. Egipska medycyna i praktyczne wykorzystanie surowców naturalnych stały na podobnym poziomie jak w Międzyrzeczu. W dziedzinie historii ludy starożytnego Wschodu nie wyszły poza zapisywanie roczników (spisów wydarzeń, które zaszły w danym roku) i kronik pisanych na zlecenie władców. Są one świadectwem zainteresowania historią. Nauka starożytnego Wschodu nigdy nie wyszła poza realizowanie praktycznych potrzeb. Nigdy nie sformułowała żadnej teorii, hipotezy czy choćby twierdzenia lub wzoru matematycznego. Od teoretyzowania ludzie Wschodu woleli gromadzenie faktów bez ich opracowania. Działalnością naukową zajmowali się kapłani i urzędnicy, czasem też nieliczni władcy, głównie jako zajęciem pobocznym. Niewielu ludzi posiadało umiejętność czytania i pisania (ok. 3-5% populacji), więc nauka miała niewielki wpływ na społeczeństwo.

Nauka grecka

Systematycznie uprawiana dla poznania świata nauka była dziełem starożytnych Greków. Początki tak uprawianej nauki sięgają VI w. p.n.e., kiedy to działali pierwsi filozofowie greccy. Filozofowie (po grecku "miłośnicy mądrości") byli grupą ludzi zajmujących się, zrazu amatorsko, refleksją nad różnymi składnikami rzeczywistości. Jeden z pierwszych filozofów, Tales z Miletu sformułował twierdzenie: "wszystko bierze swój początek z wody", będące pierwszą w dziejach naukową teorią. Sformułował też pierwsze twierdzenia ogólne, twierdzenia w matematyce (twierdzenie Talesa) oraz przewidział zaćmienie Słońca z 585 p.n.e. Inny filozof, Anaksymenes z Miletu, uważał, że prapierwiastkiem świata jest powietrze, zaś Anaksymander z Miletu sformułował pierwszą koncepcję ewolucji organicznej i pochodzenia życia (wg niej życie powstało w wodzie). Heraklit z Efezu pierwszy podał zasadę ogólnej zmienności świata ("Panta rhei" – wszystko płynie, "Nie można dwa razy wejść do tej samej rzeki"), a za pierwsze tworzywo świata uważał ogień. Pierwsi filozofowie zadawali sobie pytania w rodzaju: jak powstał Wszechświat? jakie jest główne tworzywo świata? jak zbudowana jest materia? czym jest życie? – i próbowali dać na nie odpowiedzi drogą logicznego rozumowania i obserwacji. Parmenides z Elei pierwszy zastosował metodę dedukcji w rozumowaniu na przełomie VI i V w. p.n.e.

Wprowadzenie aparatu matematycznego do nauki było zasługą Pitagorasa. Jego koncepcja zakładała, że świat jest jedynie układem liczb i jako taki da się opisać ilościowo. Odkrył zależność między długością struny instrumentu muzycznego, a tonem jaki ona wydaje, sformułował hipotezę o kulistości Ziemi. Pitagoras uważał, że podstawą funkcjonowania świata jest porządek i harmonia (co było bodźcem do dalszych badań), założył filozoficzną szkołę pitagorejczyków. W dziedzinie geografii i historii duże zasługi położyli logografowie jońscy, uczeni opisujący odległe obszary świata, historię Greków i innych ludów. Najwybitniejszy z nich, Hekatajos z Miletu, odbywał dalekie podróże, opisując dalekie kraje i ludy w dziełach Obejście świata i Genealogia. Po upadku powstania jońskiego w 494 p.n.e. greccy uczeni z Azji Mniejszej przenieśli się do Grecji europejskiej, a zwłaszcza do Aten. Historycy działający w Atenach zapoczątkowali naukową historię. Herodot z Halikarnasu pierwszy opisał historię powszechną w swych Dziejach, Tukidydes w Wojnie peloponeskiej dał przykład racjonalistycznej i uporządkowanej historiografii, wolnej od interwencji sił nadprzyrodzonych w tok ludzkich dziejów. Ci pierwsi historycy z prawdziwego zdarzenia dążyli do jak najbardziej zgodnego z prawdą opisu przeszłych wydarzeń.

Panujący w Atenach ustrój demokratyczny sprzyjał swobodzie myślenia, wypowiedzi i światopoglądu. Szkoła sofistów (wędrownych nauczycieli), uczących forsowania swego zdania za pomocą starannie dobranych argumentów, przyczyniła się do rozwoju technik rozumowania i dyskusji. Mimo krytyki sofistów i ich argumentów, można uznać ich za prekursorów współczesnych debat intelektualnych. Anaksagoras z Kladzomen pierwszy wysunął koncepcję, że świat zbudowany jest z wielkiej liczby małych cząstek. Wcześniej Empedokles z Akragas uważał, że podstawowym tworzywem świata są 4 żywioły: woda, ogień, powietrze i ziemia. Empedokles wprowadził do nauki pojęcie energii. Poglądy Anaksogorasa rozwinęli Leucyp z Miletu i Demokryt z Abdery. Demokryt uważał, że świat jest zbudowany z jednolitych niepodzielnych cząstek – atomów. Wysunął postulat wyjaśniania zjawisk przyrody wolnego od ingerencji bytów nadprzyrodzonych. Te dwie koncepcje są jednym z filarów nowoczesnego myślenia naukowego. Na V w. p.n.e. przypadają początki naukowej medycyny. Jej twórcą był Hipokrates z Kos, który pierwszy uznał, iż choroby mają naturalne, a nie nadnaturalne czy boskie podłoże. Uważnie badał symptomy chorobowe i na tej podstawie usiłował skutecznie leczyć swych pacjentów. Założył słynną szkołę medycyny na Kos, będącą zarówno szpitalem i sanatorium, jak i ośrodkiem kształcenia lekarzy. Dzieła jego uczniów wydane jako Corpus Hippocraticum były podstawą medycyny aż do czasów wczesnonowożytnych.

Człowiekiem, którego można uznać za najwybitniejszego uczonego starożytności jest pochodzący ze Stagiry Arystoteles, uczeń filozofa Platona. Był synem lekarza dworu macedońskiego. Ojciec wcześnie zaszczepił mu nawyk obserwacji przyrody, co ułatwiło mu formułowanie swoich koncepcji. Arystoteles wyciągał wnioski ze swych obserwacji rozumowo. Słabą stroną tej metody była rezygnacja z matematycznego opisu zjawisk. Doktryna arystotelesowska odrzucała atomizm, opierając się na koncepcji 4 żywiołów. Arystoteles dokonał pierwszej klasyfikacji nauk i sformułował zasady logiki formalnej (reguł właściwego wnioskowania). Zebrał dane na temat ustrojów wielu państw, nazywając naukę o społeczeństwie oraz dokonał klasyfikacji ustroju. Był twórcą pierwszej systematyki roślin i zwierząt, zebrał wiele danych z zakresu embriologii i fizjologii, prowadząc systematyczne badania organizmu. Arystotelesowska geocentryczna wizja Wszechświata (z nieruchomą Ziemią w środku) zaciążyła na nauce aż do XV wieku. Tak jak błędne i hamujące postęp nauki koncepcje ruchu, podobną rolę odegrały arystotelesowskie twierdzenia o nieistnieniu próżni. Arystoteles był twórcą szkoły naukowo-filozoficznej – Lykeionu ateńskiego, a jego uczniowie zasłynęli systematycznym zbieraniem danych przyrodniczych i tworzeniem nowych koncepcji. Zasługą Arystotelesa było ugruntowanie przekonania o kulistości Ziemi. Zagadnienia matematyczno-astronomiczne żywo zajmowały ówczesnych uczonych. Eudoksos z Knidos próbował obliczyć odległość Ziemi od Słońca (wg niego odpowiadała ona odległości Ziemi od Księżyca pomnożonej przez 9). Chryzyp z Soloj rozwijał logikę formalną, wprowadzając pojęcia negocjacji, komunikacji i alternatywy.

Nowe możliwości dla nauki greckiej otworzyły się na skutek podboju Wschodu przez Aleksandra Wielkiego. Rozszerzył się horyzont geograficzny Greków, poznali oni osiągnięcia myśli Wschodu. Monarchowie hellenistyczni chętnie wspierali rozwój nauki, przeznaczając pokaźnie fundusze na badania. Sytuacja ta zaowocowała znaczącymi odkryciami naukowymi i wynalazkami technicznymi. Najważniejszym ośrodkiem naukowym okresu hellenistycznego był założony w 285 p.n.e. w Aleksandrii Muzejon. Był to ośrodek, gdzie grupa najwybitniejszych uczonych zajmowała się przede wszystkim działalnością badawczą. Działał tu Euklides wybitny matematyk, który był twórcą systemu geometrii opartego na aksjomatach (twierdzeniach nie wymagających udowodnienia). Jego dzieło Elementy stanowiło aż do XIX w. najlepszy wykład geometrii. System euklidesowy miał naturę dedukcyjną.

Archimedes z Syrakuz, wszechstronny uczony, był twórcą podstawowych praw statyki i hydrostatyki (prawa dźwigni, równi pochyłej, ciała zanurzonego w wodzie), rachunku całkowego, był autorem pracy o przekrojach stożków i powierzchni kół. Odkrył liczbę π (ok. 3,14), wynalazł śrubę wodną i młyn wodny. Archimedes pierwszy wprowadził metody matematyczne do fizyki. Arystarch z Samos pierwszy wysunął hipotezę heliocentryczną (Ziemia porusza się wokół Słońca), która jednak nie zyskała uznania współczesnych. Astronomowie tacy jak Apoloniusz z Pergi i Hipparch opracowywali system geocentryczny oparty na fizyce Arystotelesa, wyjaśniał on ruch ciał niebieskich przy pomocy skomplikowanego systemu deferentów i epicykli. Eratostenes z Cyreny dokonał pomiaru długości południka ziemskiego, promienia i obwodu Ziemi (pomylił się tylko nieznacznie). Próbę pomiaru odległości Ziemi od Słońca i Księżyca podjął Arystarch. Okres hellenistyczny zaowocował odkryciami w innych dziedzinach nauki. Żeglarz Pyteasz z Massalii podjął wyprawy, których owocem były wiadomości o północnej Europie (jest prawdopodobne, że dopłynął do Islandii). Uczeń Arystotelesa Teofrast był twórcą botaniki – w swoim dziele "Peri fyton historias" (Historia roślin) opisał ponad 500 gatunków roślin. Lekarze okresu hellenistycznego dzięki przyzwoleniu władców mogli wykonywać sekcje zwłok, co poszerzyło wiedzę o anatomii człowieka.

Z nauk humanistycznych rozwijały się filologia (nauka o języku) i historia. Filologowie dysponujący ogromną ilością tekstów zgromadzonych w bibliotekach mogli je porównywać i oceniać wartość oraz autentyczność różnych wersji. Najwybitniejszym dziełem historycznym tego okresu były Dzieje Rzymu Polibiusza, w których opisywał on dzieje podboju świata śródziemnomorskiego przez Rzym, po raz pierwszy analizując proces historyczny. Lekarz grecki Erasistratos z Keos wysunął ok. 280 p.n.e. hipotezę, że pofałdowanie mózgu ma związek z inteligencją, co było przyczynkiem do badań psychiki człowieka. Historyk Posejdonios z Rodos w swoich dziełach badał zagadnienia poziomu kulturalnego i ekonomicznego różnych państw. Historycy greccy opanowali metody opisywania faktów, wyjaśniania ich przyczyn i oceny. Stopniowo odcięli się od wyjaśnień mitologicznych i zaczęli racjonalnie analizować przebieg dziejów. Jeszcze dwóch wybitnych uczonych przyczyniło się do rozwoju nauki w okresie hellenistycznym. Filon z Bizancjum, żyjący ok. 200 p.n.e. badał zachowanie się gazów pod wpływem ciepła, stosując metodę doświadczalną. Heron z Aleksandrii (żył ok. 150 p.n.e.) był autorem Rozprawy o pneumatyce, w której opisał działania organów i skonstruował pierwszy miniaturowy silnik parowy. Uczeni hellenistyczni zgromadzili olbrzymią ilość danych. Wielka Biblioteka Aleksandryjska zawierała ok. 700 tys. rękopisów, stanowiących całokształt ówczesnej wiedzy o świecie. Sławne były też biblioteki w Pergamonie i Antiochii.

Nauka w starożytnej Azji

Nie tylko grecka nauka miała w starożytności duże osiągnięcia. W Indiach rozwijała się arytmetyka i astronomia. Ok. roku 1100 p.n.e. Chińczycy jako pierwsi obliczyli nachylenie ekliptyki do równika. Konstruowali proste sejsmometry służące do mierzenia siły trzęsienia ziemi. Matematyka, algebra i astronomia rozwijały się w Chinach równie dynamicznie co w innych państwach Wschodu. Filozofowie tacy jak Konfucjusz, Laozi czy Mencjusz zapoczątkowali naukową refleksję nad społeczeństwem, służącą praktycznemu celowi rządzenia państwem.