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2．两汉之交（公元1世纪初）
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在西汉与东汉之间，有一个由王莽建立的名为新的短暂王朝。在史书上与民间传说中，王莽被说成是篡汉的阴谋家而背负着种种恶名；但是从文化建设与学术史的角度来看，新莽王朝及其前后的西汉末年与东汉初年，正是中国文化自“轴心时代”以来的又一个高峰。如果说中国传统文化的基本型范在春秋战国被铸成的话，两汉之交则是对先秦以来的各种知识进行大综合的时代。许多学科中集大成的传世版本，如天文学中的《周髀》、数学中的《九章算术》、医学中的《黄帝内经》，大约都被整理编定于这一时代。
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王莽是中国历史上唯一一位书生皇帝（不算那些自幼在宫廷受过良好教育而具一定学养的统治者如宋徽宗赵佶、清圣祖玄烨等），而在他登基前后，身边总是围绕着一些优秀的学者，包括刘歆、杨雄、桓谭、平晏、马宫等。他们组成的儒家精英集团主导了两汉之交的政治改革与文化建设。正如论者指出，王莽“以一个学者建立一个庞大的帝国，中国历史上仅此一次。他夺取政权的目的与刘邦不同，刘邦之类只是为了当帝当王，满足私欲。王莽则有他的政治抱负，他要获得更大权力，使他能够在政治上将儒家学说一一实践，缔造一个理想的快乐世界”。（柏杨《中国人史纲》）。这一改革虽然失败了，但其中的一些设计，如行井田、废奴婢、抑豪强、摒外戚、兴学校、盐铁官营、山川国有，实行某种形式的计划经济，在那个时代还是具有一定进步意义的。
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两汉之交在中国学术史上的一个突出贡献是图书典籍的整理，这一工作主要是由刘向、刘歆父子领导完成的，他们撰写的《别录》和《七略》，不但奠定了中国版本学、目录学的基础，而且开启了中国古代知识分类的先河。刘歆所撰《三统历》，常被人批为宣扬董仲舒唯心主义历史循环论之作，然而细致的研究发现：这部作品不但系统阐述了造历原理，而且结合阴阳、五行、易数等当时的知识，对历法、音律、度量衡、算筹形制中的一些基本数据，以及节气、朔望、交食、恒星距离及五星运动都给出了“合理”的解释；概言之，它力图以数学化的方法来阐述整个自然界甚至人类社会的构成规律。这在中国古代思想史上是绝无仅有的，在整个古代世界也只有毕达哥拉斯和柏拉图等人具有类似的思想，但希腊哲人们似乎没有机会将自己的理念付诸社会实践。杨雄所著《太玄》则是附会“三统说”的一部理论著作，内中将《周易》的阴阳二元符号系统推广成天地人三元，把六十四卦推广成八十一首，又与《三统历》所袭用的八十一分法联系起来，构成一个不同于《周易》的天人宇宙论的数学图解，而其中采用的三元符号系统，对应着一种三进制的数字生成原则。
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王莽推行的度量衡改革，其动机与秦始皇为统一中国而采取的政治举措不同，而是出于一种对宇宙和人类社会具有统一性与内在和谐性的强烈信念，实现统一的手段就是“三统说”所阐释的数字生成方法和当时的数学知识。传世的多种王莽量器（如律嘉量）和计量工具（如莽新卡尺）等，都是最好的物证；律嘉量上的铭文清楚地记载了造器的原则和数学依据。
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3．魏晋南北朝（220～580年）
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这是中国历史上的一个乱世，先后经历了三国鼎立、八王之乱、十六国兴亡、南北朝分治等变故，异族入侵、军阀割据与豪强兼并代替了两汉王朝那种大一统的局面，功名、财富甚至生命个体在风云变幻的政治与残酷的权力斗争面前显得微不足道，一般读书人对讲求修齐治平的儒家学说已丧失兴趣，而佛教顺时应变的中国化促成了儒、道、释的合流，混杂了老、庄、易、佛思想的玄学开始成为思想界的主流。
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这一思想上的流变对知识分子的心理人格带来了很大的影响，所谓魏晋风貌实际上是对秦汉以来形成的礼法制度与道德规范的反叛，应运而生的思想解放为中国学术带来一个繁荣的时代。这一时期的学术呈现出新的风气：礼法失控导致更多的个体自觉，实用不再成为主导的价值判断标准，谈玄刺激了辩论的艺术与抽象思维的发展，某些领域出现了追求纯学术的端倪，叛逆、怀疑与创新成为时尚，许多学者表现出建构理论体系的兴趣。曹操之于军事，陆机之于文学，王弼之于易学，顾恺之之于绘画，王羲之之于书法，葛洪之于炼丹，陶弘景之于本草，华佗之于外科，王叔和之于脉学，裴秀之于制图，郦道元之于地理，何承天、张子信之于天文，刘徽、祖冲之之于数学，就都是以纯学术的追求与自我完善的热情在专业领域建树理论体系的例子。
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这一时期也是佛教在中国本土化的重要阶段，魏晋玄学中含有许多佛教思想的成分。在天文学与数学中，则可发现一些中国与印度交流的线索。例如，梁武帝萧衍召开御前会议讨论中国本土和印度的宇宙模型，多种冠以“婆罗门”的天文、数学书籍出现在史志书目中。另一个有趣的例子是《术数记遗》一书所辑“容成知方术”，与印度《绳法经》中介绍的天文定向方法完全相同，但故事人物和地点都是中国的。这一时期，讲究辨胜艺术的墨家学说在一定程度上也有所复苏，墨家对逻辑与几何问题的重视，在刘徽的数学工作中有明显的体现。
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4．宋元（960～1368年）
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宋代官僚制度日臻完善，国家机构门类繁多，政府在很大程度上参与了科学活动，著名的例子是历日专卖制度的实行和由苏颂领衔进行的修造水运仪象台工程。在思想上，宋代则有以二程、张、朱、陆为代表的新儒学，关于“理”和“气”的讨论不仅涉及本体论，也导致中国古代哲学中有机自然观的成熟。北宋末年，辽、金等少数民族政权并起，战争对生产力造成破坏，但也带来了异质文化的碰撞与技术传播，火药、指南针、印刷术及航海在这一时期都得到了发展。这一情况到了南宋与金、元政权对峙之时仍然延续，民族融合与由此而生的文化多样性带来了意想不到的文化繁荣。元朝虽然短命且战乱频仍，但在科学和文化上却有了不起的成就：天文、数学、农学、水利、医学、山水画、杂剧、元曲，每一领域都有不凡的贡献。元初统治者沿袭宋代的前例实施国家计划，著名的有郭守敬等人主持的编修历法、大地测量和水利航运工程。
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这是中国古代科学技术发展的高峰期，出现了一些具有代表性的专著和顶尖的学者，典型的是一些有关“四大家”的说法：如医学上有金元四大家，即刘完素、张从正、李杲、朱震享；数学上有宋金元四大家，即李治、秦九绍、杨辉、朱世杰；元人山水画中也有赵孟頫、黄公望、王蒙、吴镇四大家之说。
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这一时期正当西方文明相对沉寂而伊斯兰文明发生强大影响的时代，由于党项人建立的西夏、契丹人建立的西辽，以及后来建立的元蒙大帝国与伊斯兰世界多有交往，因此中国和伊斯兰科学技术在当时的交流与互相影响就是一个非常值得关注的大问题。这一研究领域中虽然已有许多关于相似性的讨论及初步的结论，但总的图景尚不明晰。
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5．明末清初（1582～1722年）
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这一时期的起点是明朝万历年间耶稣会士来华，终点是清代第二个皇帝康熙去世。此时西方已经发生了科学革命，近代科学促使人的世界观与社会发生巨大变化。最早来到中国的耶稣会士们开始把西方的古典科学知识介绍到中国来，例如有关大地形状与世界地图的地理知识，描述行星运动所需要的托勒密—第谷学说，西方宇宙模型所依赖之数学工具的欧几里得几何学及圆锥曲线论等。而在中国，先是出现了以崇祯年间历法改革为先导的学习西方科学的风尚，但随后不久明清易代，国内激烈的民族矛盾把清朝统治者的正统性问题推到政治前台。康熙是中国历史上绝无仅有的一位对自然科学怀有浓厚兴趣的帝王，他策略地将西方传教士视为与满汉民族有异的“远夷”，又拾起古人“远人慕化”和“礼失求野”的牙慧，为自己向传教士学习西方科学知识找到了借口，他所鼓吹的“西学中源”说一面推进了清代初年学者们“会通中西”的工作，另一面也带来了国人妄自尊大的不良后果。
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耶稣会本是西方宗教改革兴起之后致力于维护罗马天主教廷权威的一个教派，为了在东方扩充势力，该会的教士们采取了两条传教策略：一是尽可能地融入当地的社会，学习当地的文化，结交当地的朋友；二是借助包括数学与自然科学在内的知识增进传教效果。应该说，这两条策略在中国的早期传教活动中是非常成功的。利玛窦（Matteo Ricci）、南怀仁（Ferdinand Verbiest）、汤若望（Johann Adam Schall von Bell）、徐日昇（Thomas Pereira）这些不同国籍的传教士最后都成功地进入宫廷，他们译介的西方科学书籍给中国士大夫带来知识上的震撼。徐光启、李之藻等高级知识分子不但学习和接受西方的科学知识，而且皈依了天主教。康熙年间，法国国王路易十四还派出了一批“国王数学家”来华，他们中的一些人本身也是科学家，其中的白晋（Joachim Bouvet）、张诚（Jean Franois Gerbillon）等后来成了康熙皇帝学习西方数学、天文学与解剖学的老师。
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由于罗马教廷对中国教徒在祭祖等问题上的粗暴干预，康熙年间爆发了所谓“礼仪”之争，西方传教士的活动因此受到极大的限制以至完全中断，这一情况直到清朝末年中国国门被西方大炮轰开后才得以改变。而在康熙之后的整个清代中后期，“西学中源”成为一种钦定的理论，明末清初传进来的许多西方科学知识都被虚拟了中国源头。例如欧多克斯（Eudoxus）的水晶球宇宙模型就是《楚辞·天问》里的“圜则九重”，地球分为寒暖五带就是《周髀》中的“七衡六间”，大地为球形已见于《素问》“地之为下”句，西方的符号代数（algebra）实乃“东来之法”等等。以康熙“御制”名义编纂的数学百科全书《数理精蕴》称：“我朝定鼎以来，远人慕化，至者渐多，有汤若望、南怀仁、安多、闵明我，相继治理历法，间明数学，而度数之理渐加详备，然询其所自，皆云本中土所流传。粤稽古圣，尧之钦明，舜之睿哲，历象授时，闰余定岁，璇玑玉衡，以齐七政，推步之学，孰大于是。至于三代盛时，声教四讫，重译向风，则书籍流传于海外者殆不一矣？周末畴人子弟失官分散，肆经秦火，中原之典章既多缺佚，而海外之支流反得真传，此西学之所以有本也。”
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这一段话发表出来的时候，西方的总体科学水平早已超过了中国，由于缺少直接的观察和体验，也由于中华帝国尚维持着一个较大的经济体量，种种社会与制度上的弊端还没有充分显现出来，中国的统治者、知识分子与普通民众仍然沉浸在“天朝大国”的美梦之中。
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二、源于中国文化的优秀传统
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科学起源于人类对自然奥秘的好奇，也与其创造财富的生产实践密不可分。早期的科学活动包括人类对自然规律的观察和哲学解说，特别是对因果关系、周期现象的认识。就此意义而言，墨子、庄子、朱熹、戴震等哲学家，张衡、苏颂、沈括、徐光启等政府官吏，刘徽、一行、朱载堉、宋应星等民间学者，都对科学做出了巨大的贡献。他们的成就得益于一些源自中国文化的优秀传统，这些传统可能并非中国古代文明所独有，但是在我们的先人对自然奥秘的探索与生产实践中，确实可以寻见更为清晰的脉络，要而言之有三。
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1．墨者传统
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墨子与墨家在逻辑、几何、光学等方面都有贡献，但他们不仅仅满足于理论上的建树，而是十分重视实践活动。墨子的门徒很多来自下层工匠，有学者认为墨家思想代表了春秋战国时代手工业者集团的利益，儒、墨两大“显学”的争论反映了“墨者”这一新出现的技术型劳动阶层同传统贵族士人的冲突。站在两派之间冷眼旁观的道家虽然不认同墨家的做法，但对其社会批判精神与苦行济世的实践能力是十分佩服的，庄子称赞墨子崇尚禹道，“不侈于后世，不靡于万物，不晖于数度，以绳自矫，而备世之急”；“后世之墨者，多以裘褐为衣，以跂跻为服，日夜不休，以自苦为极”（《庄子·天下篇》）。墨子率领一干徒众栖栖皇皇，奔走救世，有严密的组织与政治纲领，“赴汤蹈火，死不旋踵”，就是描述墨家子弟的牺牲精神与纪律性的，这一点很像古希腊的毕达哥拉斯学派。为了阻止楚国攻打弱小的宋国，墨子一面派大弟子禽滑厘率徒三百驰援，一面步行十昼夜亲赴郢都劝说楚王罢兵。他与楚王的御用工匠公输班当庭演示攻防器械与相应的战法，结果大获全胜。这又颇有点类似阿基米得利用力学知识帮助叙拉古王守城的故事。
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中国历代工匠供奉的祖师鲁班实际上就是为墨子所折服的公输班，成语“班门弄斧”、“墨守成规”或许透露了二者间的一些联系。秦汉以降墨学不彰，但墨家学派的笃学苦行精神为后世的中国学者所称道和继承。北齐张子信只身一人在孤岛上观测天象30余年，发现了天体运行的不均匀性和月亮视差对日食的影响，并提出相应的计算方法。明代朱载堉本为王室后裔，家遭变故后在宫门外造一土屋，“席藁独处者十九年”，昭雪之后一再让爵，坚持平民学者的生活方式，在天文、数学、音律、计量、乐谱、舞谱、文学等方面均有建树，所创十二平均律在世界上最早成功地解决了理想划分音程的旋宫问题。徐霞客不满传统舆地学之脱离实际，前后30年游走四方，克服艰难险阻进行旅行探险，考察沿途山川、土壤、气候、植被、地质、地貌、物产、交通和风土人情，写成著名的地理学著作《徐霞客游记》。墨者的实践精神在历代能工巧匠那里得到了光扬：修造安济桥的李春，设计多种机械装置的马钧，发明活字印刷术的毕昇，解决木结构建筑稳定性问题并著有《木经》的喻皓，营建清代宫殿的雷发达及其家族等，都是其中的代表。宋代李诫从下层官吏做到将作监总管，1100年写成《营造法式》，成为《考工记》以来中国标准化运动中的又一部杰作。明代宋应星倾心实学，被著名的英国科学史家李约瑟（Joseph Needham）称为“中国的阿格里科拉（Agricola）”和“中国的狄德罗（Diderot）”。他不但教导子孙弃科举绝仕途，而且亲自走访田间作坊，对当时的技术发明与工农业生产活动的方方面面进行周详考察，撰成被人称为“技术百科全书”的不朽名著《天工开物》。
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2．博物传统
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中国古代涉及科学的研究传统中，天、算、农、医堪称四大学科。说是“学”而不仅仅是“技”，主要有四条理由：➊它们各有自成风格的理论体系；➋各有足以流传千古的代表作品：➌各有从业者共同遵守的学术规范及特定的行业术语；➍各有领先世界的学术代表人物。以此四条来作判据，风水、占卜、金石和博物也可称“学”，只是前面三种与“科”尚有距离，唯博物这条线索清晰可辨值得一述。
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