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天象观测的精确化，导致历法的修订。至迟从公元前265年起秦国就已采用颛顼历，秦统一后，全国通用颛顼历。汉承秦制，西汉初期仍沿用颛顼历，马王堆汉墓出土的《五星占》残篇记录了以颛顼历推算相符的部分五星会合周期；山东临沂银雀山汉墓出土的汉元光元年（公元前134年）历谱也是用颛顼历推算而得的。汉武帝元封七年（公元前104年）司马迁、落下闳等制定了新历法——太初历，把颛顼历的一年从十月开始，改为一年从正月开始。东汉章帝元和二年（公元85年）改用四分历，比以前的历法更加准确。
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天文学的发展与数学密切相关，古代称为天文历算学。算经十书之一的《周髀算经》是西汉时代的天文历算著作，即天文数学著作，主要目的是阐明当时的盖天说与历法，使用了相当繁复的分数算法和平方算法，最早引用勾股定理（勾方加股方等于弦方）。算经十书中最重要的一种是《九章算术》，系统总结了先秦至东汉初年的数学成就。古代数学叫做算学或算术，算的本意是指用于计算的算筹，从汉墓中出土的算筹，使人们对它有了直观的认识。汉代已形成完整的算术体系，其代表作就是《九章算术》，至迟在公元1世纪时，已有了现存传本的内容。全书分九章（即算术的九个类别——九数）：（1）方田——用分数四则算法和平面形求面积法计算田亩面积；（2）粟米——粮食的按比例交换的计算方法；（3）衰分——分配比例的算法；（4）少广——开平方和开立方法；（5）商功——立体形求体积法；（6）均输——管理粮食运输均匀负担的计算法；（7）盈不足——盈亏类问题解法；（8）方程——一次方程组解法；（9）勾股——勾股定理的应用和简单的测量问题解法。其中负数、分数计算、联立一次方程解法等，都是具有世界意义的成就。
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在天文学上作出巨大贡献的张衡，在地学方面也有引人注目的成就。张衡，字平子，南阳西鄂（今河南南召）人，通五经贯六艺，官至太史令。他发明浑天仪，以漏壶的流水为动力，通过齿轮系统带动象征天壳的浑象一天旋转一周。他首次解释月食的成因，说明月光是日光的反照，月食是由于月球进入地影而产生的。东汉顺帝阳嘉元年（132年），他发明了地动仪——世界上第一架测量地震方向的仪器。地动仪直径约2米，用铜铸成，像一个酒樽，中间有一个都柱（震摆），都柱周围并列八个方向的机械，外面有八个铜龙，按八个方向排列，每个龙嘴里衔着一枚铜丸，每个龙头下蹲着一个张口上承的铜蟾蜍。哪个方向地震，那个方向的龙头就吐了铜丸落在下面蟾蜍的嘴中，发出清脆的声音，就可知道地震的方向。他生活在谶纬盛行的东汉，却尖锐地抨击谶纬之学，主张应予禁绝，他的科学成就与这种反对神学迷信的精神是密切相关的。
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地动仪
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传统医学在汉朝达到了一个新高峰。日本学者山田庆儿在《传统医学的历史与理论》中指出：汉代以前编著的医书乃至有关医学方面的文献一本也没有留下，因此如何认识中国医学起源的问题是一个谜。但是，1973年长沙马王堆汉墓医书的发现，为我们认识中国医学的起源提供了可能性。山田把马王堆医书与《黄帝内经 · 素问》进行比较，提出了中国医学史的形成过程。他认为，在战国末期，正式出现了针疗法；到了西汉，进一步形成以针疗法为中心的医生集团和学派；在两汉之际，中国的医学体系基础正式形成。其代表人物便是张仲景与华佗。
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张仲景，名机，南阳人。学医于同郡张伯祖，相传曾任长沙太守。当时伤寒病流行，死者枕藉，为此他钻研《内经》、《难经》（即《黄帝八十一难经》）、《胎胪药录》等医书，广泛收集有效方剂，撰写《伤寒杂病论》。后人把它分为《伤寒论》和《金匮要略》两书。《伤寒论》论述外感热病的治疗，包括397法、113处方。《金匮要略》论述内科杂病的治疗，间或涉及妇科、外科。张仲景把《内经》以来的病因学说和脏腑经络学说加以发展，同四诊（望、闻、问、切）、八纲（阴、阳、表、里、虚、实、寒、热）等相结合，辨证施治，包括汗、吐、下、和、温、清、补、消八法，被医家视为准绳。
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华佗，又名旉，字元化，沛国谯郡（今安徽亳州）人，精内、外、妇、儿、针灸各科，尤擅外科。对“肠胃积聚”等病创用麻沸散，给患者麻醉后施行腹部手术，声誉鹊起。他还把西汉流行的强身除病养生法——导引（亦作道引，取“道气令和，引体令柔”之意），加以发展，创“五禽戏”，作为养生祛病的锻炼身体方法。他以为人体运动可使血脉流通，病不得生，“譬如户枢，终不朽也”。
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中国古代四大发明之一的造纸术出现在汉朝。在纸出现之前，书写材料是竹简、木牍、缣帛，价格昂贵且携带储藏都不方便，制约了文化教育事业的发展。根据近几十年的考古发现，汉武帝至汉宣帝时代，已有植物纤维纸。20世纪50年代在西安灞桥汉墓发现的植物纤维纸是汉武帝时代的遗物。70年代以来，在居延、扶风、敦煌、天水等地都发现了植物纤维纸，敦煌烽燧遗址中发现粗糙的黄纸、细匀的白纸，表明至迟在汉宣帝时代已掌握了麻纸的制作技术。东汉和帝时，担任尚方令的宦官蔡伦指导工匠们用树皮、麻布等为原料，制作出更适合书写的植物纤维纸，被称为“蔡侯纸”（蔡伦被封龙亭侯）。从此开创了一场书写材料的革命，由纸取代了简帛。中国的造纸术，此后东传朝鲜、日本，西传阿拉伯、欧洲，对世界文明作出了一大贡献。法国学者布罗代尔（Fernand Braudel）说：纸来自遥远的中国，伊斯兰国家是向西传播路上的中间站。最早的纸坊于12世纪初出现在西班牙，但欧洲造纸工业要到14世纪初才在意大利建立。
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国史概要（第四版） [:1707043316]
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国史概要（第四版） 六、三国与两晋——统一王朝消失的时代
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国史概要（第四版） [:1707043317]
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34．从东汉末的割据到三国鼎立
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东汉王朝后期，整个社会秩序趋于崩溃，情况和罗马帝国在稍后一点时期内所发生的崩溃极为相似。灵帝中平元年（184年），爆发了以张角为首的黄巾起义。张角，冀州钜鹿人，太平道首领，自称大贤良师。太平道是道教中奉黄帝老子为教祖的一个派别。
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道教源于古代巫术，是巫术与道家黄老学说相结合的产物。秦朝的神仙方士者流倡导的巫术，在民间获得普遍的信仰，讲究炼丹、长生，追求个人脱胎换骨。至迟在东汉初年巫术与道家已合二为一。先秦时代的巫，本来具有十分重要的地位，到汉代，巫已被排斥在“良家”之外，但在民间巫继续得到人们的信奉。巫与道教难于区分，称为道巫。东汉一代，谶纬迷信盛行，道教的各个派别正式形成。太平道教主张角与一般道士一样，也是一名巫医。在当时“巫”与“医”是二位一体的，《后汉书》中“巫医”一词屡屡可见。张角学过道教经典《太平经》，熟悉医学知识，精通医术，他行医的方法是巫术——手拿九节杖画符咒，教病人叩头思过，为之祈祷。所谓九节杖是具有九节的竹杖，被道教视为灵物，是施行巫术的法器。张角原本精通医术，他的两个弟弟（张梁、张宝）都是“大医事”——民间名医，屡屡使病人痊愈。他利用治病进行传教，假托符水咒语的奇效，使百姓相信他“托有神灵”。
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当时以汉中为中心的三辅、巴蜀地区，流行“五斗米道”，是道教的另一流派，因为信教者要出五斗米而得名。当张角在中平元年（184年）发动起义时，张脩也在巴郡发动起义。五斗米道的另一支蜀郡的张鲁，也以治病的方式传教。由于五斗米道提倡在道徒间实行互助，信道的农民很多。张鲁利用张脩起义的成果与影响，在汉中传布五斗米道，他自称“师君”，下设“祭酒”。各部祭酒都在大路上建设公共宿舍，称为“义舍”，内放米肉，称为“义米义肉”，过路人住宿吃饭不要钱。这是一种近乎政教结合、劳武结合的以小农经济为基础的社会组织，在当时影响很大。原因在于东汉末年经济凋敝、灾害流行，人民生活无保障，五斗米道缓解了穷苦人民的生计问题，故而很受欢迎。这种现象源于道家的平均主义思潮——“损有余以补不足”，在当时及后世都有很大影响。20世纪50年代后期，这种基于小农经济的平均主义“大同”理想出现了回光返照，便是一个明证。
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黄巾起义延续了二十多年，使腐朽的东汉王朝陷于名存实亡的状态之中。但是他们要面临政府军与地方豪强的两面夹击，终于陆续失败，“黄天当立”化作了泡影。起义的主力——青州黄巾幻想取得曹操的合作，曹操利用这种心理，迫使青州黄巾接受他的收编。
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在镇压黄巾起义的过程中，各地的豪强纷纷组织武装力量，修筑坞堡，占据地盘，形成了大大小小的割据势力：
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袁绍占据冀、幽、并三州（今河北中南部、山东东北部、山西一带）；
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曹操占据兖、豫、青三州（今山东西南部、河南一带）；
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陶谦占据徐州（今山东南部、江苏北部）；
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袁术占据扬州北部（今长江下游、淮河下游）；
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刘表占据荆州（今湖南、湖北）；
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孙策占据江东（今长江以南东部）；
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