在古代的西方文明，科学也有蓬勃的发展。两河流域（又称“美索不达米亚平原”，今伊拉克和叙利亚地区）是西方文明最早的发源地。从该地考古发现的石板上，人们可以看到在公元前2000年的时候，古巴比伦人已经掌握了一些代数运算和几何学。石板上的楔形文字记录了他们使用60进制。石板上还有数字的平方表和立方表。他们把圆周率近似为3，并找到了估算圆的面积和圆柱体积的规律。那时的人们已经在石板上记录下对天体的观察和对星体运行的计算，这些记录后来流传到希腊。古巴比伦人还发展出一套基于太阳和月亮变化规律的历法（类似于“阴历”）：一年有12个月或13个月，一个月有29天或30天。

西方另外一个文明的源头是古埃及。据说她的历史可以追溯到8000年前。古埃及历法与古巴比伦不同，其是基于太阳的运行规律（称为“阳历”），一年固定有365天。除了历法以外，古埃及人在建筑和数学上也发展得很早。古埃及文明中最为大家熟悉的就是金字塔了。现存的100多座金字塔大部分建于3000多年前至4000多年前。其中最大的一个叫作“胡夫金字塔”，高约150米，用了1300万个石块来建成，每块石头重2.5～5吨。在4000年前没有任何现代建筑工具的时候，人们是如何设计和建造出如此庞然大物的？直到今天，科学家还不能很好地解答这个问题（见图1.6）。

图1.6　古代西方文明的一些建筑遗址

埃及的胡夫金字塔（左上图）建于公元前20多世纪。希腊帕特农神庙（右上图）建于公元前5世纪。古巴比伦的古城墙（左下图）及墙上的浮雕图案（右下图），据说建于公元前7世纪前后。

在古埃及以后，古希腊是另一个高度发展的西方文明。由于地理位置相近，古埃及与古希腊有很多贸易上的往来。许多古埃及的文明也因此对古希腊发生了巨大的影响。公元前10世纪前后，古埃及开始衰落，它与美索不达米亚平原上的亚述（Assyria）冲突不断，后来又被波斯吞并。

古希腊在公元前800年就建立了一个城邦社会，同一地区里有很多自治的城邦，情形有点类似于中国的春秋战国。在这些城邦之中，雅典是文化最发达的，有名的古希腊三杰—苏格拉底（Socrates）、柏拉图（Plato）和亚里士多德（Aristotle）就是住在雅典。另外一些有名的城邦包括斯巴达和马其顿，在军事上都有很强的实力。

古希腊的文明非常发达，古希腊人对于自然的认识相当先进。公元前6世纪，在古希腊出现了一个毕达哥拉斯学派（Pythagoras School），在数学上有不少的成就，其中最广为人知的是毕达哥拉斯定理，即勾股定理。据说，他们是最早提出地球是圆的这一概念的。公元前4世纪的欧几里得（Euclid）出版了13卷的《几何原本》，为几何学提出了一套完整的分析方法，对西方的数学发展有着非常重要的影响。

古希腊的天文学者进行了大量的天文观测，并归纳了一些天体运动的规律。今天北半球大部分星座的名字都可以追溯到古希腊的命名。当时的古希腊人已经观察到五颗行星，包括水星、金星、火星、木星和土星。(www.daowen.com)

对后来的西方最有影响的古希腊学者是柏拉图和亚里士多德。柏拉图是苏格拉底的学生，而亚里士多德又是柏拉图的学生。柏拉图和亚里士多德都有很多著作流传下来。柏拉图主张的地心说模型，经过公元前2世纪的天文学家托勒密（Claudius Ptolemy）的进一步发展，曾长期被西方奉为经典理论。亚里士多德的研究兴趣十分广泛，包括物理学、生物学、政治学和伦理学等。公元前4世纪，马其顿的亚历山大大帝（Alexander the Great）东征，打败了波斯，直抵印度，建立了一个横跨欧亚非的大帝国。亚里士多德就是亚历山大的老师（见图1.7）。

亚历山大在占领了埃及以后，在尼罗河口建立了一个新的城市，就是后来的亚历山大港。他的继任者托勒密一世（Ptolemy I Soter）将埃及首都建在该市，并使用希腊人来管理。这样就大大地促进了希腊和埃及两地在文化上的融合。亚历山大港是当时最富足的城市之一，建立了西方世界最大的图书馆“亚历山大图书馆”，收藏了当时西方文明大部分的重要著作。历史学家把这个时期的欧洲、北非和西亚统称为“希腊化世界”（Hellenistic world）。古希腊文明也就成了今天整个西方文明的摇篮。

图1.7　古希腊对后世最有影响力的三位学者

欧几里得（左）编辑的《几何原本》可以说是对于几何学最早的一部完整的研究著作，这部书后来成为现代数学的基础。柏拉图（中）是古希腊学派的一代宗师，在科学、哲学和政治学上都有着非常大的贡献。亚里士多德（右）是柏拉图的学生，同时也是亚历山大大帝的老师；他在很多方面，包括物理学、生物学、经济、政治、哲学等，都有重要的贡献。亚里士多德和柏拉图的著作对西方文明的发展有非常大的影响。在他们去世后的1000多年里，其理论还一直起着重要的指导作用。

在古希腊时期，有些学者已经认识到地球是圆的。公元前3世纪，在亚历山大图书馆工作的埃拉托斯特尼（Eratosthenes of Cyrene）就已估算出了地球的周长。他知道当夏至日到来时，太阳会在靠近北回归线的城市阿斯旺的正上方；而他所在的亚历山大港基本上是在阿斯旺的正北方。他测量到夏至日时太阳照射到亚历山大港的斜角约为7度，同时他知道亚历山大港和阿斯旺的距离大约为800公里。假设地球是圆的，就可以估算出地球的周长约为41000公里，这与我们今天测量到的地球周长（40008公里）非常接近。

历史上，西方对于世界的了解是深受希腊学者影响的。直到17世纪、18世纪，许多西方的学院（包括牛津大学和剑桥大学）所教授的科学理论还是以亚里士多德的著作为依据的。不过，科学是需要不断进步的。古代的权威专家所掌握的并不一定是最后的真理。例如在亚里士多德的《物理学》著作中，他所描述的物体运动并非完全正确。亚里士多德认为，物体的自然状态是静止的；当力作用于物体上的时候，物体才会运动；当力停止作用于物体时，物体就会停止运动。其实，力不是维持物体运行的原因。另外，对于自由落体运动，亚里士多德认为重的物体下落得较快，轻的物体下落得较慢。事实上，这只是由于空气阻力产生的现象。如果在真空中做这个实验，不会得到亚里士多德预言的结果。可是在西方，这些理论在接下来的2000年里曾被奉为经典，直到16世纪才开始被伽利略、牛顿等科学家修正过来。

总的来说，在2000多年前，无论东方还是西方，在物质文明上都已经有着高度的发展。不过，当时人们对于世界的了解主要还是依靠着肉眼的观察。对于星体的运行，也欠缺一套三维空间的理论。所以当时人们对于自然的了解还是有一定局限性的。