La storia della scienza riguarda le vicende, i personaggi e le scoperte che hanno contribuito al progresso scientifico. Essa ha prodotto quella che oggi è considerata la scienza moderna, ossia un corpo di conoscenze empiricamente controllabile, una comunità di studiosi e una serie di tecniche per investigare l'universo note come metodo scientifico, che si è evoluto a partire dai loro precursori, risalendo fino alla preistoria.
La rivoluzione scientifica vide l'introduzione del moderno metodo scientifico a guidare il processo di valutazione della conoscenza. Questo cambiamento è considerato così fondamentale che le indagini ad esso precedenti sono per lo più considerate prescientifiche. Molti, tuttavia, ritengono che la filosofia naturale antica possa rientrare all'interno del campo di competenza della storia della scienza; altri sostengono che certi risultati di età ellenistica siano da considerarsi scientifici in senso moderno.
Culture protostoriche
Nei tempi preistorici, la conoscenza della natura e dei suoi segreti veniva tramandata principalmente tramite la tradizione orale, e si presentava come strettamente imparentata con la religione. Si trattava di un sapere essenzialmente pratico, basato perciò su abilità di tipo tecnologico e matematico, che porteranno allo sviluppo di civiltà avanzate come quella indiana, mesopotamica ed egiziana, dove secondo Erodoto avrebbe avuto origine la matematica..
La nascita della scrittura permise la conservazione della conoscenza e la sua trasmissione con maggior accuratezza. I progressi dell'agricoltura, che portarono a una maggior disponibilità di cibo, rese possibile alle diverse civiltà di dedicarsi ad altri compiti oltre a quelli necessari per la sopravvivenza, perlopiù di carattere misterico-religioso: notevoli impulsi in tal senso vennero dati allo studio dell'astronomia, e della medicina.
Molte civiltà antiche raccolsero così informazioni astronomiche sistematiche in maniera dettagliata attraverso l'osservazione del cielo ed avanzatissime tecniche di calcolo. Vennero ideati calendari funzionali alla semina e alla raccolta dei campi, nonché alle feste religiose.
Le conoscenze di base riguardanti l'anatomia umana si basavano sullo studio della flora e della fauna macrobiotiche, da cui si selezionavano i rimedi più opportuni ritenuti capaci di aiutare l'ammalato a liberarsi dagli spiriti malvagi. L'alchimia fu ampiamente praticata da numerose civiltà.
Mondo antico
Nel periodo compreso tra il VI secolo a.C. e il V secolo la scienza occidentale fu espressione delle scoperte e delle teorie elaborate da due grandi civiltà: quelle della Grecia e della Roma antiche. Per cogliere la consistenza della scienza antica è necessario riferirsi ai principali autori ed opere dell'epoca come, per il mondo greco, ad Epicuro con le sue epistole dottrinali (Lettera ad Erodoto, Lettera a Meneceo, e la Lettera a Pitocle), ed a Tito Lucrezio Caro per il mondo latino, con il De rerum natura scritto nel I secolo a.C.
Scienze teoriche e scienze pratiche
Lo sviluppo della filosofia greca portò a concepire il mondo come una totalità (κόσμος) governata da una legge ad esso immanente, ritenuta intellegibile dalla mente umana. Se i primi pensatori ionici si concentrarono sulla ricerca del principio originario (archè) a cui ricondurre tutti i fenomeni naturali, con Pitagora viene data la priorità al concetto intellegibile, ossia alla forma teorica da cui è possibile dedurre per via matematica e geometrica l'ordine della natura. Una tale impostazione sarà fatta propria da Parmenide, Platone e Aristotele. Per Platone, il Demiurgo ha plasmato la natura secondo modelli geometrici imperituri, ai quali occorre rifarsi per poterla comprendere.La scienza era perciò strettamente legata alla filosofia. Solo in età moderna assumerà i caratteri della fisica, separandosi dalla filosofia, cfr.
Per Aristotele la natura non è un semplice meccanismo sottoposto a leggi di causa-effetto (come sostenuto dagli atomisti) ma è dominata da uno scopo, un fine che ogni essere naturale è chiamato a realizzare. Lo studio della qualità degli elementi prevale sulla quantità, e la disciplina che se ne occupa è la metafisica, basata sulla ricerca delle cause e culminante con la teologia, scienza teorica per eccellenza che mira alla contemplazione fine a se stessa. Essa è la «filosofia prima» che si occupa dell'«essere in quanto tale» (οὐσία) nel significato di Dio, ed è distinta da Aristotele dalle scienze pratiche, di profilo minore, che si occupano invece delle realtà sensibili e mutevoli.
Aristotele tuttavia, pur assegnando la priorità alla metafisica, teneva in grande considerazione la sperimentazione, utilizzando anche quella operata dai suoi allievi, primo tra tutti Teofrasto. In tal modo Aristotele sintetizzò il sapere scientifico dell'epoca in osservazioni di grande acutezza, che sarebbero state poi modelli d'autorità per la filosofia della natura almeno sino al XVII secolo. Svolgendo una grande opera di sistematizzazione, i suoi resoconti sulle tipologie, forme, abitudini e caratteristiche di animali e piante risulteranno un esempio indiscusso di "metodo descrittivo".
Età ellenistico-romana
Tra i personaggi di rilievo della cosiddetta età alessandrina spicca Archimede, che elaborò una delle prime leggi fisiche che regolano il galleggiamento dei corpi, sfruttò i principi di funzionamento delle leve, e ideò numerose macchine e dispositivi come, forse, la vite a lui attribuita.L'attribuzione ad Archimede dell'omonima vite è basata sulla testimonianza di Diodoro Siculo, Bibliotheca historica, I, XXXIV, § 2; e di Ateneo di Naucrati, Dipnosofisti, V, 208 f.
La città egizia di Alessandria era il centro intellettuale degli studiosi dell'epoca. A partire dalle riflessioni interne all'Accademia platonica e al Liceo di Aristotele, venne sviluppandosi un approccio scientifico da alcuni oggi ritenuto equivalente a quello della fisica moderna, basato su modelli matematici che cercavano di spiegare i fenomeni naturali,Sòzein tà phainòmena, σῶζειν τὰ φαινόμενα, cioè "salvare i fenomeni", secondo l'espressione impiegata allora. e fare previsioni su di essi.Taluni scienziati ellenistici avrebbero inoltre considerato puramente strumentali i diversi modelli teorici da loro proposti con cui giungere a spiegare ugualmente gli stessi fenomeni, cfr.
Apollonio di Perga migliorò il modello delle sfere planetarie di Eudosso in maniera eccentrica, collocando cioè la Terra non perfettamente al centro delle orbite celesti, aggiungendovi epicicli e deferenti. Eratostene calcolò il diametro terrestre commettendo un errore del 2,4% rispetto alle misure odierne, Ipparco di Nicea formalizzò la precessione degli equinozi misurando le dimensioni e le distanze di Sole e Luna rispetto alla Terra, oltre a redigere il primo catalogo stellare e a fondare la trigonometria, mentre Aristarco di Samo propose un modello eliocentrico.
In algebra e geometria il cerchio fu diviso in 360°, e venne creato il primo globo celeste (o orbe). Euclide fu l'autore degli Elementi, considerati uno dei testi fondanti della matematica moderna. I suoi postulati, come il cosiddetto postulato di Euclide,Secondo cui «per un punto dato di una retta passa una, e una sola, parallela a questa retta». sono alla base della geometria sistematizzata.
Furono sviluppati dispositivi come pompe idrauliche, automi meccanici, l'eolipila e la diottra. L'alto livello tecnologico è testimoniato dalla macchina di Anticitera, il primo calcolatore meccanico noto, che serviva a prevedere e mostrare i moti degli astri e le eclissi. Fiorì anche la medicina, grazie ad Erofilo ed Erasistrato, tra i primi ad effettuare dissezioni di cadaveri umani, oltre a Galeno che riformulò i principi ippocratici basandosi su un approccio scientifico e sperimentale, fondando la farmacologia moderna e tramandando un corpus di testi capaci di dominare per secoli.
Tolomeo infine riassunse le principali conquiste dell'astronomia antica nell'Almagesto, rimasto insuperato per più di un millennio, e affrontò anche problemi di ottica come la rifrazione. Il contributo dei Romani all'avanzamento della scienza all'infuori dell'ingegneria è oggetto di controversie, essendo i loro interessi rivolti all'ambito pratico anziché a quello teoretico e filosofico. Per alcuni aspetti la conquista romana avrebbe segnato un rallentamento, se non un regresso, nel progresso scientifico. Secondo questa tesi molte scoperte di età ellenistica sarebbero state fraintese, dimenticate o rigettate nei secoli successivi.
Medioevo
In Medio Oriente
Nel Medio Oriente, dove la filosofia greca era sopravvissuta per un certo periodo sotto i califfati, tra l'VIII e il XIII secolo fiorì l'età dell'oro della cultura araba. Il centro di questo fermento scientifico fu Baghdad, che all'epoca era fra le città più grandi del mondo, prendendo avvio dalla sponsorizzazione di mecenati delle traduzioni in arabo di tutti i più importanti testi delle varie discipline scientifiche delle civiltà greca, indiana, persiana ormai decadute, nonché dalla costruzione delle prime cartiere copiate dalla Cina. La tolleranza multireligiosa e il pellegrinaggio annuale alla Mecca facilitarono i contatti e gli scambi tra gli studiosi che elaborarono scoperte originali che influenzarono i secoli a venire in tutto il mondoJim Al-Khalili,La casa della saggezza. L'epoca d'oro della scienza araba , Bollati Boringhieri, 2013, ISBN 9788833923116.
Nelle prime versioni islamiche del metodo scientifico, l'etica giocava un ruolo importante. Durante questo periodo si svilupparono i concetti di citazione e di revisione paritaria. Le conoscenze mediche, astronomiche e matematiche portarono allo sviluppo dell'alchimia. In matematica Muḥammad ibn Mūsā al-Khwārizmī inventò l'algoritmo (che prese il nome da questo studioso persiano). Egli diede il nome anche all'algebra, che deriva da al-jabr, inizio del titolo di una delle sue opere.
Al-Batani (850-929) contribuì all'astronomia e alla matematica, Razi alla chimica. Tra le principali invenzioni vi furono l'acciaio di Damasco e la batteria di Bagdad.Nuovo Dizionario universale tecnologico o di arti e mestieri e della economia industriale e commerciale, vol. 28, Giuseppe Antonelli, 1841. L'alchimia sarà di ispirazione per Ruggero Bacone e Isaac Newton. In astronomia Al-Batani migliorò le misure fatte da Ipparco e preservò il testo greco Hè Megalè Syntaxis, tradotto come Almagesto. Migliorò anche la misura della precessione dell'asse terrestre.
Apogeo della scienza islamica fu nel periodo tra l'XI ed il XII secolo con la presenza di due importanti personaggi, Ibn Sina (980-1037) persiano noto come Avicenna e Ibn Rushd (1126-1198) di Cordova noto come Averroè. Queste due personalità della cultura islamica ebbero dei nemici molto agguerriti come Ghazali (1058-1111), ma furono ostacolati fortemente anche dall'opposizione delle autorità religiose musulmane.
In Oriente
In Cina i progressi tecnici e scientifici si susseguono tra il X e l'XI secolo: tra le altre cose, i cinesi inventarono il razzo, il cannone, il fucile mentre continuarono ad utilizzare l'energia idraulica, a costruire ponti sospesi e trivellazioni profonde da cui estraevano gas e petrolio. Inventarono la stampa e la carta moneta, il sismografo e la sismologia. Il sostrato filosofico su cui si innestava la scienza cinese era rappresentato dal Taoismo, che diede anche notevoli impulsi allo studio di arti mediche come l'agopuntura.
Nell'età moderna la scienza cinese risentì tuttavia di diversi impedimenti, tra cui una burocratica organizzazione imperiale. Iniziò così il suo declino che si protrarrà fino al XVII secolo.