15世纪中叶是欧洲历史上的重要转变时期。资产阶级革命为近代自然科学的诞生提供了社会条件。于此同时，科学本身为争得自己的独立地位，摆脱宗教的桎梏，也进行了不屈不挠的斗争。实验科学的兴起，更使自然科学有了独立的实践基础。从此，近代自然科学开始了它的相对独立发展的新时代。当然，在这一过程中，技术的发展与积累始终在缓慢进行，并最终在自然科学的兴起中得到了巨大的助力。 鉴于近代资本主义革命为自身寻求合法性的需要，中世纪通常被贴上了“黑暗”、“愚昧”或“压抑”的标签，基督教会和经院神学的存在极大地阻碍了科学技术的进步和人类文明的发展。然而，拨开意识形态的迷雾，当我们重新审视中世纪时，会发现在这一时期为科学技术的发展积淀了深厚的土壤。
中世纪技术的缓慢发展与积累
中世纪的技术发展主要集中在生产领域，是人们在生产实践活动中逐步积累起来的。造成这种状况的原因，与中世纪经院神学所形成的风气有关。经院神学关注天国，主张理性的玄思。这一方面锻炼了欧洲人的严格的逻辑推理能力，另一方面也使得具有较高学术素养的人仅仅局限在抽象理论领域，不关注具体的经验实践。使得感性与理性、推理与实验、科学与技术的脱节。
宗教对科学技术发展的解放与禁锢
1） 中世纪的神学自然观：上帝→人→自然
依《圣经》所言，人和自然同为上帝所创，但人位于自然之上，上帝创造自然的目的是为了给人以栖息之地，同时彰显上帝的荣光。这种自然观相对于古希腊自然观来说，为人们认识和改造自然提供了合法性支撑。
“希腊人眼中的自然是神圣的，活生生的，有机的整体，他们只是要求认识自然而从未想过去改造自然，那对他们来说是不可想象的。而在中世纪的人看来，自然失去了神秘性，它不过是上帝为人类准备的家园，因而研究自然被看做是没有出息甚至是亵渎神灵的事，因而严重阻碍了自然科学的发展，但它却以祛魅的方式消解了自然的神秘性，为近代科学开辟了道路。”
——摘自张志伟《西方哲学史》
2） 宗教对科学技术的禁锢：
尽管中世纪的宗教自然观消解了自然的神秘性，为人们研究和改造自然提供了合法性。但这一时期的科学技术还是处于宗教神学的统治之下，相对于神学家们的抽象思辨，注重实践的科学技术的地位仍然很低下。
“中世纪这些激进的实验主义者中，其实没有一个人怀疑过他们那个时代盛行的神学观，他们从未想过要让自然科学离经叛道，只是把它当成神学听话的婢女。”
——摘自麦克莱伦《世界史上的科学技术》 文艺复兴时期有两项重要的发现：人的发现与自然的发现。这两项伟大发现对于科学技术的兴起起到了极其重要的作用。当时的人们因着对自己理性能力的重新发现，就像是刚刚出生的孩童一样迫不及待地开始用全新的眼光打量周围的一切事物，在各个领域都显示出了旺盛的好奇心和伟大的创造力。因此，这一时期取得显著成就的人物往往被认为是全才式的、百科全书式的人物。
详见百度百科：文艺复兴
3.2 神学家哥白尼的天文学革命
1）地心说 VS 日心说
“地心说”支持者：柏拉图、亚里士多德、托勒密
“地心说”主要认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说，把“地心说”和上帝创造世界融为一体，用来愚弄人们，维护自己的统治。因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典，长期居于统治地位。
随着事物的不断发展，天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期，人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右。而且这些模型都无法与观测结果相符合。
“日心说”支持者：阿里斯塔克、库萨的尼古拉、哥白尼
在《天球运行论》中，哥白尼主要做了两件事：首先，是明确地将日球是静止的宇宙中心，地球和其他行星一样都是绕日运行，而且月球则绕地球运行，作为一项基本原则提出。这就是所谓的“日心说”；其次，从这项新原则出发，他为众天体的运行构建了一个新模型，这模型完全抛弃托勒密的对等点机制，而是彻底回到古希腊以“均匀圆周运动”来解释天体运动的途径。严格说来，这两个原则并不新颖：“均匀圆周运动”是古希腊天文学的固有理想，“地动说”则是公元前3世纪的阿里斯塔克提出的。哥白尼所做的，实际上是重新回到古希腊的旧原则，然后依循托勒密的数理方法来构建相类模型，并且以实证数据在决定模型的主要参数，然后仔细计算天体在运行中的长期位置变化。
2）哥白尼“日心说”的明与昧
从计算和预测的角度看，哥白尼的“日心说”并无优胜之处：《天球运行论》所计算的日月和行星运动比诸《大汇编》并非更为准确，而且前者所需要应用的本轮数目超过后者。然而，对于许多天文现象“日心说”相对于“地心说”而言，可以提供更为自然且令人信服的解释。换言之。哥白尼革命的意义不仅仅在于提出新原则和模型，而更在于扩大了判别理论真伪的实证基础。自此以往，令人信服的理论不仅要在数学上“重现现象”的某些方面，还要能够对同一现象所有其他方面都作出满意解释。因此，随着哥白尼新理论的出现和逐渐被人接受，科学理论的判别标准乃至其本质也正在起变化。
哥白尼“日心说”的蒙昧色彩：第一，对上帝的信仰。哥白尼认为上帝创造的世界必然是简单完美的，地心说体系中如此之多的本轮和均轮显然不能符合上帝的意志。而只要转向日心说，认为所有行星都是围绕着太阳运动，就可以很容易地解决困扰地心说的问题。就日心说来看，行星的不规则运动只是地球和行星之间的相对运动造成的，也就不需要那么多本轮、均轮加以说明，能很自然地解释行星运动的一些现象。第二，新柏拉图主义的太阳崇拜。
“在所有的座次中，太阳的宝座居于正中……他确实是宇宙的明灯、心灵和统领……太阳在那个位置犹如坐在王座之上，统领着在他周围转圈的那些行星子民……地球亦因为太阳才有孕育，一年一生而成为丰产之地。”
——摘自哥白尼《天球运行论》
3）如何正确认识哥白尼的《天球运行论》
哥白尼：最后一位古代天文学家Or 第一位近代天文学家
“《天球运行论》的意义不在于它自己说了什么，而在于它使得别人说了什么。这本书引发了它自己并未宣告的一场革命。它是一个制造革命的文本，而不是一个革命性的文本。”
——摘自库恩《科学革命的结构》
在哥白尼的日心说中，太阳其实并不处在太阳系的正中心，而是接近太阳系的中心。他的地动说也是为了解释行星为之而提出来的副产品，以便极力符合古希腊的天文学传统。只有在开普勒用椭圆运动代替了正圆运动，伽利略用望远镜观测数据证实和宣传了哥白尼的日心说之后，现代天文学体系才真正得以实现，从而揭开了西方科学和思想从古代向现代的转变。 近代自然科学的重要特征就是实验以及科学的思维方法，这两者构成了近代自然科学区别于中世纪经院科学的关键所在，对于这两者的含混不清也是导致过渡时期的科学形态具有蒙昧性的重要因素。
4.1伽利略的贡献
“如果一个苹果砸到牛顿的头上，使牛顿发现了万有引力，那么这个苹果树就是伽利略栽的；如果一个苹果砸到牛顿头上，那么就有一千个苹果砸到伽利略头上。”
——《伽利略对话录》
天文学：自制天文望远镜，对天体进行观察，发表《关于两个世界体系的对话》，使哥白尼的日心说走出象牙塔，深入到一般民众当中。
物理学：《关于两门新科学的对话》，关于受力悬臂的数学分析和自由落体定律。通过斜板实验对落体运动进行分析——物体的运动是由惯性维持的。
对于大多数人来说，伽利略的伟大是因为他是科学与宗教冲突的象征，是为真理受迫害的典型。然而，伽利略对科学的最重要贡献其实并不是为哥白尼辩护，而是利用望远镜把人类的视野扩展到了地球以外，以及想新动力学踏出第一步。
伽利略于1609年发明了人类历史上第一台天文望远镜。伽利略用它观测到了月亮表面的“环形山”、木星的四颗卫星、太阳黑子等等，用观测结果“证实”了哥白尼的日心说。
伽利略在力与运动方面的研究有两个非常著名的实验——斜面实验与斜塔试验。这两项实验虽被证实是想象中的，但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，化繁为简，容易于认识其规律。
伽利略创立了对物理理象进行实验研究并把实验的方法与数学方法、逻辑论证相结合的科学研究方法。这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。
4.2 培根与笛卡尔
从培根和笛卡尔开始，把自然界当作一个独立的客体来对待，而人则成为在客体之外的独立的旁观者，从此开始了征服自然界的现代性时代。
培根：主张学者传统要和工匠传统结合起来，形成“经验和理性职能的真正的合法的婚配”。培根的代表作《新工具》不仅阐明了归纳法的重要性，而且提供了归纳逻辑中判明因果联系的求同法、差异法和共变法。
“如所周知，培根是最朴素和理直气壮的科学主义者，主要宣扬、呼吁以下三点：首先，从传统（特别是亚里士多德）、口耳相传或者臆度、想象而来的知识都不可靠，必须大力和彻底扫除；其次，真正的知识只能够通过实际观察、实验得来；最后，政府因此应大力鼓励、推动、资助科学研究，以造福社会和人类，因为‘知识就是力量’。” 培根用蜘蛛、蚂蚁和蜜蜂的比喻形象地说明了三种不同的科学方法论：经验主义者好像蚂蚁，它们只是收集起来使用。理性主义者好像蜘蛛，它们从自身把网子结起来。但是，蜜蜂则采取一种中间道路，它从花园和田野里的花上采集材料，但是用它自己的一种力量来改变这种材料。显然，培根所提倡的是“蜜蜂”的学习方法。
培根的这些议论在生前并不受注意，但从17世纪40年代即清教徒革命开始，则日益为人重视，从“皇家学会”的成立，以至玻义耳、牛顿等人的实验科学精神，都可以说与他的影响有关。
笛卡尔：倡导科学研究中的演绎法，强调数学方法的意义。笛卡尔的毕生力作是1637年发表的《方法论》，他在此书中提出的思想，可以说在很大程度上已经预见现代科学的精神与结构，即有关自然界的真正知识必须从毫无疑问的基本原理出发，然后以严格的数学推断出来。在这样的系统中，亚里士多德的“目的论”，以及生命的“自主性”是完全没有地位的（具有灵魂的人自然不在其例），它因此被称为“机械世界观”（mechanical philosophy）。
笛卡尔致力于自然界观察，并意识到只有牵涉空间的“运动”可以用数学处理。作为解析几何的创始人，笛卡尔把数和几何学联系起来，从而表明空间或广延可以用代数公式表示。“他又引入现代数学符号以及运作方式，并且用x，y等字母代表未知线段，用a，b，c等字母代表已知数量，从而大大简化了代数问题的解决。这在数学的现代革命过程中是具有重大意义的决定性一步，从此数学思考的重心就从几何学的“形”转移到代数学的“计算”上去了。” 由此，笛卡尔把科学的统一性建立在研究方法——数学上，而数学的确定性就保证了知识的确定性，从而在数学角度为近代科学建立了形而上学的基础。
培根和笛卡尔是17世纪科学思潮中两个隐然对立阵营的代表人物：培根轻视数学，以观察、实验、类型学和归纳法为尚，倾向近于博物学家；笛卡尔从理性精神出发，认为通过自明的基本原则和推理就可以了解世界，倾向近于数学家。这两种思想各有偏失，它们的局限到牛顿的《原理》发表才显露出来。
