В XIII в в науке зарождается интерес к опытному знанию, начинают переводиться и комментироваться естественнонаучные трактаты античных авторов и арабских ученых. Оксфордский профессор Роджер Бэкон (XIII в.) ввел в сферу науки эксперимент как новый метод исследования природы (ученый плодотворно работал в области физики, химии, оптики, пытаясь понять природу света и цвета). Хотя рационализм и экспериментальный подход сочетался с христианским видением мира, само зарождение интереса к опытному знанию подрывало традиционные устои средневекового миросозерцания, ставя эксперимент на место авторитета.
В иерархии сфер средневековой культуры доминирующее место принадлежало богословию (теологии). Другие сферы культуры - философская и научная мысль, система образования, искусство - призваны были служить богословию и рассматривались прежде всего как средства приобщения человека к Богу, постижения его сущности.
Средневековая наука подчинялась строго определенному иерархическому порядку. Верхнее место в иерархии ее сфер отводилось философии, цель которой усматривалась в доказательстве истинности христианского вероучения. "Низшие" науки (астрономия, геометрия, математика, исторические знания и т.д.) подчинялись и служили философии.
Появляются новые источники энергии для нужд ремесел и промышленности. В XI веке водяная мельница, которая была известна еще александрийцам в I веке до н.э., широко распространяется на Западе в различных формах в зависимости от местных условий (работающие на силе приливов – в Венеции, наливные – в речных районах). В тот же период получает распространение и ветряная мельница, появившаяся у арабов и пришедшая в Европу через Марокко и Испанию. Водяные и ветряные мельницы, которые уже в первоначальном виде в XI и XII веках обладали мощностью в 40...60 лошадиных сил, до конца XVIII века определяли характер технических сооружений.
Этот новый источник энергии в первых десятилетиях XIII века дал мощный толчок развитию металлургии. В старинных печах воздух нагнетался мехами, которые приводились в движение силой человека, так что нельзя было достичь высокой температуры плавления железа (выше 1500°C). В XIII веке мехи стали приводить в движение водой; это позволило получить высокие температуры, при которых можно было выплавлять чугун, помещая в печах чередующимися слоями древесный уголь и железную руду. В XVI веке высота доменных печей достигала уже 6 метров и чугун нашел самое разнообразное применение (пушки, снаряды, печи, трубы, чугунная посуда, плиты).
Средневековье способствовало развитию образования и медицины, безусловно, лишь в определенном смысле. В рамках развития медицины, безусловным авторитетом считался арабский ученный и философ Авиценна. Он родился в 980 году н.э., умер в возрасте 58 лет. Его «Медицинский канон» состоит из 5 книг, в которых содержатся медицинские сведения о человеке. В рамках данного произведения развивались медицинские идеи учения знаменитого врача Галена, который совершенствовал свои знания в Александрии, признание же получил в Риме. Гален считал, что весь организм человека оживлен некоей силой, которую он называл пневмой. Необходимо сразу отметить, что многие медицинские представления Галена были несостоятельными: дыхание, кровообращение, пищеварение, например, он не мог понять. В физике, астрономии, космологии, философии, логике и других науках Средневековье признало авторитет Аристотеля. Для этого были основания, поскольку его учение опиралось на понятие цели как одной из причин развития и изменения в реальном мире.
В период Средневековья был остро поставлен вопрос об отношении истин и разума. Решение этого вопроса было предложено католическим философом Фомой Аквинским (1225–1274), признанным с 1879 года католической церковью официальным католическим философом. Фома Аквинский считал, что наука и философия выводят свои истины, опираясь на опыт и разум, в то время как религия черпает их в Священном Писании. Идеи Фомы Аквинского о том, что истины опыта и разума служат обоснованием веры человека в Бога, является ведущей в отношении современной христианской религии к истинам науки и сегодня.
Эта позиция заключается в уверенности католической церкви в том, что хотят ученые или нет, наука по мере своего развития все равно придет к Богу, которого обрела вера. Иначе говоря, наукой можно заниматься. В качестве примера можно рассмотреть и ситуацию. В 1553 г. Церковь обвинила и сожгла на костре Мигеля Сервета (1511–1553), который совершенно правильно описал малый круг кровообращения. Его обвинил в ереси сам Кальвин, один из реформаторов церкви.
В период Средневековья ряд людей занимались наукой на свой страх и риск. "Благодаря крестовым походам и мавританским университетам в Испании европейцы познакомились с основами арабской науки и магии. Ученые-маги Альберт Великий (ок. 1193-1280) и Роджер Бэкон (ок. 1214-1292) имели столь обширные сведения по естествознанию, что слыли чародеями. Сам Фома Аквинский, будучи учеником Альберта Великого, стал поборником веры в чародейство под впечатлением тех экспериментов в естествознании и науках, которые осуществлял в своей тайной мастерской Альберт Великий.
Эти ученые-маги придерживались убеждения, что все происходит на основании скрытых законов природы. Роджер Бэкон написал произведение под названием "О ничтожестве магии", так как не верил в возможность произвести что-либо посредством заклинания духов. Альберт Великий утверждал, что при исследовании природы надо постоянно обращаться к наблюдению и опыту. Он провел большую часть своей жизни в путешествиях, и у него были географические сочинения, свидетельствующие о его наблюдательности. Его опыты по физике сообщают, что стеклянный шар, " наполненный водой, собирает солнечные лучи в одну точку, в которой сосредоточивается большое количество теплоты. Он указывал и способ исследования воды: если два куска полотна, опущенные в разные источники, после высыхания будут иметь разный вес, то кусок, который окажется легче, свидетельствует о более чистой воде.
Роджер Бэкон проводил опыты с вогнутым зеркалом и зажигательным стеклом. Посредством вогнутого зеркала отдаленные предметы были видны более ясно. У него было, стекло, в которое он мог видеть все, что происходило на 50 миль в окружности, а также зеркала, которыми можно было зажигать дальние города. Однако телескоп ему устроить не удалось. Имея энциклопедическую образованность и широкий кругозор, он подчеркивал важность изучения произведений по оригиналам и необходимость знания математики. Но после того, как был призван инквизицией дать отчет о своих взглядах, провел в тюрьме пятнадцать лет. Именно ему принадлежит классическое выражение: «Знание – сила». В своей работе «Перспектива» он описал преломление лучей со сферической поверхностью.
С этой работой, по-видимому, был знаком Г. Галилей (1564–1642), физик и изобретатель телескопа. Роджер Бэкон отстаивал важные для развития науки принципы:
обратиться от авторитетов, религиозных источников и книг к исследованию природы;
опираться в изучении природы на дыне наблюдений и эксперимента;
широко использовать математику в исследовании природы.
Немецкий астроном И.Кеплер (1571-1630) увлекался астрологией, составлял гороскопы и всячески пропагандировал идею взаимного влияния небесных светил. Эта весьма приемлемая для современной науки идея о взаимодействии планет, уходящая в герметизм и космологию античности, давала свои плоды в астрологических гороскопах многих эпох. В фигуре Кеплера сочетались характеристики ученого современного типа, который размышлял над законами космического механизма, и тяга к древним, основанным на пифагорейско-платоновском взгляде на мир знаниям и идеям. Идея относительной гармонии мира, которую могут воспринимать мудрецы с особо тонким слухом, привела Кеплера к созданию его знаменитого произведения "Гармония мира" (1619). В наследство современной науке это произведение оставило математически точную зависимость между временем обращения планет вокруг Солнца и их расстоянием от него (так называемый третий закон Кеплера). Однако, несмотря на все личные достижения Кеплера, учебник коперниканской астрономии, им опубликованный, был внесен в "Индекс запрещенных книг".
На фоне подобных изысканий одно за другим совершались великие научные открытия Галилея, Коперника, Гюйгенса, Ньютона. На протяжении XII-XIII веков в Европе произошел резкий подъем развития технологий, увеличилось число нововведений в средствах производства. Менее чем за столетие было сделано больше изобретений, чем за предыдущую тысячу лет. Изобретение печатного станка (который использовался в Китае за 500 лет до того), дало мощный рост светской культуре, развитию системы знания в целом. Были изобретены пушки, очки, артезианские скважины и т.д. в то же время огромное количество греческих и арабских работ по медицине и науке были переведены и распространены по всей Европе. Технические достижения, в частности в области кораблестроения и навигации, доказывали, что все происходящее в мире осуществляется на основе точных законов, а не под влиянием таинственных сверхъестественных сил. И вместе с тем наличие гравитации так и не получило своего удовлетворительного объяснения.
Ввиду вышесказанного, средневековая наука лишь ступень к подлинной науке. Подлинная экспериментальная наука возникла в период Нового времени, а точкой отсчета ее является Галилей. До Галилея научное изучение всегда мыслилось как получение об объекте научных знаний при условии константности, неизменности самого объекта. Никому из исследователей не приходило в голову практически изменять реальный объект (в этом случае он мыслился бы как другой объект). Ученые шли в ином направлении, стараясь так усовершенствовать модель и теорию, чтобы они полностью описывали поведение реального объекта. Расщепление реального объекта на две составляющие и убеждение, что теория задает истинную природу объекта, которая может быть проявлена не только в знании, но и в опыте, направляемом знанием, то есть эксперименте, позволмло Галилею мыслить иначе. Галилеевский эксперимент подготовил почву для формирования инженерных представлений, например представления о механизме. Действительно, физический механизм содержит не только описание взаимодействия определенных естественных сил и процессов (например, у Галилея свободное падение тел включает процесс равномерного приращения скоростей падающего тела, происходящий под влиянием его веса), но и условия, определяющие эти силы и процессы (на падающее тело действует среда – воздух, создающая две силы – архимедову выталкивающую силу и силу трения, возникающую потому, что при падении тело раздвигает и отталкивает частички среды). Контролируя, изменяя, воздействуя на эти параметры, Галилей смог в эксперименте подтвердить свою теорию. В дальнейшем инженеры, определяя, рассчитывая нужные для технических целей параметры естественных взаимодействий, научились создавать механизмы и машины, реализующие данные технические цели.