1. 科学兴起的历程
科学的发展历程，遵循“具体->抽象->具体”的循环过程。其前身是数学。
古巴比伦，埃及时期（公元前4000~公元前300年），简单的进位制计数法，初步的代数和几何的经验公式。几乎没有有意识的抽象思维，没有一般的方法论。
古典希腊时期（公元前600~公元前300年）和希腊亚历山大时期（公元前300~公元600年），希腊人不满足凭经验、归纳、类比和实验获得的知识，发明了演绎推理来证明结论。数学被抽象化为科学，并开始初类为算术、几何、力学、天文学、光学、地理学、声学与应用算术。在此过程中，几大学派前后登场：如毕达哥斯拉（Pythagoras）学派，柏拉图（Plato）学派，亚里士多德（Aristotle）学派等。在此期间，欧几里得（Euclid）的《原本》和阿波罗尼斯（Apollonius）的《圆锥曲线》成就了几何的C位。
在印度人和阿拉伯人（公元200~1200年）的实用主义推动下，负数、0，十进制的引入，算术、代数得到极大发展。数学确立了两种独立的研究传统：一种是逻辑演绎型知识，为了更好地了解自然；一种是源于经验为求实用的数学。
科学的中心逐渐转到欧洲（公元1000~1400年），教会开始建立大学，作为教堂和修道院的补充，来传播教会的神学、音乐、及占星术。随着十字军东征，欧洲人开始得到阿拉伯人和希腊人的著作。希腊学术的传入，欧洲人日益强烈地发现，信仰和明显事实之间的脱节和矛盾，对其信仰势在必行。做实验和用归纳法来获得一般原理和科学规律，开始成为知识的重要来源。
文艺复兴时期（公元1400~1600年），各种希腊著作开始印刷出版，艺术家们恢复了对自然界的兴趣。他们要执行各种任务，从创作图画到设计防御工事、运河、桥梁、军事器械、宫殿、公共建筑和教堂。所以他们必须学习数学、物理、建筑学、工程学、石工、金工、解剖学、木工、光学、静力学、动力学。各种学科逐渐细化、蓬勃发展，并在实践中交叉应用。
17世纪，数学物理成为最受关注的学科，牛顿（Newton）建立了经典物理学，数学上发明了微积分方法。科学家们开始建立正式组织来交换情报资料，如“山猫学会”（Accademia dei Lincei），各国开始成立科学院，并出版定期刊物。在此时期，科学已经进入细分和交叉的两种发展途径。科学应用：机械、建筑、船舶等方面，已逐渐成为日常需求。
18世纪，理论和应用的区分越发明显。一方面，各学科的系统化、细致化成为热点；另一方面，科学的实际应用开始大放异彩。发明应用的需求越显重要。蒸汽机的发明和广泛应用，使得生产效率大幅增加，逐渐摆脱对自然力的束缚。知识的传播，逐渐从少数上层研究者，扩展到中层阶级的应用者。
19世纪，各种自然科学学科，如物理、化学、生物学、地质学等皆逐渐成形（细胞学说、进化论、能量守恒），并影响到社会科学（包含社会学、人类学、历史学等）的诞生或重塑。电力、化学、钢铁等各种科学技术成果，被广泛用于工业生产。知识传播逐渐普及到到大众。
20世纪，科学大规模地应用于战争和发展，大众逐渐深陷科学及其实践产品的网络之中，而无法自拔：交通网、电视网、电话网、煤气网、自来水/下水道网、电网、因特网。。。
今天，我们正处于科学的实践时代，大规模的实践，成为科学、工作、生活的日常习惯。
2.科学研究的目的
科学兴起和研究的目的，都是为了解决问题；面对实际问题的科学，发展得尤其迅速。
古埃及，为了预测尼罗河水的泛滥周期，观察天狼星的位置；为了记录播种季节，制定了民历；为了重新划分尼罗河的田地，总结了几何公式。
希腊人，将数学视为一门艺术，在其中认识到美、和谐、简单、明确以及秩序，他们通过数学来研究物理世界，并在数学中看到关于宇宙结构和设计的最终真理。
印度人和阿拉伯人，主要用数学来算利息、折扣、合股分红、财产划分，以及天文计算。
占星术的流行，是通过研究天体运动，来帮助谋划王公贵族的政治决策、军事征战和个人事务，但则催生了天文学。哥白尼（Copernicus）能使用34个圆，更为简单地解释月球和六个已知行星的运动，故而提出日心说（地心说需要77个圆）。绘画艺术家运用透视法，将三维的现实世界绘制到二维的画布上。牛顿发明微积分，是为了研究行星运动的瞬时速度。
活版印刷的发明，是加速知识传播的需要；罗盘的引进，是远洋航行的需要；火药的引进，改变了战争的方法和防御工事的设计，这又使得研究抛射体的运动变得很重要。蒸汽机、火车的发明，是为了摆脱对自然人力的限制。美国宇航局载人航天研究，经历战争、高空生存、月球环境研究、地外生命研究的等目的。Internet网络研究，经历抗战争打击、高校间通信、洲际通信，到如今的无所不包。
今天，科学研究的目的更是多层次、多方面。科学研究也不再限于少量研究人员为特定目的做研究；普通大众的需求，可能是大多数科学研究的目的所在。
3.科学验证的标准
科学研究，必定要有验证标准。一种是先研究出理论，然后通过实践去验证；另一种是，通过实践，再总结出理论来源。
早期的科学研究，是一种贵族生活方式，其动力是对美的追求。主要方式是从生活中直接观察得到经验，没有验证过程。希腊人的主要研究中，主要采用假定的抽样的公设为前提，在此前提之上，推导出结果。偶尔的实验，也不是研究的主题，并不被研究看重，如阿基米德（Archimedes）的有名故事：使用浮力验证金王冠掺假，使用凹面镜烧毁罗马船只，使用投石机等。
文艺复兴时期，逐渐开始通过实验来验证、或推翻以往的科学研究。哥白尼（Copernicus）的日心说简单优美，但并不完全符合观测数据，开普勒（Kepler）在尊重事实的基础上，提出椭圆运动轨迹代替圆，等面积代替等距离，从而提出新的行星运动定律。
后来，伽利略（Galileo）开始提倡通过使用定量的实验来验证研究。如比萨斜塔实验，来推翻亚里士多德的“质量速度学说”。达尔文的进化论，是在无数的观测数据中总结出来的。而后续许多新元素的发现，则是定量实验的极致表现。
近代的科学研究，交叉性特别多，更是需要实验保证。美国宇航局的登月计划，是一个典型的科学实践。在进行登月行动之前，美国宇航局做了载人太空飞行、太空行走、地球轨道的飞船会合同步、地球轨道飞船对接、地月轨道性能验证、载人登月舱地球轨道飞行、登月舱月球轨道分离等等实验，来验证登月行动的每一个过程。而在第一次登月后，美国宇航局，还做了后续研究：岩石采取，地貌勘探等。并在登月计划后，将已取得的技术运用航天飞机、太空维修、及空间站的研究之中。
相比理论，现今的科学研究，更多地走达尔文实验验证理论；相比天马行空的大宇宙，现在更多深入到微观核子内部。精密的实验设备是研究的必备基础，多少研究者都通过实验，获得了诺贝尔物理学、化学奖。另一个趋势是，更多的科学研究被推向民用级别，由大众验证。比如网络研究，是今天普通人能在博客上记录文字的基础；而博客应用的研究和改进，与我们的需求和反馈直接相关。
参考文献：
1. 纪录片“从地球出发：NASA任务50年（When We Left Earth, The NASA Missions）”，2008。
2.《古今数学思想》，M·克莱因，2009。
