裡士多德以後，希臘的科學文化中心由雅典轉移到亞曆山大。在亞曆山大時代，最偉大的科學家有歐幾裡得、阿基米德、阿波羅尼等。歐幾裡得所著的《幾何原本》堪稱古希臘的驕傲，它幾乎包括了現在初等幾何學的全部內容，而被後人稱為“物理學之父”的阿基米德，則是力學中浮體定律和杠杆定律的發現人。
從公元前3世紀起，羅馬在意大利半島崛起，它不僅很快統治了整個意大利半島，而且相繼征服了西地中海的迦太基王國、東地中海的希臘馬其頓王國以及埃及、敘利亞等地，到公元前1世紀，羅馬成為橫跨歐、亞、非三洲的強大帝國。在科技方麵，羅馬人在建築、農業和醫學上成績尤為卓著。
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羅馬人在建築上的代表作是建成於公元124年的萬神廟。羅馬城的城市設施建設也是無與倫比的，當時的羅馬城建有186公裡長的暗渠，供100萬城市居民的用水。而羅馬的大鬥獸場簡直就是現代大型體育場的雛形。
羅馬時期出現了許多總結農業生產經驗的著作，比較有名的有加圖和瓦羅兩人各自的著作《論農業》。在醫學方麵，大醫學家蓋侖是羅馬時期醫學成就的最高代表。他用動物作實驗，奠定了解剖學，他已經認識到人體有消化、呼吸、神經等係統。
總的來說，羅馬人更注重實用技術，而希臘人更注重科學理論。科學史家一般認為羅馬時代的科學已經開始走下坡路了。從此，西方的科學發展從輝煌的希臘時代跌進了中世紀的低穀。而在漫長的中古時代，對世界科技發展貢獻最大的國家是中國。
中國是中古時代世界上天文研究最發達的國家之一。就像地理學上的地圖一樣，星圖是天文學上觀測恒星的形象記錄，在中國最早可能產生於西漢時期，據史載東漢三國時繪製的一幅星圖，繪有1464顆恒星。現存世界上最早的星圖是公元1193年繪成的，圖上至少繪了1434顆星星，比歐洲在100年以後繪成的星圖多出400多顆星星。中國古代的天象觀測和記錄是相當發達的，有許多“世界之最”。例如，公元前134年記錄的一顆新星，是世界上第一次新星記錄。《漢書》中記載的公元前28年的太陽黑子現象是世界上最早的黑子記錄。從漢朝到明朝的1600多年裡，詳儘、精確的黑子記錄超過100次，古代中國有世界上最完整的黑子記錄。在歐洲，觀測黑子至少要比中國晚1640年。
天文研究的成就直接影響曆法。中國曆法的最大特點是兼顧太陽、月亮運行的陰陽曆，並且確定了為農事服務的24節氣。南北朝時的祖衝之定一年為365.2428天，這在當時是非常精確的。後來元代的郭守敬，證實了一年為365.2425天，比歐洲采用這個數值早了400年。
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