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有一本讲光学的书据说也是出自托勒密的手笔。这部著作只有一个在十二世纪从阿拉伯语译过来的拉丁语译本，究竟是不是他的著作，很难断定。书中载有关于折射——包括大气折射在内——的研究材料。萨尔顿认为这是“古代最惊人的实验研究”。作者发现，在光线从一种媒质进入另一种媒质中的时候，入射角和折射角成正比。这种比例在角度不大时，是近似正确的。
尽管在真正的科学上成绩斐然，令人奇怪的是，托勒密似乎还写了一部讨论占星术的书。但是，大致就在那个时候，古典的神已经从奥林匹斯山移到天上，木星、土星、火星、水星、金星等行星仍然在主宰着人类的命运。自然占星家（即天文学家）观察天象并制成天文记录，负责判断的占星家则根据对星宿的研究，按命宫图推出神对人事的指导。托勒密的占星术大概同他在中古时代的欧洲的长期影响很有关系，事实上，在一个非科学的时代，除了通过试验方法外，要断定星宿对人类历史没有影响，是不可能的。
炼金术的起源
在希腊化的亚历山大里亚的实用活动和学术活动中，我们可以找到炼金术的起源。最早的希腊炼金术士大概出现在公元一世纪，但是，我们所知的最古的炼金术著作是时代不明的所谓伪德谟克利特（Pseudo Democritus）和佐息摩斯（Zosemos）的著作。佐息摩斯在公元三世纪或四世纪活动于上埃及。还有一些著作据说是赫米斯（Hermes Trismegistos）（同埃及梼特神相当的希腊神）的著作，大概是三世纪的产物。这些著作主要是讨论柏拉图和斯多噶派的哲学，但也包含不少占星术和炼金术，后来以拉丁语译本著名于世。
要了解炼金术的起源，我们必须了解亚历山大里亚各种技术的状况和哲学气氛。在前几个世纪中，各地中海国家都出现了一种工业，利用早期的化学方法来制造价格高昂、人民无力购买的那些物品的膺品。人造珍珠，同价格昂贵的泰尔紫可以比美的廉价染料，状似金银的合金，全都成了商品。
炼金术从很早的时候起，就和当时其他思想领域，特别是占星术联系着。太阳滋育万物，在大地中生长黄金。黄金是太阳的形象或原型。银白色的月亮代表白银，金星代表铜，水星代表汞，火星代表铁，木星代表锡，土星是五个行星中最远最冷的一个，代表最重最阴暗的金属铅。
柏拉图在《蒂迈欧篇》中阐述的哲学是一种完备的一元论的唯心主义；它所着重提出的学说是，物质是感觉世界中一个必要但在本质上并不重要的要素，从根本上来说物质只有一种。一切东西如果不体现一种理想，就谈不上真正在在，因而也无所谓好坏；万物都是有生命的，并且力求提高自己（这是后来诺斯替教引伸出的说法）。炼金术士相信，物质本身并不重要，但是它的特性却是实在的。人的肉体是同一种材料做成的，人的善恶并不是由于改变
他们的肉体造成的，而是由于改变他们的灵魂造成的。因此，改变金属的特性，就可以改变金属。他们说，工匠对这一点是有深切体会的。事实上，特性就是金属。凡金属都力求朝着不怕火炼的黄金的理想灵魂提高自己，因此，在这条道路上助它们一臂之力，应该是很容易的事。当时已经知道，染色所用的媒剂能够侵蚀金属，因此，如果在一种贱金属中加入少量黄金的话，就可以用染媒剂浸蚀这种合金，留下一层金色的表面。他们以为，这样一来，作用和酵母一样的那种贵重金属就克服了合金的下贱性，使之具有了黄金的灵魂。
贵金属的主要特性在于它们的色彩——白银的白色，黄金的黄色。铜经过化学处理就可以变成黄色，因此也就变成了黄金。他们以为要做到这一步有两种方法：一是把下贱的土质除去，这样也就除去了生锈的倾向；一是通过改善它的火色或色彩，使其中较好的元素气与火有所增加。当死物质得到色彩灵魂的时候，它就变活了，象人得到了灵魂一样。
实用炼金术通常经过四个步骤。（1）把锡、铅、铜、铁熔合成一种黑色合金，在这种合金中，锡、铅、铜、铁就都失去了自己的个性，溶合成为柏拉图所说的第一物质的“一体性”。（2）加入水银、砷或锑，使铜变成白色，从而和白银相仿。（3）然后加入少量黄金“酵母”，再用硫磺水（即硫化钙）或染媒剂处理这种白色合金。这样，合金就呈现黄色——在亚历山大里亚的炼金术士看来，这就真的变成黄金了。在他们看来，物质的本质不在于它的质量和它的具体的物理特性和化学反应（在我们看来，应该是如此），而在于亚里斯多德所说的色彩等很容易改变的特性。因此，如果一种金属具有了黄色和光泽等黄金的基本特性，它也就变成了黄金。亚历山大里亚的炼金术士和后来的一些炼金术士不同，他们既不是傻子，也不是骗子。他们是按照当代最好的哲学进行实验的；过错不在他们，而在于那种哲学。
炼金术在亚历山大里亚流行了三百年左右，后来就停止了，有人说，是罗马皇帝戴克里先（Emperor Diocletian ）下令停止的。公元292年，戴克里先下令把所有讨论炼金术的书籍都加以焚毁。后来，炼金术又在别的地方复活，先是在阿拉伯人中间复活，后来又在欧洲复活。但是，到那时候，炼金术所依据的哲学已经有了改变，因此，后来的著作家既不懂得亚历山大里亚人的术语，也不懂得他们的精神。他们企图按旧的单方造出黄金来，殊不知“黄金”和“变化”两词的意义在这段时间中已经随着哲学而改变了。他们大半都用一大堆神秘字眼来掩盖他们的失败，到后来，真正的科学化学才开始从他们的堕落了的炼金术中脱颖而出。
占星术和炼金术都有一个根本性的基础，那就是对自然的观察和理性的思想，虽然这种思想大半是错误的；因此，占星术和炼金术在天文学和化学的早期发展中都起了真正的和高尚的作用。另一方面，除了在原始人民中间外，巫术却从来都不是高尚的，它只不过在心理上影响人们采取轻信态度和迫切追求眼前的不负责任的力量罢了。巫术同科学的起源也未尝没有关系，但是它的精神同科学精神是肯定背道而驰的，因为科学总是要去慢慢地、谨慎地和虚心地追求真理。在希腊化的时代，巫术迷信发展起来，古代的科学也就衰落了。在后来，科学所以能够复兴，也并不是因为人们相信巫术，而是因为人们对巫书的信仰并不能阻止科学前进。
罗马时代
在古代世界，差不多只有希腊人才具有独创的科学思想。按照自然之理，看起来好象意大利的居民成份和希腊的居民成份在性质上一定是相似的。但是，两国人民在发展和成就上却很不相同，说明种族也是不同的。罗马人虽然擅长治理国家，在军事、行政和立法方面有优异的能力，但在学术方面却没有多少创造力。当然他们也编纂了许多著作，说明他们对于自然界的对象也有很大好奇心。他们的艺术，他们的科学，甚至他们的医学，都是从希腊人那里借来的；当罗马成为世界的霸主的时候，希腊哲学家和希腊医生都退隐到台拍河（Tiber）两岸，不过，在那里，他们也并没有建立任何可以继承雅典学派的遗风而无愧色的希腊哲学学派。罗马人似乎只是为了完成医学，农业，建筑或工程方面的实际工作，才对科学关心。他们使用知识之流，而不培其源——为学术而学术的源泉——，结果，不到几代，源与流就一起枯竭了。
保守的罗马人竭力反对希腊思想未来的霸权。这种情绪在监察官喀托（Cato the Censor，公元前234－149年）的著作中流露出来。这个喀托是另一个比较有名的喀托的祖父。老喀托在晚年写出了第一部拉丁语农业论著，附带地向我们提供了一些有关罗马医学的资料。大约在同一时候，巴比伦人戴奥普斯（Diogenes）把斯多噶派的哲学带到罗马。这个学说，后来加上波赛东尼奥学说中柏拉图主义的要素，变成了罗马所特有的哲学，历时三百年之久，在马可·奥里略皇帝（Emperor Marcus Aurelius）的著作中登峰造极。波赛东尼奥所以值得后人纪念，还因为他是一个游历家，天文学家，地理学家和人类学家。他以太阳和月亮的联合作用解释潮汐；事实上，天体对地上事物的影响似乎就是他的哲学的本质。他把宙斯放在命运之神上面；他的观点带有宗教色彩；但是他相信卜筮和占星术，在向欧洲传布这些思想方面，他所出的力或许比任何别的人都多。他注释过柏拉图的《蒂迈欧篇》；他的科学也象柏拉图的科学一样，是从他的哲学中推演出来并为他的哲学服务的。
两代以后，到公元前一世纪，罗马人就征服了全世界，但是希腊的学术也征服了罗马人。罗马法律学家和政治家西塞罗（Mar．ons Tullius Cicero，公元前106…43年左右），在创立拉丁语的哲学语言和普及希腊哲学方面，有很大贡献。他写过一部讨论宇宙哲学的著作《神性论》（de Natura Deorum），其中载有不少关于当时的科学知识的资料。他还提出一个有关人体的目的论的学说，并且多次对迷信和巫术仪式进行有力的抨击。
希腊的科学哲学——原子论——在《物性论》（de Rerum Natura）长诗中得到卢克莱修（Titus Lucretius Carus，公元前98－55年左右）的阐释和赞美。这篇长诗，象西塞罗的某些散文一样，目的在于打倒迷信，推崇以原子哲学和机械哲学为代表的理性。从一个方面来看，卢克莱修加上伊壁鸠鲁，还不及留基伯和德谟克利特富于现代精神，因为他的元始原子不向四面八方运动，而是靠自己的重量，穿过有限的真空，以同等速度，向一起聚拢。卢克莱修的诗篇中没有任何新的思想，但是，它利用原子论者的见解，以富丽堂皇的词藻宣布，因果性原理支配着万物，从看不见的水蒸汽的蒸发，一直到为宇宙的发光的精壁所包围的天体的庄严运动都是如此。
这个世纪的最伟大的人物是凯撒（Gaius Julius Caesar，公元前100…44年）。我们所以主要对他感到兴趣，是因为他在索西吉斯（Sosigenes）的技术帮助下，修订了儒略历法（Julian calendar），以365＇1/4＇天为一年。这个估计数失之过大，渐渐引起时日和季候的差异。但是，这个修订了的历法在欧洲一直流行到1582年，当时误差达到十天。到那时，教皇格雷哥里十三世（Pope Gregory）才下令加以纠正。在苏格兰，1600年就加以纠正，但是，在英格兰，到1752年才加以纠正。凯撒还计划在罗马帝国全国进行测量。后来阿格里帕（Agrippa）把这个任务付诸实行，并把测量结果绘入一幅世界大地图中。
公元20年左右，旁托斯的阿玛息亚的斯特拉波（Strabo ofAmasia in Pontus）用希腊语写了一部全面的地理学著作。这部著作对当代的其他科学也有所说明。罗马人东征西讨，自然使人们对地球表面的知识不断增加，描写帝国道路的旅行指南也在这时开始出现。
维特鲁维奥（Vitruvius）写了一部建筑学论著，其中详细叙述有关的物理学知识和技术知识。他已经了解声音是空气的振动，并且对建筑音乐学作了说明。这是关于建筑音乐学的已知的最早的说明。
罗马军人和工程师弗朗提努（Sextus Julius Frontinus，公元40…103年）对流体力学提出一些有益的见解。他做过罗马导水管监察官。他谈到了罗马的给水工程，并且由实验中发现，水由管口流出时，水流的速度不但决定于管口大小，而且决定于管口在水面下的�