第三节 务实精神的发掘与应用科学、工程技术的发达
罗马人擅长治理国家，也善于建设国家。他们在罗马建筑了许多巨大的公共建筑物，也在较小的规模上建设了行省的城市。在这种大规模的建设活动中应用科学和工程技术得到长足的进步。这是人类务实精神的发掘。人们利用已达到的科学理论成果，使之产生物质效益。但是，作为这个时代之特征的务实精神的另一面——实用主义，其结果则是消极的。只用其流不开其源，不发展科学的理论，不多久，技术也就和纯科学一起衰落了。
罗马人应用科学和工程技术的成就主要在建筑学方面，其次是农学和医学。对理论科学的兴趣，他们只表现在对当时的知识作百科全书式的综合记载，或给希腊的权威们做注释，显得异常地缺乏批判的才智。
一、罗马建筑学
罗马人对建筑学的贡献在于创造了光辉的券拱艺术。圆券形的拱门、圆券形的窗户、拱顶、穹顶、十字拱、券柱，这些特征与众不同，一望而知，被后世称作罗马式建筑。罗马式建筑，形式美观、气势恢宏、结构牢固、内部空间宽敞，是古代世界其他地区，包括希腊化各国所不及的。公元1—3世纪是罗马建筑最繁荣的时期，重大的建筑活动遍及帝国各地，最重要的集中在罗马本城，其中主要是公共设施的修建，也有富豪家族的住宅。古罗马建筑物样式、型制十分丰富，结构水平高，而且初步建立了建筑的科学理论，所以对后世，尤其是西方建筑，影响很大。
古罗马建筑的发达，特别是券拱结构的发展是和新材料、新技术的采用分不开的。人们使用天然混凝土代替石材作为建筑材料。天然混凝土的主要成分是一种火山灰，它与石灰、碎石加水拌和之后，凝结力很强，形成的构件坚固，不透水。它起初被用作砖石之间的填料，公元前2世纪开始成为独立的建筑材料，到公元前1世纪中叶，在券拱结构中几乎完全排斥了石块，从墙脚到拱顶可以做成混凝土的整体，侧推力小，结构稳定。公元2—3世纪，混凝土浇灌技术进行了革新，即在浇灌筒形拱时，每隔60厘米左右用砖砌券，砖券之间每隔一个距离用砖带连接，这就把拱顶分成了许多小格，混凝土浇进小格里，同砖券凝结成一个整体。这样做混凝土在浇灌过程中不致在拱的两侧向下流动，收缩也均匀，不致产生裂缝；还可以分段浇筑，比较方便。这项新技术使券拱结构发展到更新的水平，可以浇筑跨度更大的拱顶和穹顶了。罗马巴拉丁皇宫里一座大殿，面积29.3米×35.4米，只用一个筒形拱即可覆盖。罗马万神庙的穹顶直径达43.3米。
新材料新技术的采用促进了拱顶和穹顶跨度的加大。但是巨大的筒形拱和穹顶很沉重，而且是整体的、连续的，需要连续的承重墙来负荷它们，这就大大束缚了建筑物的内部空间。建筑者们于是想方设法摆脱承重墙，解放内部空间。公元l世纪中叶终于有了一个很好的办法，这就是使用十字拱。十字拱的发明是券拱技术有重大意义的突破。十字拱覆盖在方形的空间上，四角用四根柱子支撑，这样就不需要连续的承重墙了。十字拱又便于开侧窗，有利于大型建筑物的内部采光。
十字拱架在四个支柱上，它所产生的巨大侧推力需要设法加以平衡。公元2—3世纪时也开始有了解决的办法，就是用一列十字拱互相平衡纵向的侧推力，而横向的侧推力则在两侧用几个筒形拱抵住，筒形拱的纵轴同这一列十字拱的纵轴相垂直。这又是一个重大的创造，促进了建筑技术的发展。3世纪罗马浴场的设计成功标志着建筑技术的发展，也标志着十字拱和券拱平衡体系的成熟。这种建筑物内部空间宽敞高大，各个部分三间流转贯通，主次分明、整然有序。而大小、高矮、形状上又富有变化。4世纪以后，券拱结构又有新的进展，其主要目标在减轻结构。办法是：建造拱顶时，在一系列的发券之间架设石板。这是早期的肋架拱。其基本原理是把拱顶区分成承重部分和围护部分，从而大大减轻拱顶，并把荷载集中到券上以摆脱承重墙。这项新创造在建筑史上也是很有意义的。但由于罗马经济衰退，未能推广和改进，直到后世才有机会得到发扬。
罗马建筑的成就除券拱技术的不断进步外，便是柱式的发展。公元前2世纪随着希腊文化影响的大大加强，柱式也广泛流行起来。以后，罗马的匠师们在把柱式和罗马建筑结合中发展了柱式。在柱式和券拱的结合中人们创造了券柱式构图，即在支撑券拱的墙或墩子上贴上柱式，从柱础到檐口一一具备，把券洞套在柱式的开间里。柱子突出于墙面大约3/4个柱径。这种构图是很成功的。方的墙墩同圆柱对比着，方的开间同圆券对比着，富有变化。构图又是契合的：圆券同梁柱相切，有尤门石和券脚线脚加强联系，加以一致的装饰细节，所以又很统一。只是柱式成了单纯的装饰品。柱式和券拱的另一结合方法是把券脚直接落在柱式的柱子上，中间垫一小段檐部。这种办法称为连续券，只适用于很轻的结构，所以一直不很流行。第二个创造是在柱式用于多层建筑物时把晚期希腊的叠柱式向前推进一步，使用券柱式叠加；最下层用托斯干柱式或新的罗马式多利亚柱式，二层用爱奥尼亚柱式，三层用科林斯柱式，如有第四层，则用科林斯壁柱；上层柱子轴线略向后退，显得稳重。但在罗马，几乎都是券柱式叠加，极少有纯柱式叠加。第三个创造是因为罗马式建筑体积高大。而柱式又不能简单地等比例放大，只好在柱式的细节上打主意，用一组线脚来代替一个线脚，用复合线脚来代替简单线脚，并用雕饰来丰富它们。因此，科林斯柱式受到重用，还流行一种新的复合柱式，就是在科林斯式柱头之上再加一对爱奥尼亚式的涡卷。罗马的柱式往往装饰过分，失去了希腊柱式的典雅和端庄。
罗马建筑者们就这样在实践中吸取了帝国各地建筑学的优良成果，不断发现矛盾，解决矛盾，达到统一，融合各种因素形成一个完整的艺术风貌——罗马式建筑。罗马式建筑也是古代罗马人对人类文化的伟大贡献。
罗马建筑事业发达，积累了丰富的实践经验，在这个基础上产生了科学的建筑理论。维特鲁威的《建筑十书》代表了罗马建筑科学的最高成就。书分10卷，故名“十书”。
《建筑十书》奠定了欧洲建筑科学的基本体系。它所讨论的问题包括：建筑构图的一般法则，柱式；庙宇、公共建筑物和住宅的设计原理；建筑材料的性质、制备和使用；施工、操作方法、装修；水文和供水；施工机械和设备。它也包括了市政设施和城市规划原理；建筑师应有的知识准备，等等。由于这些问题都是建筑实践常遇到的基本问题，所以2000年来尽管科学进步了，建筑材料施工技术等具体内容有所不同了，但是《建筑十书》的体系还是有效的。
维特鲁威相当全面地建立了城市规划和建筑设计的基本原理。他广泛地研究了各种类型的建筑物，注意到了它们的不同用途，以此为出发点建立起各类建筑物的设计原理。他对住宅、剧场的设计研究得尤其深入周到。他几乎已经把设计原理变成了一门可以独立的科学。他指出，一切建筑物的设计都应当贯彻牢固、适用、形式美观的原则。建筑物的选址要考虑到建筑物自身的性质、它同城市的关系，以及地段的环境——地形、道路、阳光、风向、水质等因素。他还用经济的眼光研究了建筑物平面的组成与布局、结构方式、材料的选择、制备和运输等问题。
维特鲁威注意到了建筑学是一门艺术，建筑物的构图要美观。他继承古代希腊建筑学的传统，把理性原则和直觉的感受原则结合起来，把理想的美和现实生活的美结合起来，提出了一些基本的建筑美学原理。他特别强调建筑物各个部分之间以及各部分和整体之间要有一个恰当的比例关系。他认为美是由量度和秩序构成的。他花了很大的篇幅，详尽地研究了柱式，特别是晚期希腊和罗马共和时期的柱式，认为古代柱式美是因为它们符合毕达哥拉斯学派的数的和谐原则，符合人的身体各部分之间比例。他记载了一则关于古希腊人按照男子的身材确定多里亚柱式比例，按照女子身材确定伊奥尼亚柱式比例的故事。他要求建筑物必须按照人体各部分的式样制定严格的比例。他还认为美的原则是具体的，必须根据建筑物的各种不同的情况，例如建筑物的性质、位置、大小、环境等进行修正，还要考虑到经济、实用等原则。
《建筑十书》受当时奥古斯都皇帝复古政策的影响，贬低了新兴的券拱结构。券拱结构当时还比较粗糙也是事实，但它的力学性能、构图美已经显示出来。虽说《建筑十书》崇尚希腊，但作为欧洲最早建筑专著，由于体系完备、理论深刻、接触现实而为人们所重视。15世纪以后，它成为欧洲培养建筑师的教科书，文艺复兴时期建筑著作多以它为范本。
二、罗马农学
罗马人以农立国。随着战争的胜利，在海外掠夺的大量财富也源源不断地投资到意大利农村，以购买土地发展农业。公元前2世纪中叶以后农业已发展成规模经营，维拉（villa，中等农庄）、萨尔图斯（saltus，带牧场的大地产）到拉蒂芬丁（latifundinm，大型农庄）相继出现，使用奴隶劳动，于是也出现了研究农业生产技术和经营管理的农学论著。从公元前2世纪中叶到公元1世纪，讨论农业的著作最著名的有：加图《农业志》、瓦罗《论农业》和科路美拉《农业论》。
加图，又名大加图或监察官加图，从小生长在农村，经常参加劳动，有丰富的务农经验。他是罗马历史上第一个把农业作为科学来研究的学者。他所根据的主要是本人的直接经验。研究的对象是早期的维拉式农庄，即可谓“加图式”农庄。这是一种中等规模的农庄，使用奴隶劳动，主人直接经营，甚至还参加部分劳动。经营者的指导思想不外加强剥削，节省开支，增加收益，扩大农庄规模。
加图《农业志》是罗马历史上第一部农学著作。它基本上规定了农学的研究课题——农业的生产技术和经营管理，但似乎把主要注意力放在后者，或者说把前者从属于后者。作者似乎是为了总结自己经营农庄的经验，把它传授给后人。他对不同规模不同性质的庄园应该使用多少奴隶，奴隶劳动力之间应如何分工等问题都做了非常具体而详细的规定。他对奴隶生活必需品的供应规定得十分刻薄。每月主要食品是25—30公斤小麦、半公斤橄榄油、一斤盐，饮料是冲得稀淡的酸葡萄汁。一年一件紧身衣，两年一件短斗篷。减少开支而外便是加强剥削。不论天气如何，奴隶每天都得劳动，没有节假日；除了必要的睡眠时间外，成天都得劳动。年老的生病的奴隶都要卖掉。他还用奴隶管奴隶，从奴隶中挑选庄头。书中具体规定了挑选庄头的标准以及庄头应负的责任。他力主庄园要多卖少买，增加收益，扩大地产。这时农业的商品生产性质已相当发达，他主张庄园应生产经济效益最好的产品。他依经济效益大小排列了农作物的次序。居于首位的是葡萄，次为蔬菜，粮食居于第六位。
加图对农业生产中的技术问题也提出了自己的意见：什么时候施肥，如何施肥；葡萄和橄榄如何进行田间管理，收获后如何处理；牲口如何饲养、繁殖；粮食如何收管；打谷场如何选址如何构筑；等等。
加图是罗马农业科学的奠基者，对后世有较大的影响。
瓦罗是共和末年的政治活动家和著名的学者，也有一定的务农经验，但不及加图和科路美拉经验丰富。他在萨宾、杜斯库鲁姆、库麦、卡泽、阿尔赛和阿普里亚等地有多处地产和畜群。他的农业知识有三个来源，一是自己的观察，二是加图和萨塞尔纳的农业著作，三是和他有密切交往的许多大庄园主的经验。他主张对别人的经验既不盲从也不妄加否定，而是根据具体条件吸收采用。
瓦罗《论农业》和加图《农业志》相隔一个多世纪。瓦罗时代，虽然中等规模的庄园仍是主要的，但已开始出现大地产。中等庄园的经营情况也已和加图时代大有不同。生产技术有了进步，土地深耕细作，注意合理施肥，使用农药；从埃及和亚洲等地引进粮食和牲畜新品种。庄园较前重视发展畜牧业和手工业，趋向于农、牧、林、副、渔、手工业多部门综合经营。管理机构更加完善，庄园收入显著增加。瓦罗《论农业》在讨论生产技术和经营管理的基本问题时反映了这些新的进展。
《论农业》讨论生产技术的部分其价值不及加图和后来的科路美拉的著作，但其视角较广，超出了庄园本身的界限，注意到了它的周围环境，要求在田庄选址和建设中除了注意地貌、土质、规模、田界而外，还要注意环境是否安宁，有无交易对象，有无道路河流等交通之便，毗邻的庄园对自己有什么利害关系等等。他也讨论了一些属于农业经济学的理论问题，诸如农业和畜牧业的目的、农业和畜牧业的关系、农业的经营原则等。
作为一个政治家，在斯巴达克斯起义之后，他也感到必须改进对奴隶的管理。为保持农庄安宁，免得激起变故，他反对一味鞭打奴隶，主张尽量使用说服的方法。他还主张让奴隶拥有少量的财产，与女奴同居，使奴隶与庄园建立某种感情的联系。
科路美拉，公元1世纪中期罗马农学家，生于西班牙，但长期住在意大利，在意大利和西班牙都拥有庄园。他研究农业、畜牧业，关心意大利的经济情况。他不仅在自己的庄园进行实验、观察，而且不辞辛苦旅行各地进行考察，在广泛接触实际基础上写成《农业论》12卷。书中不仅论述了农业、畜牧业的生产技术和经营管理经验，提倡精耕细作，而且论及社会经济关系。他已经注意到农业使用奴隶劳动效率不高。他把奴隶劳动和自由佃农劳动作了比较，指出使用自由佃农比较有利。在对佃农的关系方面，他建议注意：在耕作上要严格要求，但缴租的期限要放宽，要求佃农负担的劳役义务不要太多太繁。债务契约一定要按条款严格执行。他建议承租的佃农最好挑选当地的农民，不要轻易更换，最好让他们世代相承，这样做，承租者和业主关系比较亲和。他警告千万不可租给城市无业居民，因为这样会招来无休无止的诉讼。他主张，土质、气候条件不好的，离得比较远、业主照管不到的地产，应租出去，条件较好，离得近的地产，自己经营比较有利可图。
科路美拉已经觉察到了奴隶制生产方式的危机征兆和意大利农业经济开始衰落的苗头。
古罗马人通过几代的农业实践，不仅在农业技术上将他们的农作经验条理化，而且在农业管理上能够根据世事变迁制定不同的有效的对策。他们还意识到奴隶制必然没落的命运，自发地向佃农制转化。无论什么时代，立国之本是农业，特别是农业人口众多的国家更为重要。因此，古罗马人的“农学”从技术措施、管理办法、经济手段、制度更迭各个方面，做出了系统的论述，应该说，时至今日也有可以借鉴之处。
三、罗马医学
罗马医学是希腊医学和希波克拉底传统的继续发展。公元前2世纪中叶以后，不断地有许多希腊医生来到罗马，为罗马居民治病，在兴办的医校中培养医生，同时从事著述。奥古斯都和提比略统治时期最优秀的医生是塞尔苏斯（Celsus）。他用拉丁语写了一部包括内科和外科的医学著作。书中概括了亚历山大里亚时代医学和当时罗马医学的主要成果，描述了很多出色的外科手术。他在接受前人医学遗产方面采取了兼收并蓄的态度，无论是经验的记述还是理论的阐发，他都一样重视。文艺复兴时代医学深受他的影响。
公元1世纪中叶，一位军医第奥斯科理德（Dioscorides）写了一部药学著作，叙述了600多种植物及其药性。
公元2世纪罗马的亚历山大里亚以及帝国其他城市，希腊医学盛极一时，成立了更多的医校，有了更多的医生，医学水平也有了很大的提高。这个时期著名的医生有阿勒特奥斯（Aretaeus of Cappadocia）和盖伦（Galenus）。尤以盖伦成就最高，他是哈维以前西方最重要的医学家。
盖伦于公元129年生于小亚细亚的帕加马，在亚历山大里亚受过哲学和医学教育，在罗马等地行医一直到公元200年，高明的医术使他成为当代最著名的医生，他在医学研究上的贡献和理论上的建树则有着更持久的影响。他把希腊医学中一些分散的解剖知识和医学知识加以整理，使之系统化了，又把不同学派的有分歧的理论统一了起来。他解剖动物，也解剖人体，进行观察并由此在解剖学、生理学、病理学和临床医学方面有了许多新的发现。他还创造性地在活的动物身上进行了著名的实验，考察了心脏的作用，研究了脊髓。盖伦有一个重要的医学理论观点就是元气说。他认为，人体的各个部分都贯注着不同种类的所谓“元气”。这就是所谓的动物元气（animal spirit）；他的另一个重要的理论是神学目的说，这种理论主张，人体的构造也像别的一切事物一样，是神为了一个可理解的目的形成的。他从这些观点出发，用论证的方法十分微妙地推出一些教条，并且给予权威的阐释。在这里自由探讨的科学精神和有神论的观点纠缠在一起了。
盖伦的医学理论影响最大的莫过于关于血液活动的学说。根据这一理论，血液是食物在肝脏中变成的；然后和天然元气（natural spirits）混合，而富于营养。这种有营养的血液，其一部分由心脏通过静脉管道流入人体各部，再由同一管道流回心脏，像潮汐活动一样不断来往返复，而不是循环。其余部分，经过隔膜中不大见的细管，由心脏的右边流到左边，在这里和肺吸入的空气混合。靠心脏的热力，它带上了生命元气（vital spirits）；这种较高级的血液又通过动脉管道在心脏和身体各部分之间来往返复地流动，使各种器官能够发挥生活功能。在大脑中，这种活力血液生出动物元气。动物元气是纯粹的，不和血液混合，它能沿着神经流动，促成运动和人体各种高级功能的实现。
盖伦的这种生理学理论体系无疑是不科学的。然而他的这种理论是建立在以亚里士多德为代表的古代哲学家理论基础上的，有着精巧的构思和论证方法，而他关于自然的有神论和宗教神秘主义又能得到基督教和伊斯兰教的支持和保护。因此，他的许多著作在中世纪得到传播，被译成阿拉伯文、希伯来文和拉丁文，他的理论在15个世纪的漫长岁月里在西方一直被医学界奉为权威。文艺复兴之后他的这种权威地位阻碍了生理科学的发展。哈维在发现血液循环理论时不得不首先冲破盖伦关于血液直线往返运动的理论所造成的障碍。
古罗马人的主要贡献在应用科学和工程技术方面，其实，对于人类的价值并不差于古希腊人。这一切是一种如亚里士多德所言的“生活智慧”的结晶，这方面是古希腊人所不能望其项背的。没有对客观自然的深刻理解，没有对人体结构与环境的关系的把握，没有对主体艺术趣味与各种目的要求的透彻的领悟，没有实现心中目标的精湛的技巧，上述一切是无法实现的。