自古以来，生活在底格里斯河和幼发拉底河两岸的人民频繁遭受战乱和自然灾害的影响，生命没有保障，因为在两条大河的两岸，突如其来的暴风雨和洪水随时都可以把人畜房屋冲走，同时，由于没有天然的屏障，外来敌人的入侵也很频繁。这样的地理环境就决定了在这块土地上产生的巫术有它明显的特征。巫师的意志随自然的变化而摇摆。这正是他们聪明的表现。
来自北方的移民崇拜保佑平安的神灵，他们在建造房屋的时候，也为他们的神灵建坛立庙。神庙与礼拜仪式的出现，或许还是早期村庄安定团结的象征。
神庙里需要有专人撰写、审定和诵读各种赞美神的祝辞，还必须有人主持祭拜，每当神灵下凡的时候，都要举行盛大的庆祝仪式。于是，一个专门的祭祀阶层就出现了，这些人最初是从精通祭祀仪程的人中选派的。后来，随着时间的推移，他们的权利逐渐增大，机构日益庞大，相应的祭拜理论体系也日益成熟。
（三）天文观测、历法和时间
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日月星辰的运转、四季的变化、河流涨落的规律都是时间概念的一种直观表达。农耕社会对时间的依赖性更加迫切，因此，对时间的把握成为当时人们最迫切的需要。当文明发展到一定程度时，历法的形成几乎是一个必然的结果。
日出日落的周期性节奏一遍又一遍地告诉人们，一天是怎么一回事。月缺月圆的变化使人们懂得了另一个时间周期。自然界中植物的繁荣枯萎、花开花落的现象，不断地启发着人类关于一年的概念。生命的节奏就是这样展现的。在本质上，这是天体运行的结果，也是大自然演化的使然。
生活经验使人们开始重视天文观测。起源于幼发拉底河、底格里斯河和尼罗河流域的天文观测和历法，是世界上最早的。耕种谷物和收获庄稼需要相对稳定的时间区间，以农业文明为根本的巴比伦人很早就懂得时间的价值也是自然而然的事了，他们尝试过时间的有系统的测量。在此期间，他们自然就适应了季节的变化。
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埃及人根据太阳的变化制定出了世界上第一部太阳历，苏美尔人根据月亮的盈亏制定出了世界上第一部太阴历，那是在公元前4000年前。2000年后，他们已经知道了1年的大概天数。太阴历的特点是从新月出现的那天起到新月再现的那天止为1个太阴月。巴比伦人测定的太阴月的长短是29日12小时44分10／3秒，这个结果与现代天文学家测定的数字只差0．4秒。他们将1年分为12个月，大月30天，小月29天。
我们今天使用的农历的置润方法，最早可追溯到苏美尔人的发明。那时，他们为了使自己的历法规定的日期与回归年相吻合而发明了这一方法。每年的春分时节就是他们一年的第1天。置润初始，也没有一定的规律，由国王根据自己的判断或占星术士的意见确定和发布。从考古发掘的材料分析，固定的置润规则的制订是公元前500年，先是8年3闰，后是27年10闰，最终定为19年7闰。
这个19年7闰规则即著名的默冬周期，是由古希腊天文学家默冬于公元前432年宣布的。不过，美索不达米亚在那时实际上已经开始使用了。有了置润规则，一年所指示的季节变化就相对准确了，也有利于农业生产。这个世界上最早的历法今天仍然被我们使用，当然，很有可能这个历法是一些古老文明的中心独自发明的。
古代两河流域的太阴历更加直观和简便，使用起来也比较方便。这让我们想起了中国的农历，以及很久以前的人类迁徙和文化传播。
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他们还发明了一种叫做日规的测时仪器来标示一天的时间，这实际上是一根直立的木杆。当太阳在天空中的位置不断变化时，木杆在地面上的影子也随之发生移动。测定结果由此而来。在那个遥远的时代，这种方法既简单又实用。
巴比伦人已经观察到了太阳和行星在恒星中间的视运动，他们按照太阳、月亮及5个已知的行星给一周的7天命名，使周成为时间的又一单位。根据古巴比伦文献记载，太阳在天空的历程被划分为十二宫，以与月份相吻合。每一个宫都用某一神话中的神或动物命名，并用适当的符号代表。这样，天空各区段就和羊、蟹、蝎及其他动物联系起来，以后又把这些动物和一定的星座联系起来，一直流传到了今天。
在巴比伦人的天文观测中，最早准确记录的是关于金星的出没。那是公元前2000多年以前的事了。从那时候起，僧侣们就开始了不间断的观测，夜晚星空的变化使他们着迷，不过那也是一件十分辛苦和单调的工作。首先需要仔细观察天空中的景象及其变化规律，并把他们的观察结果记录在案。可以想象，在泥板上写字是多么麻烦和费时的事。
在长期观察、材料积累和感觉经验增加的基础上，巴比伦人渐渐看出了天文现象的周期性，原来，天空中运动的星星受某种规律的制约。据公元前6世纪的一个文件说，他们已经能够事先计算出太阳和月亮的相对位置，因此，日食、月食的预测就有了理论根据。这是当时最伟大的科学成就。在这一方面做出巨大贡献的是乌鲁克学校、希拔学校及巴比伦的波希帕学校。它们是那个时代占星术的研究中心。科学的天文学从那时起就开始萌芽了。
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占星术在两河流域有悠久的历史，毫无疑问，这也是那里的天文学特别发达的原因了。据说在塞琉古时期，美索不达米亚出现过高度发达的数理天文学体系，它的影响所及已经到了小亚细亚半岛和爱琴海沿岸。
美索不达米亚地势平坦，空气清新，夜晚繁星密布，那里是观察天象的最好地方。占星术士们一年四季重复着同样的观测，并把观测的结果记录在泥板上。在那个遥远的年代，在几乎没有什么仪器和设备的条件下，每天仰着脖子望着天空，肯定不是一件轻松的事。但苏美尔人却在这样的观测过程中完成了许多惊人的发现。
他们发现，夏夜天空的星星分布与冬天的夜晚不同。这是因为地球存在公转，在不同的季节，背对太阳的那面天空总是不一样，每当黎明时分，他们就知道了太阳在恒星背景上的位置，年复一年的观测使苏美尔人知道，太阳的位置是周年变动的。这就是太阳在恒星背景下的周年视运动。4000年前能有这样的观测结果自然不容易。
太阳在恒星背景下所走的路径，天文学上叫做黄道。古代美索不达米亚人已经知道了黄道，并把黄道带划分为十二个星座，每月对应一个星座，每个星座都按神话中的神或动物命名，并用一个特殊的符号表示。这十二个星座是：
1．双鱼座2．白羊座3．金牛座4．双子座5．巨蟹座6．狮子座7．室女座8．天秤座9．天蝎座10．人马座11．摩羯座12．宝瓶座
这套符号沿用至今，形成了所谓黄道十二宫，是占星术的常用术语。当时的春分点恰在白羊宫，故在天文学上一直用它表示春分点，虽然今日实际春分点已处在双鱼座，但人们还是沿用了当初的符号。
美索不达米亚人的计时方法对后世产生了很大的影响，例如，他们将圆周分成360°，1小时分成60分，1分分成60秒，以7天为1星期等，后来，《圣经》中的上帝用7天时间完成创世的说法就源于此，这是古老文明成就中最经典的范例。
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像埃及人一样，巴比伦人虽然在天文观测上积累了相当丰富的经验和知识，但他们的宇宙论却依然笼罩在神话的气氛中，对宇宙结构和起源的总体构思尚未同日常的经验观察密切关联起来。
巴比伦人的宇宙模型是精致而小巧的，在他们看来，宇宙不过是一个密封的箱子，箱子的底板是大地，大地的中央矗立着冰川雪山，四周有水环绕，水之外又是山，蓝色的天穹就是这样被支撑起来的。巴比伦人认为，它们的幼发拉底河和底格里斯河就发源于这些区域中间。
巴比伦人设想，地是浮在水上的扁盘，而天是一个半球状的天穹覆盖在水上，天地都被水所包围，水之外是众神的居所。天上的星星和太阳都是神，他们每天都出来走一趟，由于他们决定着世间的命运，所以他们的行踪即天体的运动尤其值得注意。占星术正是从天体轨迹中推测人间祸福，故而受到极大的尊崇。在巴比伦的许多图书馆里，都藏有大量占星术著作。
很早以前，在两河流域的晴朗夜晚，点缀在宇宙深处的星象就已经成为古巴比伦人膜拜的对象。他们认为，和大宇宙相比，人是一个小宇宙。
正因为巴比伦人拥有自己的星象崇拜。因此，这也自然而然地培养了他们对天空的热情和关注。大约在4500年前，他们就开始了对遥远宇宙的探索。公元前6世纪的一本书说，巴比伦人已经基本掌握了天体运动的周期性。
古代两河流域的天文历法知识直接影响了欧洲的天文学。苏美尔人按照月亮的盈亏把一年分为12个月，共354天，同时设置闰月调整阴历阳历之间的差别。到公元前7世纪，又形成了7天一星期的制度，每天各有一位星神“值勤”，并以该星神命名这一天，其顺序是：星期日（太阳神），星期一（月神），星期二（火星神），星期三（水星神），星期四（木星神），星期五（金星神），星期六（土星神）。直到今天，欧洲各国每周7天仍以这7个星神命名。有意思的是，遥远东方的日本也是这样命名一星期的。而且，日本人几乎不说某天是星期几，直接以相应的星神代替。
（四）算术和几何学
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在古代所有的知识领域，数学的地位和作用十分重要。为了能够胜任秘书、会计和主管等工作，他们必须具备识别算术符号和实际应用方面的知识。两河流域普遍使用的是六十进制，即每逢六十向前进一位。与我们今天所使用的遇十进一的十进制不同，这一进制首次使用了数值概念，即以数字所在位置来表示数值。
我们从公元前1800年的考古发掘中，知道了巴比伦人六十进制的计数系统，六十进制的最大优点在于，使用分数进行运算时相当简单。有迹象表明，巴比伦人特别重视六十这个数。对巴比伦人来说，这也许是一个简略的表达。尽管如此，巴比伦人没有0的概念，这就决定了他们的计数系统是不完善的。
巴比伦人很早就有了乘法表，平方表和立方表。从出土的巴比伦人的石碑的碑文中，有关于数学知识的记载。在公元前2500年以前，非闪族的萨马利亚人统治这里达1000年之久，巴比伦人的数学知识显然是从萨马利亚人那里学来的。
学生们还必须抄写和熟记泥板上那些供研究用的高级公式：如计算倒数、平方和平方根、立方和立方根，等等。为了更好地讲解实用方面的计算方法，教师们还设计出了一些简单的例题，如计算不同形状的土地面积、砌筑墙壁所需要砖的数目以及修筑斜坡或巷道所用的土方总量的多少等。
汉谟拉比时期（公元前1750年左右），高年级学生就已经具备了一定的代数与几何学知识。今天我们所熟悉的毕达哥拉斯定理，当时虽然还不能做出理论上的证明，可是已经能够进行实际应用了。他们对于著名的圆周率常数（即圆周长与直径的比率）也有了一定认识。除此之外，在观察天象的同时，他们还借助代数和几何学的知识计算诸如金星的起落和日食月食的周期等，历法的制定就是以此观察和计算结果为根据的。
公元前最后几个世纪，一名学问高深的人已经具备足够的数学知识去计算行星的运行规律了，根据计算结果，他可以禀告国王如何调整历法。
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生产的发展和生活方式的变化对代数和几何提出了新的要求。诸如土地丈量、谷物计量、牲畜数量、对时间和季节的把握，等等。生存和生产实践的需要促使当地的苏美尔人发明了最早的算术体系，创造了自己的数学工具。
日常生活的需要是科学产生的原始土壤，几何学就更不用说了。在土地测量的原始记录和换算关系中，可以发现几何学的影子。在几何图形的最初表示中，有为建筑或耕作的目的进行的土地丈量，有城市建设的平面布置。
从巴比伦向周围辐射的文明中，既有实际的知识，也有玄虚的巫术。早期的巫术含有文明的真正因素，它特别重视数的神秘性，并用来预测事物的发展和个人的命运。在后来的若干个世纪，人类社会一直看好特殊数目的价值，进一步将其神性化，甚至后来的人们将几何图形与某种神性联系在一起，与此就有很大关系。
泥板文书是美索不达米亚人的独创，在以黏土为背景的世界里，留下了古代人类最早的记忆，它既是科学，又是历史，两河流域丰富的数学知识从那时起就开始了最初的积累。
在公元前1600年的一块泥板上，记录了一系列勾股数组（即毕达哥拉斯三元数组），取值方法是令a=u2－v2，b=2uv，c=u2+v2，其中u、v是任取正整数，这样可得出a2+b2=c2。研究发现，这一取值方法与希腊代数学家刁番都的方法一样。
他们在泥板上展示了一些综合性的计算，其中除法是通过将除数化成倒数来完成的。在出土的泥板文书中，有不少倒数表。对于一个二次方程，巴比伦的数学家是使用算术运算来求解的。例如，在一个出土的泥板中有类似这样的问题：已知两个数的乘积为某定值，又知道了这两个数的和或差，问这两个数分别是多少。
相对于代数而言，巴比伦人的几何学要差些，在许多情况下，他们都用代数方法处理几何问题。他们似乎知道了圆周率，但其取值是十分粗略的。这一不足可能与他们空间想象的能力及计数的精确性还没有达到一定高度有关。
（五）医学
在两河流域的学校，医学也是一门相当重要的学科。一些医学教科书中详细记载了各种疑难杂症的预防、诊断和治疗方法，对于这些疾病的征兆和并发症也有相关说明。当时所用的药主要有内服汤药、外敷膏药、灌肠剂等。
医生还可以为病人实施外科手术，但这要承担一定风险。至少在汉谟拉比时期，手术是一项风险性很大的活动。《汉谟拉比法典》中明文规定：如果一名外科医生用青铜手术器械对感染眼疾的病人的眼睛进行手术，手术成功使病人痊愈的，他可以收取十银币作为酬金；如果这项手术失败，导致病人失明，他（医生）就会被斩手示众，以示惩戒。我们能够体会到，在那个社会，统治者还能想到维护社会的公正和秩序，在这一惩戒措施中，其良苦用心由此可见。