Φυσική

Στο Βυζάντιο η Φυσική δεν αποτελούσε ανεξάρτητο κλάδο της επιστήμης, όπως σήμερα, αλλά ανήκε στις επιστήμες των Μαθηματικών και της Μηχανικής. Αργότερα, στο μέσο και ύστερο Βυζάντιο η φυσική αποτελεί συμπλήρωμα άλλων μαθημάτων, όπως της αριθμητικής, της γεωμετρίας, της μουσικής και της αστρονομίας. Και ο άλλος αρχιτέκτονας της Αγίας Σοφίας, ο Ισίδωρος, είχε πολύπλευρη μόρφωση: ήταν εξίσου καλός μαθηματικός με τον Ανθέμιο, φρόντισε να εκδοθούν τα συγγράμματα του Αριστοτέλη, ενώ ένας μαθητής του, πιθανόν ο μηχανικός και αστρονόμος Λεόντιος, διέσωσε τον δέκατο πέμπτο βιβλίο του Ευκλείδη. Επιπλέον, το ενδιαφέρον του για ένα χαμένο έργο του Ήρωνος με τον τίτλο Καμαρικά, που αναφερόταν στην κατασκευή θόλων, δείχνει το ενδιαφέρον του για τη μηχανική.

Χαρακτηριστικές περιπτώσεις επιστημόνων που ασχολήθηκαν με τη Φυσική είναι οι δύο αρχιτέκτονες της Αγίας Σοφίας: ο Ανθέμιος από τις Τράλλεις και ο Ισίδωρος από την Μίλητο. Ο Ανθέμιος καταγόταν από οικογένεια λογίων. Γεννήθηκε και σπούδασε στην Αλεξάνδρεια δίπλα στον φιλόσοφο, ρήτορα και αστρονόμο Αμμώνιο. Αρκετοί συγγραφείς έχουν αναφερθεί στην ιδιαίτερη κλίση του στα μαθηματικά και τη μηχανική και στο επιστημονικό του έργο και στους δυο αυτούς τομείς. Συγκεκριμένα, στα μαθηματικά ανέπτυξε τη θεωρία των ελλείψεων, συνέγραψε το έργο Περί παραβολής, στο οποίο ανέλυσε την κατασκευή της παραβολής, ενώ μεγάλη θεωρείται η προσφορά του στην ανάπτυξη της θεωρίας για τις τομές των κώνων. Στη μηχανική κατέγραψε τη θεωρία του για τα κοίλα κάτοπτρα στο Περί παραδόξων μηχανημάτων, στην οποία εξηγεί πώς με τη βοήθεια ενός κοίλου κατόπτρου (καθρέπτη) οι ηλιακές ακτίνες μπορούν να συγκεντρωθούν σε ένα σημείο, ανεξαρτήτως εποχής και ώρας. Υπάρχει ένα ανέκδοτο για τον Ανθέμιο που δείχνει πόσο ήταν ικανός στην εύρεση –δυναμικών!– λύσεων: ο γείτονάς του, ο ρήτορας Ζήνωνας έκτισε έναν όροφο παραπάνω στο σπίτι του, που όμως έκρυβε το φως από την ισόγεια οικία του Ανθέμιου· εκείνος όμως, για να τον εκδικηθεί, κατασκεύασε έναν μηχανισμό με λέβητες και σωλήνες, ώστε με τη θέρμανση του νερού και τον ατμό που παράχθηκε προκλήθηκε τεχνητός σεισμός, έκρηξη και βλάβες στην προσθήκη του γείτονα.
 

Μηχανολογία

Στην περίοδο της Ύστερης Αρχαιότητας, οι εφευρέσεις στη Μηχανική δεν διαδίδονται· προκύπτουν σαν αποτέλεσμα επινοήσεων των απλών τεχνιτών ή των δούλων που εργάζονταν στα κατά τόπους εργαστήρια. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα η οποιαδήποτε ιδέα να μένει χωρίς περαιτέρω εξέλιξη, δεν βελτιώνονται, και δίχως μαζική παραγωγή. 

Εξαίρεση αποτελεί ο Πάππος, ένας Έλληνας μαθηματικός, γεωμέτρης και μηχανικός που έζησε στην Αλεξάνδρεια τον 3ο-4ο αιώνα. Στο έργο του Συναγωγαί συγκέντρωσε όλες τις γνωστές μέχρι τότε κατασκευές που αποτέλεσαν σταθμούς στην ιστορία της μηχανικής: μοχλούς, καταπέλτες, μηχανές ανύψωσης νερού, «αυτόματα» (αυτόματες κατασκευές), ηλιακά και υδραυλικά ωρολόγια, σφαίρες με τα ουράνια σώματα που ενεργοποιούνταν από υδραυλικά συστήματα.
 
Ειδικά στην περίπτωση των αυτομάτων, όλοι όσοι ενδιαφέρονταν για κατασκευές που λειτουργούσαν με υδραυλικά συστήματα ρευστών (νερού ή αέρα) συμβουλεύονταν το έργο του Ήρωνα του Αλεξανδρέα. Τέτοια κατασκευή με υδραυλικά και μηχανικά κινούμενα αυτόματα ήταν το τριώροφο ωρολόγιο της Γάζας, όπως το περιγράφει ο ρήτορας Προκόπιος στα πρώτα χρόνια του 6ου αιώνα: το μηχανικό σάλπισμα κάθε ώρας συνοδευόταν από κίνηση του αγάλματος του θεού Ήλιου που έδειχνε μια από τις δώδεκα συνολικά πόρτες του άνω ορόφου, η οποία άνοιγε αποκαλύπτοντας γλυπτικό σύμπλεγμα με έναν άθλο του Ηρακλή. Ανάλογα συστήματα διέθετε και ο βασιλικός θρόνος στο παλάτι της Μαγναύρας, σύμφωνα με τις περιγραφές του αυτοκράτορα Κωνσταντίνου Πορφυρογέννητου και του Λιουτπράνδου, μετέπειτα επισκόπου Κρεμόνας: ο θρόνος υψωνόταν ως την κορυφή της επίσημης αίθουσας, ενώ ταυτόχρονα όργανα έβγαζαν μουσική, μεταλλικά λιοντάρια άνοιγαν το στόμα τους αφήνοντας βρυχηθμούς και πουλιά κελαηδούσαν σε ασημένια δέντρα πάνω από το θρόνο. Επομένως, μέχρι και τον 7ο αιώνα, γνώσεις μηχανολογίας είχαν λόγιοι της πρωτεύουσας και των επαρχιών που έκαναν γνωστά στο ευρύ κοινό σημαντικά μηχανικά επιτεύγματα του καιρού τους ή παλαιότερων εποχών. Από τον 9ο αιώνα και εξής, όμως, οι μηχανικοί εργάζονταν αποκλειστικά για τον αυτοκράτορα και το παλάτι, όπως αποδεικνύει ο περίτεχνος μηχανισμός του θρόνου του Βυζαντινού αυτοκράτορα.

Οι γεωμέτρες γνώριζαν τη χρήση της διόπτρας (όργανο που αποτελείται από σύστημα φακών που χρησιμοποιείται για την παρατήρηση αντικειμένων, τα οποία βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση)· ο τοπογράφος του 7ου ή του 8ου αιώνα που μας είναι γνωστός με το όνομα Ήρωνας συνέγραψε έργο για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων υπολογισμού αποστάσεων μεταξύ σημείων και επιφανειών με το συγκεκριμένο όργανο, που θεωρείται ο πρόγονος του σημερινού θεοδόλιχου. Ο αστρολάβος ήταν το κατεξοχήν όργανο της αστρονομίας, που χρησίμευε για τον υπολογισμό του αζιμούθιου και τον καθορισμό των αποστάσεων μεταξύ των ουρανίων σωμάτων. Για τον αστρολάβο και τη χρήση του έγραψαν σημαντικοί λόγιοι του Βυζαντίου, όπως ο Ιωάννης Φιλόπονος, ο Νικηφόρος Γρηγοράς και ο Ισαάκ Αργυρός. Ο μοναδικός βυζαντινός αστρολάβος που έχει σωθεί ως σήμερα φυλάσσεται στο μουσείο της Brescia και χρονολογείται με επιγραφή το 1062.