Само образование также было систематизировано и получило широкое распространение. В главнейших городах с целью проведения научных исследований были учреждены крупные и хорошо организованные академические заведения: в Александрии — Мусейон, в Пергаме — Библиотека, в Афинах же продолжали по-прежнему процветать философские академии. Царствующие правители важнейших эллинистических государств-империй выделяли средства на общественные учебные заведения, приглашая ученых и официально выплачивая им жалование из государственной казны. Почти каждый эллинистический город имел систему общественного образования; гимнасии и театры были всегда заполнены. Серьезное обучение греческой философии, литературе и риторике становилось доступно практически каждому. Греческая paideia находилась в расцвете. Итак, ранние достижения греков обрели прочную, научно разработанную основу, широкое географическое распространение и существенную поддержку на все оставшееся время классической поры.
Что касается собственных новшеств эллинистического периода, то он принес значительные плоды в области естественных наук. Геометр Евклид, геометр и астроном Аполлоний, математик и физик Архимед, астроном Гиппарх, географ Страбон, врач Гален, географ и астроном Птолемей — каждый из них продвинул науку вперед, а их открытия и новые системы станут парадигмами на многие столетия. Особенно плодовитым оказалось развитие математической астрономии. Загадка планет вначале нашла разрешение во взаимодействующих гомоцентричных сферах Евдокса, что и объясняло движение вспять, и позволяло делать приблизительно точные предсказания. Однако не было объяснения изменениям яркости во время обратного движения планет, поскольку вращающиеся сферы должны неизбежно удерживать планеты на прежнем расстоянии от Земли. Именно это теоретическое упущение побуждало математиков и астрономов более поздней поры к исследованию неких альтернативных геометрических систем.
Некоторые — например пифагорейцы — утверждали, что Земля движется. Гераклид Понтийский, выученик платоновской Академии, предположил, что каждодневное движение небес в действительности вызвано движением Земли вокруг своей оси, а Меркурий и Венера все время находятся вблизи Солнца оттого, что вращаются скорее вокруг Солнца, чем вокруг Земли. Сто лет спустя, Аристарх додумался до гипотезы, согласно которой и Земля, и все остальные планеты вращаются вокруг Солнца, а само Солнце, как и внешняя звездная сфера, пребывает в неподвижности1.
Эти разнообразнейшие модели были, однако, в большинстве своем отвергнуты по здравым соображениям математического и физического порядка. Ежегодный звездный параллакс никогда не наблюдался — а подобное уклонение от пути неизбежно происходило бы, если бы Земля вращалась вокруг Солнца и, таким образом, проходила бы относительно звезд столь большие расстояния (если только, как предполагал Аристарх, внешняя звездная сфера не превосходит своей необъятностью всякие исчисления). Кроме того, движение Земли целиком разрушило бы всеохватную и связную космологию Аристотеля. Аристотель окончательно истолковал физику падающих тел, показав, что тяжелые предметы движутся в сторону Земли потому, что она является неподвижным центром Вселенной. Если же Земля движется, то это хорошо обоснованное и практически самоочевидное объяснение падающих тел будет подорвано, а появления другой — столь же убедительной — теории взамен не предполагалось. Что казалось еще более важным — приравнивание Земли к планетам противоречило древней и столь же самоочевидной дихотомии земного и небесного, основанной на трансцендентном величии небес. И наконец, если оставить в стороне все теоретические и религиозные вопросы, — о том, что движение Земли привело бы к тому, что с нее были бы сброшены все люди и все предметы, а птицы и облака оставались бы далеко позади, и так далее, — говорил простой здравый смысл. Человеческие чувства недвусмысленно свидетельствовали в пользу неподвижности Земли.
Основываясь на подобных соображениях, большинство астрономов эллинистической поры решало вопрос в пользу геоцентричной Вселенной, продолжая работать над разнообразными геометрическими моделями, которые объяснили бы положение планет. Во II веке н. э. плоды этих совместных усилий получили кодификацию у Птолемея, и проделанный им синтез превратился в рабочую парадигму для всех астрономов — до самой эпохи Ренессанса. Основная же трудность, вставшая перед Птолемеем, оставалась прежней: как объяснить многочисленные расхождения между, с одной стороны, целостным зданием аристотелевой космологии, требовавшим от планет единообразного движения совершенными кругами вокруг расположенной в центре неподвижной Земли, и, с другой стороны, действительными наблюдениями за планетами, из которых явствовало, что скорости и направления их движений переменны, а степень яркости различна. Опираясь на недавние открытия в греческой геометрии, на непрерывные наблюдения вавилонян и приспособления для линейных измерений, а также на труды греческих астрономов Аполлония и Гиппарха, Птолемей очертил следующую схему. Наиболее удаленная от центра вращающаяся сфера, к которой прикреплены неподвижные звезды, каждодневно перемещает все небо вокруг Земли, двигаясь в западном направлении. Внутри же этой сферы каждая из планет (включая Солнце и Луну) вращается в восточном направлении с переменными — более медленными — скоростями, и каждая — по своей большой окружности, называемой несущей (или деферентом). Для более сложных движений планет (исключая Солнце и Луну) была введена еще одна — меньшая — окружность, названная эпициклом: эпицикл постоянно вращается вокруг некой точки, продолжающей вращаться по несущей. Теперь становилось ясным то, чего не могли объяснить сферы Евдокса, поскольку вращение эпицикла автоматически приближало к Земле планету всякий раз, когда она совершала движение вспять: оттого планета и казалась ярче. Установив различные темпы вращения для каждой несущей и для каждого эпицикла, астрономы могли приблизительно вычислить и траекторию переменных движений для каждой из планет. Простота такой схемы с эпициклом и несущей, а также ее объяснение переменной яркости обеспечили этой теории признанную победу как наиболее жизнеспособной астрономической модели.