近代中国科学技术的落后是与欧洲科学技术的先进相比较而言的。由于长期处在相互隔绝状态，中国与欧洲各自独立地发展出了自己的科学技术，从而形成了各自的科学技术传统。应该承认，不同的传统是可比较的。如果不可比较，就谈不上先进与落后，谈不上中国在中世纪的遥遥领先和在近现代的落后。
落后并不意味着没有进步，它只意味着相比较的双方在发展速度上有快有慢。清朝在传统科学技术模式下仍有一些发展，只是速度较慢。与之相反，欧洲诞生了近代科学这一新兴的极富生命力的科学传统。它与欧洲新兴的资本主义制度相互适应，使科学技术的发展速度达到了世界历史上前所未有的高峰。于是，两相比较，中国近代科学技术显得十分落后。
近代中国科学技术为什么落后这个问题可以分解为三个问题：第一，为什么中国传统的科学技术不能在清代达到更快的发展速度？第二，为什么欧洲新兴的近代科学能以如此之快的速度发展？第三，为什么中国不能在清代也诞生类似的近代科学？
假如中国科学技术能沿着自己的轨迹以传统的方式进一步加速发展，那么，即使西方同时在大踏步前进，中国也绝不至于大幅度落后。可事实是，整个清代，中国传统的科技不仅没有加速发展，相反，其发展速度比中国科技的黄金时代宋代慢得多。为什么会出现这种情况呢？首先要从传统科学技术体系内部找原因，其次应该注意清朝特定的社会条件，即科学技术发展的外部条件。前者是内因，后者是外因。前者具有决定性。中国古代科学技术体系的突出特点是它极强的实用性，在大一统专制社会中表现为直接满足专制王朝各方面的需要。由于它的极端实用性，一旦现实不提出直接的要求，它就没有了发展的动力。这一点与希腊人所开创的科学体系完全不同。希腊人不讲实用，为理论而理论，这就为科学的发展开辟了无限的空间。希腊人的数学和自然哲学时隔一千多年后仍然能推动欧洲科学的发展，充分显示出理论的力量。而实用性科学眼光不够远大，为自己设定的发展空间极小。另一方面，由于中国科技直接服务于大一统专制社会的需要，大一统的社会结构本身就为它设定了一个发展的极限。过了这个极限，除非社会结构发生重大变化，这种实用型科技就只有停滞不前。不幸的是，中国的专制社会太长，延续了两千多年，中国实用型科学技术体系实际上在宋元时期（10世纪至14世纪）就达到了它的高峰，或者说它的极限，此后，在大一统社会结构的约束下，不再可能有太大的突破与发展。明清时期中国科技发展明显变慢就证明了这一点。
中国传统科学技术要想在清代突飞猛进，只有两条道路：要么从根本上改变实用性特征，要么改造社会结构，使其为科学技术的发展开辟空间。但是，这两条道路在当时都是行不通的。科学传统是整个民族文化的一部分，要想彻底改变是不可能的。如果没有巨大的历史变革（像中国近代史上多次残酷的流血战争），大的改变也是不可能的。正如李约瑟所说，由于中国科学“在公元3世纪到13世纪之间保持一个西方所望尘莫及”的水平，作为这一光辉传统的继承者的清朝学者们，根本不可能设想对自己传统的彻底改革和突破，相反，每每表现出天朝大国的优越感。
至于改造社会结构，更不可能。满清统治者为了维护自己的大一统专制统治，从政治、经济、思想、文化上实行极端严厉的控制，限制资本主义的发展、扼杀思想自由。直到19世纪中叶，西方列强用坚船利炮轰开国门，改造社会结构的外部力量出现，同时无数仁人志士意识到中国社会必须变革，打破大一统专制制度的时机才真正出现，才真正有可能为科学技术的发展开辟道路，但这时中国的科学已经大大落后了。
为什么欧洲诞生的近代科学能如此富有活力、以如此快的速度发展呢？这个问题也是本书之后的部分所要着力探讨的。简单地概括，可以列出如下原因：首先，近代科学的兴起与欧洲资本主义的成长相伴随，并且密切相关。资本主义为自然科学创造了进行研究、观察、实验的物质手段，而资本主义的发展方式正好是一种滚雪球式的加速过程。其次，近代欧洲人继承了希腊数学化的科学遗产，使自然知识的追求在一个无限广阔的数学空间中进行。再次，近代理论科学与应用科学密切结合，相互加速，科学与技术相互促进。最后，与资本主义生产方式相适应的民主制度以及思想自由、言论自由、科学研究自由，解放了知识分子受约束的创造力，为科学的发展扫清了障碍。
人们一般把“为什么中国近代科学技术落后”等同于“为什么中国没能产生近代欧洲所产生的那种科学”。这个等同并不恰当，因为这是两个完全不同的问题。首先，“中国没有产生近代科学”并不意味着中国近代科学技术必然落后。其次，“为什么历史是这样（出现发展变慢现象）”与“为什么历史不是这样（未出现近代科学）”是完全不同的两类问题。前者可以从历史上找到积极的解答，而后者只能找到消极的解答。对后者的一般回答只能是，中国之所以没有产生近代科学，因为中国不具备欧洲产生近代科学的所有决定性条件。尽管我们可以列举一些条件，如中国缺乏足够强大的资本主义势力，中国缺乏希腊式的数理自然观，知识界流行的是有机自然观，中国的理论科学（自然哲学）与应用科学（技术）缺乏密切的联系，士大夫阶层与工匠阶层有一道很难跨越的鸿沟等，但这些条件是列举不完的。更关键的问题是，中国和西方有着完全不一样的文化基因，有着完全不一样的历史条件，因此，问中国为什么没有产生近代科学，就相当于问苹果树上为什么结不出桃子。我们也许可以说，这是一个假问题。但是，第一个问题是一个有意义的历史问题，对它的回答是：由于中国科学的发展速度变慢，西方发展变快，所以中国落后了。为什么中国科学在近代发展变慢了呢？正是其依附于大一统的社会结构的实用性本质使然。
