Большой интерес к проблемам механики проявляли математики Евтокий, Анфимий из Тралл и Исидор Милетский, которым были известны не только труды Архимеда, но и работы Герона, в частности его «Механика». Свое знание законов механики, творчески усвоенных, последние применили при строительстве храма св. Софии.
Познания византийцев в области оптики — науки о зрении, катоптрики — теории отражения лучей от зеркальных поверхностей, и диоптрики — учения об оптических измерениях, основывались на трудах Аристотеля, Евклида, Герона, Птолемея.
Трактат Евклида «Оптика», излагающий теорию перспективы, был обработан и переиздан Феоном Александрийским. Закономерности отражения параболических зеркал были сформулированы в работе Анфимия из Тралл «О зажигательных зеркалах». По-новому подошел к решению вопроса о прямолинейном прохождении световых лучей Олимпиодор. В отличие от Герона, который в своей «Катоптрике» установил зависимость прямолинейности световых лучей от бесконечно большой скорости их распространения, более поздний византийский философ доказывал целесообразность устройства всего в природе, которая, по его словам, не терпит никаких излишеств. Это имело бы место, если бы для прохождения света она выбрала бы не самый короткий путь.
Таким образом, в христианской Византии были подвергнуты критике отдельные положения эллинских ученых и высказаны некоторые верные догадки по ряду вопросов физики. Но теория этих дисциплин развивалась медленно. Византийцев, полагают историки, больше интересовала практическая сторона дела, они старались применить достижения своих предшественников к решению насущных технических проблем, а в области теории всего лишь пытались осмысливать идеи, высказанные древними.
Ученые из числа ортодоксальных христиан стали рассматривать физику как вспомогательную науку, находящуюся на службе религиозной метафизики. У них был и свой взгляд на природу. Если для эллинов природа — реальная действительность, то для христиан она — творение Бога, его символ, воплощение его идей. Во всех явлениях природы они видели действие божественного промысла, иллюстрацию религиозных и моральных истин.
Однако наличие двух систем понимания природы — эллинской и христианской (аллегорическо-дидактической) не могло не привести к появлению синтезированной из их элементов идеи. И она появилась в Византии в труде Михаила Пселла «Всеобщее наставление» и в монодии, написанной им для утешения пострадавших от землетрясения в сентябре 1063 года. Хотя он считал Бога творцом видимого мира, природа выступает у него в ином качестве, она предстает отдельной от создавшего ее Творца, существующей самостоятельно, независимо от Него. Она живет и действует, подчиняясь лишь закономерностям, которые были ей даны при сотворении, и которые могут быть познаны человеком. Природа у Пселла является объектом самостоятельного рассмотрения. Он стремится дать рациональное объяснение природным явлениям окружающего мира.
Пселл, рассказывая о различных природных явлениях, указывает на первопричину и непосредственную причину, вызвавшие их. Оставаясь человеком своего времени, под первопричиной он подразумевал Бога, а в своем объяснении причинной связи явлений природы пытался совместить законы «Физики» Аристотеля с действиями божественного промысла. В труде «Всеобщее наставление», трактате по метеорологии, комментарии к «Физике» Аристотеля и других работах много внимания он уделял разработке физических проблем. Им были собраны и обработаны сведения о материи, движении, цвете, эхо, дожде, громе, молнии и т. п.
Византийцы проявляли огромный интерес к самым разнообразным проявлениям природы; не только ученые, но и историки, и агиографы, и авторы богословских трудов считают своим долгом рассказать об атмосферных явлениях, землетрясениях и других стихийных бедствиях, вскрыть их сущность и причины.
О грозных атмосферных явлениях, падающих звездах, блуждающих огнях, кометах писал патриарх Никифор. Он считал их наказанием Творца за оскорбления, нанесенные ему иконоборцами. Одновременно он критиковал, называя их искусниками, людей, которые пытались дать этому естественнонаучные объяснения.
Анна Комнина сравнивала с физическими явлениями те или иные события царствования своего отца. Так, повествуя о прибытии Алексея I в Фессалонику, она сравнивает направившихся к нему навстречу жителей окрестных регионов с тяжелыми телами, которые стремятся к центру. Иоанн Дамаскин в «Источнике знаний» рассуждает о происхождении термальных вод. Патриарх Фотий в «Библиотеке» также касается физических вопросов, и прежде всего фиксирует свое внимание на природе землетрясений. Симеон Сиф в «Общем обзоре начал естествознания» поместил данные о субстанции неба и земли, материи и форме, месте и времени, душе и духе и пяти чувствах. Евстратий Никейский в своих сочинениях также останавливается на вопросах происхождения дождя, снега, града, грома, молнии, землетрясений, термальных вод.
Рассказывая о природных явлениях, византийцы большое внимание уделяли их описанию, а не изучению закономерностей. Понятие об эксперименте было им чуждо. Все спорные вопросы решались умозрительно. Основным источником их знаний об окружающем мире были не сама природа или наблюдения за ее явлениями, а книги, прежде всего труды Аристотеля и его комментаторов: Олимпиодора, Прокла, Иоанна Филопона а других.
Долгое время обсуждался вопрос о причинах землетрясений. Ортодоксы считали их божьей карой за грехи человечества. Ученые же стояли на точке зрения Аристотеля, разработавшего теорию, согласно которой землетрясения вызываются воздухом, скопившемся в трещинах земли. А патриарх Фотий полагал, что они порождаются избытком воды в недрах земли, а не обилием воздуха, и не грехами. Впрочем, это не мешало ему в других сочинениях трактовать землетрясение как чудо.
По мнению Михаила Пселла, землетрясения порождает Бог, однако непосредственная их причина — исходящий из недр земли воздух, который из-за большой ее твердости уплотняется и под большим давлением устремляется наружу, что и вызывает сотрясение земли. Также и Симеон Сиф, и Евстратий Никейский первоначально указывают сверхъестественную причину землетрясений, утверждая, что без божественного позволения в природе ничего не происходит, а потом вспоминают и причину физического порядка.
Естественными причинами объясняет Евстратий Никейский и происхождение термальных вод. Он категорически отвергает мнение Ефрема Сирина, считавшего их источником ад, на том основании, что если бы вода вытекала из ада, то она была бы вредоносной и несла бы смерть и разрушение. В действительности же она обладает терапевтическими и даже целебными свойствами.
Евстратий Никейский придерживался концепции, согласно которой тело Земли пронизывают воздушные, огненные и водяные жилы, по которым соответственно струятся воздух, огонь и вода. Огненные протоки, расположенные поблизости от водяных, нагревают иногда до кипения текущую в них воду, которая в таком состоянии появляется на поверхности земли. Воздушные жилы, прилегающие к водоносным, наоборот, охлаждают в них воду, и она, становясь холодной, изливается из источников на землю. По обычаю, эту концепцию также приписывали Аристотелю.
Используя собственные наблюдения, решают византийские ученые вопросы солености морской воды. Так, Симеон Сиф объясняет причины этой солености постоянными, происходящими с поверхности моря испарениями, которые делают ее более плотной, а в результате вода приобретает соленый вкус. Данное явление он сравнивает с выделением соленого пота организмом человека, несмотря на то, что он потребляет только пресную воду. Теоретические положения для таких выводов опять же без всяких оснований приписывают Аристотелю. Впрочем, Симеон Сиф ссылается и на вмешательство божественного промысла, якобы по воле которого вода, становясь соленой, не подвергается гниению и не издает зловония.
Размышляли византийские мыслители и о том, почему при грозе человек сначала видит свет и только спустя некоторое время слышит звук. Михаил Пселл пытался объяснить данное явление естественными причинами: глаз улавливает свет раньше, чем ухо — звук, потому, что глаз имеет выпуклую форму, а ухо — полую. Симеон Сиф дал более рациональное объяснение: звуку для распространения требуется время, а свет в нем не нуждается.
Представленные в работах Михаила Пселла, Симеона Сифа и Евстратия Никейского концепции физического строения окружающего мира во многом отличаются от библейских представлений об устройстве мироздания, а в своих существенных чертах совпадают с работой «О возникновении и уничтожении», опять же приписываемой Аристотелю.
Все работы этих ученых, посвященные рассмотрению физических явлений окружающего мира, свидетельствуют о попытке согласовать эллинское учение с христианским вероучением, христианской доктрины с принципами эллинского миросозерцания. Однако и рационализм, зародившийся в науке во второй половине XI века, был ограничен. Принималось лишь то, что не вступало в явные противоречия с догмами христианства.