第一篇 古老的智慧：科学的萌芽和兴起
第二章 古希腊的自然哲学
§2.1、对自然的猜测和科学思想的摇篮
人啊，认识你自己！
-古希腊阿波罗神殿的铭文
荷马史诗-泰勒斯和米利都学派-希波克拉底--毕达哥拉斯学派-赫拉克里特--德谟克里特与墨子-苏格拉底、柏拉图、亚里士多德-欧几里得、阿基米德
西方科学的源头是在古希腊。可以说，整个西方近代科学的思想、方法，它的传统主要来自古希腊，这是大家基本上都公认的。英国近代著名的哲学家和科学家怀特海说："希腊终归是欧洲的母亲。"它对人类科学思想的发展作出了根本性的贡献。古希腊人认为自然界是有规律的和有秩序的，他们相信这种规律和秩序是可以为人们所认识、把握的。这种理念当然是非常重要的，没有它也就不会有近代科学。
一、古希腊文明
古希腊文明首先在地中海沿岸的希腊半岛本土，爱琴海东岸的爱奥尼亚地区（不是希腊半岛西部的爱奥尼亚群岛）、南边的克利特岛以及意大利南部的亚平宁半岛和西西里岛一带的各城邦兴起。水天浩渺，温柔恬静，蓝得让人沉醉的爱琴海，摇出了许多美丽动人的传说，沉淀了多少人类历史和文化的精粹。克利特岛更是希腊古代文明的最早见证。古希腊的兴起可以追溯到公元前8世纪，这正是盲诗人荷马生活的年代，还有一个标志性的事件，就是公元前776年希腊举办了第一届奥林匹克运动会。古希腊的历史一般又可以分为两个时期，即雅典时期和亚历山大时期。从公元前8世纪到公元前3世纪的约400年，一般称为"雅典时期"。而从公元前３世纪到公元前１世纪前期的约300年，一般称为"亚历山大时期"。从公元前8世纪到公元前1世纪，共历时约700年左右。亚历山大时期学术的中心逐渐由希腊本土转到了埃及北部的亚历山大城，也常被称为"希腊化时期"或者"泛希腊时期"。欧几里得和阿基米德就生活在这个时期。
古希腊是一个城邦制的国家，相对来说思想比较开放，各种学派共存，学术繁荣。它东边通过爱琴海与古巴比伦接近，南边隔着地中海与古埃及遥遥相望，受其影响也是必然的。从被认为是西方科学和哲学的开创者的泰勒斯到希波克拉底、从赫拉克利特到德谟克利特，到毕达哥拉斯，从苏格拉底到柏拉图，到亚里士多德，从欧几里得到阿基米德，群星灿烂，交相辉映，对后世产生了重大的影响，以致一时"言必称希腊"。我们现在所关心的关于心灵，关于行为和世界的所有问题，几乎没有一个是他们未曾讨论过的。他们有着大量关于世界和人的直觉的猜测，现在统称为"自然哲学"。其中有许多关于世界本原的思考。
古希腊文明的第一个伟大的作品是《荷马史诗》，它大约完成于公元前6世纪。有意思的是，也正是在这一时期，在东方先后诞生了孔子（前551年～前479年）、老子（约前571年～约前480年）和释迦牟尼（前565年～前486年），他们分别成为以后儒、道、佛三家的创始人。无论这是历史的巧合还是天意的安排，这至少说明，东西方文明的发端在时间上有着有趣的对应关系。
一般认为《荷马史诗》是在民间口头创作的基础上，经过不断的补充和修改，最后由
盲诗人荷马加工整理而成。它是早期英雄时代的大幅全景，也是艺术上的绝妙之作，它以整个希腊及四周的汪洋大海为主要情节的背景，展现了自由主义的自由情景，并为日后希腊人的道德观念（进而为整个西方社会的道德观念），立下了典范，《荷马史诗》于是成了"希腊的圣经"。
在荷马的两部英雄史诗《伊利亚特》和《奥德赛》（一译《奥德修记》）中，12位奥林匹斯山神被从众多的神袛中挑选出来，成为希腊人的神。希腊人的众神是密切地卷入人类事物之中的，决定着人们的胜利、失败、灾祸与命运。在希腊神话中，世界（大地之母该亚、高山和大河、黑夜与白昼等）都是从混沌中产生出来的。在古希腊神话繁荣的文化里，泰勒斯、毕达哥拉斯、赫拉克利特等人开始了一种新的理智探求，试图超越具体个别现象的解释而进入一般原理性的认识，我们称之为"哲学"。希腊语Philosophia的本义就是"爱智慧"或"追求智慧"。这种希腊思想的特质，是希腊人对人类文明的独特贡献。
在早期哲学家所提出的问题（关于世界的本质和运动规律）及对它们的解答中，自然的人格化所占的地位越来越不显著，神从他们对自然现象的解释中逐渐消失了。他们眼中的这个有序的、可理解、可预言的世界的指称语是"宇宙"。这些引入新的思维方式的哲学家被亚里士多德称为"自然哲学家"。
二、古希腊哲学
现在已知最早的哲学家是来自爱奥尼亚（在今土耳其，与希腊大陆隔爱琴海相望）的米利都城。由于他曾预言过一次日食，因而我们可以据此知道他大约生活在公元前6世纪。泰勒斯和他的学生阿那克西曼德，以及阿那克西曼德的学生阿那克西米尼，史称"三杰"，以他们为代表的米利都学派对后来的学者的启示意义在于，在他们的思考和假说中，很少求助于神，而是力图从自然界本身追究万物的共同本原。关于万物的本原，亚里士多德在他的《形而上学》中是这样解说的："一样东西，万物都是由它构成的，都是首先从它产生、最后又化为它的（实体始终不变，只是变换它的形态），那就是万物的元素、万物的本原了。"这个观念，在今天的物理学中仍然适用。
泰勒斯作为第一个自然哲学家，他留下了一句名言："万物源于水"。这可能是他观察到：生命离不开水（我们人体就是由约75%的水构成的），种子只有在潮湿的地方才能生根发芽，我们大地就处在海洋的包围之中。因此，产生这样的联想是很自然的。
这个思想后来在恩培多克勒和亚里士多德那里发展成为"水、火、土、气"四元素说，后来又加上了构成天上（"月上世界"）物质的"以太"。"以太"(ether)这个词来自希腊文，原意是高空、苍天，也含有"永恒"的意思，有些像中国古代所说的"元气"。亚里士多德在他的《物理学》中说："地在水中，水在空气里，空气在以太中，以太在宇宙中。"这个观点与中国的八卦又遥相呼应，在《周易》中专门用一个坎卦象征水，用泽卦象征湿地---泽。
后来这个思想又在"西方医学之父"希波克拉底那里形成了"体液学说"，认为人身上有四种体液：血液、粘液、黑胆汁和黄胆汁，它们是与生俱来的。四种体液的比例适当，人体就健康，若比例失调，就会生病。四种体液又分别对应着火、水、土和气，而土（对应黑胆汁）和气（对应黄胆汁）则与愁和怒相联系，这就是现在人们常说的"气质说"的由来。希波克拉底最早提出了平衡、谐调、中庸的生活才是理想生活的观点，认为平衡是健康的标志。他强调医德，提出著名的希波克拉底誓言[注]，因此被誉为"医学之父"。古希腊医学逐渐从符咒和驱邪的巫医阶段摆脱出来而进入临床实践医学阶段，他们强调观察，强调经验，强调整体观和顺应自然，这都与大约同时期或更早一些时期的中医十分相似。约成书于2400多年以前的《黄帝内经》，其中的阴阳平衡学说，就非常类似于希波克拉底的体液平衡学说。中医学"治病求本"、"调整阴阳"、"扶正祛邪"的治则治法与古希腊医学"通过改变饮食和环境来控制引起体液失衡的原因，而达到恢复健康"的治疗原则都有着十分惊人的平行性。 米利都学派的重要人物阿那克西曼德对世界充满了好奇心，相传他是第一个绘制世界
地图的人，也是第一个观察到天空是在围绕北极星旋转的事实的。他认为大地是柱状的，像鼓一样，有两个彼此相反的表面，人就住在其中的一个表面上。米利都学派的另一个学者阿那克西米尼提出万物由气组成的观点，他气的浓密和稀散就造成了不同的物体，这已经有了后来爱因斯坦关于场凝结形成粒子思想的影子。
阿那克西曼德认为：万物的本原是无限者。因为一切都出自无限者，一切都灭入无限者。这使人想起佛学中空幻，二者在不同的表述下，表达的是同一个思想。
人们常常把下面两个故事连在一起说，以表明就是"最没有用"的天文学也还是有用的。第一个故事出自柏拉图的《泰阿泰德篇》。说的是泰勒斯夜里专注于观察天空，没注意脚下，一不小心掉进了井里，这场景正好被一位女奴看到了。她笑泰勒斯只注意天上发生的事情。却连脚底下的事情都没有看见。第二个故事出自亚里士多德的《政治学》。说的是泰勒斯一度很贫穷，有一年冬天，他运用他的天文学知识预测到来年橄榄将大丰收，于是他用很低的租金租下了当地所有的橄榄油榨油机。到了收获季节，橄榄果然大丰收，榨油机的租金一下子上去了，泰勒斯一举发了大财。这两个故事说明，热衷于仰望星空的人并不是不会赚钱，只是他们不屑于把自己的精力投放到那上面去而已。
依时间顺序，下面一个最伟大的哲学家也是数学家的，就是有名的毕达哥拉斯。流传后世最有名的就是那个"两直角边平方之和等于斜边平方"的毕达哥拉斯定理，毕达哥拉斯在公元前570年左右给出了它的初步几何学证明。200年后欧几里得在《几何原本》中给出了它的严格的几何证明。这个定理在中国成为"勾股定理"，这是因为我国古代把直角三角形中较短的直角边叫做勾，较长的直角边叫做股，斜边叫做弦，故有此名。它的发现据说可以追溯到公元前11世纪商代的商高，因此也常被称为"商高定理"。在估计成书于公元前2世纪的《周髀算经》中就有"勾三、股四、弦五"的记载，但没有给出它的一般形式的证明，这是非常遗憾的。勾三股四弦五只是这个定理的一个特例，尽管是很优美的一个结果，但是再多的特例也不能代替普遍形式的证明。由于中国古代数学注重算法和具体问题的解决，而不像西方数学那样注重逻辑推演和公理化系统的建立，所以就非常可惜地丢掉了这一重大发现的优先权。三国时的数学家赵爽的证法用了"弦图"（即以弦为边的正方形）。
设勾为a,股为b，弦为c，则4个全等三角形加上一个小正方形的面积就等于大正方形的面积，即：
有 证毕。
这个优美而且基本的定理曾经被古巴比伦、古埃及等许多国家的文明发现过，而我国则是发现这个定理最早的国家。现在这个定理已经有许多证明的方法，据说多达400多种，这也许是几何定理中证法最多的一个。
毕达哥拉斯学派实际上是一个神秘主义的宗教团体，在这个称为"毕达哥拉斯同盟"的团体中，财产是公有的，生活方式是统一的，科学的发现归于整个集体，而且有许多十分奇怪的戒律，比如"禁吃豆子，不要用铁拨火..."。毕达哥拉斯学派认为"数是万物的本原"，而他所说的数就是指正整数，并且相信万物之关系都可归结为整数于整数之比。无理数的出现使他们大伤脑筋，毕达哥拉斯的门徒们竟将发现无理数的、也是毕达哥拉斯得意门生的希帕索斯处死。吴学谋先生用诗的语言描述道：
希帕索斯是毕达哥拉斯虔诚的信徒
他崇拜师训凡数皆可公度
他从毕氏定理找到了无理的
因而找到了毕氏的自我冲突
他被愤怒地扔进大海
他的躯体就葬身了鱼腹
灵魂却化成了天边地哀歌
哀歌用悖论照亮了科学地道路
据说毕达哥拉斯有一次路过铁匠铺听到里面地打铁声时有变化，走过去一看，原来是不同重量地铁发出不同地声音。回家后，他继续用琴弦做实验，发现了同一琴弦的不同张力与发声的音程之间的数量关系。这使他想到，导致万物之差异的，可能并不是它的物质组分，而是它们之间的数量关系。因此才有"数即万物"的提法。毕达哥拉斯学派认为，"十"是最完美的数字，因为10=1+2+3+4，因此行星应该有十个，但到现在也没有发现第十个行星，倒是第九个行星-冥王星，由于其体积太小和在其公转区域中不具备支配性作用，被取消了行星的资格而成为矮行星。"什么是最智慧的？――数"，"什么是最美的？――和谐"。美与和谐既是他们所追求的目标，也是他们建立理论的原则，而这种美与和谐则是由数所决定的。从美的原则出发建立宇宙体系，然后再尽量用逻辑来证明它，这种思想对以后物理学的发展有着重大的影响。
毕达哥拉斯说："万物的本原是一。从一产生二，二是从属于一的不定的质料，一则是原因。"这与老子的"道生一，一生二，二生三，三生万物。"的思想何其相似乃尔。
毕达哥拉斯对宇宙结构的认识是：位于宇宙中心的是"中心火"，所有天体都绕中心火作完美的正圆轨道的圆周运动（这必定对后来日心说的提出产生过启发作用）。
人们认识赫拉克利特一般都是从他的那句名言开始的。他说："人不能两次踏入同一条河流，因为无论是这条河还是这个人都已经不同了。"我们可以毫不夸张的说，赫拉克利特是辩证法之父。请看这些论点："太阳每天都是新的，永远不断地更新。""相反的东西结合在一起，不同的音调造成最美的和谐，一切都是通过斗争而产生的。""疾病使健康成为愉快，坏事使好事成为愉快，饿使饱成为愉快，疲劳使安息成为愉快。""如果没有不义，人们也就不知道正义的名字。""看不见的和谐比看得见的和谐更好。""思想是最大的优点，智慧就在于说出真理，并且按照自然行事，听自然的话。"凡事都有两面性，"海水最干净，又最脏：鱼能喝，有营养；人不能喝，有毒。"它虽然没有后来黑格尔的辩证法那样系统，但却处处闪耀着辩证法的智慧光辉。他的那句有名的格言：人的性格就是他的命运。至今看来仍然是非常正确的。
与爱非斯学派的赫拉克利特的观点相反，爱利亚学派的巴门尼德认为"存在"是唯一的和不变的，看到的变化只是幻觉。这其实也是一个问题的另一个方面。赫拉克利特认为：只有变动的东西才是可以认识的，而巴门尼德认为：只有不变的东西才是可以认识的。二者都有一定的片面性，变与不变是相对的，它们是辨证的统一。
如果承认这个世界的基本要素是物质（无论是生成的还是构成的），那么原子的概念就是最重要的了。最早提出原子概念的是古希腊的哲学家留基波和德谟克里特。德谟克里特认为一切事物的本原"其实，只有原子和虚空。"他的原子论一直发展到今天很精致的形式，成为西方近代物理学的主干内容。在他之后一千多年，1808年英国科学家道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学原子论，又过了百年，1909年新西兰科学家卢瑟福用实验证实了原子的核式结构。现在我们知道，不但原子是可分的，而且原子核也是可分的。而这与当初德谟克里特的原子概念已经很不相同了。
德谟克里特所说的原子，是不可再分的。在希腊文中，"原子"（）就是不可分割的意思。为什么世界上各种各样的东西这么不一样呢？古希腊原子论者回答：这是因为组成物
体的原子在大小、形状、数量和运动方面的不同而造成的。他们把千差万别的事物之间质的差异还原成为一些量上的差异，这个意义非同寻常。就是在现在看来，这个观点也还是对的。组成一切物质的原子不都是由完全相同的质子、中子和电子组成的吗！
不过，原子论者把自然界的画面简化的有点过分了。他们竟然认为，灵魂也是由原子构成的。而关于生命的本质问题，在两千四百年后的今天仍然是一个没有解决的问题。 形成鲜明对照的是，类似原子论的学说，在同时代东方的中国和印度也都出现过，只是没有像西方那样沿着这条路线持续发展下去。中国人后来主要是沿着"元气"那条路线发展的，而元气则非常类似于西方近代物理学中的"场"。
在《墨子》中提出了"端"的概念。"端，体之无序而最前者也。"即"端"是组成物体（"体"）的不可分割（"无序"，无可比较先后之意）的最原始的东西（"最前者"）。"端：是无同也。"即一个"端"里，没有和它同类的东西，所以无可分割。又说：："'非半'弗则不动。说在端。"物分到不能再分成两半的时候，就不能再被击破，也就不动了。这就是"端"。在两千多年以前，能有此种思想，确实难能可贵。在印度佛教学说中，则有类似的"极微"的概念。古代的东方与西方，并无学术交流，却取得了这样基本相同的看法，说明科学的发展在东西方都经历了大致相同的途径。
三、古希腊哲学三圣
真正有系统地提出自己观点体系的古希腊哲学家是通常人们所说的"哲学三圣"---苏格拉底、柏拉图和亚里士多德，亚里士多德是柏拉图的学生，而柏拉图又是苏格拉底的学生。
苏格拉底之死在世纪之交之所以成为一个重要事件，是因为至此以后，古希腊哲学的重点从科学形成时期的宇宙论发生了向政治伦理问题的转移。苏格拉底（前469-前399）在古希腊哲学中是一个承前启后的哲学家，尽管他的兴趣主要在伦理学方面，而对科学极少涉及，他认为只有心灵才是唯一值得研究的对象。但是在他身上体现出来的大无畏的批判精神，他善于辩论，为追求真理群追不舍的顽强意志，为科学的历史开了个好头，成为科学史中绕不过去的人物。在科学方法上，他追究概念的确切含义，在归纳推理中的归谬法（"苏格拉底讽刺"），对后世的科学方法不无启发作用。他不怕死，他认为真正的自我不是肉体，而是灵魂。苏格拉底的《申辩篇》对检察官的起诉一一进行反驳，说：他的死"这是一种预示，预示我遭遇的可能是一件好事，而认为死是坏事的人是错误的。"在苏格拉底看来，死或者是一场没有梦的睡眠，或者就是灵魂移居到另一个世界里去。苏格拉底认为，一个人的德行与知识之间有密切的联系，而这与基督教思想是对立的。基督教伦理学认为，一个人内心的纯洁才是最本质的，一个完全无知的人和一个有学问的人之间也可以找到共同的东西。 希腊文明对人类的贡献主要还是在科学精神方面，当我们在柏拉图的《斐多篇》那比诗还美的散文中读到第一个为信仰殉难的苏格拉底拒绝向当权者乞求赦免而英勇饮鸩赴死的记载，我们就明白了希腊精神的精髓，那就是坚定地维护思想自由的正当和必要。崇尚理性，热爱智慧，热爱生活但也不惧怕死亡，为真理宁死不屈！亚里士多德把惊异、闲暇和自由称为学术三原则，是哲学和科学产生的三个条件。对大自然好奇心的缺失和对周围世界的淡漠，是不可能进入科学研究这块圣地的。科学本身是无功利性的，急功近利的实用主义则是科学成长发展的灭火剂。单纯经验的堆积，而对进一步的追究毫无兴趣的心态是不可能造就科学的。
任何事物都有它的另一面,当我们在赞美雅典城邦制度的民主和自由时，又不能不感到深深的困惑。要知道，古希腊最伟大的思想家苏格拉底，就是被雅典城邦的民主机器，即"五百人议事会"，以281票比220票的投票结果判处死刑的。苏格拉底之死是早期人类历史上最大的悲剧事件之一，同时它也宣告了那种所谓"少数服从多数"的民主神话的破灭。那些主张把他处死的无知群众的愤怒是什么呢？是因为他"蛊惑"和"教唆"那些醉心于辩论的青年们讨论诸如正义是什么？美德的意义又是什么？什么才是最好的国家？这类让人无法明
确定义的问题。他们对这种要求精确定义、清晰思想和确切分析的"苏格拉底方法"感到苦恼和不可理解，反倒无知地认为他发问多于回答的诘辩使人们的思想比过去更加混乱了。法官们有权赦免他，但是他拒绝了，他的朋友和学生柏拉图他们来狱中探望他并给他提供了一条很容易的逃走办法，他也拒绝了。他相信他的精神不死，他对着正在伤心的朋友们说道："鼓起劲儿来，就算你们仅仅是来埋葬我的肉体的。"然后从容不迫、神色不变地举杯喝下了毒药。我们何曾见过如此视死如归的临终情景！
柏拉图出身于雅典的名门世家，从小受到了当时可能受到的最好的教育，由于他出色的学习能力和表达能力，希腊人称他为"阿波罗之子"。他是苏格拉底最好的学生，也是苏格拉底思想的真正传人，苏格拉底没有留下自己的著述，他的活动和学说都是由柏拉图记下来的。传说在他成为苏格拉底学生的头天晚上，苏格拉底梦见一只天鹅落在膝上，很快羽翼丰满，唱着动听的歌儿飞走了。苏格拉底的死给了柏拉图很大的刺激，他从此打消了年轻时立志从事政治的念头，因为他觉得政治太丑恶肮脏了。从此他离开了雅典，出外游历十年，约在公元前387年他40岁时回到雅典，在雅典西北郊建立了一座享誉后世的"柏拉图学园"（当时的名字是阿卡德米学园），招生讲学，研究学问。这个学园存在了900年之久，一直到公元529年罗马查士丁尼大帝将它封闭。他在这里逐步建立起了西方哲学史上第一个庞大的客观唯心主义哲学体系，博大精深，影响深远。有意思的是，在学园的大门口立了块碑，上书："不懂几何学者不得入内！"这里的几何学当然也是泛指数学。柏拉图哲学的核心理论是"理念论"。他认为：真正的实在是纯粹的理念，日常世界只是理念世界的影子，而通向理念世界这个纯思想王国的唯一路径就是数学。
柏拉图的思想基本上都是由对话的形式保留下来的，而这种形式也确实是一种"真与美并存并行的"比较好的表达媒介。柏拉图在他的对话录《理想国》中认为，现实的有形的世界和其中的万事万物都是永恒的"理念"的复制品。这种复制品总是不完美的，而且是不断在变化着的。据此，他在《斐多篇》中进一步阐述了他的认识论。他认为"学习实际上只是一种回忆。"而感觉只是起一种唤起记忆的作用，它的目的就是把灵魂导向对理念的真正认识。在感觉经验中，我们所研究的只是一只只个别的狗，而客观存在的则是那所有的狗背后共有的特征。如果我们把这个思想的进路反过来分析，那么这就和近代物理学中的理想化方法非常接近了。尽可能排除次要因素，突出主要矛盾，建立理想化模型，甚至设计实际上不可能进行的思想实验，以掌握现象背后的规律性的东西，这正是近代自然科学的突出特征。惯性定律、自由落体定律正是在排除了摩擦阻力的情况下得到的。不过，柏拉图走过了头，他只承认那些共性（理念）是客观存在的，而不承认具体个体存在的客观性。
柏拉图唯一流传到后世的连贯的自然哲学著作是《蒂迈欧篇》。在这里，他把宇宙描述为：造物主按照一个理性的计划，从混沌中创造了宇宙，使尚未赋予形式的物质具有了秩序。因此，宇宙中的秩序不是内在的，而是从外部强加给它的。
柏拉图的"几何原子论"是很有趣的。他认为三角形是最基本的由三角形可以组成自然界仅只存在的五种正多面体：四个等边三角形构成正四面体，还有正立方体（六个正方形）、正八面体（八个等边三角形）、正十二面体（十二个等边五边形）、正二十面体（二十个等边三角形），四面体对应火（最小、最锐利和易变动）、立方体对应土（最稳定）、八面体对应气、二十面体对应水、而十二面体对应整个宇宙（最接近球体）。这样一来，他就把恩培多克勒的宇宙四元素与几何学的基本图形联系起来以解释宇宙万物的变化和多样性。同时，又可以把它与天体、人体巧妙地对应起来，构建出一个具有最高合理性和尽可能完美的、易于领悟的宇宙。
从雅典时期到亚历山大时期这个转捩期的里程碑式的代表人物是亚里士多德，他几乎
是一个百科全书式的思想家。他从小父母双亡，由亲戚抚养长大，17岁时即被送去雅典，师从柏拉图。作为学园的一员生活了二十多年，直到柏拉图去世才离开。亚里士多德在柏拉图学园受到了很好的教育和训练，他和柏拉图的关系很好。但是，他并不完全同意他的老师柏拉图关于理念第一性的观点。他曾经说过："我敬爱柏拉图，但我更爱真理。"这句话后来演变成一句名言："吾爱吾师，吾更爱真理。"他认为，个别可感物体的那些特性，并不是先验地存在于理念世界，而是客观地存在于物体本身的，亚里士多德称它为"实体"。共性是存在于个性之中的，没有个性也就没有共性。他的这个观点当然是更合于实证科学的思想的。 柏拉图去世以后，他穿过爱琴海，到小亚细亚游历和讲学。后应邀回到马其顿担任年轻的亚历山大（后来的亚历山大大帝）的老师。公元前335年，年近50的亚里士多德回到雅典，在吕克昂建立了自己的学园，从事教学和著述。吕克昂有一座花园，他和他的学生们常常边散步边讨论学术，所以人们称他们为"逍遥学派"（peripatetic），并以此著称于世。亚里士多德被认为是古希腊哲学家中"最博学的人物"。他总结了前人已经取得的成果，创造性地提出自己的理论，在几乎每一个学术领域，亚里士多德亚里士多德都留下了自己的著作。从第一哲学的《形而上学》，物理学著作《物理学》（物理学学科的名称正是来自亚里士多德这部著作的书名）到《论灵魂》《分析篇》《尼各马可伦理学》《政治学》《诗学》《修辞学》，他的著作几乎遍及各个领域，他确实是一位百科全书式的学者。他的学说在西方的影响长达两千年，在中世纪经过宗教神学的改造，仍然被保留了下来并且成为其理论基础，可见它在历史上的重要地位。
他是形式逻辑和演绎推理三段论法的创立者。从个别事物开始的归纳，以及把普遍性当作演绎前提获得知识的过程，亚里士多德的科学方法论是很深刻的。当然，单纯的演绎并不能得到新知识，因为结论其实已经包含在大前提中了。不过，作为一种论证的手段，它还是很有意义的。虽然他在物理学等领域里的许多观点现在看来都是错的，但也不乏启发意义。比如他认为力是维持运动的原因，不推不动，现在我们知道，力是改变运动状态的原因，没有力的作用，物体同样可以作匀速直线运动。他认为重物比轻物下落得快（他的理由是：重量越大，物体包含的土元素就越多，因而它趋向其自然位置--地心的要求也就越强烈。）这后来被伽利略严谨的逻辑分析和自由落体定律所否定。他认为"自然害怕真空"，他提出了第五元素"以太"充满空间，因而并没有真正的虚空，空间必定充满了物质，这倒与现代的"真空"观念不无相合之处。他认为事物不是从不存在到存在，而是从潜在到存在，是从一种存在到另一种存在。这就回避了关于"无中生有"的诘难。他认为每一种自然物都有自己的"本性"，从而有控实验对发现事物的本性就是一种干扰。每一种自然物也都有自己的"自然位置"，因为土和水重，所以向下落就是它们的本性，气和火轻，所以向外围上升就是它们的本性。如果我们把他的这些观点联系起来考虑，那么实验科学没有在亚里士多德那里诞生就是完全可以理解的了。
如果说柏拉图对数学情有独钟的话，那么他的这个学生亚里士多德简直可以说就是一位生物学家。为什么他对生物学如此感兴趣，也许和他的父亲曾经是马其顿国王的御医，他从小耳濡目染受影响有关。尽管他的物理学没有多少可以称道的地方，可是他的生物学却十分丰富而且有不少独到的见解。他在生物分类学（尤其是动物分类学）上的工作，细致而精到。他提出生物发展是"积微而渐进"过程的观点，是后来达尔文进化论的萌芽。两千多年后拉马克"获得性遗传"的观点在亚里士多德那里也已经有了明确的想法，虽然还只是一些天才的猜测。更有意思的是，他用目的论解释生物体构造的巧妙，认为自然界最经济、节约，不做无益浪费的事情。自然界在这部分中取走的东西，就在另一部分给予补偿。这一思想在"奥卡姆的剃刀"和马赫的"思维经济原则"那里被发扬光大，发展到今天，这一思想以"简单性原理"的形式成为构造物理理论的一个重要指导原则。
他对生命的定义是："能够自我营养、并独立地生长和衰败的力量"。而现代科学认为，
生命是一个开放的、具有自身调节功能和自我复制能力的远离平衡态的复杂巨系统。活的生命的特征是"自组织"。可见其有某种共同性。
亚里士多德的"四因说"是很有名的。他认为事物变化一定是有原因的。他把这些原因归纳成为四类：形式因、质料因、动力因、目的因。他的世界是一个有目的的世界，这种目的论直到今天仍然是生物科学种的一种重要的解释模式。
四、希腊化时期的欧几里得和阿基米德
公元前336年，马其顿国王亚历山大率军征服了希腊各城邦，大军东征，历时十余年，建立了一个横跨欧亚非的亚历山大帝国。这个帝国以东方为政治中心，但以希腊文化为主流文化。而且，亚历山大大帝也非常重视学术事业的发展，不愧曾经是亚里士多德的学生。从这时到公元前31年奥古斯都建立罗马帝国的300年间，也就是被称为"希腊化时期"的这个时期，产生了希腊文化向东方的传播以及与东方文化的交流。这个时期科学和文化的中心，是在以亚历山大大帝的名字命名的、位于埃及尼罗河出海口的亚历山大利亚（或亚历山大城）。公元前323年亚历山大去世以后，他的帝国分裂成了三部分，亚历山大利亚就在托勒密统治下的埃及。托勒密将首都设在亚历山大利亚，以政府力量扶持学术事业，造就了一个辉煌的科学文化时代。托勒密王朝在其王宫附近建立了当时世界上最大的、综合性的教育和科研机构"缪塞昂"，这个词后来演化成了英语的"博物馆"，这是不准确的，它实际上就是一个以传播和发展学术为目的的、规模宏大的皇家学园。缪塞昂有着当时世界上最大的图书馆，藏书量达70万卷之多。在印刷术尚未发明之前，所有的藏书都是抄本。据说，托勒密王朝政府不仅出资雇用了大批专事抄书的人员，而且下令所有进入亚历山大港的船只都要将携带的书卷交出来检验。如果发现有图书馆没有的书，则马上抄录，留下原件，将复印件奉还。由于这样的文化积累，使得亚历山大利亚很快成为当时世界上最大的学术文化中心。这个学园持续了六百年之久，尤其是开始的一百年，学术繁荣，英才辈出。随着托勒密家族越来越埃及化，而对希腊学术的兴趣越来越淡漠，缪塞昂学园便逐渐衰落了。缪塞昂学园的最后代言人是当时最著名的女数学家希帕提娅，随着她残酷地被杀害，以及亚历山大图书馆的被焚毁，古希腊科学文化的最后一点遗产也消失殆尽了。
亚历山大里亚时期最值得人类自豪的人物是欧几里得（前３３５年-前２７５年）和阿基米德（前２８７年-前２１２年）。
在欧几里得之前不是没有几何学，它本来就是从土地测量的实际需要中产生的。但是，像欧几里得这样，在当时已有知识得基础上，加以发展和系统化，使几何学成为演绎科学的典范，却是一个里程碑式的工作。他从少数被认为是不证自明的公理出发，按照逻辑原理，推演出一系列关于空间性质的确定的命题，而这些推论又与对自然的观察和实验结果惊人的相符，这真是一件非常奇妙的事情。这种方法被日后的许多理论结构所继承，而成为近代理论自然科学以演绎法为主干的公理化形式逻辑体系的标准模式。直到非欧几何出来，并被精密的观察事实证明以后，我们才知道，欧几里得几何学只是描述平直空间几何性质的一种几何学。好在我们所生活的这个空间是非常接近于平直的，因而在通常的实验观测中可以完全放心地使用欧几里得几何学。
公元前3世纪古希腊数学家欧几里得的《几何原本》起初以手抄本的形式流传，它的现代形式的版本是在欧几里得死后700年才正式出版的。它集希腊古典数学之大成，构造了世界数学史上第一个宏伟的演绎系统。它既是学术专著，又是一本出色的教科书，以致毫无变动地使用了两千多年。而当明万历年间的徐光启与利玛窦在1607年把它翻译介绍到中国来时，已经跨越过去了1200多年。《几何原本》共十三券，从直线、三角形讲起，最后以五种正多面体结束。其中只用了5个公理，5个公式和23个定义，证明了467个命题，建造了一个雄伟壮观的几何学体系，这是最早的完整的公理化体系。《几何原本》的译名虽然称为"几何",但事实上它不仅限于几何，而是一本集合了平面几何、比例理论、数论、无理量和
立体几何的大成之书。(故此,近代学者已渐渐将此书改称为《原本》,删去"几何"两字。)这样一座宏伟的大厦，它居然竟是以那么少的五块巨大的基石作基础的。它在逻辑上的严密和体系的完整，令人叹为观之，成为后世建立公理化理论体系的范本。爱因斯坦认为，欧几里得几何学发展起来的形式逻辑体系是西方科学赖以发展起来的两个基础之一（另一个是文艺复兴时期发展起来的通过实验找出因果关系）。在这个意义上说，没有欧几里得几何学，就没有近代自然科学，牛顿的《自然哲学的数学原理》（1687年出版）就是一个典范。他仿照欧几里得，从一些定义、公理或定律出发，运用严密的逻辑推理和数学推导方法，得到一系列的定理或命题以及推论，这里有他著名的运动三定律和万有引力定律。其后理论物理学的其他部分：统计力学、电动力学、量子力学等，也都是按照这个模式建立起来的。拉格朗日的《分析力学》、克劳修斯《论热的动力以及由此推出的关于热学本身的诸定律》等热力学著作，尤其是斯宾诺莎的《伦理学》，完全仿照几何学的方法，把哲学的命题"推导"了出来，显示了一种清晰、明确的不可辩驳的力量。在古希腊人那里，自然规律的语言就是数学，乃至是几何学的。柏拉图的"一切事物皆可归于几何"的思想已经成为近代科学的主要传统。爱因斯坦的引力几何化理论、杨振宁的规范场理论、威滕的超弦理论都可以看作是这种思想的继承和发展。J.兰德尔在他的《现代思想的形成》一书中指出："科学起源于用数学解释自然这种信念，而且在很久以前这个信念就为经验证实了。"
据说少年时代的牛顿在剑桥大学附近的夜店里买了一本《几何原本》，开始他认为这本书的内容没有超出常识范围，因而并没有认真地去读它，他当时在专心地攻读笛卡儿的"坐标几何"，很感兴趣。后来，牛顿于1664年4月参加特列台奖学金的考试遭到落选，当时的考官、他以后的导师巴罗博士对他说："因为你的几何基础知识太贫乏，无论怎样用功也是不行的。"这个话对牛顿的震动很大。于是，牛顿又重新把《几何原本》从头到尾地反复研读，这为以后的科学工作打下了坚实的数学基础。
几乎与欧几里德同时代的阿基米德可以说是真正意义上的科学家，或者说他更像近代意义上的那种科学家，具有把数学和实验研究结合起来的现代科学精神。准确地说，他是古代世界的第一位伟大的近代型的物理学家。阿基米德最先懂得如何确定物体的重心，并据此推出了杠杆原理，欣赏之余，以致他满怀豪情地向叙拉古的希罗王宣称："给我一个支点，我就能够撬动地球！"现在看来，这当然只能是一个思想实验。不过，阿基米德利用这一原理设计制造了许多实用的机械。为了鉴别王冠是否掺假，他从浴缸里水的溢出和身体的变轻得到灵感，高兴地赤身裸体奔回家中，口中大呼"尤里卡！尤里卡！"（希腊语，意为"我发现了！"）紧接着他提出并用数学方法严格论证了他的浮力定律："浸在液体里的物体所受到的浮力，等于它所排开的同体积的液体的重量。"阿基米德之死，更是传奇式的悲壮。出于对阿基米德的敬仰，进攻叙拉古的罗马统帅马塞拉斯下令不得伤害他。可是野蛮无知的罗马士兵还是不由分说地一剑刺死了阿基米德。当时阿基米德正在地上的沙盘里专心研究一个几何问题，他那一声冷峻的断喝："不要踩坏了我的圆！"已被定格为一幅历史的永恒画面。我们大概不会忘记阿基米德在临死前坦然地对罗马士兵说的那句＂我不能给后人留下一条没有证完的定理＂的名言，我们更不会忘记这种坦然背后那积淀已久的希腊文化底蕴。这种为科学热爱痴迷到献身的"希腊精神"，只要还有一点留存到现在，人类的文明之火就不会熄灭！ 阿基米德也是一位真正的数学家。他是近代极限概念的直接先驱，而极限理论则是近代微积分学的理论基础。阿基米德的极限思想，主要体现在他所发展的"穷竭法"上。而所谓穷竭法，就是用内接和外切多边形逐渐逼近曲边形。他从正六边形开始一直计算到正96边形，得到圆周率的上下界为 和 ，取两位小数就是3.14，他是科学的研究圆周率的第一人。他还证明了球的表面积是其外切圆柱表面积的的三分之二，球的体积也是其外切圆柱体积的三分之二。他很看重自己的这个工作，在他的墓碑上就刻着一个圆球和外切圆柱体。另外，
面对古希腊繁冗的数字表示方式，阿基米德还首创了记大数的方法，突破了当时用希腊字母计数不能超过一万的局限，并用它解决了许多数学难题。
最后值得一提的是，希腊神话在科学的早期发展中意义决不可低估。或许可以说，在一定意义上，神话比科学更伟大，因为它是创造文化的先驱。在优美的神话中，人类的想象力可以自由驰骋，无拘无束，天马行空。希腊人的生活理想是美的形体与美的精神的和谐统一。而这也正是科学精神产生和发展的土壤。"想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。"（爱因斯坦语）
[注]希波克拉底誓言（全文）
我谨在阿波罗、阿伊斯古拉普斯、西吉雅、潘拉西亚及其他众神前发誓，基于我的能力及判断，我将终身信守以下誓约：
凡教我医术者，我奉之如双亲，我将与之分享我的物品，需要时得以纾解其贫困；将其后代视同为自己的手足。假如他们愿意学习医术，即使不收费、不立约定，我也将不吝教导，施以口头和每一种可能形式之教导。我将把医术传给自己的孩子们及老师的子嗣，以及签下此誓约愿遵守医学律法的学生，没有一人能例外。
基于我的能力及判断，病人的利益将被优先考虑，对病人有害的都被禁绝。我将谨守此际分。
我将不会给予病人所要求的致命药物，对于这类咨询，我也不会给予建议；相同地，我也不会开立女人堕胎用的药方，我将毕生以纯洁与神圣来执行我的医术。
我将不会为结石阵痛的人开刀，但我会将这工作留给做这种工作的执行者。
无论我进入任何屋子，我将是以病人的利益为出发点而走进人群，杜绝每一可能造成灾祸的自发行为或贿赂，更甚者，杜绝来自男女的诱惑，自由人或奴隶的诱惑。
无论与我的专业有关或无关，我所目睹或耳闻有关病人的一切，不应该被宣传的，我将保守所有的秘密。
当我继续遵守这个誓约，我享受生活及执行医术就被视为当然，在所有时刻，受人尊敬。但当我违反这誓约，我将承担相反的命运。
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