我是物理学家，不是历史学家，但是这些年来我对科学史越来越着迷。科学史精彩纷呈，讲叙着人类历史上极为有趣的故事。像我这样的科学家对科学史又有别样的痴迷。掌握科学史有助于指引今天的科学研究，对有些科学家而言，学习科学史对他们目前的科研工作起到了推动作用。我们希望我们的研究工作将来能够在自然科学宏大历史中占有一席之地，无关大小。
我过去的作品已经涉及到历史题材，不过主要是现代物理和天文史，跨度大致从19世纪后期到最近。虽然在我们这个时代我们已经掌握了大量新的知识，但物理学的目的和标准并没有发生根本性变化。假如1900年的物理学家来学习今天的宇宙学标准模型或基本粒子物理，他们一定会倍感惊奇，但是这种寻求采用数学方程描述以及可实验验证的客观原理来解释各种现象的方法看起来一定非常熟悉。
不久前我决定应该对科学史早期阶段进行更深入的挖掘，那时科学研究的目的和标准还没有成型。做为一位大学教师，当我想掌握什么内容时，自然而然会自愿去教授这方面的课程。过去十年中我在得克萨斯大学不时为没有特别科学，数学和历史背景的本科生教授物理和天文史。本书就是基于那些课程的教学讲稿。
但是本书不是对科学史的简单叙述，它加入了一个现代前沿科学家关于过去科学的看法。我利用这个机会来阐述我对物理科学本质，以及它与宗教，技术，哲学，数学和审美学盘根错节关系的理解。
类似科学这样的方法由来已久。大自然不时会在我们面前呈现各种各样谜团：火，雷雨，瘟疫，天体运动，闪电，潮汐等等。通过对世界的观察可以做出实用的归纳：火发烫，打雷预示下雨，新月和满月时潮汐最高等等。这些基本成为人类的部分常识。但是在各地都有些人不只满足于只收集现象，他们更想解释世界。
这并不容易。我们的先贤不但没有我们现在这样对世界有全面的认识，更重要的的是他们不具备任何我们现在发现问题以及解决问题的方法。在我准备我的教学讲稿时我不止一次感受到过往几个世纪科学工作与现在有多大的不同。正如被多次引用的作家哈特利小说中所言：昔日犹如异国，其人行事迥异。在本书中我希望我不只为读者介绍科学史上发生了什么，而且能让读者感受到一丝科学工作的艰难。
所以本书不只是介绍我们如何逐步认识纷繁复杂的世界，任何科学史都以此为主。我在本书中的着重点有所不同，我会侧重介绍我们是如何逐步学会怎样认识世界的。
我并不是没有意识到本书书名中的“解释”一词会给科学哲学家带来疑问。他们早就指出很难清晰区分解释和描述的不同。但是本书关注科学史而不是科学哲学。我承认采用解释一词可能不太准确，这里的意思类似于日常生活中我们试图解释为什么某匹马赢得了比赛，为什么某架飞机发生坠毁一样。
副书名用了“发现”一词也有待商榷。我曾经想过用“现代科学的发明”做为副标题。毕竟没有人类的实践是不可能产生科学的。我最后选择“发现”而不是“发明”是为了说明科学之所以是现在这样并不是因为一系列历史上偶然的发明创造，而是因为自然本身就是这样。虽然现代科学并不完美，但历经不断调整和完善，已然非常有效。我们可以通过现代科学对世界有更可靠的认识。从这个意义上说，科学的确是一门等待人们去发现的技术。 这样人们可以谈及科学的发现，正如历史学家谈及农业的发现一样。虽然农业种类繁多，不尽完美，但由于农业实践在生物学的指引下不断完善，已然极其实用—我们依靠农业生产粮食。
采用这个副书名也是为了让我远离那些个别仅存的社会解构主义者，那些试图解释不光科学发现过程，甚至包括科学成果本身也是特定文化的产物的社会学家，哲学家以及历史学家。
在科学的多种分支中，本书着重介绍物理学和天文学。物理学，尤其是物理学在天文学中的应用，奠定了现代科学的基础。当然认为像生物学这种其原理很大程度取决于历史偶然性的科学可以或应该仿照物理学的观点有一定局限性，然而从某种程度上来说生物学和化学在19世纪和20世纪的发展确实延续着17世纪物理学的发展模式。
科学现在已然国际化，也许具备我们文明中最国际化的一面。但是现代科学的发现是发生在俗称的西方。现代科学从科学革命时期发生于欧洲的研究中学会科学方法，而后者又是从中世纪欧洲和阿拉伯国家的成就演变而来，最终源至于希腊早期科学。西方从世界各地吸取了很多科学知识 – 包括埃及几何，巴比伦天文数据，巴比伦和印度算术方法，中国的磁罗盘等等。但是就我所知，现代科学方法本身并不是引进的。所以本书强调的西方（包括中世纪伊斯兰）如同曾经被奥斯瓦德-施本格勒和阿诺德-汤因比哀叹的西方一样：对发生在西方以外的科学我将甚少介绍，对于被哥伦布发现之前的美洲大陆发生的有趣但与外界完全隔绝的科学进展我将完全不会介绍。
讲述这个故事我会面临现代历史学家小心回避的危险境地，即用现代标准评价过去。本书对历史大有不敬，我不会回避用现代视角批判过去的方法和理论。我甚至可以从揭示一些史学家过去不曾指出的科学大师的错误中找到乐趣。
一个常年致力于研究过去科学大师贡献的史学家可能会夸大他们心目中英雄的成就，我发现特别是对柏拉图，亚里士多德，阿维森纳，格罗斯泰特以及笛卡尔的研究。这里我并不是要指责过去一些自然哲学家有多愚蠢，而是想通过展示这些智力超群的大师与我们现在的科学概念差距有多远，我试图说明现代科学的发现多么来之不易。这也是一种警示，科学还没有最后成型。在本书几个观点中我指出科学方法虽然取得了如此巨大进步，我们今天可能正在重复过去的一些错误。
有些科学史学家制定了一个准则，在研究过去科学时不去参考现代科学知识。我则相反会尽量用现在知识去理清过去的科学。比如虽然说尝试理解古希腊天文学家阿波罗尼奥斯和喜帕恰斯如何从他们有限的数据中发展出行星在循环本轮轨道上围绕地球运动是很好的智力训练，但事实上不可能做得到，因为大部分他们应用的数据已经失传。但是我们清楚知道在古代地球和行星跟现在一样在近圆形轨道上围绕太阳运动，通过应用这个知识我们就可以理解古代天文学家手头掌握的数据是如何指引他们发展出本轮理论的。无论如何，现代人在阅读古代天文学时怎么可能忘掉我们现在已经完全掌握了的太阳系运行规律哪。
读者如果想详细了解古代科学家的工作如何切合实际，可以参见本书后部的“技术手册”。理解本书主要内容并没有必要一定去阅读这部分，但有些读者可能会从中学会一些物理学和天文学的瑰丽知识，就像我在准备这部分资料时所经历的一样。
科学现在与其初期相比已然完全不同。科学结果是客观的。灵感和审美判断在科学理论发展进程中固然重要，但这些理论的证实最终依赖对这些理论的预测结果做出公正的实验验证。虽然数学被应用于物理理论的公式表达以及推导出理论结果，但科学不是数学的一个分支。科学理论不能从纯粹数学思考中推演出来。科学和技术互惠，但是在最本质上科学并不是完全为了实用。科学对上帝或来世是否存在不置一词，科学的目的是对自然现象做出纯自然的解释。科学是个累积过程。每个新理论都会吸纳早期的成功理论，将其作为近似特例，而且对为什么这些近似特例有效，在什么条件下有效做出解释。
对于古代或中世纪科学家而言这些完全不是明确的，所有这些认识都是历经艰辛从发生在16世纪和17世纪的科学革命中学来的。现代科学从来不是一开始就做为追求的目标。那么我们是如何实现科学革命并将其超越达到我们现在的高度的呢？在我们探索现代科学发现之路时我们必须去回答这些问题。
在希腊科学繁荣之际或之前，对技术，数学和天文学做出显著贡献的是巴比伦人，中国人，埃及人，印度人等等。但是欧洲是从希腊吸取的科学模式和灵感，而现代科学起源于欧洲，因而希腊在科学发现方面起着独特的作用。
人们一直无休止地争论为什么是希腊人取得了如此伟大的成就。可能一个显著的因素是当希腊科学兴起之际，希腊人生活在相对较小的独立城邦，其中许多都是民主政权。但是我们后面会看到，希腊最杰出的成就是在这些小政权被大国吞并以后做出的，先是被希腊王国，后是被罗马帝国。希腊人在希腊王国和罗马帝国时代对科学和数学做出的贡献一直到16和17世纪欧洲科学革命以后才被显著超越。
这一部分我主要涉及物理学，希腊天文学留在下一部分讨论。我把第一部分分为五个章节，大致以时间顺序讨论与科学共处的五个思考模式：即诗意，数学，哲学，技术和宗教。科学与这五个相邻思想的关系会贯穿本书。
首先让我们介绍一下背景。到公元前6世纪今天土耳其的西海岸已经被希腊人所占据，他们主要说爱奥尼亚方言。爱奥尼亚最富裕和强大的城市是米利都市。米利都城始建于一个天然海港，迈安德河从附近流过汇入爱琴海。在米利都，希腊人在早于苏格拉底一个世纪前就开始思考构成世界的最基本物质。
我本科在康奈尔大学科学哲学史课上最早接触到米利都学派。在课上我听到米利都人称呼“物理学家”。那时我也在上物理课，包括现代的物质原子理论。在我看来米利都学派与现代物理没有一点相近之处。并不是说米利都学派关于物质特性的理解有多么错误，而是我不能理解他们是如何得出他们的结论的。有关柏拉图之前希腊学派的历史记载支离破碎，但是我能确定在古风时期和古典希腊时期（大约分别是公元前600年到公元前450年和公元前450年到公元前300年）无论米利都或其他任何希腊自然学派都不会像现代科学家一样思索问题。
第一位知名的米利都人是泰勒斯，大约生活在早于柏拉图2个世纪时期。据说他曾预测过一次日食。我们现在确实知道在公元前585年发生过日食，而且该日食在米利都可见。即使受益于巴比伦的日食记录，泰勒斯也不太可能作出这个预测，因为任何日食只能在非常有限的区域内观察到，但是人们把这次预测归功于泰勒斯的事实说明他可能在公元前500年已经享有盛名了。我们不知道泰勒斯是否记载了他的观点。无论如何，泰勒斯没有任何文字流传下来。即使在后世作家的引用中也没有出现过。他是一位传奇人物，在柏拉图时代被列为希腊“七贤”之一（另外还有他的同代人梭伦，传说雅典宪法由他制定）。比如传说泰勒斯证明或从埃及引入了一个著名的几何理论（参见技术说明1）。这里我们感兴趣的是传说泰勒斯认为所有物质都是由一种基本物质构成。亚里士多德著作”形而上学”写道“最早期哲学家大都认为物质性的东西为万物唯一的本原。---- 这派学说的创始者泰勒斯说水是本原”。希腊哲学家传记作者戴奥真尼斯.拉尔修后来写道“他的基本教义是水是宇宙基本物质，世界生机勃勃，充满神灵。”
泰勒斯所谓的“宇宙基本物质”是指所有物质都是由水组成的吗？如果是这样的话，我们无法知道他是如何得出这个结论的。但是如果一个人确信所有物质都是由某一基本物质构成的，那么水是一个不错的选择。水不仅可以以液相存在，而且可以通过冷冻或煮沸转化为固相或气相。很明显生命也离不开水。但是我们不知道泰勒斯是否想过比如说岩石是否真的是由普通的水组成，或在深层意义上岩石和其他所有固体物质与冰有共性。
泰勒斯有个学生（或是伙伴）阿那克西曼德得出不同的结论。他也认为存在一个单一基本物质，但他并没有将这个物质与任何常见物质相联系。反而他认为这是一种他称之为无限或无穷的神秘物质。关于这点，我们可以从大约生活在1千年后的新柏拉图主义者辛普里丘找到对他的观点的描述。辛普里丘文章里有对阿那克西曼德原话的直接引用，见下文中的斜体字：
那些认为本原是单一，变化和无限的众人中，泰勒斯的继任者和学生，出生于帕西亚德斯的米利都人阿那克西曼德说无限既是本原又是万物的元素。他说既不是水也不是任何所谓的元素，而是其他无限之物构成天国和世界，万物由之产生的东西，万物又消灭而复归于它，这是命运规定了的。因为万物在时间的秩序中不公正，所以受到惩罚，并且彼此互相补充--这是他以颇带诗意的语言说出的话。很明显他看到四元素之间的这种相互变化，他并不认为有必要把任何一个作为基本元素，而是提出了与此不同的构想。
之后不久另一位米利都人阿那克西米尼重新回到了世界万物是由同一物质构成的观点，但是对阿那克西米尼而言这一物质不是水，而是气。他写了一本书，但其中只有一整句话流传了下来：“气即灵魂，主导大众，呼吸和气构成整个世界”。
米利都人的贡献到阿那克西米尼为止就到了尽头。在大约公元前550年米利都和其他小亚细亚爱奥尼亚都城臣服于日渐强大的波斯帝国。公元前499年米利都发动了一次起义，但被波斯人镇压了。后来虽然复兴成为希腊的一个重镇，但从来没有再次成为希腊科学中心。
米利都以外的爱奥尼亚人继续着对物质特性的探索。色诺芬尼大约生于公元前570年爱奥尼亚科洛封，后来移居到意大利南部，有迹象表明他将土作为基本物质。在他的一首诗中有这样一句话：“万物皆来源于土，复终于土”。但是或许这不过是他对悼辞“尘归尘，土归土”采用的不同表述。在第五章介绍宗教的时候我们还会遇到色诺芬尼。
大约公元前500年左右在离米利都不远的爱菲斯，赫拉克利特传授火是基本物质的理论。他写了一本书，其中只有部分片段保留下来。其中的一个片段告诉我们，“这个有序的宇宙对于一切都是同一的，非由任何一个神或人所创造，它过去，现在或将来都是永生之火，适时燃烧，适时熄灭。”赫拉克利特强调自然的永恒变化，因而对他来说很自然会把闪耀之火--变化的动因，作为基本元素，而不是更加稳定的土，气和水。
万物不是由一种而是由四种基本元素—水，气，土和火所构成的经典观点可能是恩培多克勒提出来的。恩培多克勒生活在公元前五世纪中叶西西里阿克拉噶斯（今阿格里琴托城），他是本故事早期第一位，几乎也是唯一一位多里安族，而非爱奥尼亚族希腊人。他著有两篇六步格诗，其中许多片段都流传下来。在《论自然》里，我们看到“如何由水，土，气和太阳（火）之混合形成凡物之形之色”以及“火与水与土与无限高之气，由争斗分离，完全平衡，由爱结合，各方相等。”
恩培多克勒和阿那克西曼德使用“爱”和“争斗”或者“正义”和“非正义”可能只是用来比喻有序和无序，类似爱因斯坦有时使用“上帝”来比喻自然界未知的基本定律。但是我们不应该将现代解释强加到前苏格拉底时代的词汇上。在我看来，恩培多克勒将爱和争斗这样的人类情感，或阿那克西曼德将正义和补偿价值观引入到对物质特性的探索突出了前苏格拉底时代与现代物理精神的巨大差距。
这些前苏格拉底时代学者，从泰勒斯到恩培多克勒，似乎认为基本元素都是均匀且不可区分的物质。稍后不久在阿布德拉推出了一个不同观点，一个与现代认识比较接近的观点。阿布德拉位于色雷斯海岸，是由公元前499年爱奥尼亚反抗波斯导致的难民创建的。最早知名的阿布德拉哲学家是留基波。他的观点只有一句话流传下来，表明了一个确定性世界观，“没有什么是无端发生的，万物都是有理由和必然的“。对留基波的继承人德谟克里特知之甚多。他出生于米利都，于公元前五世纪晚期定居于阿布德拉之前曾在巴比伦，埃及和雅典旅居。德谟克里特的著作涉及道德，自然科学，数学和音乐。他的著作许多片段都保存了下来。其中一个片段表述了世上万物皆由微小且不可分的原子（ 希腊语指“不可切割”）构成，原子在虚空中运动。“甜由约定俗成而存在，苦由约定俗成而存在，只有原子与虚空实际存在。”
与现代科学家一样，这些早期希腊学者致力于透过世界表面现象寻求更深层次的知识。世界万物初看起来并不像是由水，或气，土，火，或由这四个一起，另或由原子构成。 深受柏拉图敬佩的巴门尼德将神秘主义推到了极端，巴门尼德是意大利南部爱利亚（现代韦利亚）地方的人。在公元前5世纪前期巴门尼德讲授大自然表面上的变化和多样性只是一种幻觉，这与赫拉克利特观点完全相反。他的学生爱利亚人芝诺（不要与其他芝诺混淆，比如斯多葛派芝诺）极力维护他的观点。在他的著作“攻击”一书中芝诺提出了一系列关于运动不可能存在的悖论。比如，若要走完全程跑道，首先需要完成一半的距离，然后完成剩余距离的一半，一直下去，无穷无尽，因而完成全程跑道是不可能的。基于同样的道理，只要剩余距离仍然可分，对芝诺来说就不可能走完任何确定距离，所以运动是不可能的。
当然芝诺的理由是站不住脚的。正如亚里士多德后来指出的一样，只要每一步行进时间递减的足够快，没有任何理由可以证实为什么不能在有限的时间内完成无限步数。无限序列比如 ½ + 1/3 + ¼ + 。。。之和确实为无穷大，但是无限序列 ½ + ¼ + 1/8 之和为有限值，结果为1.
最令人惊奇的不是巴门尼德和芝诺错的如此离谱，而是他们根本不去尝试解释如果运动不可能，那么为什么物体看起来在运动。事实上从泰勒斯到柏拉图，无论是在米利都，阿布德拉，爱利亚还是在雅典，没有一个早期希腊人致力于应用他们有关实体的理论来解释表象。 这不单单是智力上的懒惰。早期希腊人的恃才傲物使他们不屑于认识事物的表象。这只是思想方法妨碍科学进步的一例。在历史不同时期人们曾经认为圆形轨道比椭圆形轨道更加完美，金子比铅更加尊贵，人比类人猿更加高级。
我们现在是否也在重复同样的错误，由于忽略了看起来不值一视的现象而错过了赢得科学进展的机会。虽然不能肯定，但我存疑。当然我们不可能探索一切，我们会选取研究我们认为（或对或错）会给科学认知带来最佳前景的问题。从事染色体或神经细胞研究的生物学家研究果蝇和墨鱼，而不是更华丽的鹰和雄狮。基本粒子物理学家有时会被指责只全神贯注于那些最高能量下的现象，但是只有在如此高能下我们才可能去产生和研究假想的高质量粒子，比如暗物质粒子，天文学家告诉我们其占有宇宙所有物质的六分之五。再者我们也足够关注低能下的现象，比如令人迷惑的中微子质量，其只有电子质量的百万分之一。
我这里评价前苏格拉底时代的偏见并不意味着说科学不需要先验知识。例如今天我们期望发现最基本的物理定律符合对称原理，即当我们以某种确定方式改变我们的视角时物理定律不变。类似于巴门尼德的不变性原理，一些对称性原理在物理现象里并不是显而易见的 – 称之为自发破缺。也就是说我们的理论方程具有某种简单性，比如会以同样方式处理某类粒子，但是支配实际现象的方程的解并不具有同样的简单性。尽管如此，与巴门尼德坚守不变性原理不同，支持对称性原理的先验猜想是从多年物理实验中发展起来的，这些物理实验试图找寻描述真实世界的物理原理，对称性破缺和非破缺都由实验验证来确认他们的结果。这里不涉及我们应用到人世间的那种价值判断。
随着公元前五世纪晚期苏格拉底，以及其后40年柏拉图的兴起，希腊文明中心舞台移到了雅典，位于希腊大陆上的个别爱奥尼亚都城之一。我们对苏格拉底的了解完全源自于他在柏拉图对话中的形象以及在阿里斯托芬剧本“云”中的喜剧角色。苏格拉底似乎从来没有将他的观点记录下来，就我们所知他对自然科学并不十分感兴趣。在柏拉图对话录《裴多篇》里苏格拉底回忆他在阅读阿那克萨戈拉（在第七章中将有更多介绍）的作品时是多么失望，因为阿那克萨戈拉纯粹从物理角度描述地球，太阳，月亮和恒星，而不管什么是最好的。 柏拉图是希腊贵族，这点与他心目中的英雄苏格拉底完全不同。他是第一个诸多著作皆得以完整保存下来的希腊哲学家。与苏格拉底一样，柏拉图更关注人世间事物，而不是物质的自然特性。他希望从政以便有机会付诸实施他的乌托邦和反民主观点。公元前367年柏拉图接受了戴奥尼夏二世的邀请去叙拉古帮助改革他的政府，但是对叙拉古而言幸运的是改革计划没有任何结果。
在他的对话录《蒂迈欧篇》里柏拉图综合了四种基本元素观点和阿布德拉的原子概念。柏拉图认为恩培多克勒的四元素由微粒组成，微粒形状类似五种数学上称为正多面体实体中的四种。正多面体各个面都是全等的多边形，所有边都相等，相交成相等顶角 （参见技术说明2）。比如立方体是正多面体之一，所有面都是相等的正方形，三个正方形在每个顶角相交。柏拉图设想土的原子是立方形。其他正多面体有正四面体（由四个正三角形面组成的金字塔形），8个边的正八面体，20个边的正二十面体以及12个边的正十二面体。柏拉图认为火原子，气原子和水原子分别具有正四面体形，正八面体形和正二十面体形。这样还剩下一个正十二面体没有算进去。柏拉图设想其代表宇宙。后来亚里士多德引入了第五元素，即以太或精质，他认为以太充满了月亮以外的太空。
许多作品在描述这些早期关于物质本质的猜想时特别强调其如何预示出现代科学的特证。这其中德谟克里特尤其受到推崇。现代希腊一所名牌大学就被命名为德谟克里特大学。确实，人类对组成物质最基本单位的探索持续了上千年，在历史的不同阶段提出过不同的基本元素。在现代早期炼金术士已经识别出三种假定元素：汞，盐和硫。现代化学元素的观点始于18世纪末期由普利斯特里，拉瓦锡，道尔顿等引发的化学革命，包括自然界存在的92种元素，从氢到铀（有汞和硫，但没有盐），以及越来越多的由人工生成的重于铀的元素。在正常条件下，一种纯化学元素由同样类型的原子组成，元素可以由组成他们的原子不同来区分。今天我们更超越化学元素，研究组成原子的基本粒子。但是不管怎样，我们延续着从米利都开始的对自然基本构成的探索。
但是我认为我们不应过分强调古风或古典希腊时期科学具有的现代一面。现代科学拥有一个非常重要的特征，但前面提到的所有思想家（从泰勒斯到柏拉图）完全没有具备，他们中没有一个尝试去验证或深入解释（可能芝诺例外）他们的假想。在阅读他们的作品时人们不禁要问：“你是怎么知道的？”这点无论对德谟克里特或其他人都一样，在他流传下来的作品片段里一点也看不到他尝试呈现物质为什么由原子组成。
柏拉图的五元素论充分体现了他对做出解释的漠不关心的态度。在《蒂迈欧篇》里，他不是从正多面体开始，而是从三角形开始，三角形相连形成多面体的面。是什么样的三角形哪？柏拉图设想应该是角度分别为45度，45度和90度的等腰直角三角形，以及角度为30度，60度和90度的直角三角形。立方形土原子的四方平面可以由两个等腰直角三角形构成，火，气和水的正四面体，正八面体和正二十面体的三角平面每个都可以由两个直角三角形构成（神秘地代表宇宙的正十二面体不能这样构成）。为了对此作出解释，柏拉图在《蒂迈欧篇》里说：”如果有人可以告诉我们更好地构成四体的三角形选项，那么我会欢迎他们提出的批评。至于我们这部分，我们将跳过余下内容 ….. 做出解释将需要太长的篇幅，但是如果有人能够证明事实并非如此，我们将非常欢迎。” 试想在当今社会如果我在一篇物理文章中提出一个有关物质的新设想，而却说需要太长篇幅去解释我的理由，因而挑战我的同行去反证我的设想，会得到什么样的回应。
亚里士多德称早期希腊思想家为physiologi, 有时这被翻译为“物理学家”，但这是误解。Physiologi这个词是指学习自然的学生。早期希腊学者与现代物理学家没有共性。他们的理论没有实效。恩培多克勒猜想元素，德谟克里特猜想原子，但是他们的猜想没能带来对自然界新的认识--而且他们的理论完全无法测试。
在我看来要理解这些早期希腊学者，最好不要把他们当作物理学家，科学家或哲学家，而是当作诗人。
我需要澄清我这样说是什么意思。狭义的诗是指应用韵律，韵脚或头韵的语言。即使从狭义角度来说色诺芬尼，巴门尼德和恩培多克勒也都在作诗。公元前12世纪多里安人的入侵以及青铜器时代迈锡尼文明的没落，希腊人几乎成为文盲。由于没有文字记录，诗几乎成为当代文明流传给后代的唯一途径，因为诗很容易被记住，而散文确很难。公元前700年左右希腊得以文化复兴，但是从腓尼基引入的新字母首先被荷马和赫西奥德用来写希腊黑暗岁月长久口头流传的诗，散文是后来的事。
即使以散文形式写作的希腊早期思想家也采用诗的风格，比如阿那克西曼德，赫拉克利特和德谟克里特。西塞罗说德谟克里特比大多数诗人更像诗人。柏拉图年轻时想成为诗人，虽然他写散文而且在“理想国”里表明对诗的反感，他的写作风格一直受到大众追捧。 我这里说的诗是广义上的诗：泛指具有美学效果的语言，而不是为了说明真相。在读迪伦.托马斯的诗“穿过绿色根茎之力让花凋谢，催人老去”时，我们不会认为这是在严肃地描述植物学与动物学中力的统一，我们也不会去寻求证实。我们（至少是我）会认为这只是表达对衰老和死亡的哀伤。
显而易见柏拉图并不想被从字面上理解。前面提到的例子说明他选择两个三角形作为所有物质基础的论证有多么不足。一个更明显的例子是在《蒂迈欧篇》里柏拉图介绍了历史上曾经繁荣数千年的亚特兰蒂斯王国的故事，柏拉图不可能认真思考过他对几千年前发生的故事真正知道多少。
我并不是说早期希腊学者采用诗意写作是为了回避验证他们的观点。事实上他们认为这根本没有必要。今天我们首先运用我们所提出的理论得出可用实验验证的近似精确结果，然后用实验去测试我们的设想。早期希腊学者以及他们的许多继承者却不是这样，道理很简单：他们从来没有见到别人这样做过。
有迹象表明即使这些早期希腊学者希望被认真对待，有时他们自己也会怀疑他们的理论，他们认为不可能获得可靠的知识。在我1977年有关广义相对论的论文中我介绍了一个例子。在有关宇宙假想章节段首，我引用了色诺芬尼的话 ”至于哲理，没有人见过，也不会有人知晓众神灵和我提到的事情。如果他坚定地说什么是真理，他自己却没有意识到，对所有事情的意见都由命运决定。” 在《论形式》中德谟克里特做了同样的论述 “我们无法确知任何事” 以及 “许多方面都表明事实上我们不知道每件事具体是怎么样的。”
现代物理仍存诗意元素。我们不用诗的风格写作，大多数物理学家的文章也很难达到散文的水平。但是我们寻求理论之美，而且也用审美来指导我们的科研。我们中的一些人认为这样可行，因为我们历经几个世纪在物理研究中不断的成功和失败的锤炼，会有期待得到自然法则的某一方面，通过这个经验我们会体会到这些自然定律特有的美感。但是我们不会把理论之美作为其真实与否的依据。
比如将不同基本粒子作为弦上不同振动模式的弦理论，极其优美。数学上似乎刚刚具备一致性，这样其结构不是随意的，而是在很大程度上被数学一致性的要求所限定。所以他具有严格的艺术之美—像十四行诗或奏鸣曲。遗憾的是弦理论还没有带来任何可用实验验证的预测，结果理论物理学家（至少我们中的大多数）对该理论是否可以真正应用到现实世界抱有开放态度。所有那些自然界诗意的学生，从泰勒斯到柏拉图正缺乏这种对验证的坚定追求。
最早应用算术方法去研究的现象可能是音乐。这是毕达哥拉斯追随者所为。毕达哥拉斯是萨摩斯爱奥尼亚岛人，大约在公元前530年移居到意大利南部。他在那里的克罗托内希腊城创立了一个邪教组织，该组织一直延续到公元前300年。
采用“邪教”一词是合适的。早期毕达哥拉斯学派没有留下任何文字记录，但是根据其他作者的故事讲述，毕达哥拉斯学派相信灵魂的轮回转世。他们穿着白色长袍，禁止食用豆子，因为豆子与人类胎儿相似。他们组织了一种神权政体，在他们的统治下克罗托内人民在公元前510年摧毁了邻城锡巴里斯。
毕达哥拉斯学派与科学史相关的一面是他们对数学的投入。据亚里士多德《形而上学》记载“他们被称为毕达哥拉斯学派，投身于数学，他们率先引领了数学研究，由于潜心于数学，他们认为数学原则是万物的原则。”
他们重视数学可能源于对音乐的观察。他们注意到在弹奏弦乐器时，如果粗度，成分和弹性一样的两根弦长度之比为小整数，那么奏出的音乐很优美。最简单的情形是一根弦是另一根的一半长。用现代术语，我们说这两根弦相差八度。我们用同样的字母标记他们的声音。如果一根弦是另一根的三分之二长，奏出的两个音符形成“五度音程”，一种非常动听的和弦。如果一根弦是另一根的四分之三长，他们发出的动听的和弦叫“四度音程”。相反，如果两根弦长度之比不是小整数（比如比值为100000/314159），或完全不是整数，那么发出的声音很刺耳，很不动听。我们现在知道这有两个原因，与两根弦一起弹奏时发出的声音周期以及泛音的匹配有关。（见技术说明3）。毕达哥拉斯学派不明白这些道理, 那时也没有其他人明白，这个机理直到17世纪才由法国神父马林.梅森做出解释。相反，据亚里士多德记载，毕达哥拉斯学派则断定“整个世界皆为音阶”。这个观点持续很久。比如西塞罗在《论共和国》里讲述了一个故事，古罗马统帅大西庇阿的幽灵将他的孙子引入到音乐王国。 毕达哥拉斯学派取得的最大进步是在纯数学领域，而非物理领域。毕达哥拉斯定理众所周知，即直角三角形斜边构成的正方形的面积等于两个直角边构成的正方形的面积之和。没人知道毕达哥拉斯学派中的哪一位证明这个定理，或是如何证明的。基于比例理论可以给出简单的证明，该理论由柏拉图时代毕达哥拉斯学派塔伦通的阿契塔提出。（见技术说明4，欧几里德《几何原本》卷1命题46给出的证明更加复杂）。阿契塔也解决了一个著名的遗留问题：给定一个立方体，应用纯粹的几何方法做另一个立方体，体积刚好是给定立方体的两倍。 毕达哥拉斯定理直接带来了另一项伟大的发现：几何图形中含有不能用整数之比来表示的长度。如果直角三角形两个直角边长为1（不管单位），那么由这两个边长构成的两个正方形面积之和为 12+12=2， 根据毕达哥拉斯定理，斜边长度一定是一个平方为2 的数。很容易证明平方为2 的数无法用整数之比来表示（见技术说明5）。在欧几里德《几何原本》卷X中给出了证明，亚里士多德早先在《前分析篇》中作为反证法的例子提到了这个定理，但没有给出出处。传说这项发现是由生活在意大利南部梅塔蓬图姆的希帕索斯作出，由于泄漏了这个发现，他被毕达哥拉斯学派的人放逐或可能被杀害。
今天我们把像2 的平方根这样的数叫做无理数—他们不能由整数的比值来表示。据柏拉图记载，昔兰尼城的西奥多勒斯证实3，5，6，… 15，17（即除1，4，9，16等本身是其他整数平方以外的所有整数，这点柏拉图没有明说）等等的平方根也同样是无理数。但是早期希腊人不这样表述，而像柏拉图所表述的，面积为2，3，5 等正方形的边长与单位长度“不可通约”。早期希腊人只知道有理数，对他们而言像2的平方根这样的数只具有几何意义，这个局限制约了算术的发展。
柏拉图学院延续了关注纯数学的传统。据说学院入口有个标识：不懂几何者莫入。柏拉图本人不是数学家，但是他对数学很有热情，这其中部分原因可能是由于他在去西西里指导叙拉古城戴奥尼夏二世的旅途中遇到了毕达哥拉斯学派的阿尔库塔斯。学院里一位对柏拉图影响巨大的数学家是雅典的泰阿泰德。他是柏拉图一个对话录中的标题人物，也是另一部的主要对象。人们把五个正多面体的发现归功于泰阿泰德，正如我们前面介绍过的，五实体为柏拉图的元素理论提供了基础。欧几里德《几何原本》给出的这五个实体是仅有的五个凸面实体的证明可能源自泰阿泰德。（注）。他对现今称为无理数的理论也做出了贡献。 （注：事实上（如技术说明2所讨论），无论泰阿泰德证明了什么，《几何原本》并没有真正证明它所声称的对仅存五个凸面实体可能性的证明。《几何原本》确实证明了对于正多面体，仅存在五种多面体每个面的边数和在每个顶点交汇的面数的组合。但是它并没有证明对于这些数的每种组合只有一种凸面的可能（？）。）
公元前四世纪最伟大的古希腊数学家可能是尼多斯的欧多克索斯，他是阿尔希塔斯的学生，与柏拉图是同时代人。欧多克索斯一生大部分时间居住于小亚细亚港口城市尼多斯，他曾经在柏拉图学院学习，后来又返回学院任教。欧多克索斯没有著作流传下来，但是人们认为他解决了许多数学领域的难题。比如证明同底同高的圆锥体体积是圆柱体的三分之一。（我不知道欧多克索斯不用微积分如何做出证明）。他对数学最大的贡献是引入了严谨风格，定理可以从清晰表述的公理中推导出来。后来欧几里德著作中采用的就是这种风格。事实上，欧几里德《几何原本》中的许多细节都源于欧多克索斯。
欧多克索斯和毕达哥拉斯学派在数学方面取得了伟大成就，但是他们对自然科学带来的影响好坏参半。其一是欧几里德的《几何原本》采用的推理式写作风格被自然科学工作者无止尽地模仿，有时非常不合适。我们会看到亚里士多德关于自然科学的著作很少涉及数学，但是有时会出现对数学推理的拙劣的模仿。比如在他的《物理学》一书中对运动的讨论：“然后A将用C时间穿过B, 用E时间穿过更稀薄的D （若B和D距离相等），时间正比于障碍物的密度。设想B为水，D为空气。”希腊最伟大的物理著作可能是阿基米德的《论浮体》。在第四章我们将详细介绍。该书写的像数学教科书，先有不容置疑的假设，然后是推导出的命题。阿基米德足够聪明，他会选择正确的假设，但是现在科学研究需要的是推理，归纳和猜想。 比这种写作风格更为严重的问题（虽然与此有关）是人们受数学研究而产生的一个错误理解：即通过独立思维可以得出真相。在《理想国》讨论哲学家国王教育时，柏拉图描写苏格拉底争辩说天文学研究应该像研究几何一样。按苏格拉底的意思，仰望天空可能会激发思维，正如观察几何图形可能有助于数学一样，但是这两种情形下获得的知识都来源于纯粹思维。在《理想国》中苏格拉底解释道：“我们应该把天体仅仅作为图形来帮助我们研究其他领域，就像我们面对特殊几何图形一些。”
数学是我们进行物理理论推导的工具。不只如此，它还是一种无可替代的表达物理科学原理的语言。它经常启发出新的认知自然科学的观点。同时，科学的需求也推动了数学的发展。理论物理学家爱德华-威滕的研究工作加深了人们对数学的认识，因此他在1990年被授予数学界最高大奖—菲尔兹奖。但是数学不是自然科学。不结合观察，数学本身不能告诉我们对于世界的任何认知。数学定理也不可能通过观察外部世界得以确定或否定。 这点在古代并不明确，即使在现代早期也是如此。我们前面看到柏拉图和毕达哥拉斯把数学或三角这样的数学概念作为自然界的基本物质组成，我们也会看到一些哲学家认为数理天文学是数学的分枝，而不属于自然科学。
数学与天文学的界限现在已经很明确。我们对数学仍然感到神秘，为什么一些与自然世界毫无关系的数学进展却常常在物理理论中得以实用。物理学家尤金-维格纳在一篇著名的文章中写道：“数学不合情理的有效性”。但是通常我们还是可以很容易区分数学观念与科学原理—科学原理可以通过对现实世界的观察得以最终证实。
有时当代数学家和物理学家会持有不同意见，这通常发生在有关数学严谨性方面。从19世纪早期开始，纯数学研究人员认为严谨至关重要，定义与假设必须准确，推论必须在绝对确定下做出。物理学家更加机会主义，只要求足够的准确，不会导致严重的错误即可。在我的有关量子场论专著前言中，我承认“这本书的部分内容会让热衷数学的读者落泪。” 这会带来沟通问题。数学家告诉我他们常常发觉物理学文献令人恼火地含糊。像我这样需要高级数学工具的物理学家会发觉由于数学家的追求严谨造成他们的文章太过复杂，让人失去兴趣。
一些热衷于数学的物理学家做出了崇高地努力，力图将现代基本粒子物理模型—量子场论—做到更加严谨，而且他们也已经取得了很大进展。但是上个半世纪发展起来的基本粒子标准模型完全没有基于对更高数学严谨性的追求。
欧几里德后的希腊数学持续繁荣。在第四章我们会看到希腊化时代数学家阿基米德和阿波罗的伟大成就。
柏拉图之后希腊探索自然世界的风格发生了转变，不再诗意化而是更加好辩。这种变化在亚里士多德的工作中尤为突出。亚里士多德于公元前384年出生于马其顿的斯塔基拉，他既不是雅典人，也不是爱奥尼亚人。公元前367年他搬到雅典在柏拉图创建的学校—柏拉图学院学习。公元前347年柏拉图去世后亚里士多德离开雅典，在莱斯博斯的爱琴岛和海滨城市阿索斯生活了一段时间。公元前343年亚里士多德被马其顿菲利普二世召回去辅导他的儿子亚历山大，即即后来的亚历山大大帝。
菲利普的军队于公元前338年在喀罗尼亚战役中击败雅典和底比斯之后，马其顿开始统治希腊。公元前336年菲利普去世后亚里士多德回到雅典，在那里他创建了自己的学校—吕刻俄斯。这是雅典四所伟大学校之一，其他三所为柏拉图学院，伊壁鸠鲁花园和斯多葛画廊。吕刻俄斯学校一直持续了几个世纪，可能一直到公元前86年苏拉统治下的雅典被罗马军队洗劫后才关闭。柏拉图学院持续更久，以不同形式一直持续到公元529年，比目前欧洲所有大学的历史都悠久。
亚里士多德流传下来的著作主要是他在吕刻俄斯授课时的讲稿。他们涉及的科目惊人：天文学，动物学，梦，形而上学，逻辑，伦理，辩论，政治，审美学，以及通常被翻译为“物理”的学科。据一位现代译者介绍，亚里士多德的希腊文”精炼，简洁，不太连贯，他的论证精简，思维缜密，”与柏拉图的诗意风格完全不同。我承认我发现亚里士多德的文字常常很沉闷，而柏拉图的文字不会。但是虽然亚里士多德常常会犯错，但他不糊涂，然而柏拉图有时会糊涂。
柏拉图和亚里士多德都是现实主义者，但是体现在不同的意义之上。柏拉图是在中世纪意义上的现实主义者：他相信抽象观念下的现实，特别是事物的理念形式。松树真实的是它的理念形式，而不是单个松树，那只是这种形式的不完美反映。只有形式不变，这也是巴门尼德和芝诺所坚持的。亚里士多德是现代意义上的现实主义者：对他来说，虽然种类极为有趣，但是单个个体才是真实的，像单个松树，而不是柏拉图的形式。 亚里士多德小心的用推理而不是用启示来证实他的结论。我们认同古典学者汉金森的观点：“我们不要忽略亚里士多德是他那个时代的巨人的事实—对于那个时代来说他极富洞察力，头脑敏锐，而且博学。”但是在发现现代科学的过程中亚里士多德思想中的一部分原则必须被摒弃。
首先亚里士多德的著作中充满了目的论：事情之所以以某种形式存在是由于他们所服务的目的。在《物理学》中我们读到：“自然就是结果或目的。如果某一事物历经持续变化而终结，那么最后阶段实际上就是它的最终目的。”
这种对目的论的重视对非常关注生物学的亚里士多德来说再自然不过。亚里士多德曾在阿索斯和莱斯博斯学习海洋生物，他的父亲尼克马库斯曾经是马其顿宫廷御医。几位比我更了解生物学的朋友告诉我亚里士多德对动物的描述令人钦佩。任何研究动物心脏或胃等器官的学者（比如写《动物之构造》的亚里士多德）倾向目的论都很正常--他一定会问为什么动物要生长这些器官。
事实上一直到19世纪达尔文和华莱士的进化学说之后自然学家才开始认识到虽然器官有不同作用，但是它们的演化没有任何目的性。它们之所以是现在这样是经历数百万年不定向遗传变异的结果。当然在达尔文之前物理学家早已学会研究物质和力而不去问它们的目的。 亚里士多德早期对动物学的关注可能也使他非常重视分类学—将事物按类型分开。其中的一些分类我们至今还在应用，比如亚里士多德政体分类：君主政体，贵族政体以及非民主但宪制政体。但是多数分类没有意义。我可以想象亚里士多德如何对水果进行分类：所有水果可以分为三类—苹果，橙子以及非苹果和橙子的所有其他水果。
亚里士多德有一种分类遍布于他的研究中，这种分类成为后来科学发展的障碍。他坚持自然与人为的区别。在《物理学》卷二开头他写道：“存在的事物中一些是自然存在的，一些是由于其他原因，只有自然存在的才值得关注。”可能正是由于这种对自然和人为的区分才致使亚里士多德和他的追随者对实验没有兴趣。如果真正有趣的是自然现象，那创建人为情形有什么好处？
亚里士多德并没有忽略对自然的观察。从看到闪电与听到雷声的时差，或从看到远方三层浆座战船划桨到听到它们发出的声音，他确定声音是以一定速度传播。我们也会看到他通过观察得知地球的形状以及彩虹的原由。但这全都是对自然现象的偶尔观察，不是为了实验的目的而去建立人为环境。
对自然与人为的区分极大地影响了亚里士多德对科学史上一个非常重要问题—落体的认识。亚里士多德讲授实体之所以下落是因为元素土的自然位置朝下，向着宇宙的中心。而火上升是由于火的自然位置在天上。地球是近球形，其中心位于宇宙的中心，因为这样才能使土趋向中心。同样如果让物体自然下落，其下落速度会正比于落体重量。亚里士多德在《天论》中介绍：“一定重量的物体在一定时间内运动一定的距离。重的问题运动同样距离用时要短，时间与重量成反比。例如如果一个物体是另一个物体的两倍重，这个物体运动同样距离耗时是另一个的一半。”我们不能责怪亚里士多德完全忽视对落体的观察。虽然他并不知道原由，空气或其他围绕落体的介质阻力确会使落体速度最终接近常值—称为终速。随着落体重量增加，终速增加（见技术说明6）。可能对亚里士多德更为重要的是落体速度随着重量增加而增加的观察与他的物体下落是由于物体的自然位置向着宇宙中心的思想相符。
对亚里士多德来说，空气或其他介质的存在对理解运动至关重要。他认为不存在阻力的话物体运动速度会达到无限大，这太荒谬，因此上他否认虚空存在的可能。在《物理学》中他主张“让我们来解释根本不存在有些人所坚信的虚空。”但事实上只是落体的终速与阻力成反比。在完全没有阻力的情况下，终速确实是无穷大，但是那样的话落体永远不会达到终速。
亚里士多德在同一章提出了一个更为复杂的论点--在虚空里运动没有什么相对性:“虚空中物体一定处于静止状态；因为在虚空中不存在物体可以相对运动多少的地方。虚空就是这样，内部不具有差别。”但是这个论点应该只针对无限虚空，否则的话虚空中的运动可以相当于虚空外的任何物体。
由于亚里士多德只熟知存在阻力条件下的运动，因而他相信任何运动都有因（注）（亚里士多德指出四种因：质料因，形式因，动力因，及最终因，最终因是目的因—是变化的目的）。（注：希腊字“kineson”常被翻译为”运动“， 事实上其具有广义，泛指任何变化。亚里士多德对运动原因的分类不是只适用于位置的变化，而是适用于任何变化。希腊字”fora”专指位置的变化，通常被翻译为“运移”）。因一定是由其他因所导致，一直这样下去，但是不能无限追溯下去。我们在《物理学》里可以看到，“因为任何物体的运动必然是有推动者在推着它运动。让我们设想一个物体在运移，该物体受到一个自身也在运移的物体的推动，推动者又受到其他物体的推动，一直下去；然而这个序列不会无限继续，必然存在着一个第一推动者。”这个第一推动者的教条后来成为基督教和伊斯兰教相信上帝存在的论据。但是我们后面会看到，在中世纪上帝不能创造虚空的结论给亚里士多德信仰伊斯兰教和基督教的追随者带来了麻烦。
亚里士多德并不因实体不总是向其自然位置运动的事实而困扰。手里握着的石头不会下落，对亚里士多德来说这只是说明了人为因数对自然次序的干扰。但他确实会对向上扔出去的石头的运动问题发愁，石头先会上升一段时间，远离地球，即使石头这时已经离开了手。他是这样解释的（其实等于没有解释），石头之所以会继续向上运行一段时间是因为空气给予的动力。在《天论》第三卷中他解释道：“力传递运动到物体是通过首先在空气中的向上作用。这就是为什么受推动物体即使推动力停止作用后仍然会持续运动的原因。我们会看到该教义在古代和中世纪常常会被拿来讨论或被摒弃。
亚里士多德有关落体的写作风格至少在他的物理里表现的非常典型—他基于假想的第一原理通过非数学推理进行阐明，第一原理本身也只是基于偶尔地对自然的观察，他完全没有试图去测试这些原理。
我并不是说亚里士多德的追随者和继承者把亚里士多德的哲学看作另一套科学。在古代和中世纪还没有不同于哲学的科学概念。探索自然属于哲学范畴。一直到19世纪，当德国大学要为从事艺术和科学学者颁发一个与神学，法律和医学博士学位相当的学位时，他们引入了“哲学博士”学位。早期当人们对比哲学和其他自然学科时，对比的不是科学，而是数学。 哲学史上亚里士多德的影响力无与伦比。在第九章我们会看到一些阿拉伯哲学家对他推崇备至。甚至连阿维罗伊对他也一样遵从。在第十章我们会介绍13世纪亚里士多德如何成为基督教欧洲颇具影响力的人物。这期间托马斯.阿奎那将他的思想与基督教进行融合。在中世纪盛期人们直接称呼亚里士多德为“哲学家”，称呼阿维罗伊为“注释家”。阿奎那之后学习亚里士多德成为大学教育的核心内容。
在乔叟的《坎特伯雷故事》开场白中介绍了一个牛津学者：
也有一位牛津学者
他宁可在床头放置
二十卷亚里士多德哲学书
或红或黑装订
却不讲究衣着，也不拉提琴，弹弦乐。
当然现在情况完全不同。在发现科学进程中把科学与现今称之为哲学的学科分开是至关重要一步。现在虽然科学哲学很活跃，也颇为有趣，但其对科学研究基本毫无影响。
在第十章介绍的起源于十四世纪的早期科学革命很大程度上是对亚里士多德学说的否定。最近一些亚里士多德追随者开展了一场反向革命。极具影响力的历史学家托马斯.库恩描述了他如何从轻蔑到敬仰亚里士多德的转变：
特别是有关运动方面，他的描述在我看来充满严重错误。无论在逻辑方面还是从观察角度，我觉得这些结论都是不太可能的，毕竟亚里士多德曾经是备受敬仰的古代逻辑编纂者。即使他去世两百年后，他在逻辑方面的成就任然发挥着重要作用。就像欧几里德在几何方面的成就一样。。。。。。。为什么转向研究运动和力学后他的天才能力会系统地丧失哪？同样地，为什么他的物理方面的理论即使在他离世几百年一直备受关注哪？。。。。。。突然间我脑海中的各个片段贯穿在一起，我完全理清了头绪。我惊讶的下巴都掉了下来，因为我一下明白亚里士多德事实上是一位杰出的物理学家，但是是那种我做梦也想不到的物理学家。。。。。。我突然找到了读懂亚里士多德的方法。
在我们一起获得帕多瓦大学荣誉学位的时候我听到他的上述言论。后来我让他做出解释，他回应说：“通过我自己阅读（亚里士多德物理学内容）所改变的是我对这些物理成就的理解，而非我的评价。”对此回答我不甚明白：“事实上是一位杰出的物理学家”在我看来就是评价。
关于亚里士多德对实验不感兴趣这点，历史学家大卫.林德伯格做出如此评述：“因此不应当将亚里士多德的科学实践解读为他自身的愚昧或瑕疵（他没有能意识到明显的可改进空间），而是应解读为那是与他所理解的世界相匹配的一种方法，这种方法非常适合于他所感兴趣的问题。”
至于如何评价亚里士多德的成就这样宏大的问题，林德伯格补充说：“用亚里士多德对现代科学的预见程度来评价亚里士多德的科学成就显然不公平而且毫无意义，就好像他的研究目的是为了解决我们现代的问题，而不是他当时面临的问题。”在该书的再版中又说：“正确评价哲学体系或科学理论不是去评价其对现代思想的预见程度，而是其在处理那个时代的哲学和科学问题时取得多大成就。”
这种观点我难以接受。对科学（我把哲学留给别人讨论）至关重要的不是去解决一个人自己时代的一些流行科学问题，而是去认识世界。在此进程中，人们探求答案，研究有助于找到答案的问题。科学进展很大程度上是去发现哪些问题适合研究。
当然人们也应该去理解科学发现的时代背景。除此之外，历史学家的任务取决于他或她想要实现什么。如果历史学家的目的只是为了重现过去，去了解“过去究竟是什么样的”，那么用现代标准去评价过去没有用处。但是如果想了解科学从它的过去到现代的进展过程，那这种评价就是必不可少的。
这个进步是客观的，不是时尚的演化。人们有可能去怀疑牛顿比亚里士多德更了解运动吗？会怀疑我们比牛顿认识更深吗？去问什么运动是自然的，或这种或那种物理现象的意义是什么这样的问题是不会有用的。
认为亚里士多德愚蠢的结论是不公平的，这点我赞同林德伯格的观点。这里我用现代标准评判过去的目的是为了说明我们学会如何认识自然有多么不易，即使如亚里士多德这般才智过人。现代科学实践对没有见识过的人来说完全不是显而易见的。
在亚历山大于公元前323年去世后亚里士多德离开了雅典，之后不久在公元前322年离世。迈克尔.马修斯说他的去世“标准着人类历史上一段最为辉煌知识时代的落幕。”这确实是古典时代的结束。但是正如我们即将看到的，这也标志着科学史上更为光彩时代的开端—希腊化时代。