自然科学大致可分为近代自然科学和现代自然科学。近代自然科学是从古代自然科学发展起来的，是指从16～19世纪这一时期的自然科学，又称为近代实验自然科学。

从15世纪始，人类开始有意识地借助科学发现和发明，并合理利用自然现象、物质和规律，让自然界为人类造福。实验科学的兴起，更使自然科学有了独立的实践基础，这一时期是人类对自然界认识的一次升华。

这一时期的科学有三个重要的代表性成就：一是哥白尼(Nicolaus Copemicus，1473-1543)等人的太阳中心说，其《天体运行论》的发表, 在对宇宙天体结构的解释上, “日心说”推翻了被传统奉为神明的“地心说”， 被称之为近代科学史上的第一次科学革命。

二是维萨留斯(AndreasVesalius，1514-1564)、塞尔维特(MichaelServetus，1511～1553)和哈维(William Harvey，1578-1657)等人对血液循环理论的发现，在对人体结构的解释上, 冲破了传统神学所认为的人体内部不会有循环运动的信条, 使生理学、解剖学、医学从神学中解放出来。

三是科学实验活动的兴起, 培根(Francis Bacon，1561-1626)和笛卡尔(Rene Descartes，1596-1650)等人积极倡导近代科学方法, 要依据实验观察和计算结果的证据得出结论，而不能靠思辨和遐想，科学方法原则和有组织的科学活动对推动科学进一步的发展发挥了重要作用。

三、近代自然科学的科学实验活动兴起

古代自然科学带有“自然哲学”形态，或者以感性直观辅之以哲学思辨和逻辑推理，或者以总结技术上的经验为途径。由于其经验基础的直观性，所用概念及语言一般未经分析，理论依靠猜测及思辨来编织，并受到各种宗教、神话、巫术不同程度的影响，因而，其理论体系多显得笼统、朦胧、粗糙、含混、未能从哲学形态中分离出来[1]。

近代自然科学继承了古希腊哲学思辨、理性的传统，同时将视线投向实践，形成了以观察实验的感想方法与假说推理的理性方法相结合的方法论。科学家们不再像古代学者那样仅仅把感性直观和哲学的思辨作为研究探索的手段。他们对每一种自然现象都严格地在经验材料的基础上透过现象深入本质，求得理论上的说明，并相应建立起严密的理论体系，为此，近代科学家常常需要通过专门的仪器、设备，把某种自然现象从大自然的整体、实际生产过程或技术实践中抽离出来，在人工力量的干预和控制下加以研究，从而获得比感性直观更加可靠和更加准确的认识。近代自然科学由于完成了从经院哲学传统到实证科学方法的转变，从而走出了“自然哲学”形态，数学、物理学、化学、生物学等学科都各自得到发展。在一定意义上可以说，没有实验方法，就不会有近代自然科学的存在和发展。

“实验”是近代自然科学与以往知识最关键的不同。古代人虽然并未完全忽视这方面，但其方法的实质更多在于“观察”，而非“实验”。而培根(Francis Bacon，1561-1626)和笛卡尔(Rene Descartes，1596-1650)，作为近代自然科学的代表，强调要依据实验观察和计算结果的证据得出结论，开辟了通过实验发现自然法则的经验之路[2]。

培根开创了近代的经验主义哲学思路，这是“近代科学”和技术的真正起源。培根在《新工具》中指出：探求和发现真理，有且只能有两条道路。一条道路是从感觉和特殊的东西飞跃到最普遍的公理，从这些原理及其不可动摇的真理出发，去判断，并发现中的公理。这是现在通用的道路。另一条道路则是从感觉和特殊的东西引发出一些公理，经由逐步而无间断的上升，从而最终才达到最普遍的公理。这是真正的道路，但迄今还未有人踏足。

培根认为，只有通过以感官、经验为根基的实验方法“新工具”才能不断地朝向普遍原理上升。因此，他提出了一种新的逻辑理论—归纳逻辑，提倡“观察、实验、经验、归纳、总结、分析，发现真理，验证真理”的新三段思想方法，构成了许多科学的基础，对时代产生了巨大的影响。培根继承和发展了古代关于物质是万物本源的思想，认为世界是由物质构成的，物质具有运动的特性，运动是物质的属性。但是培根所主张的对经验加工主要是指以实验为基础的归纳，因而对数学和演绎的作用估计不足乃至采取不信任的态度。

与培根相同时代的法国哲学家和科学家笛卡尔开创了近代推理主义思路。尽管他对经验的作用估计不足，但对数学的贡献和强调数学方法的意义却对后来的实验科学家有重要的帮助和启示。笛卡尔主张科学起始于怀疑，他认为必须怀疑被信以为真和一般被当作真理的东西，但这种怀疑并不是目的，而是为了保证认识的基础绝对可靠而没有错误[3]  。

笛卡尔倡导科学研究中的演绎法。他在早期的方法论作品《指导心智探求真理的规则》中提到：我们要达到对事物的认识，有双重道路。要么是经验，要么是演绎。他认为必须从几个不证自明的公理出发，一步一步推出其他原理，直至构成一个能够自圆其说的知识体系，而推理的每一步都要清楚明白，只有这样才能到达真理。笛卡尔强调演绎看轻归纳，这是片面的；但是在实验科学家普遍重视归纳方法的条件下，使人们充分注意到运用演绎法论证进行科学研究又有着积极的意义。

正如科恩在《科学中的革命》中所说：任何一位通晓实验技术的人都可以对科学真理进行检验——这正是新的科学与传统知识，无论是旧的科学、哲学或是神学，大相径庭的一个因素。而且，方法很容易掌握，从而使任何一个人都可以做出发现或找出新的真理。正因如此，新的科学成了文明史中最伟大的促进民主的动力之一。17世纪的科学没有哪方面像其方法及方法带来的结果那样富有革命性。[4] （李志民，责任编辑罗文斌）