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古典时期的希腊，在自然科学的研究上，堪称古代最有成就的范例。
这时有关天文、地理、数学、几何、物理、生物、医学等科学知识的积累和理论探讨，都逐渐形成学科体系，虽然还未达到近代自然科学那样的条理性和实验性，却已经标志着人类科学发展过程中的一个重要阶段，就是开始抛弃宗教神学的影响，坚持从物质世界本身去说明事理。
这种实事求是的科学态度和一定程度的考察分析，使许多希腊科学在在一般原理方面常有天才的洞见，不失为近代西方自然科学的诞生。
在这方面哲学家的自然科学研究也作出重要贡献，从恩培多克勒到亚里士多德，无一不在其具体的科学研究成果上显示出科学精神的典范。
一、天文学
古典时期天文学的研究已经开始探索天体运行的客观规律。
1.恩培多克勒
恩培多克勒首先正确解释了日食形成的规律，月亮走在太阳和地球之间；
接着阿那克萨哥拉斯又正确解释了月食，地球走在太阳和月亮之间。他还说，银河是许多远处的星星所发出的光，月亮上有山有谷，而太阳不过是一块灼热的石头，并不存在什么太阳神。
此后天，文学家更热衷于用几何数学和物理原理来解释天文现象，到公元前四世纪的时候，天文学家欧多克索斯就根据实际观测和几何原理，曾经尝试构想宇宙的几何模型。
尽管以地球为中心的模式是错误的，他却是在人类文化史上第一次提出了天体运行的全方位的科学概念。
它不仅试图用科学原理解释一些简单的天文现象，还想以此解释天体的各种不规则运动的规律，也就是说对这些天文学难题力求给予科学的回答，对后世影响非常大。
2.数学与几何
在数学与几何学方面，希腊学者们也努力探求公理、公式，以获取难题的解决。
继毕达哥拉斯以后，古典时期的几何学家已经得出有关平行线、三角线、多边形、圆、球和正多面体的许多定理。
开俄罗斯岛的希波克拉里还致力于画圆为方之类难题的解决，得出了求以两不等径圆弧为边的月牙形面积的方法，后来又有人提出可以把圆看作是无穷多边的正多边形，或以圆外接正多边形的思考方式，为计算圆面积的穷竭法开其端。
后来欧多克索斯以此法用于计算区边形面积和区面体面积。
欧多克索斯的学生美尼克慕斯更是开展了圆锥曲线的研究，显示了古典数学和几何学研究的深度。
3.地理学
在地理学方面则不仅有较多的地方志著述，还开始考虑对地理位置进行科学测量。
天文学家欧多索克斯，提出根据恒星视角，以定地球上某一地点正确纬度的方法，可以说是开科学的地图学之先河。
4.医学
在医学方面，古典时期产生了一位最伟大的希腊医学家，有“医学之父”之称的科斯岛的希波克拉底。
他不仅医术高明，还写有丰富的理论著作，使医学成为真正的科学。
他坚信人的各种疾病都是生理失调和外界影响所致，排斥宗教迷信，强调明确病因，按人用药，并注意保证病人的彻底康复。
他制定了著名的“希波克拉底誓言”，规定医生的职责与医德，至今仍为西方医学界所尊崇。
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