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知识的下一次进步见于早期史学家的著作中。最早的或许是赫克特斯（Hecateus，公元前540－475年）。后来又有希罗多德（Herodotus，公元前484…425年），他游历极广。在他的著作中有不少有关人民和国家的宝贵记载。他具有值得钦佩的求知欲，这从他对于尼罗河定期泛滥的原因的探究和思考中，可以看出。在修昔的底斯（Thucydides，公元前460－400年）的身上，可以看到一种更精确的批判精神。他本着一个科学的历史学家的精神，批判了希腊历史的神话时期，以目击者身份描写了伯罗奔尼撒战争，并且记载了雅典的大疫和公元前431年的日食。
原子论的影响还可以在一部分反对者的怀疑中看出来。反对者象原子论者一样，怀疑感官是否能够向我们提供外部世界的信息。但是，他们提出了相反的结论。原子论者认为实在在于物质，而不在于心灵；反对的学派认为感官传达的关于实在的信息虽然是可疑的，但是感觉的确存在，因此，感觉才是唯一的实在。后来一个时代，也出现过从机械论到现象论两种对立的哲学。
在苏格拉底身上，出现了这种反动的富于批判精神的典型。他以查问者的姿态，对诡辩家、政治家和哲学家，无不加以诘难，一遇到无知、愚蠢和自命不凡，就加以揭发。他主张心灵至高无上，因为心灵能领悟真正的“形式”或理想，感官对象只不过是有接近这种“形式”的倾向而已。道德的完美是一种理想；平等是一种理想。但是，两块石头也只能是接近于相等，因为相等是一个极限。苏格拉底认为心灵是唯一值得研究的对象，并且认为真正的自我不是肉体，而是灵魂和内心生活。这样，由于他的影响，人们的注意力就往往离开了对自然界的考察。事实上，从某种观点来看，苏格拉底领导了一次反对爱奥尼亚自然哲学家的唯物主义态度的宗教反动，虽然群众的叫嚣给他加上了无神论者的罪名。柏拉图为什么反对机械决定论，可以在《斐多篇》（Phaedo）描写的著名场面中得到解释。那里叙述了苏格拉底在狱中等待饮毒时刻到来的情景。据柏拉图说，苏格拉底告诉他的朋友们说，在阿那克萨哥拉看来，他的筋骨的本性可能就是他坐在那里的原因。但是，真正的原因是：
由于雅典人觉得给我定罪比较好，所以我也觉得坐在这里比较好，留下来接受他们所定的惩罚比较好，因为我可以发誓，要是当初我不认为接受这个城市给我的任何判决比起溜之大吉来是一个更正当、更体面的办法的话，我的筋骨早就按照有人所说的最上策办法，到了米加腊（Megara）或波奥提亚（Boeotia）了。
苏格拉底在这里表现了一种对不成熟的机械论哲学的自然反感，或许在某种程度上还表现了对于科学态度的误解和敌视。可以肯定，他使得哲学界不再去研究过去和现在，而去考虑未来——所以要创造世界的目的所在。不过，据亚里斯多德说，有两种科学成就完全可以归功于苏格拉底——一些普遍的定义和归纳推理。
他的学生柏拉图（公元前428－348年）是唯心主义的最伟大的代表。在他的身上，怀疑论和神秘主义结合在一起。柏拉图对于自然的看法是从人类需要和意向中先验地推导出来的。神是好的，球是最完美的形式，因此，宇宙必然是球体的。本原物质和延展的空间是同一的；四种元素并不是自然界的字母表上的字母，甚至不是自然界的单词的音节。为了标志时间，才有在圆圈中运行的天体，天体所以作圆运动是上帝使然。柏拉图显然受到了毕达哥拉斯学派关于形式和数的神秘主义理论的影响。他在把这个理论运用到天文学上去的时候，不及毕达哥拉斯派具有现代精神，但是他认为星星是自由地在空间中浮动的，靠它们的神性的灵魂而运动。把柏拉图的一些圆圈联合起来，就可以得到太阳绕地球运转的视轨道。这个天文学学说后来由希帕克和托勒密加以详细发挥。不过，据说柏拉图到了晚年又认识到，如果假定地球是运动的，就可以更简单地说明天文现象。
柏拉图的物理学和生物学带有拟人观的色彩，甚至带有伦理的色彩。爱奥尼亚派认为宇宙是进化而来的，柏拉图却以为宇宙是创造而来的。他的宇宙是一个有形体，有灵魂、有理性的活着的有机体。在《蒂迈欧篇》（Timaeus）中，他根据宇宙和人，即大宇宙和小宇宙的异想天开的类比，从这个学说中，推演出一种关于宇宙的性质和结构的见解来，甚至推演出一种关于人体生理的见解来。大宇宙和小宇宙相似的说法也为阿尔克莽所持有，一直流行到中世纪末。
建立在这种思想基础上的柏拉图的科学，大半是荒唐的。他严厉地非难实验是渎神的，是下流的机械技术。另一方面，他却对数学这种演绎科学，给予高度评价。柏拉图亲自阐明了负数的观念，把线看做是从一点“流出”的——这就是牛顿和莱布尼茨（Leibniz）所发明的“流数法”的萌芽。在数学方面，他把或许是由观察而得、但却由理性加以净化的心理概念，拿来加以逻辑的分析，并展开其推论。这的确是一件值得哲学家去做的既有无限乐趣又十分辛苦的工作。
这些见解引导柏拉图把“理式”说加以发展。这种理论认为，只有“理式”或理念才具有充分的存在和实在，个别的东西是没有充分的存在和实在的。这个学说后来又被应用到分类问题上去。在自然界中，我们看到有无数集团多多少少是类似的；比方说，一方面有各种三角形，另一方面有动植物的“种”。希腊人和中古时代的人从来没有把问题的这两个方面区别开来，也从来没有认识到，要给自然界的种种活的对象分类，有种种困难。他们认为“类”是互相截然分开的，象用来给它们命名的词一样，因此，他们就着手去先验地研究组成类的各个个体的类似点。
为了解释这种类似性，柏拉图以为有一个原型，各个个体都同这个原型有几分符合或接近。柏拉图发现，当心灵开始制订定义并且用适用于任何具体情况的一般性术语来就这些定义进行推论的时候，定义和推理都是同这些假设的类型联系着的。自然界的一切对象都处在经常变化的状态；只有类型是实在的，和保持一成不变的。由此，柏拉图就形成了他特有的那种唯心主义，后世称之为唯实论。这个学说认为，这些理念具有实在的存在，事实上是唯一的实在。个体，不论是死的物质也好，活的东西也好，都只不过是影子。在心灵把握住它们的本质，从而发现类或共相以前，它们之中是没有实在的。只有理念或共相才是理性分析的真正的和适合的主题。
雅典学园的柏拉图的学校一直维持了九个世纪之久——直到公元529年，罗马查士丁尼大帝（Emperor Justinian）才把它封闭了。
亚里斯多德
亚里斯多德于公元前384年生于卡尔息底斯（Chalcidice）的斯塔吉拉（Stagira），公元前322年死于欧比亚（Eubcea）。他是马其顿的国王腓力浦待医的儿子，自己也做过亚历山大大帝的师傅。他师事柏拉图，学习多年之后，自己创立一个新的哲学学派，后世称为逍遥学派（the Peripatetic）。因为当时，先生和学生习惯于在雅典吕克昂（Lyceum）的花园里散步。
亚里斯多德是古代知识的集大成者。在现代欧洲的学术上的文艺复兴以前，虽然也有一些人在促进我们对自然界的特殊部分的认识方面取得可观的成绩，但是，在他死后的数百年间从来没有一个人象他那样对知识有过那样系统的考察和全面的把握，所以，他在科学史上占有很高的地位。中世纪早期知识界的任务之一就是从一些不完善不完备的撮要中尽量吸收他的研究成果；在西方出版亚里斯多德著作全集以后，中古时代后期的著作家们就尽其全力去重新发现他的原意。亚里斯多德的著作是古代世界学术的百科全书，而除物理学和天文学外，他在他所接触到的各种学术方面，大概也真正有所改进。此外，他还是归纳法的创立人之一，还是主张进行有组织的研究的第一人。不过，他所以享有盛名的原因，仍在于他在科学方面和知识分类方面的劳绩。
在留传下来的他的许多著作中，《物理学》（Physical Dis－course）讨论了自然哲学，存在的原理，物质与形式，运动，时间和空间，外重天的永远在运动的球体以及为了使这个外重天运动不已而必须有的不动的原动者（the Unmoved Mover）。亚里斯多德认为要使一个物体运动不已，需要有一个不断起作用的原因，而柏拉图却似乎认为只有使物体离开一条直线的道路，才需要有一个原因。亚望斯多德在《论天》（On the Heavens）一书中就逐渐从外重天上降下来，开始讨论物质和可毁灭的东西，并进而讨论了发生和毁灭。在这个发生和毁灭的过程中，相互对立的原则冷和热，温和燥两两相互作用，而产生了火、气、土、水四种元素。除这些地上元素外，他又添上了以太。以太作圆运动，并且组成了完美而不朽的天体。
（气象学》（Meteorologics）讨论了天和地之间的区域，即行星、彗星和流星的地带；其中还有一些关于视觉、色彩视觉和灯的原始学说。第四册里叙述了一些原始的化学观念。这大概不是出自亚里斯多德的手笔，而是出自他的继承人斯特拉敦（Straton）的手笔。有两种发散物囚禁在地球内部：一种是蒸气状的或温的，金属就是由此生成的；一种是烟状的或干的，不能融化的岩石和矿物就是由此生成的。他对凝固和溶解，发生和腐化以及混合物的特性，都提出了一些见解。在我们看来，亚里斯多德的气象学远不如他的生物学著作那样令人满意，然而这部著作在中世纪后期却有很大的影响。
在精确知识方面，亚里斯多德所取得的最大进步或许应该首推他在生物学方面的贡献。他给生命所下的定义是：“能够自我营养并独立地生长和衰败的力量。”他把动物学分成三部分：（1）关于动物的记录，这一部分讨论的是动物生命的一般现象，因而也就是自然史；（2）论动物的各部分，这一部分讨论的是器官及其机能，因而也就是解剖学和普通生理学；（3）论动物的生殖，这一部分讨论的是生殖和胚胎学。他提到五百种左右不同的动物，有一些叙述得精确而详细，说明他亲自观察过；另有五十种是根据从解剖得来的知识加以叙述的，并附有插图。在叙述其他动物时，他所依靠的是渔人、猎人、牧人和游历家。
自然，这一大堆资料，价值是不等的，但是亚里斯多德记载的事实也有许多是到近几百年来才重新发现的。他认识到鲸鱼是胎生的；他把软骨鱼和有骨鱼区别开来；他描写了鸡胎的发展，注意到心脏的形成，并观察了心脏在蛋壳中的跳动。
在普通胚胎学方面，他的见解也标志着一个重大进步。早先的见解（可能是从埃及得来的）认为父亲才是唯一真正的亲体，母亲只不过供给胎儿一个处所和营养而已。这种信念流传甚广，并且成为古代和现代世界的父系风俗的主要根据。亚里斯多德认识母体对生殖也有贡献，并且认为母亲供给了活跃的男性因素形成所必需的物质。他把胚胎看做是一个自动的机制，一经推动，就自动进行。
在动物分类问题上，较早的对分原则把动物划分成互成对比的两类，如陆上动物和水居动物，有翅动物和无翅动物等等。亚里斯多德反对这个原则。他注意到，按照这个原则分类，就会把具有很近的亲属关系的动物分开，如把有翅蚁分入一类，把无翅蚁分入另一类。他认识到，有必要采用尽可能多的足资区别的特性。靠了这个方法，他制成一个分类表，比以往任何分类表都更接近于现代的分类系统。
在生理学方面，他的结论和学说常常是错误的。但是，就是在这一方面，他似乎也实行过活体解剖，因此，一般来说，他的方法仍然是前进了一大步。例如，在描写了以前的博物学家关于呼吸的意见之后，他指出：“这些作者所以不能对事实给予很好的说明，主要原因在于他们不熟悉内部器官，他们不承认自然界的任何行为都有一个最后因。如果他们追问一下呼吸在动物身上存在的目的何在，同时联系器官即鳃和肺来考虑这个问题，他们本来可以更快地发现其原因。”在这里，他坚持在对器官功能形成见解之前首先要观察解剖构造，这是正确的，不过，他坚持要追问最后因，那就太危险了。他随后就综述了许多动物的构造，描写了它们的肺或鳃的作用。在提出结论时，他当然没有多少化学知识可以依靠，因为当时除空气外，还不知道其他气体存在，而除了对空气加热和冷却外，也想不出空气还会有什么变化。亚里斯多德说，呼吸的目的是要使空气和血液接触，以冷却血液。这个说法在我们看来显然是错误的，但也许是当时所能提出的最好学说。另一方面，看起来值得奇怪的是，阿尔克莽和希波克拉底已经认识到大脑是智慧的所在地，而亚里斯多德还要回到心是智慧总府的旧说。在他看来，大脑只不过是冷却器官而已。此外，他不承认植物有雌雄之别，这也使得这个事实经过很长时间才被人重新发现和最后承认。
在现代意义的物理学方面和天文学方面，亚里斯多德不象在生物学方面那样成功。亚里斯多德所以在生物学方面成功，是因为生物学直到近年来为止，一直主要是一门观察科学。亚里斯多德抨击原子哲学，十分奏效。但这只说明有些物理学说不堪一击。因为这些学说虽然本身是健全的，但并没有建立在实验事实的广泛而详细的基础上。他所以完全拒绝原子说，是因为原子说的推论同他对自然界的其他看法不相符合。而且尽管并没有什么肯定的事实可以证实他的见解，他也竟然能使他的见解得到普遍的公认。
关于亚里斯多德的批判方法，我们可以举他对落体问题的论点为例。这个例子很能说明问题。德谟克利特认为，在真空中，重的原子会比轻的原子降落得快些。亚里斯多德却认为在真空中，物体降落时必定一样快，但是他又认为，这样一个结论是不可想象的，因此决不可能有真空。
除了不承认有空无所有的空间外，他还拒绝了原子说的一切有关的概念。他认为，如果一切物体都是由同一终极物质组成的话，它们按照本性就全都是重的，同时也就没有什么东西本身是轻的或者有自发上升的倾向了。一大堆气或火会比一小堆土或水重，因而土或水也就不可能在气或火中下沉。可是事实上，人们都知道，土或水在气或火中是要下沉的。
亚里斯多德所以发生错误，是因为和阿基米得以前的其他哲学家一样，他缺乏今天所谓的密度或比重观念；他没有能看出，决定物体的升降的是它的单位体积的重量和它周围的媒介的重量的比例。他追随柏拉图的学说，把运动归因于引导一切东西自寻其天然归宿的内在本能。这一认为物体本身按其本质而有较重之分的理论，和亚里斯多德哲学的其他部分一起为中世纪晚期的经院派和神学家所接受。这样，他的阴魂就阻碍了知识的进步，直到公元1590年前后，史特芬（Stevinus）才实际进行实验，证明除了空气阻力所造成的差异不计外，重的物体和轻的物体是按同一速度降落的。这样，在伽利略得知并重新进行这一实验后，才摧毁了亚里斯多德关于轻重是本质特性的看法。
亚里斯多德虽然承认地球是球体，但仍然坚持地球中心说，认为地球是宇宙的中心。他的权威在阻止天文学家接受阿利斯塔克提出的太阳中心说方面，起了很大作用。直到一千七百年以后的哥白尼时代，局面才为之一变。
亚里斯多德由于唾弃原子说，也就回到了毕达哥拉斯派所创始的见解：物质的本质可以在四种不同而相反的本原的基本性质——即热和冷，湿和燥——中找到。这四种性质两两结合，而形成四种元素，即土、水、气、火。土、水、气、火又按不同的比例组成不同种类的物质。如水是湿和冷的组合，火是热和燥的组合，等等。后世的作家把这一学说和希波克拉底的理论混合起来。这个理论认为，人体为四种体液所组成，即血液、粘液、主愁的黑胆和主怒的黄胆。据说，这四种体液的结合就决定了身体的构造，如果某种体液过多，就可以分别造成多血质、粘液质、忧郁质和胆汁质四种气质。这些作家们以为，血液与火有关，粘液与水有关，黄胆与气有关，黑胆与土有关。
在我们看来，这一切都是想入非非的无稽之谈。但是，要了解古代的思想和中古时代的思想，还有要了解我们今天的语言中仍然使用的某些词的来源之一，这些却都是必不可少的。四种元素的学说一直存在到十七世纪，而今天我们在形容朋友的脾气时，还要使用四种体液说的术语。
除了关于各门科学的著作外，亚里斯多德在许多哲学问题上也有不少著作。这些著作合起来对当代和后世都有很深刻的影响。他从他在哲学方面的老师柏拉图那里，接受了许多形而上学的观念。其中有些观念，他按照他的更丰富的自然知识，加以修改。柏拉图看不到实验科学的意义；他的兴趣局限在哲学方面。或许是由于这个缘故，柏拉图关于自然的整个学说，甚至还有他的门生亚里斯多德关于自然的学说，才不及老一辈的自然哲学家的结论符合我们今天所知道的真理。可是，在形而上学方面，柏拉图要比他们深入得多，而在科学细节问题上，亚里斯多德要比他们知识广。
希腊思想中比较富于形而上学性质的方面，同我们没有多大关系。可是，由于柏拉图的理念理论在中古时代的争论和文艺复兴以后现代科学的发展中十分重要，我们不能不再谈谈�