在大约公元前600年左右，古希腊人开始了对自然世界的探索。在公元前600年到公元前400年这一时期，古希腊人奠定了之后600年希腊科学和自然哲学的基础。“万物是活的”，这便是早期希腊哲人们看待宇宙的基本眼界。万物皆为有机体，皆在生长，皆有灵魂，世界是一个有其自身生命、渗透着神性、处于生长过程中的有机体，世间万物都由其生长出来。这是希腊人“自然”观念的原型和要旨，是一种有机论的世界观。希腊人在公元前8世纪到公元前4世纪期间沿着小亚细亚海峡建立了希腊城邦，其中的米利都城诞生了众多著名的早期思想家，例如泰勒斯、阿那克西美尼和阿那克西曼德等，他们组成了众所周知的米利都学派。

公元前600年到公元前400年的哲学活动出现在苏格拉底（公元前469—公元前399）出生之前，因此这一时期通常被称为“前苏格拉底时期”。这一时期哲学家的著作只是通过后来引述他们著作的作者保留下来的一些碎片式的文字。这其中，亚里士多德在他的第一部著作《形而上学》中对前苏格拉底时期的论述很关键。亚里士多德将这些早期的哲学家视作他的前辈，并认为他们对自然的解释非常重要。前苏格拉底时期的哲学家不仅将地震、闪电、风暴、日食、月食等自然现象解释为神的愉快或愤怒，而且认为这些影响反映了自然力量具有规则性。通常情况下，米利都学派的泰勒斯被视作希腊探究自然的第一人，他被可得的残篇描述成一位几何学家、天文学家和工程师。泰勒斯认为世界是由水组成的，并且像一艘船，当世界晃动的时候实际上是水在运动。泰勒斯的这种用自然解释自然的方式成为之后前苏格拉底时期的哲学家解释世界的范式。

前苏格拉底时期的哲学家对自然现象的解释排除了上帝的因素，代之为自然的因素，并且他们采用了多种不同的解释进路来解释他们所观察到的世界的多样性和变化性。在这一时期，他们在物理学和自然哲学领域提出了许多著名的基本问题，其中第一种解释进路被称为元素论者。之所以称其为元素论者是因为，这种解释进路试图通过一种或多种具有属性的基本物质来解释自然的形成。阿那克西曼德（约公元前610—公元前547）假定了一种不确定物质的存在，称为阿派朗或者无定，事物从中而来并最终回到它。阿那克西曼德所介绍的这种观念成为古希腊对变化的解释中最重要的一部分。他将变化视作两种具有相反性质的物质——热和冷交互作用的结果，一种无定的永恒运动产生了热和冷，而热和冷都源自于“阿派朗”这种基本物质。阿那克西曼德的天体演化学说认为，世界是由混沌未分的原质中的对立面分裂而产生的，进而追溯到每天在自然界起作用的普通力量的活动的开端。这就进一步提出了一种理性的机械论的哲学。米利都学派的阿那克西美尼选择了空气这种可感觉的因素作为万物产生的基本物质。作为16世纪一位重要的亚里士多德的注释者，森普利修斯宣称阿那克西美尼的“气本源说”中引起空气变化的是稀疏和稠密——“稀疏使得它变成火，稠密使得它变成风，然后是云，然后是水（当稠密更多时），然后是土，然后是石头：剩余的东西都由这些东西变成。他也同样认为运动是永恒的，并且变化也是从中产生的”。

米利都学派的思想家表现出对事物本质的浓厚兴趣，他们用自然的东西去解释自然，具有里程碑式的意义。但他们却没有进一步关注变化问题，即万物是如何从他们所设想的始基中生成，而又最终复归于它的。赫拉克利特显然对世界的变化有着深刻的洞见。他断言：变化是构成这一切的始基，没有什么东西是真正不变的，永恒只是虚幻。事物表面看似稳定，实则处于无穷的变化中，呈现出一种不断流动的状态。因而便有了赫拉克利特的那句名言：“人不能两次走进同一条河流，因为新而又新的水不断地往前流动。”赫拉克利特认为火是某种最容易动的、永不静止的东西，于是他将火作为万物的始基。他认为：“万物的本原是‘火’，万物都按照对立的斗争和必然性而生成，一出于万物，万物出于一。”火变成水，又变成土，而土又还原成水和火。赫拉克利特的思想中渗透着早期的辩证法萌芽，他认为，火变成水，火就消失于新的存在形式中。每一种东西都这样变成它的对立面，因此每一种东西都是对立性质的统一。同时他认为，宇宙的进程不是偶然的或随意的，而是由“定则”或者规律所支配。在一切变化和矛盾中唯一常住或保持不变的，是位于一切运动、变化和对立背后的规律，是一切事物的理性，赫拉克利特称之为逻各斯（logos）。因此，他认为原始的基质是唯理的基质。赫拉克利特对运动和变化的研究，以及他的朴素辩证法思想和对理性和逻辑的关注对于之后的思想家具有重要意义。赫拉克利特注意变化和运动的现象，而爱利亚学派则坚持认为事物的基质必然永恒、不动，基质的变化和运动令爱利亚学派无法理解。这便引发了著名的动静之辩。

爱利亚学派因其创始人巴门尼德的家乡——爱利亚城而得名。巴门尼德（约公元前515—公元前450）是另一位伟大的西方思想家，他认为，变化是一种幻觉，并且在逻辑上是不可能的。“如果存在有变化，它一定产生于非存在或者产生于存在。如果产生于非存在，它就产生于无，这是不可能的；如果产生于存在，那么它是产生于自身，这就是说，它同它自身是同一的，过去一直是同一的。因此存在只能产生于存在，并且是一个永恒的不变的存在。”巴门尼德表明，多不能从一中衍生出来，因为只有一样东西是存在的，那就是存在。巴门尼德也提出了一种建立在感官知觉之上的理论，他认为感官世界是虚幻的，凡是同思维有矛盾的就不是真实的，因此，需要坚信理性。感官知觉是非实在的，是非存在；只有思维才是实在的，是真存在。换句话说，要接触到实在，我们必须除去一切形体上的差异，只留下一个单一的本质。这才是唯一的实在。这个实在是永恒的、不变的，只受自身的限制，且有均匀的延伸，因而是球形的。在肉眼可见的现象界，非实在的、但仍为人观察到的宇宙是一连串由火与土组成的同心壳；虽然这一切只是“意见”，不一定是“真理”。[7]根据这种理论，存在和非存在产生运动和变化。宇宙是温暖和光明的元素同寒冷和黑暗的元素两种基质混合的结果。有机物产生于黏土。人的思想有赖于他身体中那些元素的混合。温暖的元素知觉宇宙间的温暖和光明，其他的元素知觉其对立面。

爱利亚学派的芝诺，作为巴门尼德的学生，做了很多关于运动不可能的辩护。他提出了四组悖论来证明运动、变化在逻辑上是不可能的。其中最著名的便是“飞矢不动”：飞着的箭在任何瞬间都是既非静止又非运动的。如果瞬间是不可分的，箭就不可能运动，因为如果它动了，瞬间就立即是可以分的了。但是时间是由瞬间组成的，如果箭在任何瞬间都是不动的，则箭总是保持静止。所以飞出的箭不能处于运动状态。芝诺通过这些悖论为爱利亚学派的静止的世界观做出了辩护，同时也使得古希腊对运动问题的研究更进了一步。芝诺于公元前300年左右在雅典创立了斯多葛哲学学派。斯多葛学派相信每一个人都是宇宙常识的一小部分，每一个人都像是一个“小宇宙”，是“大宇宙”的缩影。他们因此相信宇宙间有公理存在，亦即所谓“神明的律法”。由于此一神明律法是建立在亘古长存的人类理性与宇宙理性之上的，因此不会随时空而改变。在这方面，斯多葛学派的主张与苏格拉底相同，而与诡辩学派相异。斯多葛学派除了否认个人与宇宙有别之外，也不认为“精神”与“物质”之间有任何冲突。他们主张宇宙间只有一个大自然。这一学派的主要观点是：“逻各斯”是贯穿万物的、永存不朽的理性；自然界的一切发展和变化都是有规律且符合理性的；人类社会也是有理性的；人同自然界一样都产生于最高的理性——逻各斯，从而得出人人平等的结论。

巴门尼德的思想对其同时代的人及其思想的传承者们都产生了深远影响。巴门尼德的思想使得他们放弃了一元论并认同“有”不能从“无”或者“非存在”中产生出来。为了避免巴门尼德和芝诺提出的悖论和窘境，这些一元论者都成为了多元论者——他们假设多种基本物质的存在共同构成了产生万事万物的始基。其中最著名的多元元素论者当属恩培多克勒，他将土、火、水、气四种元素作为“万物之根”。这四种元素是不变的和永恒的，充塞于宇宙之中，它们结合起来构成物体，而分离开则会导致物体的毁灭。关于是什么东西导致这几种元素的结合和分离，恩培多克勒则假想了两种元素：爱和恨。由于提出了四元素理论，恩培多克勒推出了最基本和最具生命力之一的自然理论，这一理论在18世纪仍然被使用，主要原因是亚里士多德也采用了类似的四元素说作为他的物理学大厦的基石。

阿那克萨戈拉（公元前500—公元前428）同恩培多克勒一样，承袭了爱利亚学派的思想，认为绝对的变化是不可能的。他不同意恩培多克勒的四元素说，认为我们的世界这样丰富，不能用如此少数几个元素就加以说明，因此这类元素一定不止四种。他提出了自己的“种子说”，认为“种子”有各种不同的性质，数目无限多，体积无限小，是构成世界万物的最初元素。阿那克萨戈拉认为种子本身是不动的，推动种子结合和分离的力量在于种子之外的一种东西，他称之为“奴斯”。他认为，宇宙原是无数无穷小的种子的混合体，由于奴斯的作用，原始的混合体发生旋涡运动，这个运动首先从一小点开始，然后逐步扩大，产生星辰、太阳、月亮、气体等等。这种旋涡运动的结果，使稀与浓、热与冷、暗与明、干与湿分开，于是浓的、冷的、湿的和暗的结合为大地，而稀的、热的、干的和明的结合为高空，从而构成了有秩序的宇宙。

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