古希臘的自然哲學是怎樣一步一步發展成現代科學的？
維基百科稱自然哲學為「現代自然科學的奠基」。那麼，自然科學是怎樣如何產生的呢？而它又是怎樣一點一點發展成今天我們熟知的現代科學的呢？
這中間有什麼有趣的故事，科學方法和科學理論又有怎樣的變化？
我非常喜歡歷史，希望有專業人士能夠解答疑問！
謝邀。
這個問題開得還真是大啊，由於這正好是本人的專業（科學史和科學哲學），我來介紹一下科學的發展過程吧。但由於這個問題所包含的內容實在太多，本人在這裡的回答也只能做拋磚引玉的作用，完善這個問題可能需要廣大知友的共同努力。
在這篇文章中，我會以科學知識的改變過程作為線索，向大家解釋科學的發展歷程。
本篇文章篇幅較長，分為三個段落（由分割線分開）：
- 自然科學的起源
- 自然哲學的挑戰者
- 現代科學的產生
那麼現在請大家和我一起進入科學史的奇妙世界……
自然科學的起源
本源
題主在問題描述中提到，維基百科稱自然哲學為「現代自然科學的奠基」。這句話非常精確地概括了自然哲學在科學史上的地位。事實上，有不少科學哲學家將亞里士多德時代的自然哲學看作是科學的原點，甚至其本身就是科學的一部分。
說到這裡你可能想問，為什麼我們說古希臘的自然哲學是科學的原點？難道說其他文明就沒有類似研究自然奧秘的想法嗎？當然有，不僅有而且其他文明對於自然奧秘的研究可能還早於希臘。例如中國就在古代有很多「科學」發現，那麼為什麼不能說中國、埃及等等其他的古文明同樣發展出了科學呢？
科學史學家認為這其中有如下幾個原因……
首先，現代科學本身就源於西方文明。因此在追溯科學源頭的時候，人們自然也會從西方文明的歷史中尋找科學的起源。這聽起來有些「沙文主義」，但考慮我們對科學本源的歸因時，沙文主義確實是不得不考慮的因素。
當然，如果只依賴沙文主義，我們自然是無法找到科學的起源的。因此，我們認為科學起源於古希臘還有一個原因：自然和超自然的分離。
縱觀歷史，大部分的古代文明都沒有把自然現象和超自然分離開來。古代的中國有祭天的儀式，古埃及也有宏偉的金字塔（金字塔代表了對死後世界的信仰）。雖然這些古代文明依靠宗教或者超自然的信仰延續了上千年，並且對人類文明做出了不朽的貢獻，但我們不應該把科學的起源和沒能區分自然與超自然的文明聯繫得太緊密。
古希臘是怎樣做的呢？雖然古希臘人也相信這世上存在神靈，但古希臘人對神靈的信仰要更實際得多。熟悉希臘神話的各位應該知道，古希臘神話中的神靈更加富有人性；並且，人類可以直接和這些神靈交談，甚至違抗他們的旨意。這種對超自然的態度影響了日後古希臘自然哲學的發展。
市集
對古希臘文明發展起到最大貢獻的，莫過於他們的市集（agora）了。
這裡說的市集可不是大家平常說的買菜的地方。在古希臘城邦中，市集不僅有交換物品的作用，人們還會在市集交換思想。市集更像是一個公眾論壇，人們會在一起討論社會制度、哲學家們會就哲學問題辯論等等。
古希臘的這些制度、對超自然的態度以及他們當時豐富的物質生活可能是日後發展出自然哲學的前提條件。
畢達哥拉斯以及他的宇宙
在亞里士多德之前，最為著名的哲學家莫過於蘇格拉底和柏拉圖了。而在蘇格拉底之前，同樣有很多哲學家出現過。這些哲學家們對自然、宇宙、數學等問題已經有了初步的認識，他們甚至已經發展出了自己的宇宙模型。這其中包括大家都很熟悉的畢達哥拉斯。
前文提到了，在蘇格拉底之前，人們對宇宙已經有了一定的見解。畢達哥拉斯更是發展出了他著名的宇宙模型：
在畢達哥拉斯的宇宙觀中，宇宙共分為3個部分：奧林帕斯（olympos）、科斯姆斯（cosmos）和烏拉諾斯（uranus）。這其中，奧林帕斯是神之居所，同時也是宇宙中最為完美的地區，那裡的星星都不會運動。科斯姆斯則是行星運動的地方，而烏拉諾斯則是地球所在的區域，同時也是宇宙中最不完美的部分。
提到畢達哥拉斯的原因在於，我們可以從他的宇宙觀中看出，至少從他的時候開始，人們就已經認為地球處在宇宙的中心了（或者接近宇宙的中心）。這個想法作為主流一直延續好幾千年才被打破。
蘇格拉底和柏拉圖
蘇格拉底和柏拉圖應該是亞里士多德之前最著名的兩位哲學家了。但和後世的哲學家不同，蘇格拉底好像對自然哲學非常不屑。
為什麼蘇格拉底會不屑於研究自然哲學呢？這可能和他的哲學信仰有關。舉例來說，蘇格拉底認為人類的美德不應該來源於對物質的追求。從某種意義上來說，自然世界可能也是最為物質的，因此蘇格拉底對自然世界的興趣可能不是很大。
對於蘇格拉底來說，整個自然世界可能只是理想世界的一種表現形式。自然世界中沒有任何東西是完美的。美好的物質會腐朽、偉大的人會死亡，那麼這世上一定有某個理想世界。蘇格拉底認為自然世界中的所有東西都是這個理想世界在凡間的表現。例如，在理想世界中有某種東西被稱為「狗」。而自然世界的狗只是這個「理想狗」的一種表現形式。而人類之所以能認識到某個東西是狗，是因為人類能通過靈魂和理想世界產生聯繫，從而得知理想世界中的「狗性」，並用這個理想世界的「狗性」來理解自然世界中的「狗」。可以說，我們對於整個世界的知識就處在我們自己的靈魂之中。而蘇格拉底要做的，就是發掘我們的這種潛能。他因此發展出了蘇格拉底教育法，即不通過教導而通過問問題來引導人們發掘自己靈魂中已經存在的對世界的認識。我相信這也是為什麼他被判死刑後不選擇逃跑的原因之一，他應該是相信自己死後能夠進入那個理想的世界。
說完了蘇格拉底，我們來看看柏拉圖做過什麼……
柏拉圖對於哲學的貢獻非常多。這其中包括他的目的論，即，這世上發生的一切都有原因。並且，柏拉圖質疑了人們的認知：他在《理想國》中描述了一群在洞窟中生存的人，他們從出生開始就一直面對著洞窟的牆壁，而他們所看到的只是身後現實世界在牆壁上的投影。他們將這些投影當作現實，因此一生都不知道自己一直被蒙在鼓裡。柏拉圖認為，這些人需要解放自己的認知才能獲得這個世界的真相。而世界的真相可以通過哲學和邏輯來認識到……
亞里士多德和他的世界觀
亞里士多德和他的前輩們不同。他認為這個世界雖然不完美，但我們所能有的也只有這些了。因此，亞里士多德的哲學觀更多地關注我們所在的這個現實世界，而不是那個遙不可及的理想世界。也正是因為此，亞里士多德才有能力發展出他的自然哲學。
提到亞里士多德，我們需要首先明確一下世界觀的概念。所謂世界觀，或者說一個完整的世界觀，應該能夠保證自己和自己是相洽的。好比說，我的世界觀告訴我「世界上所有烏鴉都是黑的」，那麼我就不應該同時相信「世界上還有的烏鴉是白的」。當然，我的世界觀並不一定能夠反映真實世界的情況，但最起碼它需要是自洽的。
那麼，亞里士多德的世界觀是怎樣的呢？
在我們開始前，我希望強調一點。亞里士多德的理論無論和現代科學有多大的抵觸，他的想法都不是莫名其妙的、更不是胡思亂想出來的。亞里士多德的理論可以說是融合了各種直覺的、在當時最先進的想法（我希望你能留意『直覺』二字）。
好比說，亞里士多德認為地球是宇宙的中心。
同時，亞里士多德還認為這世上存在4種元素：地、水、火、風。這其中，地和水為重元素；火和風為輕元素。
他還說，地球是不會動的……
我們暫時不一一列舉亞里士多德有多少種想法，畢竟他的想法沒有多少是被現代科學接受的。我們探究的重點在於，亞里士多德為什麼會有這些想法。
如果你仔細看我上面列舉的三個想法，你會發現亞里士多德的體系驚人地自洽（雖然它們可能還是錯的）。地，作為重元素，有著向『宇宙中心』運動的目標（這是地元素的本質）。地球，主要由地元素構成，因此，地球就只可能在宇宙的中心。而地球由於在很久之前已經運行到了宇宙的中心，所以地球是不需要動的。
不僅如此，亞里士多德的想法還非常符合直覺。比如，從各種直覺上來講，你好像確實不會感覺地球在動。而且，貌似大多數東西確實是由地，水，火，風這四種元素組成的，畢竟即便是在現代科學中，物質也可以被分類為固態，液態，等離子態和氣態。在其他文明中（例如中國），也出現過類似的概念（例如五行）。而地元素是重元素這點就更不用說了，從地上撿起一些土，鬆手后土會掉到地上，明顯土比空氣要重。
綜上所述，人們很容易從直覺中推導出亞里士多德的各種理論。而如果你接受了亞里士多德的一些理論，你也會發現他的其他理論也能構成這個體系。例如：
- 每一個元素都有一個『基本性質』，而這些基本性質導致了它們的行動模式（例如地元素往『宇宙的中心』移動）。
- 水元素同樣是重元素，但不如地元素重（因此泥巴也會往『宇宙的中心』運動，但水最終會停留在土的上面）。
- 在近地區域，一切物質的運動最終都會歸為靜止（沒錯啊，我們在地球上看到的所有東西到最後都停止運動了）。
我舉出的這些例子，只是亞里士多德理論中的一小部分，他的理論還包含各種數學、自然科學和社會科學的理論，同時還包括了很多研究這些課題的方法（是的，亞里士多德時代也是有科學方法的，我們會在後面講到）。而這些理論和方法最為重要的一點是：它們大多都能相洽。
這些相洽的理論和方法，構成了亞里士多德的『世界觀』。這個世界觀像一個拼圖一樣，牽一髮而動全身。
為什麼說亞里士多德的世界觀牽一髮而動全身呢？因為一旦你修改了這個拼圖的其中一個部分（尤其是中間的部分，我們稱為中心理論），整個拼圖就會分崩離析。不信你可以自己試試，把亞里士多德的其中一個理論替換掉，你會發現他的其他理論都會變得很奇怪。假如說地元素不會向宇宙中心移動，那麼地球在宇宙中心這個觀點就很難成立了。當這個理論失效的時候，他的元素論本身是不是也會受到質疑？因此，亞里士多德的世界觀雖然不一定是正確的，但作為一個整體，它確實是自洽的。
而亞里士多德這些理論和推導是基於兩個假設的：
- 萬物皆有本質（nature of things）：這裡所說的的本質（nature），並不完全等同於我們平常說的『事情的本來面目』。它更多的有一種類似於『自然之理』、『道』或者『天命』的意思。很可惜，我沒能在中文裡找到跟它意思完全一樣的詞。我們以地元素來說，它的使命或者『天命』就是往宇宙的中心運行。
- 直覺揭示本質（intuition grasps nature）：這裡的直覺，也不是我們平常說的『靈光一閃』的那種直覺，而是一個受過教育的人，可以用自己飽經世事的慧眼找出事物的那個本質（或者『天命』）。你已經發現了，這個概念和蘇格拉底的「靈魂可以和理想世界進行交流」有異曲同工之妙。
舉例來說，人的本質是思考。一個聰慧的哲學家，一個研究了人類一生的哲學家，可以通過自己的直覺找出人類思考的本質。又或者說，狗的本質是叫喚（我瞎編的），一個養狗人可以通過自己對狗的觀察和直覺找到狗的叫喚本質。
亞里士多德方法
作為世界觀的一部分，亞里士多德不僅發展出了他的理論，同時也基於這些理論發展出了很多科學方法。當然，這些方法可能並不一定是他本人發展出來的。因此我們把亞里士多德和所有存在於他的世界觀體系的方法被統稱為亞里士多德方法。
亞里士多德方法有兩個特點：
- 不贊成使用實驗；
- 數學只可以有限地使用。
我相信受過現代科學教育的知友們一定會覺得非常匪夷所思。畢竟，被現代科學洗腦的（劃掉）你們腦子裡一定有兩個跟以上科學方法截然相反的概念：科學理論需要實驗來驗證；大多數科學理論需要用到數學。但各位可能不知道，無論是實驗法還是數學法在科學史上都算是很年輕的概念。而如果我們由於科學方法的不同而不把亞里士多德的科學看做科學，我們就要做好幾十年後的人們不把我們的科學看做科學的準備，因為科學方法是一直在變化的*。
亞里士多德的科學方法主要基於當時人們的認知。首先，古希臘人將「自然」和「認為」區別得非常開，而自然哲學的目的是研究自然的本質。舉例來說，關在籠子里的鳥和外面飛的鳥行為方式明顯不太一樣。所以，當研究鳥的時候，把它們關在籠子里做實驗明顯是『人為的』，不夠『自然』。那麼怎麼能用實驗來研究自然呢？
至於亞里士多德時代的人們為什麼僅在某些研究中使用數學，是因為他們的知識體系告訴他們，『量變和質變』之間是天壤之別。因此，對於質變的問題（例如皮卡丘為什麼會進化成雷丘），他們是不能使用研究量變的數學的。
亞里士多德研究自然的方法就是上文所說的用「直覺來揭示本質」：當一個理論嘗試使用常識來解釋現象的時候，或者當一個理論是從某一個公理推導出來的時候，它就可以被接受。
大家發現這個科學方法和歐式幾何的推導很像了嗎？因為它們用的其實是同一種方法：
- 一個有經驗的人通過直覺可以知道，『兩點之間直線最短』（公理，不證自明）。
- 由此公理推導出其他歐式幾何理論（或者再加上別的公理）……
- 這些公理+理論一起被接受。
亞里士多德的理論和方法一起構成了自然哲學的起點，但同時也為日後人們挑戰他的世界觀埋下了伏筆……
自然哲學的挑戰者
未完待續，看贊數決定更新速度，但一定會更新完。
*關於科學方法的詳細探討，請閱讀本人系列專欄文章《科學哲學系列》。
如果你覺得好看，千萬別忘了點贊 ！同時，歡迎關注我的專欄愛科慧，這個專欄主要介紹的就是科學的歷史和科學的哲學。
參考
Natural philosophy
Supernatural - Wikipedia
Pythagoras - Wikipedia
The Pythagoreans
Socrates - Wikipedia
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9F%8F%E6%8B%89%E5%9B%BE#/media/File:Plato_Pio-Clemetino_Inv305.jpg
http://www.myck.com.au/wordpress/wp-content/uploads/2015/01/4-Elements-Design-by-Myck-3.jpg
Jigsaw puzzle - Wikipedia
謝邀
@張柳新 大神已經寫的很詳細了，我只是幫大神補充一下古希臘文明對於自然和超自然的劃分。
大神在答案里說：
當然，如果只依賴沙文主義，我們自然是無法找到科學的起源的。因此，我們認為科學起源於古希臘還有一個原因：自然和超自然的分離。縱觀歷史，大部分的古代文明都沒有把自然現象和超自然分離開來。古代的中國有祭天的儀式，古埃及也有宏偉的金字塔（金字塔代表了對死後世界的信仰）。雖然這些古代文明依靠宗教或者超自然的信仰延續了上千年，並且對人類文明做出了不朽的貢獻，但我們不應該把科學的起源和沒能區分自然與超自然的文明聯繫得太緊密。
正如大神所說，古希臘和其它文明的不同的之一就是它區別了自然和超自然。而且在古希臘的大部分時間內，兩者是對立的，即自然哲學和形而上學的對立。
比如巴門尼徳把獲取知識的道路分為兩條，真理之路（存在者存在）和意見之路（不存在者不存在）。這裡的「存在」就是一種超自然，只能通過思維把握；「不存在」是自然，通過感覺被我們所認識。
這種思想能夠追溯到黑暗時代，我們能從赫西俄德的《神譜》中看到一點端倪。
這種神的生殖原則體現了古希臘人樸素的宇宙起源論。這種思想被自然哲學所繼承，他們用「水」，「氣」，「火」等自然物代替神來作為萬物的基質或本源。
從另一個方面看希臘神話：老一代的神王通過囚禁或吞噬自己的子女來維護自己的地位，幸免於難的兒子通過母親的支持反抗父親，並且取代他的權威。從烏蘭諾斯到克利俄斯到宙斯，都是如此。
在神的背後似乎還存在著「命運」，這種超自然的東西是決定性的，不以神或人的意志而轉移。上述思想到赫拉克利特那裡才得到了目前的表述，他把其稱為邏格斯。最後我們要注意的是，哪怕古希臘人區分了自然和超自然，但是他們有著明顯價值取向。
還是拿巴門尼德做例子吧。
他認為感官是騙人的，並把大量的可感覺的事物都斥之為單純的幻覺。唯一真實的存在就是「一」（存在），這種存在和思維是同一的。自然哲學在後期也是走向了形而上學，比如德謨克利特的原子論。原子論已經很有形而上學的味道了，原子只是被分割的「存在」而已。
所以說自然哲學並沒有線性的發展出經驗科學。哲學家們並不重視經驗，他們的宇宙論更多是通過直覺加理性推理所得到的。去看科學簡史，看一遍就大致了解了。
謝邀
一樓回答的已經非常詳盡了，只是不知道是我讀的太快還是怎樣，我沒有看到「米利都學派」。
談到科學哲學，米利都學派是一個不得不提到的，他們一直在探索世界的構成。
想詳細的了解希臘的自然哲學，推薦一本苑舉正教授寫的小書《哲學六講》，寫的很不錯，比較淺顯易懂，反正開卷有益嘛。
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