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古代科学处于科学的萌芽时期，是人类认识发展的幼稚时期。这个时期的科学思想有如下特点。
古人对自然界的认识是从最简单的外部现象开始的。人类的认识是一个从简单到复杂、从现象到本质的发展过程，因此整个科学的发展就是从一些最简单的现象开始起步的。自然科学最先发展起来的是天文学与力学，这两门科学的出发点就是下述最简单的现象：重物直线下落；水往低处流，最后形成水平面；太阳的东升西落，恒星之间的相对位置不变（实际上是变化的，但由于变化得很缓慢，在不长的年代内不易察觉），它们都在做圆周运动；行星视运动的不规则性。简单说来，就是一条垂直直线，一条水平直线，一个圆，一条螺旋线。对这四种现象的解释，就形成了古代天文学与力学的理论体系。
古代科学是从最简单的现象开始的，所以它就尽可能把自然界想象得简单一些，尽量避免把自然界复杂化。古代科学家的主要兴趣，是把比较复杂的东西简单化，而不是在简单的东西内部揭示出复杂性。因此古代建立科学理论的一个基本原则是简单，力求用最简单的原理来说明看来是比较复杂的现象。“自然界不做多余的事情”，亚里士多德的这句话就鲜明地体现了这个思想。而柏拉图则用“匀速”与“正圆”的结合来解释天体的运动，就是这个原则的范例。人的认识是一个从粗线条描绘到细线条描绘的发展过程，在没有弄清楚天体的运行轨道是正圆还是椭圆以前，古人没有根据设想椭圆轨道，却有理由设想正圆轨道。所以古代科学要求从简单的现象出发，用简单的原理来解释比较复杂的现象。如果某些古代理论出现了复杂化的倾向（如天球层、本轮、均轮数目的增加），这在古代科学家看来也不是一件值得称赞的事。
古代科学要达到的另一个目的，就是同人的直观经验与常识一致。人的认识是从感觉经验向理性认识发展的过程，因此古代科学的任务是要能提出一种理论，这种理论对现象的解释符合人们的直观与常识，能够被人们所理解、接受。同直观常识不符合的理论在古代是比较难以提出的，即使有人提出了，也不易流传。比如古人认为上与下、高与低的界限是绝对的，太阳围绕地球旋转，要使物体不断运动，就要不断施加作用力等等，这些观点在后人看来是错误的，可是在当时人看来却是符合直观常识的。常识是科学萌发的土壤，早期的科学不外乎是对常识的概括与解释，它不能同常识相违背，而只能解释常识中的道理。因此古代科学是建立在直观基础上的。当直观材料不够用时，就用猜测来弥补。在古人看来，猜测只要能自圆其说，在逻辑上能自洽，就可以采用。
古人在试图解释自然界一些主要现象时，基本上已经猜到了各种可能性，提出了各种可能的方案。比如在天地形状的问题上，就有天平地平、天曲地平、天平地曲
、天曲地曲、天球地平、天球地球等各种说法。在日地关系上，就有日心、地心、太阳与地球都不是宇宙中心的各种说法。在对世界本质的认识上也大体如此，有一种单质论、多种单质论，在一种单质论中，水、土、火、气都分别被当过本原。此外还有原子论、属性决定物质结构的学说。正因为如此，所以后来许多科学理论大都可以在古代科学思想中找到它的萌芽和雏形。它像一本古老的画册，保存了不少后世科学理论在孩提时代的画像。
古代的科学本质是农业文明的一部分，是自然生存的产物。中国古代科学也以农为本，是一种典型的农业文化。农业生产具有季节性，所以制定历法，授民以时，关系到“民以食为天”的大事。农业生产具有地域性，所以古代地学也比较发达。中国古代数学的特色是计算。《九章算术》由九章构成。第一章方田，计算耕地面积；第二章粟米，各种粮食交换的比例；第三章衰分，各种按比例分配问题；第五章商功，各种工程量和体积的计算。中药都是天然物，以植物为主，故有药农之职业。
古代科学知识的主要来源是日常生产和生活经验，是常识的积累和解释。古人的生产、生活经验是自发形成的，犹如植物可以自发生长一样。中国古代的《齐民要术》、《梦溪笔谈》、《天工开物》、《本草纲目》等都是记叙性文献。贾思勰写《齐民要术》的方法是“采捃经传，爰及歌谣，询之老成，验之行事”。他引用的农谚就有30多条。徐光启向农民请教灭蝗方法，亲自种过甘薯和豆类。李时珍拜农民、药农、果农、樵夫、猎人为师，四处搜集民间单方、验方，并亲自栽培药材。宋应星田头访农，窑坊问艺。
农业生产具有天然的有机性、生态性，所以古代的自然观基本上是朴素的有机论。中国农业社会时间长，农业文化保存得比较好，同西方近代的工业文化和机械论形成强烈的反差。1937年，李约瑟从鲁桂珍那里了解了中国古代科技文化与自然哲学后，对中国科技文化有了强烈兴趣。后来西方一批科学家把目光转向了东方，转向中国的传统文化。玻尔说：“我们在这里面临着人类地位所固有的和令人难忘的表现在中国古代哲学中的一些互补关系。”
日本物理学家汤川秀树说，对于他的宇宙观而言，“老庄思想的影响尤其大”。
普里高津说：“正如李约瑟……在他论述中国科学和文明的基本著作中经常强调的，经典的西方科学和中国的自然观长期以来是格格不入的。西方科学向来是强调实体（如原子、分子、基本粒子、生物分子等），而中国的自然观则以‘关系’为基础，因而是以关于物理世界的更为‘有组织的’观点为基础”。
“这将是西方科学和中国文化对整体性、协和性理解的很好的结合，这将导致新的自然哲学和自然观。”
协同学创始人哈肯说：“协同学含有中国基本思维的一些特点。事实上，对自然的整体理解是中国哲学的一个核心部分。”
突变理论创始人托姆说：“在老子的理论中，有很大一部分是关于突变理论的启蒙论述。我相信今天中国许多喜欢这个学说的科学天才，会了解突变理论是如何证实这些发源于中国的古老学说的。”
美国物理学家卡普拉说：“在诸伟大传统中，据我看，道家提供了最深刻并且最完善的生态智慧。”
古代科学虽原始而质朴，却是一片肥沃的土壤，孕育着许多科学思想的种子，有的刚刚萌发，有的还深埋在土中。只要具备一定的条件，这一颗颗珍贵的种子就会相继萌芽、开花、结果、成材。