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西方古典哲学启蒙于古希腊的米都学派，成形于亚里士多德，衰弱于东罗马时期，复兴于近代的康德，于黑格尔哲学达到巅峰。在古希腊哲学的启蒙时期，西方哲学之父泰勒斯提出水是万物的本原并创立米利都学派，该学派的代表人物还有阿那克西曼德和阿那克西美尼。阿那克西曼德提出了万物不是源于水而是源于某种无形的物质，后来阿那克西曼德的学生阿那克西美尼将这种无形物质解释为气。赫拉克利特认为万物由火而生，因此处于不断变化之中。恩培多克勒在总结前人观点的基础上，通过增加土元素引入了早期的“水、气、火、土”四元素说。毕达哥拉斯学派则认为万物起源于数，强调理念世界的优越性。德谟克利特则提出了原子说，即万物由不可分割的原子构成。在古希腊的后期，苏格拉底、柏拉图和亚里士多德共同奠基西方古代哲学的基础，古希腊哲学对理念世界的推崇深刻地影响着后世数学与物理学的发展，这是西方哲学的显著特征。与道家思想一元二分（对立统一）的本体论显著不同，西方哲学的本体论是以某种或某些实体性微粒来构想的，这一思想跨度两千多年，直接影响到近现代物理学理论的建立和发展。近代以来笛卡尔的以太说、莱布尼茨的单子论以及现代物理学的弦论都是对西方哲学的实体性本体论的传承，这一传承源远流长且根深蒂固。
公元4世纪以后，在基督教神学在西方社会生活中占据统治地位的中世纪，西方哲学的发展陷入了漫长的停滞期。中世纪早期的神学家奥古斯丁把哲学和神学调和起来论证了基督教教义，促进了基督教神学向欧洲腹地的蔓延与传播。中世纪的哲学研究聚集在证明上帝存在的合理性，产生了所谓的经院哲学。
历经过中世纪千年的思想禁锢，公元14世纪后，欧洲在启蒙运动和文艺复兴中诞生了一大批哲学家、数学家和物理学家。17世纪，笛卡尔的唯理主义哲学和培根的经验主义哲学对后世科学的发展影响重大，对理性与经验的推崇为科学在西方的发展奠定了思想文化基础，由此开启了人类的科学文明时代。正如爱因斯坦所言“西方科学的发展是建立在两项重大成就的基础上的：希腊哲学家们（在欧几里得几何学中）发明的形式逻辑体系，和（文艺复兴时期）发现的通过系统实验找到因果关系的可能性。在我看来，中国的先贤们没有能够走上做出这些发现的道路，是不值得惊奇的”。
18世纪康德哲学的三大批判是西方哲学走向成熟的标志。康德的纯粹理性批判（第一批判）是康德哲学体系的认识论，它奠定了后来的“实践理性批判”和“判断力批判”的基础。在纯粹理性批判中，康德将主体的认知能力划分为“感性、知性和理性”三个层次。感性是主体通过先天的直观形式从外界获得的感官刺激，它是人类认识所能触及的边界。知性是主体通过范畴的使用对感性材料进行综合、统筹、判断，产生的经验与知识。关于知识的来源，康德指出：“尽管我们的一切知识都是从经验开始的，但它们并不因此都是经验中发源的。”康德认为，知识的形成是经验和主体的先天认识结构共同作用的结果。理性在认识论中起到前溯推论的作用，一般理性所持有的原理就是为知性的有条件知识找到无条件者，借此完成知性的统一。康德通过纯粹理性批判认为“一切超越经验界限的知识都是不可能的，亦即人类的一切知识都是关于现象界的知识，而不可能对本体界有任何了解”。康德哲学深刻影响着西方近现代自然科学尤其是物理学的研究范式。
黑格尔通过批判康德、费希特和雅各比等人发展出客观唯心哲学和辩证法，他把这些人的哲学视为主观的反思哲学和片面哲学，因而需要与以总体为基础的真正的哲学区别开来。辩证思维是反映和符合客观事物辩证发展过程及其规律性的思维，其特点是从对象的内在矛盾的运动变化中，从其各个方面的相互联系中进行考察，以便从整体上、本质上完整地认识。辩证思维既不同于那种将对象看作静止的、孤立的形而上学思维，也不同于那种把思维形式看作是既成的、确定的形式逻辑思维。恩格斯曾这样评价黑格尔哲学：“近代德国哲学在黑格尔的体系中达到了顶峰，在这个体系中，黑格尔第一次，这是他的巨大功绩，把整个自然的、历史的和精神的世界描写为处于不断运动、变化、转化和发展中，并企图揭示这种运动和发展的内在联系。”
19世纪，马赫继承了康德哲学并发展成为证实主义。马赫相对运动的哲学观也是源于康德把空间视为主观形式而非客观存在。马赫的相对运动影响了爱因斯坦狭义与广义相对论的创立；马赫的证实主义影响了量子物理学家的研究方式，即抛开一些经典力学的概念，转而以可观测量为基础构建量子力学。
马克思继承了黑格尔的辩证法和费尔巴哈的唯物主义，创立了马克思主义哲学。马克思主义哲学是西方资本主义矛盾发展的历史性产物，是以实践为基础的辩证的唯物论和唯物的辩证法的统一，涵盖了辩证的唯物论、唯物的辩证法、唯物认识论和唯物史观。自然辩证法是恩格斯以其所处时代的自然科学发展为基础，对自然哲学认识论的探索（由苏联学者整理后出版），是马克思主义哲学的一部分。马克思主义哲学是建立在实践基础上与时俱进的世界观与方法论，恩格斯、列宁和毛泽东从不同的历史背景和思想维度丰富和发展了马克思主义哲学。
20世纪以来，西方哲学研究越来越跟不上科学飞速发展的步伐，哲学家不得不将认识自然的工作让位于物理学家。纵观西方哲学的发展史，从古希腊的本体论思辨，到文艺复兴时期的认识论研究，再到20世纪的哲学语言规范性的研究和分析哲学的发展，西方哲学研究高开低走并逐渐没落。一些现代的理论物理学家热衷于接手哲学家的工作，如霍金在《大设计》开篇的“存在之谜”中直言“按照传统，这是些哲学要回答的问题，但哲学已死”，哲学早已跟不上科学特别是现代物理学发展的步伐。于是乎，威腾拨动着宇宙的琴弦试图弹奏出基本粒子，而彭罗斯则畅想着宇宙的循环爆炸，现代的基础物理学研究被各种零散的突发奇想所充斥并莫衷一是。
现代科学技术为人类生活的方方面面都带来了巨大的影响，是否科学也成为人们判定是非的主要甚至唯一标准，至此人类主流的认识论发展到了“科学主义阶段”。自20世纪初以来，现代物理的发展动摇了经典物理学形而上学的基础，但并没有促成人类认识论的根本突破，反倒是物理学的新发现给人们带来了更多的困惑。科学家尤其是物理学家对自然的解释处于认识论的正统地位，但理论物理学自身的混乱却削弱了其权威性。尽管如此，还是有很多哲学家有意或无意地攀附科学理论，一方面为科学理论的正当性进行辩护，另一方面为使自己的哲学观念获得科学的背书。至此，哲学在丧失了对科学的总结能力后又丧失了对科学的批判能力，被进一步地边缘化并沦为了科学的附庸。譬如，一些哲学研究者为攀附物理学，生搬硬套地认为老子所言的“道生一、一生二，二生三，三生万物”与当今的宇宙大爆炸理论是一致的。
物理学至今没有形成自洽的逻辑体系并且一直处于各种矛盾与混乱之中，造成这种困境的主要原因是理论物理研究的唯数学论和系统性思维的缺失，致使作为现代物理学支柱的广义相对论和量子场论存在着难以调和的矛盾。现代物理学不是人类认识论的终点而是更高的起点，物理学研究中的重重困境预示着我们需要从认识论的源头进行根本性的反思与变革。物理学是人类认识论发展的基础，而科学主义却阻碍了人类认识论进一步的发展。科学主义不仅包括教条主义和本本主义，还包括无视实验局限性的实验主义。人们崇尚科学的同时也要反对科学主义，基于整体的辩证思维有助于人们找到物理学实验的局限性，从而改变僵化的物理学研究范式和我们习以为常的教条。