科学史上最早建立的科学体系，是欧几里德的几何学体系。但几何学从严格的意义上来说，并不属于自然科学，因为自然科学都是以某类自然事物、或某类自然现象为研究对象，而几何学以图形、线断为研究对象，更接近于数学。所以，最早建立的自然科学体系，应该是牛顿的经典力学体系。
我们知道，科学体系要建立在观察与实验的基础上，而人类历史上最早的系统观察，是对天象的观察（这与农业历法和占星术的需要有关），最早的实验是“炼金术”实验。但这两者并未使天文学与化学首先发展成科学，反而是力学现象的研究后来居上，最先建立了科学体系。其原因何在呢？
对于这一问题，我们在上一讲里曾结合科学抽象的具体形式——尤其是思想模型——进行过讨论；这里，我们再结合分析方法发展的历史，从另一个侧面予以探讨。上面已经谈到，在人类认识发展的初期阶段，认识自然现象的主要方法是笼统的直观，而认识与人类自身相关的现象的主要方法则是内省。在这种方法论体系下，对于从机械现象、化学现象、生命现象直至心理现象、社会现象这一谱系中，究竟何者为简单、何者为复杂的判定，与近代以分析方法为主的方法论体系不同。在古人看来，心理现象、社会现象是最为简单的，而机械现象相对而言则最复杂。所以，亚里士多德作为人类古代历史上最伟大的“通才”，其思想贡献更多地体现在哲学、伦理学领域，而在类似自由落体之类机械现象的认识上，却显得那么幼稚可笑。
但近代以分析为主的研究方法，却要克服古代人思维中笼统直观的特点，深入客观事物、现象的内部，去发现其本质规律，首先就需要把事物分解开来，这当然应首先拿那些最简单的事物现象开刀；而在近代人的思维方法体系中，最简单、最低级的运动形式正好与古人的看法相反，机械现象、力学现象反而成了最先拿来分解研究的对象。所以，对力学现象的认识最先得到突破，建立了最早的自然科学体系。
力学体系建立后，一方面为化学、生命科学、医学、心理学等科学体系的建立提供了范本，同时，分析方法在力学体系的建立过程中也得到了发展，人们的认识能力也相应提高了，这为更复杂的运动现象的分析研究提供了条件，于是才相继有了化学、医学等科学体系的建立。可见，在近代自然科学体系的建立过程中，分析方法确实立下了汗马功劳，没有分析，就没有近代科学。
运用分析方法在思维中对事物现象进行必要的分割，孤立地研究这些部分，的确能把认识引向深入，但这种思维方法也容易养成一种孤立、片面、静止地观察问题的思维习惯。正因为近代科学体系的建立对分析方法有很大的依赖性，所以近代自然科学与哲学都带有这种认识方法所特有的局限性，即形而上学的思维方式。
人们认识事物不仅要认识其各个部分，更要认识其整体。怎么认识整体呢？这就要用到另一种逻辑思维方法——综合方法。
（二）综合及其在科学认识中的作用
1.什么是综合
综合就是在分析的基础上，把对客观对象一定部分、单元、环节、要素的认识联结起来，形成对客观对象统一整体的认识的思维方法。
2.理解
综合是分析的逆过程，综合方法与分析方法是两种作用、方向完全相反的思维方法。两者都是思维操作方法，都是建立在整体与部分的矛盾之上。
必须强调的一点是，综合是在分析的基础上进行的，没有分析，就谈不到综合。当然，综合的目的是为了从整体上把握对象，但古代人认识世界的方法，也是从整体上去把握对象的，这是不是综合呢？不是，因为这种整体认识缺乏分析的前提和基础，所以只能称之为笼统的直观。
另外要注意的一点是：综合绝不是把事物的各个部分机械地凑在一起。综合必须“有所本”，有所依据，即事物各部分间的本来联系。
3.综合方法在科学认识中的作用
(1)综合是通向科学发现和促使理论发展的重要途径。
综合所导致的科学发现，与分析方法以及观察、实验方法不同。观察实验发现的是感性的事实，分析发现的是关于事物的部分、片段的抽象规定，而综合发现的则是事物的本质以及事物运动发展的规律。如德国医生迈尔随船赴印度考察时，曾根据船员静脉血颜色随外界温度变化的情况，写出了世界上最早的关于能量转化与守恒思想的论文，但只涉及到热功当量、机械运动中动能与势能的转化、气体分子内能的转化、电场与磁场能量的转化等一系列现象、事实都认识清楚后，才由开尔文爵士在综合的基础上正式提出了能量的转化和守恒定律。也只有这种建立在高度综合基础上的科学发现，才称得上是19世纪初自然科学三大发现之一。
至于理论体系的创立和发展，更是离不开综合。像生物进化论、量子力学、分子生物学等学科的创立与发展，都是在大大小小的综合基础上实现的。
(2)综合也是通向技术发明的重要途径。
与纯科学的发展相比，技术发展史上更少革命的色彩，因为技术成果一般情况下总是综合的产物。当今世界上技术更新的周期越来越快，但对比新旧技术而言，往往是革新的成分居多，而这种革新一般都是在综合既有技术要素的基础上实现的。核技术、航天技术、生物工程技术、能源技术、电子技术、通讯技术等等，无一不带有多学科理论、技术综合的色彩。
另外，作为题外话，要特别强调一下综合方法在当今科学界的特殊重要性。大家都知道，当今世界科学发展呈现出一方面分化与分工日益精细的特点，另一方面又出现了交叉、横断、边缘学科大量涌现的趋势。但科学一体化的趋势仅仅是露出苗头而已，离真正的一体化时代仍然相当遥远。分工、分化越来越细致，导致科学研究与可感知世界的距离越来越遥远，“只见树木，不见森林”→“只见树叶，不见树木”→“只见叶脉，不见树叶”。
爱因斯坦等曾极力主张建立具体科学理论的经济性原则，也就是所谓的“奥卡姆剃刀”原则。具体理论是这样，整个科学理论体系也应有类似的要求。时代在呼唤着亚里士多德、牛顿式的人物再次降生。但现代还能产生这样的学者么？现代人机械系统的研究能够为此提供帮助么？
（三）分析与综合的辩证关系
分析与综合是人们在认识客观事物过程中运用的两种思维方式，存在着相互联系、不可分割的关系。
分析把复杂的事物、过程分解为各个部分、片断，综合又把被分割的各个部分、片断联结为一个整体。客观事物与现象总是部分与整体、多样性与同一性相结合的有机整体，建立在这一基础上的分析与综合也必然是相反相成、对立统一的关系。具体表现在如下两方面：
⑴分析与综合互相依存、互为条件、互相补充。
离开分析的综合将是空洞的、无根据的，对整体的认识只能靠猜测、臆断并最终导致思辨，这种猜测、臆断和思辨的结论决不是科学；离开综合的分析，无论这种分析是多么精细、准确、可靠，也不可能自动上升为理论，也不能自动揭示事物的本质及运动发展的规律。这些零散的资料只能揭示事物某些方面的本质，只能说明个别现象。
⑵分析与综合相互转化。这种转化表现在两个方面：
首先，从科学认识的长远进程来看，这两种认识方法是不断交替更迭使用的。分析→综合（假说）→再分析（建言）→再综合（判决）
其次，就具体科学认识活动而言，分析与综合这一矛盾的两方面，其主次地位也是不断转换的。
三、归纳·演绎·类比
任何客观事物，都有一般和个别两个方面。我们说到apple，并不是指某一个特别的苹果，只有“the apple”才有这层含义。一个一个特别的苹果，我们称之为个别（individuality）；但每个苹果，不论多么特别，总具有那个使其成为苹果的东西，这种使一个苹果成其为一个苹果的东西，就是苹果的共性，我们称之为一般（generality）。同样地，每一个人作为“这一个人”，具有其独有的个性，是individuality；而作为“这一个人”，却又具有人的共性，这就是generality。任何事物，都是个别与一般的统一。
而作为科学认识的方法，有个别认识一般的思维方法，就是归纳；通过一般进一步认识个别的主要思维方法就是演绎；而通过个别认识个别、或者通过一般认识一般的思维方法，就是类比。归纳、演绎和类比，都是科学认识中最为广泛应用的逻辑思维方法。
（一）归纳及其在科学认识中的作用
1.什么是归纳
归纳方法是从大量个别事物中概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法，逻辑学上又称为归纳推理。
2.理解
任何事物都是个性与共性的对立统一体，这时归纳法的客观基础。归纳就是把隐藏在个性之中的共性的东西抽出来，挖掘出来；要挖掘，首先就必须有共性存在，如果根本没有共性，就无从挖掘，从而归纳也就失去了存在的依据。
由于个性之中有共性，任何个别事实中总包含着某种一般的东西，这就使归纳的结果具有了一定的可靠性；又因为个性总是比共性丰富，任何个别都不能完全包含在一般之中，因而归纳的结论带有较大或然性。
归纳推理由推理的前提和结论两部分组成。其前提是若干已知的个别事实，属于个别或特殊的判断和陈述；结论是从前提中通过逻辑推理而获得的一般原理，是普遍性的判断和陈述。
3.分类
（1）归纳法在科学认识中的作用与局限：
作用：⑴通过个别科学事实得出普遍性规律；⑵可以使经验性的科学事实上升为一般原理；⑶可以使范围较小的一般原理上升为更普遍的一般原理。
正由于归纳法能够带来科学发现，能够带来规律性、普遍性的结论，因而被称为“发现的逻辑”。
局限：结论的或然性；对归纳结论的检验是个近乎永恒的进程。
（2）历史上归纳方法的发展：
亚里士多的最先提出了两类归纳，即简单枚举归纳法和直觉归纳法。
真正把归纳引入逻辑学、使之在逻辑学中占有重要地位的，是17世纪初英国的培根。他对归纳方法和实验方法的倡导，使之成为“近代实验科学的始祖”。
归纳方法在近代有许多发展。如：穆勒提出了专门研究因果联系的“穆勒五法”；把分析方法与归纳方法结合，产生了旨在提高归纳结论可靠性的科学归纳法；逻辑实证主义把概率引入归纳过程，发展为概率推理；此外还有统计推理、合情推理等。