得先区分两者的定义和时间线。自然哲学是前科学时期的尝试，依赖思辨和逻辑，而科学靠实证和数学，从自然哲学的母体中独立出来。因此，科学不仅是自然哲学的延伸，更是在实证和可检验性上的突破。

这是一个非常精彩的问题，它触及了科学思想史的核心。科学与自然哲学都试图理解客观世界，但它们在方法论、基础、范围和目标上存在根本性的区别。

简单来说，自然哲学是用哲学思辨和逻辑推理来回答“世界为何如此”的问题，它追求的是一个融贯、合理、符合某种第一原理的世界图景；而科学是用实证检验和数学语言来回答“世界如何运作”的问题，它追求的是一个可预测、可验证、可操作的世界模型。

我们可以通过以下几个维度来详细对比它们的区别：

1. 方法论：思辨 vs.实证

这是最核心的区别。自然哲学主要依靠逻辑推理、思辨和权威。一位自然哲学家会从一些自明的或被认为是不言而喻的第一原理（如“地球是宇宙的中心”“天界的运动是完美的匀速圆周运动”）出发，通过逻辑演绎来推导出关于世界的结论。结论的正确性取决于推理过程是否合乎逻辑，以及前提是否被权威（如亚里士多德、教会）所接受。它不要求结论必须通过实验进行检验。

科学主要依靠观察、实验和数学建模。科学家也会提出猜想或假说（这类似于哲学思辨），但关键的一步是设计实验或寻找观测证据来验证或证伪这个假说。结论的正确性不取决于它是否合乎逻辑或来自权威，而取决于它是否能被重复实验所验证，以及能否做出准确的预测。数学是描述自然规律的精确语言。

举个例子来说明这种情况。亚里士多德认为“重的物体比轻的物体下落得快”，因为他从“物体的本质是趋向其自然位置”这一原理进行推理。这个结论统治了近两千年，但很少有人想去设计实验检验它。伽利略（被视为科学革命的关键人物）据说在比萨斜塔上（可能更主要是通过思想实验和斜面实验）证明了不同重量的物体同时落地，用实证挑战了哲学权威。

2. 知识的根基：第一原理 vs.可观察现象

自然哲学追求终极原因和“为什么”。它的解释最终要追溯到一些形而上的、不可证明的第一原理（如目的因、形式因）。例如，它问“石头为什么下落”，回答则是“因为它的‘土’元素本性是趋向宇宙中心（地球）。”

科学描述现象规律和“怎么样”。它的解释基于可观测、可测量的现象之间的数学关系。它问“石头如何下落”，回答则是“其下落距离与时间的平方成正比（s = 1/2gt²），这是万有引力的一种表现。”

3. 范围与界限：万物一体 vs.分科而学

自然哲学是一个统一的、包罗万象的知识体系。它试图对自然、人类、道德、宇宙的目的提供一个整体性的解释。物理学、生物学、伦理学、神学常常混杂在一起。

科学是分科的、专业化的。它将自己的研究范围严格限定在可观测、可检验的自然现象内。物理学研究物质的运动，生物学研究生命现象，它们有各自的方法和理论，并明确回避对“终极目的”“神意”等形而上学问题做出判断（尽管科学家个人可以有观点）。

4. 进步的模式：阐释 vs.范式革命

自然哲学的知识进步，往往是通过对经典文本进行新的阐释和注释来实现。知识体系相对稳定，变化缓慢。

按照科学哲学家托马斯·库恩的说法，科学是通过“常规科学”和“科学革命”交替发展。常规科学时期是在一个主导“范式”（如牛顿力学）下解决难题；当反常积累到一定程度，就会发生科学革命，旧范式被新范式（如相对论和量子力学）取代。科学知识是可修正、可进步的。

5. 历史关系：从母体中诞生

现代科学是从自然哲学的母体中诞生和分离出来的。从古希腊到文艺复兴，对自然的研究都被称为“自然哲学”。哥白尼、开普勒、伽利略等人仍然自称为“自然哲学家”，但他们的工作方法（强调数学和观测）已经开始颠覆传统的自然哲学。艾萨克·牛顿的巨著名为《自然哲学的数学原理》（1687），这个书名就标志着一种转变，即用数学这门新工具来重建自然哲学，为物理学奠定了基础。

直到19世纪，随着各门学科（如物理学、化学、生物学）日益专业化、实证化，“科学家”（scientist）这个词才被创造出来，以区别于传统的“哲学家”（philosopher）。

6. 小结

自然哲学是科学的前身，它提出了关于世界的根本性问题，但它的方法是思辨性的。科学继承了这些问题，但发展出了一套以实证和数学为核心的严格方法，这使得科学在理解和改造世界方面取得了前所未有的成功。科学可以被看作是一种高度专业化、自我修正的现代自然哲学，它主动放弃了对某些终极问题的追问，以换取在操作层面上无与伦比的精确性和力量。

附表  自然哲学与科学理解客观世界的差异性比较