朱熹的思想体系以格物致知论最为重要，且最有影响。分析朱熹的格物致知的思想与科学活动的关系，有助于理解集宋代理学之大成的朱熹思想对当时正处于发展高峰的中国古代科技乃至后来的科技发展所起的作用。

朱熹的格物致知以理一分殊为基础。理一即是总天地万物之理的太极，但天地万物又各有本于理一且互不相同的理，这即是分殊。朱熹较多地强调分殊，他说：圣人未尝言理一，多只言分殊。不知万殊各有一理，而徒言理一，不知理一在何处。且不论他如何能将自然之理与社会伦理道德之理总合为理一，就强调分殊而言，他实际上承认自然之理的特殊性。就自然之理而言，朱熹不只是抽象地谈论自然界整体的一般的理，更多的是把自然界整体划分为部分和个别事物，讨论自然界各具体事物的理。他说：天地中间，上是天，下是地，中间有许多日月星辰、山川草木、人物禽兽，此皆形而下之器也。然这形而下之器之中，便各自有个道理，此便是形而上之道。②又说：天之生物，有有血气知觉者，人兽是也；有无血气知觉而但有生气者，草木是也；有生气已绝而但有形质臭味者，枯搞是也。在这里，朱壹对自然之物进行了大致的分类。朱熹还论及自然界中个别事物之理，池说：的这片板，只是一个道理，这一路子惩地去，那一路子惩地去。如一所屋，只是一个道理，有厅、有堂。如草木，只是一个道理，有桃、有李。如这众人，只是一个道理，有张三、有李四；李四不可为张三，张三不可为李四。又说：虽草木亦有理存焉。一草一木，岂不可以格，如麻麦稻粱，甚时种，甚时收，地之肥，地之碗，厚薄不同，此宜植某物，亦皆有理。②可见，朱嘉的理实际上也包含了具体自然规律的内容。朱熹的格物致知，就其目的而言，是为了达到众物之表里精粗无不到，而吾心之全体大用无不明⑥；就其过程而言，必须去理会那万理，就是去研究具体事物之理。至于格物的具体内容。朱熹说：‘‘上而无极、太极，下而至于一草、一木、一昆虫之微，亦各有理。一书不读，则阎了一书道理；一事不穷，则阙了一事道理；一物不格，则阕了一物道理。须著逐一件与他理会过。⑦可见，格物的内涵是非常广泛的，读书、应事、格自然之物等等均属格物之列。关于格物致知的方法，朱熹强调广泛深入地研究外部事物，以事之详略言，理会一件又士件；以理之浅深言，理会一重又一重⑧。他又十分强调以类而推。他说：今以十事言之，若理会得七八件，则那两三件触类可通。若四旁都理会得，则中间所未通者，其道理亦是此。在归纳、类推的基础上，朱亮把创造性思维过程描述成豁然贯通，不知不觉。自然醒悟。对待前人的知识，朱窘主张要有疑，要见新意。他说：读书无疑者，须教有疑；有疑者、却要无疑。到这里方是长进。‘学者不可只管守从前所见，须除了，方见新意。⑩必须指出的是，朱熹的格物致知所包含的格自然之物并非仅仅从整体上探讨自然界一般的理。还具有格具体的自然之物，对自然之物进行分门别类研究，把握具体自然事物之理的含义；同时，格物致知过程中还包含着归纳、类推、创造性思维的科学方法．体现出怀疑、创新的科学精神。可见，朱熹的格自然之物不仅是自然哲学的研究，也包括自然科学的研究。这样，朱震实际上把科学研究纳入他的格物致知的范畴。

然而，科学研究在朱熹的格物致知中所占的地位是较为次要的。池说：然其格之也亦须有缓急先后之序，岂逐以为存心于一草木器用之间而忽然悬悟也哉!且如今为此学而不穷天理、明人伦、讲圣言、通世故，乃死然存心于一草木一器用之间，此是何学问!如此而望有所得，是炊沙而欲其成饭也。朱熹认为，格物有缓急先后之序，科学研究属缓而后的事。池还说：历象之学自是一家，若欲穷理亦不可以不讲。然亦须大者先立，然后及之，则不至难晓而无不通矣。⑩所谓先立的大者，即是穷天理、明人伦、讲圣言、通世故。他又说：小道，不是异端；小道亦是道理，只是小。如农圃、医、百工之类、却有道理在。只一向上面求道理，便不通了。⑩在他看来，科学所求索的也是道理，但只是小道理，仅有科学研究并不能穷尽事物之理。

朱熹把科学研究放在格物致知中较为次要的地位，这是由于其格物致知的目的在于穷尽事物之理，在明明德，在入于圣贤之域，而仅仅通过科学研究是难以达到这一目的的。尽管如此，朱嘉基于对当时科学发展状况的把握，毕竟把科学研究纳入他的格物致知的范畴，在中国古代学术的发展中，为科学争得了一席之地。朱熹不仅在理论上把科学活动纳入他的格物致知的范畴，而且还身体力行，进行广泛的科学研究。朱熹的科学研究涉及天文学、地学和生物学等诸多领域，根据其研究方式的不同，可概括为如下三种类型：

第一，深入观察各种自然现象。英国著名的中国科技史学家李约瑟曾经说过：朱嘉是一位深入观察各种自然现象的人。⑥在天文观测方面，据《宋史天文志》记载，朱嘉家中有过浑天仪。他曾在讲论历法时说：历法恐亦只可略论大概规模，盖欲其详，即须仰观俯察乃可验。今无其器，殆亦难尽穷也。他也曾请人用竹尺以夏至日依古法立表以测其日中之影，细度其长短。⑥在地理学研究上，朱嘉通过亲身实地考察，指出地理学经典《山海经》、《禹贡》中的不少错误之处，并对后人盲目相信经典而没有实地考察验证，以讹传讹的做法声示不满。他认为，地理学研究必须重视实地考察，而不能仅凭书本，并说：《禹贡》地理，不须大段用心。理会《禹贡》，不如理会如今地理。⑩他非常重视地图的作用，并用胶泥自制立体地图模型。他还考察过高山上有牡颇壳化石的自然现象；亲自观察潮汐现象，观察风、云、雨、雾、露、霜、雪、雷、虹等自然现象的形成；亲自观察佛光；观察不同季节开的花凋谢的难易，等等，或以此验证以往的知识，或据以提出新的见解。第二，运用类推，获取新知。朱熹在科学研究中经常运用以类而推的方法，用已知的东西对自然现象进行类推解释。在宇宙演化方面，朱嘉说：造化之运如磨，上面常转而不止。万物之生，似磨中撒出。天地之形，如人以两盟相合，贮水于内。以于常常掸开，则水在内不出，稍住手，则水漏矣。⑩从这一现象，朱熹推出：天地初间只是阴阳之气。这一个气运行，磨来磨去，磨得急了，便锣许多渣滓；里面无处出，便结成个地在中央。④在地质形成上，朱嘉说：天地始初混吨未分时，想只有水火二者。水之滓脚便成地。今登高而望，群山皆为波浪之状，便是水泛如此。只不知因什么时凝了。初间极软，后来方凝得硬。⑥朱寅认为，大地形成后，处在不断的变迁中。他说：常见高山有螺蚌壳，或生石中。此石即旧日之土，螺蚌即水中之物。下者却变而为高，柔者变而为刚。此事恩之至深，有可验者。④又说：今高山上多有石上贩壳之类，是低处成高。又贩须生于泥沙中，今乃在石上，则是柔化为刚。天地变迁，何常之有。⑥这是他用观察到的自然现象推得大地变迁的结论。在生物起源问题上，朱直说：天地之初，如何讨个人种?自是气蒸结成两个人后，方生许多万物。那两个人，便如而今人身上虱，是自然变化出来。⑩此外，他还用类推方法解释其他许多自然现象。例如：他认为月中黑影是地形倒去遮了他光耳，如镜子中被一物遮住其光，故不甚见也。⑥在解释雪花为什么呈六角形时，他说：盖只是霸下，被猛风拍开，故成六出。如人掷一团烂泥于地，泥必额开成穆瓣也。又，六者阴数，太阴玄精石亦六稽，盖天地自然之数。⑩第三，阐发前人的科学成果。在朱熹格物致知的活动中，读书是最为重要的一环。朱熹的科学研究在很大程度上是通过研读前人的科学著作，对其中的科学思想予以阐发而展开的。他阅读了包括宋代著名科学家沈括的《梦溪笔谈》在内的大量科学论著，被认为是宋代学者中最熟悉《梦溪笔谈》内容并能对其科学观点有所阐发的人。⑥除此之外，朱嘉对宇宙结构理论上的浑天说也予以发展和完善。朱熹认为，在以地为中心的宇宙结构中，天围绕着地运转，而且天的运转才使得地不下坠。池说：天运不息，昼夜辗转，故地挖在中间；使天有一息停，则地须陷下。⑩又说：地则气之渣滓，聚成形质者；但以其柬于劲风旋转之中，故得以死然浮空，甚久而不坠耳。⑩朱熹还设想地在宇宙中央有自转运动。他说：天运有差，地随天转而差。今坐于此，但知地之不动耳。安知天运于外，而地不随之转耶?⑩至于天绕地旋转的方向，未壹吸取张载的天左旋，日月亦左旋的思想，并用以解释太阳、月亮的运行规律。

朱熹的科学研究，就其目的而言，是为了体认超自然的天理，这显然超出了科学的范畴。他的科学研究明显带有古代科学的经验性、直观性和思辨性的特点，他对自然的观察与近代科学意义上的观察、实验有着明显的差异；尤其是他的科学研究主要围绕着前人的科学知识而展开，这有明显的局限性。但又必须看到，朱嘉的科学研究是在中国古代科学背景下进行的，应当予以历史的评价，切不可简单地用近代科学的标准去衡量。需要指出的是，朱窘在科学研究中重视对自然的亲身观察，并以此验证前人的科学观点，或据以提出自己的科学见解，这无疑是具有科学精神的。尤为可贵的是，朱嘉的科学研究是富有成就的。他关于宇宙结构中处于中央的地何以不坠的独特见解，弥补丁张衡以来浑天家所谓地‘缴水而浮，，、天表里有水’’的严重缺陷，把浑天说提高到新水平。④对于前面所引朱蓑语：天地始韧混液未分时和常见高山有螺蚌壳，李约瑟认为，这在古生物学史和地质学上都具有重大意义。李约瑟还认为，朱嘉是第一个辨认出化石的人②，比西方早出400多年。对于朱窘在解释雪花何以呈六角形时将雪花与太阴玄精石的比较，李约瑟称之预示了后来播云技术的发展④。正是由于宋震进行了长期的科学研究，且取得了不少科学成就，有学者认为，朱嘉是历史上一位有相当成就的自然科学家。⑨朱熹通过他的格物致知论，在学术上为科学争得了一席之地，并且还身体力行研究自然，而在这之前，科学是被排斥在学术之外的。因此，朱嘉对中国古代科学的发展是有贡献的。朱窘的思想后来被当作官方学术思想，在从南宋后期到晚清的700年间占主导地位，他的格物致知包括科学活动在内的思想对后世的科学发展具有重要的影响。