在中世纪前，宗教和传统一直是了解和指导自然界的信条。诺曼征服后，欧洲的宗教与自然哲学传统被带入了英国，牛津大学与剑桥大学的建立体现了英国对欧洲传统的传承。但由于英国在宗教、文化上与欧洲大陆的疏远，英国发展出一条以光学与磁学为脉络的重视经验与理性的科学传统。新教的兴起和传播严重地削弱了天主教廷以及与教义紧密联系的哲学和科学著作的影响力，也促使哲学家们去寻找可靠的知识基础。因此，在1650年后，出现了两种主要的认识论范式：理性主义与经验主义。

美国著名史学家查尔斯·哈斯金斯在《12世纪的文艺复兴》一书中指出：“像历史上的所有伟大时期一样，中世纪既具连续性又具变化性的特征……在中世纪也有多次知识的复兴，其影响并没有被后来的岁月所淹没，也同样具有人们熟知的15世纪的大变动所具有的特性（哈斯金斯，2006）1－3。”在英国，12—13世纪是学者辈出的时代，产生了索尔兹伯里的约翰（John of Salisbury，1125—1180）、格罗斯泰特（Robert Grosseteste，1168—1253）、罗杰·培根（Roger Bacon，1214—1292）等一批对自然哲学思想做出重要贡献的学者。

格罗斯泰特于1213年担任牛津大学的校长，提出了与亚里士多德体系不同的自然哲学基本观念：自然界真理只能够从众多的个别实际现象的观察中获得，但要借此归纳出普遍真理再反过来推断个别现象，则必须依赖数学方始为功（陈方正，2009）。格罗斯泰特融合了亚里士多德与柏拉图两种相反的精神，提出了实验与理论并重，被克伦比誉为17世纪科学观的起源（Crombie，1953）。格罗斯泰特对于光学的研究［《论光》（De Luce）］探讨了彩虹的成因，通过反复观察与数学语言计算了光的反射与折射，与传统的光学研究不同。同时，他培养了一批向往科学与实验哲学的弟子，其中最著名的为罗杰·培根。

英国早期理性主义者活动的一大特点是，并不想否认宗教在社会生活中的作用，而只是力图将其按照理性的模式进行改造。罗杰·培根便是英国理性精神的典型代表，他认为理性的方法是实验方法，神学武断的教义在逻辑上讲不通，但在宗教上说则是真实的。这种折中的妥协是一种“势力范围”划分的尝试，它表明理性已经进入基督教徒的生活中，理性在英国已经成为人类处理世俗事物时的合法助手。而这种理性观念逐渐发展为“所有真理都必须得到证明”，不通过检验就不会有确切的知识，从而使经验与实验的重要性逐渐显现出来。

中世纪晚期到文艺复兴时期，哥白尼引领了欧洲的天文学革命，古希腊科学开始复兴，数学传统被重拾，新柏拉图主义复兴，科学革命在意大利出现。在英国，数学哲学家们的工作也在不断推进。托马斯·哈里奥特（Thomas Harriot，1560—1621）被称作英国的伽利略，他在剑桥受教育，在这里他不仅接受了英国的经验主义思想，并且学习了数学，成为英国代数学学派的奠基人。哈里奥特认同哥白尼的世界观，他能够制作望远镜，1609年第一次描绘出了他使用望远镜观测月球的图片，早于伽利略4个月；1610年，他又开始了对于太阳黑子的观测，并计算了太阳自转周期；他在《使用分析学》（Artis Analyticae Praxis）中讨论了一次、二次、三次和四次方程的处理以及给定根方程的建立方法等问题，并提出了碰撞定理（Theory of Collisions）。哈里奥特的研究影响了同时期的很多天文学家（如开普勒）和数学家。齐尔塞尔认为现代科学的两个传统，自然哲学的理性传统与工程、实用数学的应用传统在现代以前是相互分隔的。上层社会的学者保留着逻辑训练的传统，实验、定量的方法是属于平民技工的。科学诞生之时，便是技术与实验方法的发展终于克服社会偏见，被学者接受之时（Zilsel，2000）935－949。现代力学的发展便体现了这一融合，哈里奥特成为结合实用数学家与自然哲学家的典型代表（虽然他自己否认这一点）。哈里奥特的工作通过书信与学术群体在英国自然哲学家之间传播，对17世纪初英国的自然哲学活动产生了重要的影响。

英国的宗教改革之前，虽然罗马教廷的控制已不存在，但是伴随着自然哲学的发展，一个问题油然而生：当产生冲突时，究竟是理性还是信仰该充当最后的仲裁？弗朗西斯·培根（1561—1626）带着对经院哲学的强烈不满，离开恪守亚里士多德传统的大学，在这一问题上提出了自己革命性的见解。他强调了知识不是来自上帝或者先哲的书籍，而是来自人类自身的实践经历。“人类获得力量的途径和获得知识的途径是密切联系着的，二者之间没有差别（培根，1984）。”培根提出认识的归纳法，他认为感觉是可靠的，是一切知识的源泉。科学的目的是用新发明和新发现来改善人类生活，在所有能够给予人类利益的事物中，没有什么比发现新技艺和新商品更重要的了。培根在《新工具》《新大西岛》中明确提出了一种归纳法的经验主义哲学方法，应将目光放在伟大的自然界，并勾勒出一个乌托邦式的所罗门宫，极大地影响了英国的自然哲学研究。

不可否认的是，17世纪的英国，自然哲学家群体的确在很大程度上受到了培根的影响，在牛顿之前的英国著名自然哲学家，吉尔伯特（William Gilbert，1544—1603），雷（John Ray，1578—1657），哈维（William Harvey，1578—1657）是其中最为著名的代表，他们的工作与培根提倡的研究方法不谋而合。(www.daowen.com)

吉尔伯特一生以行医为业，但却以一本《论磁》（De Magnete，1600）奠定了他在磁学研究领域的地位。在这部著作中，吉尔伯特首先提及诸多关于磁的神秘传说，比如大蒜使磁石失去磁性，钻石可使铁磁化等等，随后利用实验对这些现象进行了验证。书中总共记录了吉尔伯特所进行的五百多个实验，他的关于磁现象的所有结论，都是基于这些实验。

从时间上来看，吉尔伯特的研究比培根更早，当培根开始发表关于科学方法的论文时，吉尔伯特的磁学研究已经基本完成。从这一点可以看出，培根提倡的实验主义哲学在英国是有传统的，并且在他之前就有学者按照这一传统在进行调查和研究，培根只是经验主义和实验主义哲学的综合者。这种经验主义的传统，不仅影响着英国学者们的研究方法，甚至还影响到他们选择研究领域。哈维在1628年发表《心血运动论》，他发现血液是借由心脏运输到身体各部分的，这项划时代的新发现是综合了无数实验的结果，与传统的医学常识背道而行。

洛克（John Locke，1632—1704）也是经验主义哲学的重要思想家，他认为知识只与观念有关，而观念来自经验。在洛克看来，心灵类似一张白板，没有任何印记，由于我们的身体对外部环境的感觉和对自身内部心理活动的反省而获得了直觉印象，之后变成观念。心灵通过反思观念之间的关系而产生了人类的知识。因而，一切知识的源泉都是经验，真理只源于对自己经验的思考（耿岩，2014）。

在科学革命之前，所有的主要文明都通过观察、宗教、启示或是数学逻辑等方法来获得知识，实验方法的使用极大地增强了人们认识自然的能力。经验主义的思潮鼓励自然哲学家们通过实验，使用科学仪器（望远镜、气压计、真空泵）来捕捉那些普通感官无法感知的信息。由于英国的重商主义政策和较为宽松的宗教管制，很多来自低地国家的商贩，尤其是透镜的磨制者来到了英国。他们带来了娴熟的磨制技术，并有自营的生意，到了17世纪，很多实验家能够很容易地买到上好的镜片，进行光学实验（Roheds，2006）。同时，由于很多从事自然哲学研究的人也将其作为一种创造新技术或者工具的手段，英国的科学很早便具有一种实用主义的态度。比如皇家学会的创立者之一雷恩就曾说，他学到的数学不只可以用来厘清自然规律，也可以用来创造新技术，作为寻找定律的辅助工具。在早期的摸索阶段，追求新知与开发技术是密不可分的，雷恩在这种“混合式数学”上展现了超凡的本领，从天文学仪器到各种形式的工具和发明，都得心应手。

英国的经验主义自然哲学传统在英格兰哺育了一批新兴的中产阶级，他们以自然哲学为自己的爱好，甚至复辟的查理二世都是实验爱好者。这批具有探索精神的现代哲学家通过科学社团、科研机构、大学等方式，有效地组织起来。