在数学上引入命题证明的思想，是泰勒斯最大的成就。他把各种定理之间的内在联系通过逻辑证明体现了出来，使数学构成一个严密的体系，为还处于混沌愚昧状态的人们做出了巨大的贡献，并为数学的下一步发展奠定了基础。这种思想的引入标志着人们对客观事物从经验上的认识上升到了理论上的思考，这在数学史上是一次非比寻常的跨跃。
泰勒斯不仅是众多基本定理的发现者（如：“直径平分圆周”、“等腰三角形底角相等”等），还是将数学知识运用到生活当中的实践者。相传他在晴朗的天气里来到了金字塔前，根据相似三角形对应边成比例的数学原理，测算出了金字塔的高度。这种测量就是历史上著名的“泰勒斯测量法”，曾在埃及得到了广泛的运用。
泰勒斯对天文学的痴迷和造诣完全不亚于数学。据说有一天晚上，泰勒斯走在旷野之间，沉浸在满天星斗之中，竟忘了自己还在走路。结果掉进一个坑里，差点摔死。当别人把他救出来时，他的第一句话却是告诉那人明天会下雨！这位只顾观看天空却不看脚下的天文学家还对太阳的直径进行了计算，并且成功预测了公元前585年5月28日的日全食，从而巧妙地结束了一场持续五年之久的战争。
晚年泰勒斯的研究转向了哲学领域，并成为古希腊最早的哲学学派——爱奥尼亚学派的创始人。他认为世界本原是水，“水是最好的”、“水生万物，万物复归于水”。有这样的心得来源于他早年向埃及人学习观察洪水的体会。在尼罗河每年涨退的记录和自己的观察中，他发现每次洪水退后，在留下肥沃的淤泥中蕴藏着无数微小的胚芽和幼虫。他把这一现象与神造宇宙的神话结合起来，得出了万物由水生成的哲学思想。
大约在公元前546年，古希腊智慧的第一个人泰勒斯去世了。他死后，人们在其墓碑上所镌刻的颂词充分显示了对他的敬仰：“他是一位圣贤，又是一位天文学家，在日月星辰的王国里，他顶天立地、万古流芳。”被尊为“希腊七贤之首”、“科学之祖”的泰勒斯，一生的研究几乎涉猎了当时人类的全部思想和活动领域，有这样的颂词也是当之无愧的。
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