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进入北京大学后，吴国盛发现:自己最感兴趣的其实并不是纯粹的物理学问题，而是理论物理学中一些带有思辨性质的基本命题，于是勤于思考的他转入了科学史及科学哲学相关领域的学习--而这其实就已经逐渐进入了哲学的范畴。在强烈的学习兴趣的引导下，4年本科之后他顺利考取了北京大学哲学系自然辩证法专业硕士研究生，师从著名的数学哲学家[[黄耀枢]]先生，从此把自己对哲学的业余爱好变成了一生的学术追求。

1986年，年仅22岁的吴国盛硕士毕业了，当时的他面临着多种选择:出国、从政、做学术，等等。最终，他选择了学术作为他一生的志业，进入了中国社会科学院哲学研究所，从事科学史与科学哲学研究工作，开始了长达13年的社科院的科研与学习生涯。