大自然憎惡真空。

環(huán)顧四周，你會發(fā)現(xiàn)，大自然每時每刻都處于永不停息的運動中。在天空中展翅飛翔的小鳥，在花叢中顫動翅膀的蜜蜂，靜靜地緩慢地生長著的樹木……，除了這些在有生命世界中運動著的事物之外，即使在無生命的世界中，也充滿了各種運動著的事物。從源頭奔涌而下的溪流，拋向空中的石塊(它們最終總會回落到地面上)，躥動著的火苗，以及卷起漫天塵土的無形的空氣，還有夜空中周而復(fù)始地兜圈子的星星。當(dāng)你看到這些運動著的事物時，好奇心是否曾經(jīng)驅(qū)使你提出這樣的疑問：這些事物為什么會運動？它們的運動有規(guī)律嗎？在對這些形式各異的運動做過細(xì)心的觀察之后，你是否悟出了其中的道理呢？

公元前約300年，古希臘人率先開始研究物體運動的規(guī)律。經(jīng)過多年的觀察和思考，亞里士多德歸納出有關(guān)運動的幾條基本規(guī)律，把它們總結(jié)在一本名為《物理學(xué)》的著作中。根據(jù)亞里士多德的觀念，自然界的運動有三種類型，地面上的物體在豎直方向上的“自然運動”和水平方向上的“強(qiáng)迫運動”，以及天體環(huán)繞地球做圓周運動的“天體運動”。

亞里士多德注意到，許多運動無須外界幫助就可以維持，他把這種運動稱為自然運動。重物從高處自由地向下墜落、氣態(tài)物體總是向上升騰，這些都是自然運動的例子。他認(rèn)為，物體之所以會有這些運動，是由構(gòu)成這些物體的元素的性質(zhì)決定的。

亞里士多德曾經(jīng)提出，地面上的物體都由“土、水、氣、火”四種有重量的和易腐朽的元素構(gòu)成，每一種元素都有它的自然位置?！巴痢迸c“水”的自然位置在下方，而“氣”與“火”的自然位置則在上方，當(dāng)這些元素處于違背它們的自然位置的狀態(tài)時，它們就會有自動回到其自然位置上去的趨勢。構(gòu)成物體的各種元素力圖到達(dá)各自的自然位置就導(dǎo)致了自然運動這種運動形式，自然運動的方式則由構(gòu)成物體的各種元素的數(shù)量比例來確定。

亞里士多德的四元素學(xué)說解釋了地面上的物體的自然運動。石塊等固態(tài)物體含有大量的土元素，如果把它們放到高處，只要沒有受到阻擋，它們就會自動地往下落；氣態(tài)物體含有大量的氣元素，只要不受約束，它們就會自動地向上升騰。這些運動都是物體內(nèi)部所含元素的本性使然。

與豎直方向上的自然運動不同，地面上的物體在水平方向上的運動只有借助外界的幫助才能夠維持，這是一種強(qiáng)迫運動，強(qiáng)迫作用使物體背離其本性而運動。在水平方向上，任意一個方向都是等價的，物體自身不存在朝向任何一個方向運動的趨勢，因此，物體在水平方向上的自然狀態(tài)是靜止。為了讓物體朝向某個方向運動，就必須朝這個方向推動物體，一旦這個方向上的推動因素消失，本來運動著的物體最終會停下來。亞里士多德這個關(guān)于物體在水平方向上的運動規(guī)律的觀念與我們?nèi)粘；顒又杏^察到的現(xiàn)象是一致的，它能夠解釋我們看到的自然現(xiàn)象。

天上的運動與地面上的運動不同。亞里士多德提出，大自然由五種元素組成，除了構(gòu)成地面上的物體的四種元素之外，還存在一種叫做“以太”的元素，它只存在于地球之外的空間中。天上的物體就是由這第五種元素構(gòu)成的，它們的自然位置在天上。以太是一種完美的、永遠(yuǎn)不會腐敗的元素，因此，用它構(gòu)成的天體也必定是完美的，它們的形狀必定呈完美的球形，而它們環(huán)繞地球的運動也必定是完美的圓周運動。

亞里士多德關(guān)于運動的觀念與人們對運動的日常感覺一致，并且能夠在很大范圍內(nèi)解釋觀測到的現(xiàn)象。另一個方面，他的理論以及與之并行發(fā)展起來的地心宇宙體系與基督教的宇宙觀不謀而合。因此，亞里士多德的物理學(xué)在中世紀(jì)的哲學(xué)與文化中起著核心的作用。

在亞里士多德之后約兩千年，伽利略首次對亞里士多德關(guān)于運動的觀點提出了質(zhì)疑，并通過實驗和觀察提出了關(guān)于運動的一些新的想法。此后不久，伽利略的這些工作經(jīng)由牛頓發(fā)展出了一組與亞里士多德物理學(xué)完全對立的運動定律，經(jīng)典物理學(xué)在對亞里士多德物理學(xué)作批判性質(zhì)疑的基礎(chǔ)上拉開了帷幕。