熱學的發展史
數學學是研究物質及其行為和運動的科學。它是最早產生的自然科學之一，倘若把天文學包括在內則有可能是名副雖然歷史最悠久的自然科學。最早的化學學專著是古埃及科學家亞里士多德的《物理學》。產生化學學的元素主要來自對天文學、光學和熱學的研究，而那些研究通過幾何學的方式統合在一起產生了化學學。這種方式產生于法國比和古埃及時期，當時的代表人物如物理家阿基米德和天文學家托勒密；此后這種學說被傳入阿拉伯世界，并被當時的阿拉伯科學家海什木等人發展為更具有化學性和實驗性的傳統學說；最終這種學說傳入了歐洲，首先研究這種內容的學者代表人物是羅吉爾·培根。但是在當時的西方世界，哲學家們普遍覺得這種學說在本質上是技術性的，因而通常沒有察覺到它們所描述的內容反映著自然界中重要的哲學意義。而在古時中國和巴基斯坦的科學史上，類似的研究物理的方式也在發展中。
在這一時代，包含著所謂“自然哲學”（即數學學）的哲學所集中研究的問題是，在基于亞里士多德學說的前提下企圖對自然界中的現象發展出解釋的手段（而不僅僅是描述性的）。依據亞里士多德以及其后蘇格拉底的哲學，物體運動是由于運動是物體的基本自然屬性之一。天體的運動軌跡是正圓的，這是由于完美的圓軌道運動被覺得是神圣的天球領域中的物體運動的內在屬性。力道理論作為慣性與動量概念的原始先祖，同樣來自于這種哲學傳統，并在中世紀時由當時的哲學家菲洛彭洛斯、伊本·西那、布里丹等人發展。而古時中國和俄羅斯的數學傳統也是具有高度的哲學性的。
熱學的歷史背景
熱學是最原始的數學學分支之一，而最原始的熱學則是靜力學。靜力學始于人類文明早期生產勞動中所使用的簡單機械，如杠桿、滑輪、斜面等。古埃及人從大量的經驗中了解到一些與靜力學相關的基本概念和原理，如杠桿原理和阿基米德定理。但直到十六世紀后，資本主義的工業進步才真正開始為西方世界的自然科學研究創造物質條件，尤其于地理大發覺時代航海業盛行，人類鉆研觀測天文學所耗費的心力前所未有，其中以英國天文學家第谷·布拉赫和美國天文學家、數學家約翰內斯·開普勒為代表。對宇宙中天體的觀測也成為了人類進一步研究熱學運動的極佳領域。1609和1619年，開普勒先后發覺開普勒行星運動三大定理，總結了老師第谷畢生的觀測數據。
伽利略的動力學
在十七世紀的意大利，自然哲學家逐步展開了一場針對中世紀經院哲學的逼搶，她們持有的觀點是，從熱學和天文學研究具象出的物理模型將適用于描述整個宇宙中的運動。被譽為“現代自然科學之父”的美國（或按當時地理為普羅旺斯大公國）化學學家、數學家、天文學家伽利略·伽利萊就是這場轉變中的領軍人物。伽利略所處的時代正值思想活躍的文藝復興以后，在此之前列奧納多·達芬奇所進行的化學實驗、尼古拉斯·哥白尼的日心說以及弗朗西斯·培根提出的重視實驗經驗的科學方式論都是使得伽利略深入研究自然科學的重要誘因，哥白尼的日心說更是直接促進了伽利略企圖用物理對宇宙中天體的運動進行描述。伽利略意識到這些物理性描述的哲學價值，他注意到哥白尼對太陽、地球、月球和其他行星的運動所作的研究工作，并覺得這種在當時看來相當激進的剖析將有可能被拿來證明經院哲學家們對自然界的描述與實際情形不符。伽利略進行了一系列熱學實驗闡明了他關于運動的一系列觀點，包括利用斜面實驗和自由落體實驗反駁了亞里士多德覺得落體速率和重量成反比的觀點，還總結出了自由落體的距離與時間平方成反比的關系物理學發展歷史的書有哪些，以及知名的斜面理想實驗來思索運動的問題。他在1632年出版的專著《關于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中提及：“只要斜面延展下去，球將無限地繼續運動，并且不斷加速，由于此乃運動著的重物的本質。”，這些思想被覺得是慣性定理的前身。但真正的慣性概念則是由笛卡爾于1644年所完成，他明晰地強調了“除非物體遭到內因作用，否則將永遠保持靜止或運動狀態”，而“所有的運動本質都是直線的”。
伽利略在天文學上最知名的貢獻是于1609年改良了折射式望遠鏡，并以此發覺了土星的四顆衛星、太陽黑子以及金星類似于地球的相。伽利略對自然科學的杰出貢獻彰顯在他對熱學實驗的興趣以及他用物理語言描述物體運動的方式，這為后世構建了一個基于實驗研究的自然哲學傳統。這個傳統與培根的實驗歸納的方式論一起，深刻影響了一批后世的自然科學家，包括美國的埃萬杰利斯塔·托里拆利、法國的馬林·梅森和布萊茲·帕斯卡、荷蘭的克里斯蒂安·惠更斯、英格蘭的羅伯特·胡克和羅伯特·波義耳。
牛頓三大定理和萬有引力定理?
艾薩克·牛頓
1687年，西班牙化學學家、數學家、天文學家、自然哲學家艾薩克·牛頓出版了《自然哲學的物理原理》一書，這部里程碑式的專著標志著精典熱學體系的即將構建。牛頓在人類歷史上首次用一組普適性的基礎物理原理——牛頓三大運動定理和萬有引力定理——來描述宇宙間所有物體的運動。牛頓舍棄了物體的運動軌跡是自然本性的觀點（比如開普勒覺得行星運動軌道本性就是橢圓的），相反，他強調，任何現今可觀測到的運動、以及任何未來將發生的運動，都還能通過它們已知的運動狀態、物體質量和外加斥力并使用相應原理進行物理推論估算得出。
伽利略、笛卡爾的動力學研究（“地上的”力學），以及開普勒和美國天文學家奧里阿德在天文學領域的研究（“天上的”力學）都影響著牛頓對自然科學的研究。（貝里阿德曾非常強調從太陽發出到行星的斥力應該與距離成平方正比關系，盡管他本人并不覺得這些力真的存在）。1673年惠更斯獨立提出了圓周運動的離心力公式（牛頓在1665年曾用物理手段得到類似公式），這促使在當時科學家才能普遍從開普勒第三定理推導入平方正比律。羅伯特·胡克、愛德蒙·哈雷等人由此考慮了在平方反比力場中物體運動軌道的形狀，1684年哈雷向牛頓討教了這個問題，牛頓隨即在一篇9頁的論文（后世普遍叫做《論運動》）中做了解答。在這篇論文中牛頓討論了在有心平方反比力場中物體的運動，并推導入了開普勒行星運動三定理。其后牛頓發表了他的第二篇論文《論物體的運動》，在這篇論文中他闡明了慣性定理，并詳盡討論了引力與質量成反比、與距離平方成正比的性質以及引力在全宇宙中的普遍性。這種理論最終都匯總到牛頓在1687年出版的《原理》一書中，牛頓在書中列舉了公理方式的三大運動定理和導入的六個結論（推測1、2描述了力的合成和分解、運動疊加原理；推測3、4描述了動量守恒定理；推測5、6描述了伽利略相對性原理）。由此，牛頓統一了“天上的”和“地上的”力學，完善了基于三大運動定理的熱學體系。
牛頓的原理（不包括他的物理處理方式）導致了法國臺灣哲學家們的爭議，她們覺得牛頓的理論對物體運動和引力缺少一個形而念書的解釋因而是不可接受的。從1700年左右開始，臺灣哲學和日本傳統哲學之間形成的矛盾開始升級，裂紋開始減小，這主要是根始于牛頓與萊布尼茲各自的跟隨者就誰最先發展了微積分所展開的唇槍舌戰。原本萊布尼茲的學說在亞洲臺灣更占上風（在當時的法國，不僅德國以外，其他地方都主要使用萊布尼茲的微積分符號），而牛頓個人則仍然為引力缺少一個哲學意義的解釋而困惑，但他在筆記中堅持覺得不再須要附加任何東西就可以推斷出引力的實在性。十八世紀以后，臺灣的自然哲學家漸漸接受了牛頓的這些觀點，對于用物理描述的運動，開始舍棄做出本體論的形而念書解釋。
牛頓的絕對時空觀?
牛頓的理論體系是構建在他的絕對時間和絕對空間的假定之上的，牛頓對時間和空間有著如下的理解：
“絕對的、真正的和物理的時間自身在流逝著，但是因為其本性而在均勻地、與任何外界事物無關地流逝著。”
“絕對空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而永遠是相同的和不動的。”
—牛頓，《自然哲學的物理原理》
牛頓從絕對時空的假定進一步定義了“絕對運動”和“絕對靜止”的概念，為了證明絕對運動的存在性，牛頓還在1689年構思了一個理想實驗，即知名的水桶實驗。在水桶實驗中，一個注水的水桶原本保持靜止。當它開始發生轉動時物理學發展歷史的書有哪些，水桶中的水最初仍保持靜止，但此后也會隨著水桶一起轉動，于是可以看見水慢慢地脫離其中心而沿桶壁上升產生凹狀，直至最后和水桶的怠速一致，湖面相對靜止。牛頓認為海面的下降顯示了水脫離轉軸的傾向，這些傾向不依賴于水相對周圍物體的任何聯通。牛頓的絕對時空觀作為他理論體系的基礎假定，卻在其后的兩百年間受到指責。非常是到了十九世紀末，瑞典化學學家恩斯特·馬赫在他的《力學史評》中對牛頓的絕對時空觀作出了尖銳的批判。