从亚里士多德到伽利略：空间，时间和运动甚至早在阿基米德从事力学研究之前，把希腊语中的物理一词引入我们词汇的亚里士多德（384-322BC）就已经考虑过物体的运动。当然，传统上，空间和时间是我们认识自然的最基本的概念，作为时间函数的位置则一直是描述物体运动的基础亚里士多德探讨了这些问题，并把运动区分为星体等所做的完美的圆周运动（实际上，是地球绕地轴转动的反映）和地球表面物体所做的轨迹不完美的运动。但有一点很清楚，那就是——在研究物理问题时，他并不研究第一手的现象。他曾经提出一个非常著名的，但只需一个实验就能驳倒的论断——“两倍重的物体从同一高度下落只需一半时间”。中世纪，人们对抛体运动做了一些研究，但是直到17世纪才由伽利略把理论和实验结合起来，给出了自由落体和抛体的正确描述。我提到这些不是为了这一特定结论，而是因为它指出了物理学的另一个本质特征——依靠直接的观察或实验。如果同自然没有直接的交流，我们就不会有物理学。人们常说观察和实验证据是建构物理理论的起点，但我认为这种说法有些言过其实。公正地讲，物理学的发展依赖于理论和实践之间持续不断的相互作用有可能先出现理论，然后提出可能的实验验证，通过实验支持或驳倒这一理论。一组特定的实验不可能仅仅只体现一个基础理论，但是有可能只体现出观测量之间的关系——如，在自由落体运动中距离正比于时间的平方（但是，这并不是引力理论）。
