在中世纪，欧洲教会长期将亚里士多德的学论观点奉为教条，在有关力学的方面，他认为物体想要运动，就必须有力的作用在它身上。当近代科学诞生后不久，意大利的一位科学家伽利略，通过严谨的科学证明，得出：如果物体受力平衡，它将保持匀速直线运动。从而推翻了亚里士多德的观点。
到了17世纪末，一位天才的英国科学家，在研究自由落体运动时，通过大量的实验证明，得出了惯性和加速度定律，之后又总结出作用力和反作用力定律，为整个近代力学体系奠定了基础，这个人就是我们家喻户晓的牛顿，后来牛顿在1687年写了一本名为《自然哲学的数学原理》的书，此书总结了他在力学、数学、天文学方面的研究成果。
到了19世纪末，物理学界的重大研究项目是黑体辐射问题。物理学家们为了更好地研究热辐射规律，从而定义了一种理想物体——黑体，来作为热辐射研究的标准物体。1879年物理学家斯蒂芬发现了黑体辐射的总能量与其温度之间的定量关系，之后普朗科发现了热辐射过程中的能量分布规律，为后来他提出量子概念奠定基础。1905年，爱因斯坦将量子理论推广到光学中，得出了光具有波粒二象性的结论，数年之后，在量子理论的基础上，奥地利、德国的物理学家建立了量子力学，使物理学乃至整个自然科学的观念都发生了重大变革。
在1905年，爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，从而创立了狭义相对论。他认为时空会随着物体运动速度的变化而变化，这样就推翻了牛顿提出的“以太”概念(作为绝对静止的参考系)，但是狭义相对论是对牛顿力学的继承和发展，所以狭义相对论并没有全面否定牛顿的力学体系。到了1916年，爱因斯坦把狭义相对论推广到加速运动的参考系(非惯性系)中，从而创立了广义相对论。广义相对论认为现实空间不是平坦的而是弯曲的，第一次阐述了四维时空和物质分布间相互联系的重要思想，这种全新的时空观、运动观和物质观的形成，是一次根本性变革，对整个自然科学和哲学都产生了极其深远的影响。
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