从基督教神学和亚里士多德哲学的结合历史来讲，由于文献的原因，早期的基督教并未与古希腊哲学有太多关联。西罗马帝国灭亡之后，由于伊斯兰世界的快速扩张，亚里士多德哲学先是与伊斯兰教结合，直到11世纪他的文本才通过伊斯兰哲学家阿维森纳和阿威罗伊的评注而被重新引入西方基督教世界。由于教派和神学体系的原因，基督教内部分裂为两派，即以方济各会为代表的唯名论和以托马斯主义为代表的经院哲学唯实论。亚里士多德哲学经过与基督教神学漫长的冲突和融合，到16世纪，已经几乎为自然哲学领域内的所有工作提供了一个基本框架。然而同时，亚里士多德自然哲学的本质主义的解释世界的方式已经越来越不能满足寻求对世界作确定性解释的自然哲学家和数学家们。斯蒂芬·高克罗杰认为，机械论提供了一种更有竞争力的物质世界图景，这个图景提供了对这个世界以及我们处于世界中的位置的基本解释，“在开辟自身与基督教神学领域相互支持的领域这个方面，发挥了与亚里士多德哲学类似的作用”^[9]。

现在，我们通常把英文machnic译为机械论或力学，现代物理学中也经常将机械论与力学相提并论，但从哲学史或科学史上作更严格细致的区分，机械论指的是主要由笛卡儿开创的阐述物理世界图景的一种世界观，而力学指的是以牛顿为代表的一种科学研究方式。就本质特性而言，力学是定量化科学，而前牛顿版本的机械论不是。“与亚里士多德哲学相比，学者传统上认定机械论的优点在于它致力于经验研究及物理现象的定量化。然而事实上，机械论本身在这两方面都毫无成果。”机械论是一种基于微粒论基础之上的还原论，“但是它的还原论，在机械论认定有必要的地方，可以借用本质主义的术语来辩护（例如，笛卡儿将‘物质’解释为‘物质的广延’来进行论述，并由此导出机械论）”^[10]。

机械论是中世纪后期兴起的替代经院哲学中亚里士多德主义自然哲学的一个成功事件。从哲学史方面来看，它的兴起一方面来源于对冲力问题的解决和与之相应的神学上帝观，另一方面来源于古希腊原子论在中世纪后期的复兴。笛卡儿是一个新旧交替时期的哲学家，在试图运用几何和数学对世界作确定性描述的同时，也并没有完全放弃对物质世界作形而上学的解释。微粒论恰好成为笛卡儿机械论的形而上学基础。

微粒论在古代大致可以归纳为两种不同特性的派别，即同质性的微粒论和有质的差异的微粒论。在古希腊，有一种普遍的思想，它与赫拉克利特主张万物皆变的观点相反，认为我们所察觉到的一切变化都是基于某种永恒的东西，它代表着真实的实在。“然而，要想保持存在的不变性，就必须放弃单一性（或是质的，或是量的）。”^[11]微粒理论的提出就是这种思想的践行。第一种可以称为微粒理论的学说是恩培多克勒提出的“四根说”。这一学说主张，存在着四种有质的差异的基本元素，我们经验世界中的一切物质都是由它们构成的，我们在自然中感知到的所有变化，本质上都是这些元素微粒在爱与憎影响下的组合、分离和运动。这种学说的本质特征是，认为无生命自然中的一切变化过程实际上都是微粒或粒子的运动，它们无法被感知，在所有过程中一直保持实在和质上的不变。因此，“微粒理论”一词并未规定这些微粒彼此之间是否有质的差异，这种差异是有限还是无限多种的，相似的微粒是否在量上也必然相等；也没有说明它们能否继续分割下去，或者能否影响彼此的状态，如果能够影响，又以何种方式。^[12]之后，阿那克萨哥拉将拥有质的差异性的元素或微粒扩展到无限多种，并且这些微粒又可以被无限分割下去。

而对近代科学的发展有着极为深远影响的是保留了存在的质的统一性的留基伯和德谟克里特所提出的原子论。“原子论者将巴门尼德的存在之球（sphere of being）打碎，并把这些存在碎片撒入爱利亚派所说的非存在，即虚空中。就这样，他们为这种非存在指定了一种自身的存在性，而曾经唯一带有‘存在’这一谓词的东西的碎片则保留了巴门尼德图景中整体所具有的质的均一性和不变性；不仅如此，它们现在还被赋予了运动。除了空间上的广延以及与之密切相关的不可入性，它们没有任何其他属性；它们是同一存在的碎片［这一存在无法被进一步规定，或可称为原始物质（primary matter）］，彼此之间的区别仅仅在于形状和大小。”根据原子论，“可见物体的所有实体变化或质的变化都被归结为这些假象微粒的运动，而不同物体之间的差异则被归结为原子的形状、大小、位置、排列和运动状态的差异”^[13]。可见，古代原子论的提出是建立在存在的统一性和不变性这一学说的基础之上的，原子只是一种假想的微粒，原子论者凭借这种假想的微粒勾画出了宏伟的世界图景。这是与近代科学认为原子是真实存在之物的实体实在论完全不同的，但近代科学产生过程中的原子论继承了古代原子论的所有特性。它为近代物理学的机械化和量化奠定了基础。

亚里士多德将微粒定义为“自然最小质”，认为物质凭借这个概念被分解成最小部分。但亚里士多德并不认为这些最小部分是原子，因为当它们相结合以后不能产生新的物质，只是“异质的多个组成成分的混合物”。^[14]亚里士多德只是以拥有不同基本性质的最小单位来定义微粒，与其说是一种质料的最小单位，不如说只是一种形式的最小单位。

但是，相比有质的差异性的微粒论，德谟克里特的单一同质的原子论无法对事物的产生和变化提供“动力因”。在新柏拉图主义者的光的形而上学基础上，尼古拉斯·希尔认为主动本源与光一起构成自然的基础，并声称主动本源对原子的形成发挥作用，使得原子的形状不同，并构成从原子局域性的运动到事物的产生直至腐败这些自然现象的所有变化的基础。^[15]这是在保留原子的同质性前提下增加了更多的形而上学假设。

机械论的微粒论主要有三个特性。第一，机械论最明显的特征在于微粒的单一同质性，所有物理过程都必须最终涉及这种同质的物质，从而缩减了理论解释所需的资源。第二，因为所有定性效应必须依照“一种物质”的概念来进行解释，这就需要我们能够拓展同质物质理论所提供的解释性资源，例如假定微粒在大小、速度和运动方向上各不相同。第三，到17世纪，物质理论的基础性作用开始受到力学的挑战，自然哲学家们开始将运动作为基本的解释工具。机械论微粒论的兴起使新的力学和物质理论相容成为可能，或者说，以微粒论为基础的机械论在物质理论和力学两者之间架起了桥梁。单一同质的物质借鉴了力学的定量化方法而走向确定性研究道路，力学也继续从物质理论所提供的物理模型那里受益。^[16]

古代微粒论的不同流派的观点到中世纪后期发展成为两种不同观点的微粒论。一种是以伽桑狄和牛顿为代表的微粒哲学，承认和强调虚空或绝对空间的存在，在物体的“不可穿透性”名义下强调微粒的不可分性，认为我们应该依照物质理论来解释微粒论，原子的形状和表面的细微结构在其中发挥了解释的作用。另一种观点是主要经过贝克曼和笛卡儿发展完善后的类型，以“物质=空间”和“几何物理学”排除虚空存在的可能性，强调物质的无限可分性，认为我们应该主要依照力学来解释微粒论。^[17]

在近古时代和中世纪，古代原子论被认为是一种无神论，是一种反基督教的理论。其关于“原子的数目无限与不朽”，以及“宇宙的无限广延和世界的多重性”的论断，对多神论、上帝创世说及上帝的无限性的否定，对无形物实在的否定，关于第一因的自然主义解释，对目的论的否定而主张决定论，以及快乐主义伦理学，这些都是其遭到谴责的地方。^[18]从15世纪开始到17世纪，新教的兴起对原来天主教会的教义及其实践的合法性产生了质疑，他们试图通过回溯基督教的起源来揭示教会的合法性。从基督教前期就与原子论开始融合的柏拉图主义到后来的亚里士多德学派甚至整个古代思想传统，都在这一时期被主张不同教义的教派所攻击，以亚里士多德主义为代表的经院哲学自然首当其冲。这时，曾被亚里士多德攻击的德谟克里特版本的原子论被作为古代传统的重要一支而重新受到关注。

伽桑狄是使这一转变成为现实的关键人物，他的目标是恢复原子论在古代自然哲学传统中早就有的重要地位。他论证了原子论才是最为可行的自然哲学系统，而不是亚里士多德哲学，其结果是使原子论成为基督教的合适伙伴。^[19]如果说当时的一些其他哲学家或神学家只是从某一方面去批判亚里士多德的自然哲学，那么伽桑狄则是试图用原子论作为基础来取代整个亚里士多德的知识体系。

伽桑狄是通过复兴伊壁鸠鲁主义达到他的目的的。^[20]不同于柏拉图和亚里士多德，伊壁鸠鲁认为“不变的真实”既不超越于我们当前这个可感知的世界而存在于理念中，也并非隐藏在我们当前所感知的世界中，而是存在于微观的层面中，这个微观的层面可以为我们理解这个可感知的世界提供一个参考点。在伊壁鸠鲁的世界中只存在原子和虚空。原子由物质构成，是充满着物质的空间。可感知实体是原子和虚空的混合物。原子具有不同的形状和大小，在没有受到任何阻碍的情况下会由于重量在虚空中向下运动。所有可感知的宏观层面上的物理过程都可以通过微观原子的形状、大小、重量和它的运动方向这四个概念来解释。

伊壁鸠鲁与德谟克里特的原子论都认为世界由原子和虚空构成，主张宏观物体是由原子组成的。他们的区别在于德谟克里特认为只有作为组成部分的原子是真实的，由它们所构成的物体并不真实；伊壁鸠鲁则认为不仅原子的形状、大小、重量这些性质是真实的，而且由原子所组成的宏观物体以及它们的宏观性质同样是真实的，以此来满足存在物的感知标准。伊壁鸠鲁的原子论抵制了德谟克里特的彻底还原论，同时还抵制了柏拉图主义者的本质主义还原论以及亚里士多德的关于“变化的现实不能存在”的论断。

伽桑狄在采纳了伊壁鸠鲁主义的观点以后，需要为其原子论所主张的不可分性、唯物主义和决定论三种自然哲学的观点进行修正辩护。为了应对亚里士多德的不存在“没有部分的实体”，即不存在不可分割的最小微粒的观点，伽桑狄承认原子在理论上是可分的，但仍然认为它在物理上不可分割，主张在物理原子论和几何原子论之间存在着明显区别。他结合几何光学来解决点和线、连续量和非连续量之间的矛盾问题。伽桑狄并不关心如何利用数学对物理现象进行定量化研究，而仅是强调即使非连续量在数学中是不可能的，但也不能将这种数学的观点应用于物理实体的例子中。光学是近代科学产生之初遵循数学处理的最好例子，牛顿后来也是从光学的研究开始而后提出微粒论的。(www.daowen.com)

伽桑狄本身是一位虔诚的基督徒，为了调和伊壁鸠鲁原子论的唯物论观点，他对伊壁鸠鲁的原子论做了部分修正。按照伊壁鸠鲁主义传统，人的灵魂由“特别精细的原子”，即精神原子构成。卢克莱修进一步将灵魂分为理性部分即阿尼玛斯和非理性部分即阿尼玛。阿尼玛斯位于躯体的胸部，代表古希腊哲学心灵的实体化；阿尼玛则充满躯体的全部，代表着古希腊灵魂概念的实体化。没有了精神原子，躯体就丧失了感知的能力，精神原子也不能脱离躯体以有意识的结合物而单独存在。伽桑狄在论述“可感知的心灵”概念时，最终剥夺了代表理性的阿尼玛斯概念的有形性，将其作为上帝创造的无形物。他说：“理性的灵魂是上帝创造的无形物，上帝将其灌输到我们的躯体中，并作为一个告知躯体的形式。”伽桑狄将有形非理性灵魂阿尼玛视作无形理性灵魂与躯体之间的一种中介。同时，伽桑狄还批判了伊壁鸠鲁主义“没有恐惧的生活”的道德目标，重新定义了基督教关于恐惧、焦虑和悔改的观念。

伊壁鸠鲁原子论还有一个重要的缺陷，就是难以解决人的意志的行为问题。由于原子是有形的物质，它们之间唯一的互动方式就是碰撞，原子在无限的空间中运动和碰撞，其结果要么是完全的决定性（如果知道原子在诞生之初的排列方式），要么是完全的随机性。这样一来，人就无法解释自己的意图及行为的责任性。为此，伽桑狄将基督教的两个传统教义“上帝”和“自由意志”引入他修正的伊壁鸠鲁学说之中。他认为，原子被创造出来的那一刻就被赋予了不同的运动方式或性质，并且上帝设计和决定了宇宙的最终结构和宇宙中的每个事物的运行方式。也就是说，上帝为每个原子设计和规定好了它们的每一个目的和结果。同时，伽桑狄用理性灵魂或智识的“灵活性”来解释人的自由意志。

根据伽桑狄的观点，物体的物理行为其目的都是由上帝导向的。这种物体目标的外在导向性与亚里士多德关于物体自然行为的内在目标导向性是完全不同的。而这一点也正好是物质机械论形成所需要的一个关键因素。正是由于有了上帝的意志作为保障，原子才能够将自己仅仅作为纯粹的物质，按照上帝所设计的宇宙规则来运动。可以说，正是因为有了上帝，才保证了以原子论为基础的机械论的最初成功。冲力问题的解决也体现了同样的道理。自此以后，对于自然哲学的研究事实上就成为对上帝意志的研究。而自然哲学家们都倾向于相信上帝是一位理性的规则制定者，那么，研究自然的规律就是认识上帝意图的最好途径。但是，我们可以看到，伽桑狄的原子论还没有完成消除原子的个体性质的差别，使之达到完全惰性的同质概念这一目标，他也没有看到自然哲学与数学之间的联系。

与伽桑狄为了保护基督教教义的正统性而对原子论进行修正相比，霍布斯则毫不犹豫地推出了古代原子论所体现出来的唯物主义和决定论观点^[21]。他们都在牛顿早期思想发展中起到了关键作用。霍布斯将神学和对上帝崇拜的教义排除在哲学之外，认为我们不能依靠“自然理性”来理解它们。他认为物质只具有同质性和惰性，否认了精神物质的存在，他的机械论体现了物质和运动自身的彻底还原论和决定论。在后来成熟的牛顿机械论中，物理世界是由物质、运动、空间和时间四个基本成分组成的，而在霍布斯的机械论体系中，只有物质和运动这两个概念。在他看来，物体自身就是完备的，并不需要“空间”这样的容器来容纳它。真正的空间是物体的有形性本身，空间是“物体的匮乏状态”。时间也并不真实存在，而仅仅是我们思维中的“现在”概念外推出来的概念。霍布斯持一种物质充满论，他认为物质不能被压缩或拉伸。也就是说，如果物质的量保持不变，那么物质存在着的区域不能变大或变小。这种物质的充盈论与笛卡儿的微粒论有相似之处。

为了解释物质的运动，霍布斯引入了“自然倾力”这个概念。“自然倾力”是作为运动的推动力的“欲望”，是使人的感官产生感觉的中介的压力，是作用于一个静止物体，并使其运动的重力或重量。他认为物体以重量的形式拥有自然倾力，我们可以将物体的下落看成是这个物体的自然倾力。但与笛卡儿不同，他并不认为没有运动的物体有自然倾力存在，如被举起而处于静止状态的物体。

与伽桑狄和霍布斯根据原子的不同性质来说明宏观物质及其运动不同，贝克曼和笛卡儿将他们的机械论模型及其所涉及的微粒理论建立在力学的考虑上。这种进路的主要特点是把经验与数学相结合起来。贝克曼遵循“自然哲学中的微观—力学进路”，致力于将微粒论与源于亚历山大时代的应用数学传统相结合。他的微粒论主要来源于诸如亚历山大城的黑罗（Hero of Alexandria）和古罗马的建筑师们的思想，而不是主要来源于伊壁鸠鲁和卢克莱修这样的哲学家的思想。^[22]

贝克曼是第一位寻求用基于原子的力学原理模型来解释原子运动的自然哲学家。他将动力学方法应用于静力学和机械学理论等领域的研究中，这种动力学方法存在于物体的运动和趋势中，并且可以用于解释基本粒子和原子的行为^[23]。贝克曼认为自然哲学的运行是依据一种实在的可以想象的事物与过程，而不是依照抽象的实体。他的原子只具有几何力学性质，如尺寸、形状和不可入性，它是坚硬的、不可压缩的、无弹性的纯粹惰性刚体。贝克曼一方面依据微观层次中各种微粒的形状、尺寸、结构和运动方式来重新描述所有自然现象，另一方面又基于宏观现象的力学原则来解释微观粒子的行为，将各种微粒的行为理解为简单的机械运行方式，最终达到将宏观层面上的现象还原成“微粒—力学模型”的方式来进行解释。

关于物体的运动与力的关系，他的观点是：一旦给予了一个物体运动，物体将保持匀速运动，除非受到外部阻力，才会改变运动状态。如果没有外部约束，物体的运动状态就没有改变的理由，而且一块被扔进虚空中的石头将永远维持匀速运动，因为没有什么因素可以导致其运动状态的改变。我们只需要借助于“运动状态的改变”这一概念，就可以提出所有自然变化的原理。这也决定了力学的核心任务是提出物体碰撞的规则，并在原子层面详细说明运动交换的结果。贝克曼用微粒的数量和微粒的速度来测量计算微粒运动的量，并用“方向性、运动的量守恒”的隐含原理来调控运动的转移。

贝克曼的研究纲领中的多个方面都指引了后续的机械论者。然而对于极小—微粒层面上的被定量地描述的宏观现象，只有笛卡儿这一伟大的哲学家明确地为其寻找因果律的手段，“广泛地还原到微粒—力学模型”是在医药化学和炼金术的领域之外的所有的、随后的微粒论者的研究纲领的一个特征。而且微粒论者开始相信“微粒—机械模型正是自然哲学的定量化特征的具体化”，这种观点将会引导基础性的自然哲学项目，微粒论者也必须查明将被称为“终极的解释工具”究竟是什么。

伽桑狄、霍布斯和贝克曼的工作解释了两种不同但本质上平等的机械论纲领的两个层面。伽桑狄和霍布斯依据原子的特性对机械论需要解释的现象做了重新描述，以便更好地用机械论来探讨这些现象。贝克曼则主要关注机械过程，特别是对碰撞及碰撞产生结果的原因进行力学的解释，机械论将这些原因视为理论基础。正是笛卡儿将这两种工作以令人满意的方式相结合。他通过对构成机械论基础的微粒及微粒运动的描述，以及调节这些运动的原理做出更为完满的力学论述，提出了综合性的机械论的还原论体系。斯蒂芬·高克罗杰认为，机械论者对自然哲学中机械论体系的设计，在广义上是在实现亚里士多德自然哲学曾经试图去做但没有完成的使命，机械论体系实际上是亚里士多德哲学的继承者^[24]。

为了把自然哲学作为一种合法实践的基本原理，笛卡儿试图让物理世界和心灵分离。因为物理世界不能庇护我们视之为心灵特征的意图、目标、目的，也不能庇护来自上帝的意图、目标和目的。上帝没有内化于他所创造的万物中，而是超越他创造的万物，所以我们可以通过理念对物质、心灵和上帝进行“清晰和明确”的反思^[25]。在“我们只能牢牢抓住我们能够清晰地和明确地感受到的事物”这一准则的基础上，笛卡儿认为我们可以通过物质的属性来区分物质，例如，将物质区分为思想的物质和广延的物质；也可以依据有形物质的“模式”来区分物质。他解释说：“我们最好理解思想的诸多不同模式，诸如理解、想象、记忆、意愿等等，以及广延的不同模式或者那些与广延有关的模式，诸如各部分的全部状态、位置和运动，如果我们将它们视为仅仅就是模式，那么除此之外再没有别的东西了。”模式通过物质的属性与物质发生联系：广延是有形物质的主要属性，有形物质的模式是物质得以广延的方式。因此，当我们试图去解释物体的运动时，我们只需要考虑它仅仅是某个物质的一个模式，而不需要考虑导致其运动的原因。这是惯性运动的一个假设前提，也是机械论的一个关键出发点，它与亚里士多德的目的论程序正好相反，而且伽利略也早就将运动作为一个独立的而非依附于物质的概念加以研究。

通过对亚里士多德“位置”和“空间”概念的改造，笛卡儿否定了空间的方向性，将空间等同于物质的广延，即物体本身，同时，“运动”与“静止”一样，被视为一个物体的不同状态或模式。由于将空间等同于物质的广延，决定了笛卡儿的宇宙是一个充盈的空间。笛卡儿把他的宇宙假设归于上帝。物质具有同质性和可分性，上帝把物质分为不同大小的部分，宇宙中的总物质是守恒的，上帝给每一部分物质施加同样的力量使其开始运动，因此从此以后运动的量也是守恒的。根据物质微粒或元素的大小，笛卡儿把物质分为三类：第一种为精细微粒，也称为初级物质，它极为精细且做高速运动；第二种为球状微粒，也称为次级物质或天界微粒，它形成巨大的漩涡，驱使精细微粒朝中心运动聚集并最终形成恒星，因此每颗恒星都被一个次级微粒的漩涡环绕；第三类是由体积最大的最粗糙的物质部分组成的，它们构成地球和其他诸行星。运动的总量守恒，物质之间运动的量的传递和转换遵循碰撞原理。由于物质的同质性，因此物体所拥有的运动的量取决于物体的大小和速度的乘积。笛卡儿所使用的物理学概念及其解释原则完全是机械论的，虽然他的表述中并没有出现“力”这个后来在牛顿理论体系中占有重要地位的概念。“机械论”这一概念的含义也随着之后牛顿力学的产生而不断变化。

笛卡儿的机械论宇宙论体系的重要之处在于，它提供了一个完备的可以替代亚里士多德宇宙论体系的物理宇宙论体系，它是第一个机械论的自然哲学的综合体系，但是笛卡儿并没有达到他原本设想的定量化的自然哲学或者说数学物理的目标。虽然笛卡儿对碰撞原理做了详细认真的研究（且不论正确与否），但他并不能对这些数目巨大的不同大小的物质所拥有的运动的量进行确切的定量化，而没有这些定量化，他所建构的宇宙论就只能是一种假设的定性描述，他所追求的数学化理想目标就不能实现。我们随后可以看到，牛顿是如何引入力的概念，并把力学与物质理论融为一体，最终实现对物质的定量化的数学研究的。