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公元前4世纪，古希腊文明在地中海以东的众多殖民地之间传播，为西方文明踏入现代奠定了基础。
古希腊人认为地球处于宇宙的中心，而夜晚天空中的景象更加坚定了他们的信念——星星东升西落，好像正绕着地球运行。那时的人们之所以会有这种错觉，是因为地球沿着地轴自转；星星看上去东升西落，实际上只是因为地球自转的方向自西向东而已。
古希腊人将星辰分为两类：一类是“游星”（wandering stars），即位置会变动的星辰；另一类则是与地球相对静止的“恒星”（fixed stars），在天幕上固定不动，闪烁着光芒。游星包括太阳、月亮，以及太阳系中当时已知的5颗行星：水星、金星、火星、木星和土星。古希腊人认为宇宙是这样组成的：地球是一颗完美的球体（不像古代文明所认为的是一个平面），固定不动，居于宇宙或世界正中；天体——太阳和可见的行星——则环绕地球做匀速圆周运动。“恒星”位于最外层的天球上。直到19世纪，天文学家才注意到这些距地球十分遥远的天体并非静止不动。
地心论宇宙模型是古希腊最先进的宇宙观。
伟大的自然哲学家、科学家亚里士多德，则根据自己的想法对地心论进行了补充。他提出，地球与诸天体都由5种基本元素组成：4种物质元素（土、水、火、风）与第5种元素“以太”（aether）。以太这种元素充斥在诸天体之中，形成一个个同心的球壳。每一个由以太形成的球壳都容纳着一颗天体，环绕地球做匀速圆周运动。而其余的星体则固定在最外层的球壳之上。4种物质元素会诞生、衰退、消亡，但诸天体完美无缺、永恒不变。
阿拉伯国家接受了亚里士多德的宇宙观，并在中世纪将这一理论重新引入了欧洲基督教中。
亚里士多德是古希腊思想史上的一位巨人，他的思想对西方世界产生了长远的影响。他出生于马其顿（Macedonian）的一个医学世家，曾前往雅典在柏拉图（Plato）门下求学。
他离开雅典的原因较为复杂：可能是在柏拉图去世后，他未能成为学院的领导者；也可能是马其顿国王腓力二世（Philippe ⅡAuguste）发动了数场扩张战争，使他被所在地居民排斥。但在亚历山大大帝（Alexander the Great），腓力二世之子、亚里士多德的学生，征服希腊全境之后，他又在公元前335年左右回到了雅典。
亚里士多德在雅典建立了吕克昂学园（Lyceum），并继续深入研究当时已知的每一个学科领域。他在授课与辩论时，常常会一边漫步一边与他人讨论问题，因此亚里士多德学派也常常被称为“逍遥学派”（Peripatetics）。
在亚历山大大帝去世后，雅典人对马其顿人的排斥卷土重来，于是亚里士多德又离开了雅典。据说，他在离开时提到了70年前雅典人处死哲学家苏格拉底（Socrates）的旧事，说：“我是不会让雅典人亵渎哲学两次的。”