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在古代，自然科学并没有从哲学中分离，古希腊、古罗马时代自然科学家也就是哲学家。宇宙的本源是物质还是精神，这是宇宙观的基本问题。以苏格拉底和柏拉图为首的唯心主义学派认为，宇宙的创立出于有目的安排，给人眼睛是为了看东西，给人耳是为了听声音。如果不给我们鼻子，那么香味有什么用处？如果不是舌头来品尝甜、酸和可口滋味，那么对这些滋味会有什么知觉呢？而这些安排都是神的作用。柏拉图是苏格拉底的弟子，他认为真实的知识源泉是灵魂对理念世界的回忆，这是一种理念神秘主义。
公元前9世纪古希腊诗人荷马的著名诗篇《伊利亚特》和《奥德赛》中就记载着丰富的传说与神话。公元前8世纪希腊诗人肖特的《神谱》一诗，记载了关于宇宙创生的传说：第一个出现的是一张张开的大嘴，接着是胸膛宽博的大地，而后是爱神爱罗丝。大嘴生出阴间和黑夜，黑夜怀胎，产生明亮的天空和白昼，大地诞生出有星星的天空，天穹笼罩大地使之永恒不动摇；大地还生出高山和大海，山上居住喜爱山林的半神半人的女神们……从公元前6世纪到公元1世纪，宇宙学曾有过不少学派论争，但进入中世纪后则沦入神学深渊，地心说主宰一切。
公元4世纪，罗马帝国把基督教定为国教，由于政教合一，亚里士多德的宇宙观很自然地与之融合而产生了经院主义的哲学体系，亚里士多德的宇宙观，认为天上是分为许多等级构造，各有尊卑优劣；地上也有法老、主教、皇帝等尊贵的至高无上的权威，他们统治了天上人间（图2.1。）当然，意识形态也就以此为标准了，经院哲学和神学占了统治地位，人们稍有不逊，或有对抗宗教的言行都被视为大逆不道、异端邪说，有的要被送往宗教法庭受审，布鲁诺就是典型的一例，这将在下面再详述。
图2.1 中世纪的位阶构造图
远在古希腊时代，亚里士多德就提出二界说，即以月亮为界，月亮以上为神界，凡神界天体均作圆运动而不下坠，月亮以下为世俗界，凡俗界物体均下落运动。直到牛顿指出，月球不下坠是因为它有较大的横向速度的原因，但牛顿不能回答月球横向速度从哪里来的，他把它归于第一推动，即上帝给的。康德提出星云演化论和万有斥力来解释横向速度的来历，拉普拉斯指出了康德的错误，提出横向运动来自角动量守恒。
实际上，在西方，人类认识宇宙自然有两大领域，一是科学，二是神学。凡是科学不能或暂不能证实的领域就被神学占领。例如，标准宇宙学涉及宇宙的初始条件，即宇宙第一推动，谁是万能的主宰给出了宇宙的初始条件？自古以来，科学无法回答这个第一推动的问题。这为西方中世纪神学家维护上帝存在的信仰提供了一种凭据，当时的教会还对那些企图对此有所怀疑的人加以钳制。
意大利著名的天文学家布鲁诺就是被宗教迫害致死的科学家。1548年，布鲁诺生于意大利那不勒斯诺那城一个没落小贵族家庭，家境贫困，他未能上大学。15 岁在一所修道院做工。在那里他阅读了大量的书，1572年，他成为一名牧师，并获得哲学博士学位。这时他对自然科学发生了兴趣，从而对宗教神学产生怀疑。由于批判《圣经》，他受到宗教法庭通缉，流亡异乡，曾在法、英、德、捷克等国讲学，反对宗教哲学及托勒密的地心说，宣传哥白尼的日心说。这引起了罗马宗教裁判所的恐惧和仇恨。1592年罗马教徒采用欺骗手段把他骗回意大利，并立即逮捕。刽子手使尽了种种威胁利诱手段，但布鲁诺坚贞不屈，遭受了8年的折磨，最后被神学家处以火刑，1600年2月17日被烧死在罗马的鲜花广场。布鲁诺大无畏地捍卫了真理，藐视反动的宗教法庭，在生命的最后时刻，庄严地向刽子手宣布：“你们对我宣读判词，比我听到判词还要畏惧！”在布鲁诺遇害289年之后，人们在殉难的鲜花广场上，树立起他的铜像，永志纪念。
布鲁诺以生命捍卫并发展了哥白尼的日心说，他认为宇宙是无限的，在太阳以外还有类似的天体系统；太阳只是其中一个天体系统的中心，而不是整个宇宙的中心；太阳不是不动的，它对于其他恒星的位置也是变动的。
宗教神学对科学家的迫害一直延续到17世纪。哥白尼的不朽著作《天体运行论》直到他临死前才出版。滑稽的是一位署名“无名氏”的奥西杰神父为这部书写了个序，序言中说：“此书所提出的不是一桩科学事实，而只是一套闹着玩儿的幻想。”但不知此序言是妄图贬低巨著的伟大意义，还是为了愚弄出版当局的检查。1632年另一位天才的意大利天文学家、哲学家、数学家和物理学家伽利略出版了他的《关于两大世界体系的对话》，这本书才出了几个月，伽利略就被召到罗马受审，主教团判决：（1）《对话》是禁书；（2）三年里，他必须每周背诵七篇忏悔书；（3）他被无限期监禁在家中。当时伽利略已年逾七十，当他被迫在判决书上签字时，心里默念着：“可是，地球还在转动着啊……”伽利略在监禁中完成了另一部书《关于两种新科学的对话》，1637年在荷兰秘密出版。爱因斯坦评论说：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”1979年11 月10 日罗马教皇在公共集会上承认伽利略在17世纪30年代受到的审判不公正的。1980年10月，教皇又在梵蒂冈举行的世界主教会议上提出重新审理这个冤案，伽利略的沉冤昭雪，说明了真理是不可抗拒的。
尽管亚里士多德被奉为圣贤，他的学说在中世纪还是不断有人批驳，逐渐被新的见解所代替。6世纪希腊有一位学者对亚里士多德的运动学说持批判态度，他叫菲洛彭诺斯（J.Philoponus。）他认为抛体本身具有某种动力，推动物体前进，直到耗尽才趋于停止，这种看法后来发展为“冲力理论”。代表人物是英国牛津大学的奥康（William of Ockham，1300—1350，）他认为，运动并不需要外来推力，一旦运动起来就要永远运动下去。他写道：“运动并不能完全与永恒的物质区分开，因为当可以用较少的实体时，就无需用更多的实体……没有这一额外的东西，就可以对各种运动给予澄清。”例如，关于抛射体运动，他解释为：“当运动物体离开投掷者后，是物体靠自己运动，而不是被任何在它里面或与之有关的动力所推动，因为无法区分运动者和被推动者。”他举磁针吸铁为例，说明要使铁运动并不一定直接接触，并且还进一步设想，这种情况在真空中也能实现，可见亚里士多德认为真空不存在的说法是可疑的。
当然，奥康的说法并不等于惯性原理，但这却是走向惯性原理的重要步骤。因为，如果运动不需要原因，一旦发生就要永远持续，亚里士多德的推动说就要从根本上受到动摇。
巴黎大学校长布里丹（F.Buridan，1300—1358）也是批判亚里士多德运动学说的先行者。他反对空气是抛射体运动的推动者，亚里士多德对抛射体的解释是：在抛射体的后面形成了虚空区域，由于自然界惧怕虚空区域，于是就有空气立即填补了这一虚空区域，因而形成了推力。布里丹反问道：“空气又是受什么东西的推动呢？”显然还有别的物体在起作用，这样一连串的推动根源何在呢？他又举出磨盘和陀螺为例，它们推动时无前后之分。两支标枪：一支两头尖，另一支一头尖一头钝，然而投掷时并不见得前者慢后者快。水手在船上，只感到迎面吹来的风，而不感到背后推动的风。这些都说明：“空气持续推动抛射体”的说法不符合事实。于是他提出“冲力理论”，认为：“推动者在推动一物体运动时，便对它施加某种冲力或某种动力。”
布里丹的工作有两位继续坚持了，一位是阿尔伯特（Saxony Albert，1316—1390，）另一位是奥里斯姆（Nicholas Oresme，1320—1382，）他是布里丹的学生。他们发展了冲力理论，阿尔伯特运用冲力来说明落体的加速运动，认为速度越大，冲力也越大，他写道：
“根据这个（理论）可以这样说，如果把地球钻通，一重物落入洞里，直趋地心，当落体的重心正处于地心时，物体将继续向前运动（越过地心，）因为冲力并未耗尽。而当冲力耗尽后，物体将回落。于是将围绕地心振荡，直到冲力不再存在，才重又静止下来。”
请注意，阿尔伯特这个例子在后来伽利略的《关于两大世界体系的对话》中也有讨论，可见布里丹、阿尔伯特、奥里斯姆等人的早期工作为伽利略和牛顿开辟了道路。不论是伽利略，还是牛顿，都在自己的著作中留下了冲力理论的烙印。