近代形而上學自然觀具有鮮明時代特征的，是它的機械論觀點。在自然觀方面，機械論認為自然界是一臺大機器，所有的自然運動都可以還原（歸結）為機械運動；在科學觀方面，機械論認為牛頓力學是科學的基礎，用牛頓力學可以解釋自然界的一切，甚至可以解釋社會歷史現(xiàn)象。

近代機械論的盛行有著深刻的經(jīng)濟根源。機器是工業(yè)生產(chǎn)的主要工具，帶來了高效益，所以對機器的崇拜，是近代工業(yè)文化的基本特征。弗蘭西斯·培根在1620年曾寫道，鐘表制造肯定是一種微妙而又實實在在的工作，鐘表的齒輪有點像天體軌道，它們有規(guī)律的交替運動有點像動物的脈搏跳動。培根的這句話可以看作是近代機械論的萌芽。鐘表是人類最初制造出的精巧機械，是大型機器的雛形。波義耳認為宇宙不像中世紀的人所設想的是有機生物，而是像一座鐘。伽利略最早提出“第一性”與“第二性”之分。物體的顏色、氣味、聲響等是第二性，它們都依賴于人感官的參與，而廣延、形狀是第一性，是物體的本質(zhì)屬性，它們是純量的東西，可以用數(shù)學來處理。這個區(qū)分是自然數(shù)學化的基礎，也是機械自然觀的基礎，因為正是將自然界完全還原為一個量的、數(shù)學的世界，質(zhì)的東西才被拋置一邊， 自然界才表現(xiàn)出其機械性來。

在1637年出版的《方法論》一書中，笛卡兒給出了機械自然觀的基本論點?！皺C械的”一詞原意是“力學的”，但笛卡兒還賦予它另一層意思，即“可以用機械模型加以模仿的”。在前一種意義上，笛卡兒是很徹底的機械論者，他認為宇宙中無論天上還是地下處處充滿著同樣的廣延物質(zhì)和運動，他又將運動定義為位移運動即力學運動，而且提出運動守恒原理，使宇宙處在永恒的機械運動之中。在第二種意義上，笛卡兒也是一位很突出的機械論者，他認為人造的機器與自然界中的物體沒有本質(zhì)的差別。他相信，人體本質(zhì)上是一架機器，它的機能均可以用力學加以解釋。

笛卡兒的機械自然觀，在內(nèi)容上是與建立在亞里士多德學說上的中世紀世界觀完全對立的。在笛卡兒的體系中，所有物質(zhì)的東西都是為同一機械規(guī)律所支配的機器，動物、植物和無機物如此，人體也是如此。這樣他就排除了那種認為自然界總是按照一定的等級制度構成的傳統(tǒng)概念，排除了那種認為世間萬物形成一條巨大的鏈條，這條鏈條從處在宇宙邊緣的至善至美的上帝開始，經(jīng)過天上等級高低不同的天神天使，直到地上各種不同等級的人、動物、植物和礦物為止的觀念。在笛卡兒看來，這個世界并不像經(jīng)院哲學家們所說的那樣是異質(zhì)的，是由各種不同的物體安排而成的，相反，無機界和有機界是由在質(zhì)上相同的物體組成的一個同源的機械體系，其中每一物體都遵循著為數(shù)學方法的分析所揭示的機械規(guī)律。除了機械的世界外，笛卡兒認為還有一個精神的世界。于是，他達到一種明確的二元論。一方面有自然的物質(zhì)世界，它的本質(zhì)是廣延；另一方面則有內(nèi)在的思想王國，人只是屬于靠著他的靈魂才參與的物質(zhì)實在，心靈的本質(zhì)屬性是思維。“從笛卡兒的時候起，這種二元論就成了歐洲人思想里的一種根本看法?！?sup>[26]

在笛卡兒看來，物是真正死的東西，除了在開始時從上帝得到的運動之外，物不能再有其他活動。笛卡兒認為自然在整體上由規(guī)律支配，而他把自然規(guī)律和機械原理看成是同一回事，上帝完全通過在太初時確定下來的“自然規(guī)律”來統(tǒng)治宇宙。一旦宇宙創(chuàng)造出來，神就不再干涉他所創(chuàng)造出來的這部自動機器了。世界上物質(zhì)的總量和運動的總量是常量，是永恒的；“上帝所賦予自然的規(guī)律”也是如此。中世紀的人們認為上帝在參與宇宙日復一日、年復一年的活動，上帝委派各種等級的天神天使推動天體運行，同時還不斷觀察并指導地球上的一切事件。異常事務，如奇跡或彗星出現(xiàn)那樣的不祥之兆（當時認為彗星的出現(xiàn)是神或者魔鬼對宇宙過程的正常運動所進行的干擾）特別引起當時人們的注意。但17世紀的人們則對進行事件的正?；顒痈信d趣，想要發(fā)現(xiàn)它們具有“規(guī)律性”的運行方式。異常事變，如公元1572年的新星和公元1577年的彗星，當時就被看作是科學的問題而不是神學上的宣講事例。而這些異常事變，導致那些不能解釋它們發(fā)生原因的理論體系遭到人們的拋棄。^[27]

繼笛卡兒之后，機械自然觀隨著牛頓力學的建立而確立。牛頓用自己的科學實踐對笛卡兒的機械自然觀作了一些局部的修改，例如， 自然界中除了物質(zhì)與運動外還有力的作用存在，但基本看法沒有變化。

伽利略、牛頓等人采用一種十分簡便的方法研究力學，假定物體在位置移動中不發(fā)生別的物理運動，甚至都不研究同熱運動的關系；假定物體的質(zhì)量都集中在一個點（質(zhì)點）上，不考慮物體的體積與形狀；假定力的作用發(fā)生在兩個物體中心（質(zhì)點）的連線上，都是中心力。他們的這種方法是非常成功的。有了牛頓力學，人們不僅可以解釋許多力學現(xiàn)象，而且可以對物體的運動狀態(tài)作出準確的預言。牛頓力學通過幾次重大的檢驗，充分顯示了它的令人信服的價值與魅力。

第一次檢驗是關于地球形狀的測定。古希臘哲學家認為地球和天體的形狀都是最完美的立體形狀——標準的正球體。牛頓根據(jù)他的力學，認為地球是個扁球體，兩極方向上的直徑稍短，并預言地球的扁率是1/230。牛頓的一套力學同笛卡兒的以太旋渦理論完全不同。而當時的法國，笛卡兒的思想占統(tǒng)治地位，笛卡兒派科學家拼命反對牛頓，并宣布根據(jù)笛卡兒的理論，地球的形狀在兩極的方向拉長，像只橄欖。孰是孰非，只有通過實地測量來解決。后來，較精確的測量表明牛頓的猜想是對的，而且測出的扁率同牛頓的預言很接近。

第二次檢驗是哈雷彗星回歸周期的證實。長期以來，人們認為彗星是神秘的不祥之兆，牛頓認為彗星也是天體，它的運行也遵守天體力學規(guī)律。牛頓的好友哈雷，用牛頓力學研究彗星。1705年，哈雷注意到1682年出現(xiàn)的一顆大彗星，同分別在1531年和1607年出現(xiàn)的兩顆彗星有許多共同之處，斷定這三次出現(xiàn)的是同一顆彗星，它的周期大約是75年。哈雷由此預言這顆彗星會在1758年底或1759年初再度出現(xiàn)。當時哈雷已61歲，但他對此深信不疑。他說后人按時看到這顆彗星時，不要忘記作出這個預言的是兩個英國人，即牛頓和他本人。1758年，這顆彗星果然如期出現(xiàn)。世人感嘆不已，無不折服，這個彗星就以“哈雷”為名。

第三次檢驗是海王星的發(fā)現(xiàn)。海王星是科學家運用牛頓力學知識在“筆尖上的發(fā)現(xiàn)”，由此使牛頓名震天下，享譽四海。整個科學界都在高呼：牛頓力學法則是唯一的原則、最高的原則、永恒的原則、普遍的原則。牛頓就是科學的“上帝”，牛頓的著作就是科學的“圣經(jīng)”。

當牛頓1687年出版他的《自然哲學的數(shù)學原理》時，就說他的力學有十分廣泛的用途。他在第一版序言中說，他的力學是“推理力學”。“推理力學是一門能準確提出并論證不論何種力所引起的運動，以及產(chǎn)生任何運動所需要的力的科學?！薄拔野堰@部著作叫作哲學的數(shù)學原理，因為哲學的全部任務看來就在于從各種運動現(xiàn)象來研究各種自然之力，而后用這些力去論證其他的現(xiàn)象。”“我希望能用同樣推理的方法從力學原理中推導出自然界的其他許多現(xiàn)象。”^[28]既然牛頓力學有如此威力，牛頓本人也說可以從牛頓力學推導出其他許多自然現(xiàn)象，于是，各行各業(yè)的科學家都紛紛效仿牛頓，用牛頓力學來解決他們各自研究的課題，出現(xiàn)了持續(xù)200多年的“牛頓力學熱”。

化學親和力理論曾流傳了很長時期，這個理論帶有濃厚的機械論色彩?；瘜W親和力決定各種化學元素化合或分解的難易。牛頓認為化學親和力是化學微粒之間的引力。法國化學家貝爾托萊認為化學親和力的大小，同參加反應物質(zhì)的質(zhì)量成正比。有人認為化學親和力的規(guī)律同萬有引力定律相似，唯有機械力學才能揭示化學運動的本質(zhì)。

機械力學對近代生物學的研究也有很大的影響。哈維用機械力學的方法研究血液循環(huán)，把心臟比作水泵，指出動脈與靜態(tài)是一個機械系統(tǒng)。后來有人還用這種方法來研究消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的功能。意大利的波列利用力學研究動物的動作，認為動物的各個器官就是一座機器的各個部件或者本身就是一個機械裝置，如肺是鼓風箱， 胃是研磨機。

17—18世紀的物理學對光、熱、聲、電各種物理現(xiàn)象都有系統(tǒng)的研究，但無一不打上了機械力學的印記。牛頓的光微粒說實際上是光的機械理論，認為光微粒的運動同物體的機械運動完全相同。熱的傳遞被看作是熱質(zhì)這種物質(zhì)微粒的機械運動，“熱力學”這個名稱給人的印象，就是用力學來研究熱現(xiàn)象的。

到了19世紀，物理學已經(jīng)取代力學成為帶頭學科和基礎學科，可是力學機械論在物理學中仍然十分流行，電磁學的發(fā)展狀況鮮明地表現(xiàn)了這一點。法國電學家安培試圖用牛頓力學來建構電動力學。他模仿牛頓的萬有引力公式，寫出了電動力的關系式。英國的普里斯特列、卡文迪許都認為電力和磁力遵守與萬有引力定律形式上完全相同的規(guī)律，法國的庫侖根據(jù)這個思路寫下了庫侖定律。楊振寧說：“我曾經(jīng)把庫侖的文章拿來看了一看，發(fā)現(xiàn)他寫出的那個公式同實驗的誤差達到30%以上。估計他所以寫出這個公式，一部分是猜出來的，猜測的道理是因為他已經(jīng)知道了牛頓的公式。”^[29]在通常情況下，一個假設同實驗的誤差達30%，科學家是絕對不會堅持這一假設的。庫侖竟置這么大的誤差于不顧，斷然寫下了那著名的庫侖公式，可見他對牛頓力學的信念是何等之堅定。

愛因斯坦曾指出，近代電磁學的發(fā)展，雖然在客觀上已超出了牛頓力學的框架，可是電磁學家仍然認為可以從力學推導出電磁學?！耙虼宋覀儾槐伢@奇，可以說上一世紀所有的物理學家，都把古典力學看作是全部物理學的、甚至是全部自然科學的牢固的和最終的基礎，而且，他們還孜孜不倦地企圖把這一時期逐漸取得全面勝利的麥克斯韋電磁理論也建立在力學的基礎之上?！薄皞ゴ蟮淖兏锸怯煞ɡ?、麥克斯韋和赫茲帶來的——事實上這是半不自覺的，并且是違反他們的意志的。所有這三位，在他們的一生中都始終認為自己是力學理論的信徒。”^[30]

人們用牛頓力學來解釋各種自然、社會現(xiàn)象，所以就出現(xiàn)各種各樣的力的概念。在近代科學史上就有重力、引力、電力、電的接觸力、磁力、折射力、化學親和力、熱力、浮力、握力、死力、活力、發(fā)酵力、生命力、消化力、神經(jīng)力，等等。似乎只要對某種自然現(xiàn)象起個力的名稱，這種現(xiàn)象就得到了解釋。為什么石頭有重量？因為它有重力。為什么物體帶電？因為它有電力。為什么生物有生命？因為它有生命力。為什么胃能消化食物？因為它有消化力。直到現(xiàn)在，在我們的日常用語中，還有聽力、視力、記憶力、能力、潛力、體力、智力、創(chuàng)造力、說服力、感染力、想象力、動力、阻力、生產(chǎn)力、購買力等說法。力的概念層出不窮，令人目不暇接。^[31]

機械自然觀把生物、化學、物理等運動形式都歸結為簡單機械運動。各種物體（包括人在內(nèi)）則看成是由宇宙最后基石——原子通過各種方式組合而成，因此，只要掌握了物體的機械運動規(guī)律（這已由牛頓力學定律完成），原則上，就能解釋甚至預測世界上一切的自然現(xiàn)象。這種機械自然觀，在法國科學家拉普拉斯（1749年—1827年）那里達到了頂峰。在拉普拉斯看來：我們必須把目前的宇宙狀態(tài)看作是它以前狀態(tài)的結果及其以后發(fā)展的原因。如果有一種智慧能了解在一定時刻支配著自然界的所有的力，了解組成它的實體的各自的位置，如果它還偉大到足以分析所有事物，它就能夠用一個單獨的公式概括出宇宙萬物的運動，從最大的天體到最小的原子，都毫無例外，而且對于未來，就像對于過去那樣，都能一目了然。這種思想被稱為機械決定論。

機械自然觀用機械的裝置來設想自然界的萬事萬物，只承認機械運動是唯一的運動形式，這就必然否認自然界運動形式的多樣性。既然機械運動是唯一的運動形式，而且運動的原因不在事物的內(nèi)部而在外部（即由于外力的推動），那么自然界的任何變化發(fā)展就都被否定了，萬事萬物只有在空間上彼此并列著，并無時間上的發(fā)展，即所謂“太陽底下沒有新事物”。機械運動，用伽利略的話來說，只是“部分和部分之間的簡單移動，即不消滅什么，也不產(chǎn)生什么新東西”。因此，用機械自然觀去概括世界，即認為宇宙和宇宙中的一切過去如此，現(xiàn)在如此，將來也還是如此；既沒有新的東西出現(xiàn)，也沒有舊的東西消失， 自然界的一切過程只是物體的機械動作和它們動量的交換。于是，為了說明太陽系的起源，牛頓引入上帝的“第一推動”絕非偶然；機械自然觀有著深深的形而上學自然觀烙印。按照機械自然觀，“在這個自然界中，今天的一切都和一開始的時候一模一樣，而且直到世界末日或萬古永世，一切都仍將和一開始的時候一模一樣”^[32]，而“如果我們以現(xiàn)有狀態(tài)的永恒性為前提，我們就需要有一個第一推動，上帝”^[33]。

對于近代科學的形而上學機械論自然觀，恩格斯在《自然辯證法》手稿中作出了如下有系統(tǒng)的評價“18世紀上半葉的自然科學在知識上，甚至在材料的整理上大大超過了希臘古代，但是在觀念地掌握這些材料上，在一般的自然觀上卻大大低于希臘古代。在希臘哲學家看來，世界在本質(zhì)上是某種從混沌中產(chǎn)生出來的東西，是某種發(fā)展起來的東西、某種生成著的東西。在我們所探討的這個時期的自然研究家看來，它卻是某種僵化的東西、某種不變的東西，而在他們中的大多數(shù)人看來，則是某種一下子就造成的東西?？茖W還深深地禁錮在神學之中。它到處尋找，并且找到了一種不能從自然界本身來解釋的外來的推動力作為最后的原因。如果牛頓所夸張地命名為萬有引力的吸引被當作物質(zhì)的本質(zhì)特性，那么開初造成行星軌道的未經(jīng)說明的切向力又是從哪里來的呢？植物和動物的無數(shù)的種是如何產(chǎn)生的呢？而早已確證并非亙古就存在的人類最初是如何產(chǎn)生的呢？對于這些問題， 自然科學往往只能以萬物的創(chuàng)造者對此負責來回答。哥白尼在這一時期之初向神學下了挑戰(zhàn)書，牛頓卻以神的第一推動這一假設結束了這個時期。這時的自然科學所達到的最高的普遍的思想，是關于自然界的安排合乎某種目的性的思想，是淺薄的沃爾弗式的目的論，根據(jù)這種理論，貓被創(chuàng)造出來是為了吃老鼠，老鼠被創(chuàng)造出來是為了給貓吃，而整個自然界被創(chuàng)造出來是為了證明造物主的智慧。當時的哲學博得的最高榮譽就是：它沒有被同時代的自然知識的狹隘狀況引入迷途，它——從斯賓諾莎一直到偉大的法國唯物主義者——堅持從世界本身來說明世界，并把細節(jié)的證明留給未來的自然科學?！?sup>[34]