Aristotle.
至今为止我们着重讨论了行星的轨道，运行模式，大小等，但鲜少提到它们的物质组成与结构。天文学的这一旁支被称为物理宇宙学 (physical cosmology)。影响最为深远，同时也是可追溯的最早的物理宇宙理论，是亚里士多德 (Aristotle) 提出的。
柏拉图 (Plato) 痴迷于数学、完美与理念世界的追求；他的学生亚里士多德虽更关注现实世界，但其提出的物理宇宙模型仍深受 Plato 形而上学思想的影响。在他的著作 天体论 On the Heavons 中，他提出了二世界四元素说：
- 月下世界 (sub-lunary world, i.e., terrestrial world)
- 由土，水，火，气 (earth, water, fire, air) 四元素由内而外构成，万物无时无刻不在变化与运动。
- 自然运动 (natural motion)：如从空中掉落的物体。Aristotle 认为最重的土元素会向宇宙的中心不停地下落并汇集，形成了地球。
- 受迫运动 (violent motion)：物体在被施加了力之后产生的运动。如推、拉等等。
- 月上世界 (super-lunary world, i.e., celestial world)
- 永恒不变的第五元素以太 (ether)
- 所有天体均作完美匀速圆周运动，包括遥远的恒星
- 宇宙最外层是静止的天球，再之外空无一物
我们可以清楚的看到这其中蕴含的 Plato 遗产：
- 二元论：月上世界是完美的、永恒的、不变的，正是「理念世界」的反映。月下世界则是「洞穴世界」。两个世界的物质和运动规律截然不同。
- 目的论：自然运动的概念隐含着「寻找中心」的终极目的
- 先验性：依赖纯粹思辨而非实证，典型的形而上学范式。(为什么天体作匀速圆周运动？=> 因为匀速是最完美的运动，正圆是最完美的图形！=> 为什么？=> 它「理应如此」！)