力与机械技术、学光与天文学的关系向来是十分密切的，因此力学和学光知识大东西方都是古老科学的一部分。换句话说，近代科学之前，机械技术中的力学和天文学中的光学这种古代形态，在中国和西方之间存在着相似性。由于这种相似性，中国在明清之际引进西方天文学和实用技术的同时，也就自然地接触到一些西方物理学知识。
西学东渐
“五洲海外天稽语，奇技今为上国取，别抱心博图狡逞，妄将教术酿流横……”这是清初全祖望《二西诗》中的句子，它反映了这样一个事实：16、17世纪之交，欧洲耶酥会派遣来华的传教士，大多一面介绍西方学术以便结交中国朝野之士，一面伺机传播天主教。中国知识分子对这些突如其来的东西进行了审视之后，大多数人只取其“奇技”——即科学技术，而不信“教术”。虽然也有少数人受洗入教，但全祖望诗中表达的立场却是主流。雍正二年，《圣谕广训》说：“……又如西洋教宗天主，亦属不经，因其人通晓历数，故国家用之，尔不可不知也。”可见，作为传统对西学的检择，朝野的结论是一致的。这一选择，使得在明末清初100余年间，有不少西方科学技术知识传入中国。到了清初，探讨西学者倍出，且致力于“中西会通”的研究，中国传统科学因之发生了深刻的变化。
16世纪末，即耶酥会士的足迹初履中土之际，物理学在东西方都还没有形成为独立的学科（不久之后，伽利略就迈出了这一步。）所以当时不可能把传来的零星物理学知识作为一门学科来加以认识，其价值仅仅在于它是天文学、机械仪器的相关知识和基本原理，这也是物理学知识得以输入的主要原因。
早在1606年，利玛窦就在《几何原本》序中炫耀西方力学、机械的功效：“用小力转大重，升高致远，以运草粮，以便泄注，干水地，水干地，以上下舫舶……”邓玉函也在《职方外纪》中谈及一些奇人奇器。中国知识分子立即对这些机械技术的实用性予以重视。引进西学的先驱徐光启曾经与利玛窦、熊三拔讨论农田水利，最后由熊三拔口授，撰成这种性质的第一部著作《泰西水法》（1612）。同类书中最重要的一本则是因王征向邓玉函请教机械制造问题而成书的《远西奇器图说》。正是这些书中对力学机械原理的论述带来了西方力学的知识。
光学知识的传入也与力学传入有相似之处，即也有一个由技术引进带动理论输入的过程。1582年左右，最早在中国沿海活动的外商和传教士，曾向广东地方官呈献西洋珍奇礼品，其中光学仪器竟占了很大比例。罗明坚等多次提到，望远镜“是中国很重视的一件东西”，“最引人奇异的是能将白色的太阳光分析成多种鲜艳色彩的三棱玻璃镜”。利玛窦入华时也携带着这类物件，“把它们作为建教工具”，并多次用三棱镜表演色散，还在京师教堂内陈列望远镜。针对人们由这些仪器所引起的新奇感，传教士在后来的一些撰著中就开始介绍一些光学知识以说明其原理。高一志《空际格致》和南怀仁《灵台仪象志》中有关色散的介绍即属此例。
天启、崇祯年间，徐光启和李天经领导的历局正式开展历算学的引进。望远镜既是天文学研究的重要仪器，又是一件奇妙的玩具，身价陡然倍增。它同时合乎历算热和奇器热两股潮流的形势和要求，成为当时科学研究的一个热点。耶稣会士的著作中，唯一的光学专著就是《崇祯历书》中的《远镜说》。
光学知识的另一个重要来源是天文学著作。要解释星体和大气中的各种光现象和色彩现象，讨论大气的某些光学效应（如消光、折射等）对天文观测的影响，利用天体的光学性质进行某些观测，以及将光学仪器用于天文研究，都不可避免地涉及到光学知识。
传入的物理学知识
一般将《远西奇器图说》和《远镜说》等书作为西学东渐的物理学著作。钱存训统计出明末清初物理学译著有6种，但未提书名。按上节的论述，当时的西学译著中提到的物理学知识绝大多数是天文、技术的附属知识，含有物理学内容的书性质上是天文书和技术书。
李祖白1626望远镜的制造和使用说明折射，透镜，伽利略式望远光组《空际格致》高一志1633气象学常识和现象解释西方古代物理学思想和知识（少量近代）《灵台仪象志》
卷二南怀仁1674天文仪器安装、架设、调节中的稳固措施和省力措施静力学《灵台仪象志》
卷三、卷四南怀仁1674大气性质及有关现象的解释、观测，以及所用仪器折射和折射表、湿度计、温度计、颜色及色散《验光图说》南怀仁1671（同上）（同上）《光向导验理推》南怀仁未见传本光学、声学除表中所列之外，由机械而及于力学者还有《泰西水法》、《火攻挈要》等；由天文学而及于光学者还有《测量法义》、《浑盖通宪图说》、《测天约说》、《测量全义》、《交食历指》、《日躔历指》、《五纬历指》、《恒量历指》等。
上述各书中所含物理学的具体内容主要有：
其一，斯蒂芬（1548～1620）的静力学与文艺复兴时期的力学机械。16世纪的欧洲，是开采贵金属、战争和海外贸易的时代，技术发明受到空前重视。早期实验主义者和实用家们在开发和总结技术的过程中，已逐渐产生了一些纯科学研究，输出了近代科学的实验方法。
德国的阿格里科拉（1490或1494～1555），毕生从事矿业，写成欧洲第一部近代技术典籍《论金属》。其中第六篇专论矿山机械，包括用于运输之绞车与绞盘、汲水之勺斗链、吸入泵、起重之提升机等等。
《阿果斯蒂诺·拉梅利上尉的各色精巧机械》一书的作者拉梅利（1530？～1590），是文艺复兴时期的重要人物。他在书中用195幅精美插图及文字说明，论述了下射或上射式水轮驱动的机械、活塞水泵及其“徙转往复”装置等技术。
上述二人是他们所处时代的代表人物。《远西奇器图说》中的所谓“奇器”就是二人著作中的力学机械。《论金属》一书更经汤若望和李之藻于1640年以《坤舆格致》为名译成中文（未刊行）。
物理学各分支中，静力学是一门古老的学科，在技术研究的推动下，近代静力学首先成形。荷兰的斯蒂芬是最早把正在兴起的实验方法与数学运用结合起来的人之一。他于1586年出版《论力学方法和发现》，此书几乎与近代物理学之父伽利略先后踏进了近代科学的门栏。
《远西奇器图说》卷一的内容就是采自斯蒂芬书中有关科学研究的认识论、方法论的论述，以及一些静力学基本概念和有关计算，包括重力、重量、重心、比重、浮力等概念的定义和测算方法。以此为基础，卷二论述了简单机械的省力原理。一、二两卷的内容构成了第三卷中各种机械的力学原理。显然《远西奇器图说》是斯蒂芬静力学和欧洲近代力学机械的成功的编译本，是第一本向中国系统地介绍西方物理学的著作。
其二，伽利略的物理学成就。来华耶稣会士与同时代的一些欧洲科学家之间有着各种不同方式的交往。邓玉函还与伽利略、开普勒等人同是著名的Lmcei研究院的院士。在华教会组织曾多次与伽利略、开普勒等人通信，希望能借助于他们的科学发现来帮助传教。
南怀仁《灵台仪象志》卷四论及天文测量或定时仪器的常用零件“垂线球仪”（即单摆）时，曾引用了伽利略自由落体和单摆实验的结果。南怀仁可能重复了伽利略的实验，得出下表的结果：此表各列数据表示落体以56秒为时间间隔，依次下行1，3，5，7，9丈，这个等差级数正是伽利略曾经得出过的实验规律。对伽利略的单摆实验，南怀仁也详细介绍了过程和各种结论，如摆的等时性及摆钟计时原理、周期平方正比于摆长等。关于抛射体运动，南怀仁在此处也附带作了简介。另外，汤若望在《火攻挈要》中论火炮射程时，给出了炮口仰角与射程的几组对应值。我们知道，伽利略对落体、单摆和抛射体运动规律的研究是他所开创的“数学——实验”精密研究方法的典范，是力学脱颖而出，成为“新科学”的标志。
南怀仁重复伽利略自由落体实验结果
不平分数重物总行丈数重物分行丈数相应微秒八寸垂线球单行111505343410159532517617230295291452《灵台仪象志》是当时包含物理学知识最为丰富的著作。在力学方面，例如卷二中在论及天文仪器安装、架设和调节中的省力措施和稳固措施时，用专门篇幅介绍的静力学和材料力学知识，大半内容与《远西奇器图说》相近。从卷中引称“西士嘉理勒之法曰……”等语来看，这些知识有很多是来源于伽利略的。
其三，科学仪器。望远镜是17世纪最重要的科学仪器之一。伽利略不仅是制造望远镜的先驱之一，而且首先把它用于天文观察，1610年发表的《星际使者》，记录了望远镜对准天空后的一系列新发现，这是科学史上的一个壮举。伽利略观天之事和《星际使者》的主要内容就很快出现在阳玛诺的《天问略》中。以后《崇祯历书》各卷又多次提到此事，并采用了很多伽利略的观察结果。其中，汤若望的《远镜说》是介绍伽利略式望远镜的专著。
《远镜说》可能是参考吉罗拉莫·西尔图里（Girolamo Sirturi）所著《望远镜，新的方法，伽利略观察星际的仪器》写成的。书中对光的折射、凸透镜聚光、凹透镜散光、两种透镜分别利于远视和近视之用，两镜并用则“彼此相济，视物至大而且明也”等有关的光学知识，都有图示或解说。
有人曾指出，近代科学的主要特征之一在于使用科学仪器，并列举出对物理学研究有巨大作用的气压机、抽气机、温度计和摆钟，这些仪器加上望远镜和显微镜，都是17世纪的重要仪器。除上面已谈到过的摆钟和望远镜外，温度计和湿度计也在中国出现得较早。大约1664年以前，南怀仁在钦天监任职期间，制成了这两种仪器，并把详细的制造和使用说明写进了《仪象志》，同时介绍了一些有关的热学知识。
此外，还有种类繁多的其他仪器成品也不断通过传教士和外商传入中国，国内也纷纷加以仿制和使用。这种现象对后来的物理学研究很有影响，原因前面已经说过：引进技术，追索原理，就带动了理论的输入。
其四，与天文学有关的光学知识。大量有关投影、小孔成像、光色、地谷大气折射论和托勒玫折射表等方面的光学知识散见于《崇祯历书》和《灵台仪象志》等书中。几何光学的几条基本定律都被提到，例如：
光线直进定律，《测量全义》表述为：“有光之体自发光必以直线射光至所照之物。”
折射定律，《交食历指》作：“凡象斜射次澈之体，以垂线为主，曲折通之，初入则聚折而向于垂线，既出则散折而离于垂线也。”《仪象志》中也表述了这条规律，并且介绍了用两个象限仪分别在空气和水中测量入射角和相应折射角的方法。但是，在对折射问题作定量处理时，《崇祯历书》和《仪象志》都使用托勒玫折射表，数据有很多疏误。虽然《崇祯历书》已经引进了三角函数，但没有人据此介绍和使用斯涅耳定律。
光的独立传播定律，《测量全义》作：“有光之多体同照，光复者必深，而各体之本光不乱。”
综上所述，这次物理学输入的基本情况是，邓玉函、汤若望、南怀仁这样一些颇具才识的传教士，在16世纪初至16世纪中叶这段时间内，向中国介绍了西方15世纪中叶到16世纪初，即近代科学开始前后的一些力学和光学知识。
在西方建立起来的近代科学的成形结构取代了中国古代科学，是洋务运动以后的事。人们有时往往忽略了明末清初这几十年间，曾出现过中西科学的融合这一事实。物理学也不例外。在当时那种交通和通讯极为困难，传入的零碎知识远不足以成为一个新起点的时候，这些知识往往经过某些筛选，与传统科学技术发生微妙的相互作用，生长出一些新事物。在清初的仪器制造和光学理论研究方面，这种现象十分明显，也正是在这个时期内，中国物理研究的某些方面，开始超越古代科学的层次，达到了一个新的高度。这是中国科技史上必须书写的一页。
要把握这段特殊时期内西学的影响，或中西科学技术融合的本质，必须说明的首要问题是：传统作用于外来事物。
具体地说，鸦片战争前，中国一直没有引进西方物理学的成形结构，因此，那些传入中国的零碎物理学知识只能有两种生存方式：一种是经过改造后被纳入传统学术框架，另一种是像它们传入时那样，附着于有关的技术或成型理论。
这里存在一个传统学术框架的容量问题。既并不是所有零碎知识都被纳入框架。前面曾提到，传统对外来事物有取舍作用，依次进行检择。首先是奇技可取，教术不可信。其次是“西洋之学，以测量步算为第一，而奇器次之”。然后是对具体知识逐一取舍。即便是奇技，有些也属“荒诞”，有些则属“为耳目之玩者”，都不可取。
一般而论，正统儒学对学问的要求是“格物穷理，明体达用”，太过陌生或在传统中不能产生效益的东西，也就没有兴趣去明它的体或穷它的理。例如，《仪象志》中介绍的自由落体和单摆运动实验，在运动学结构中固然重要，但孤零零地置入中国古代传统，则直趋“器数之末”，丝毫没有引起注意。望远镜和三棱镜在当时的不同命运也说明了这个问题，前者在“历算热”中成为重要仪器，受到出于科学目的的重视；后者则长期沦为“耳目之玩者”，直到19世纪中叶竟还被著名光学家郑复光视为“此无大用，取备一理”（《镜镜痴》）而已。
总的来说，物理学的理论知识在当时影响不大。上面所谈的零碎知识脱离原来结构是原因之一，另外还有两方面的重要原因。一是引进的初衷在于技术而非理论，从“奇器”一词即可看出，当时的热点在于器以及它的奇。因此，像《远西奇器图说》这本最重要的书，虽然采用了力学名著作底本，却略去了斯蒂芬在力的平行四边形定律、虚位移原理、自由落体运动等方面的重要成果。二是由外国传教士充当科学的主要传播者，无论如何也存在着学识、思想和语言三方面的障碍。当时在引进概念和作定量讨论等方面，确实存在着表述上的困难。汤若望的《远镜说》，光路图大部分是错的，文字极为含糊，所以张福僖（？—1862年）说它“语焉不详”。从高一志到南怀仁，对色散知识的介绍一直是17世纪早期以前的错误认识。又如《测天约说》等书中，一方面有先进的光学知识，一方面也大量出现这样的文字：“颜色之美，美之下分，明光之美，美之上分……天最尊于万物，故一切颜色不足为其文饰，惟光为其饰矣。或云：天望之苍苍然，苍苍非色耶，何谓天色？曰：苍苍非色也……”当时的西学东渐书籍中，这种含混、粗糙、落后、错误之处很多。当时伽利略的成就虽然大量传入，但加起来也还远不可与《两门新科学的对话》这种著作相比，何况还散在各处。
由此可见，传入的知识本身是有缺限的，这必然妨碍对它的正确认识和有效吸收，所以当时看到奇器之用后，没有完全看清它后面的理论的生命力。这种成型的思想集中表现在《四库全书》的评语中：
“其第一卷之首……极夸其法之神妙，大都荒诞恣肆，不足究诘。然其制器之巧，实为甲于古今。寸有所长，自宜节取……且书中所载皆裨益民生之具，其法至便，而其用至溥。”（《远西奇器图说》）
“……所格之物，皆器数之末，而所穷之理，又支离神怪而不可诘，是所以为异学耳。”（《西学凡》）
那些未被舍弃，即能被传统学术框架容纳的知识，便开始与传统科学技术融合。当然，对具体知识的吸收，还因个人兴趣和眼光的不同而异。工匠和制造家们一般多注意制造方法。有些“格物穷理”的学者则对理论也感兴趣，方以智可以说是这方面的代表。
方以智（1611～1671）是明末的著名学者，知识渊博，又广涉诸艺。西学输入后，他是钻研西方科学，否定其宗教的代表人物。他曾从总体上对认识活动和知识体系作过分类。他的自然科学著作《物理小识》可以比喻为一个熔炉，集中国古代和西方传入的科学技术知识为一体，其间多有自己的引伸发挥和创见。物理学方面，他讨论的问题涉及到力、热、电、光、声各个方面。梁启超对此书的评价较为允当：“虽不免间杂臆测或迷信……然其中亦颇多妙悟，为今世之科学言暗合。例如卷一之论‘气映差’、论‘转光’、论‘隔声’……等类皆是。”
所谓气映差，实指折射，方以智认为“气”对光有传递作用。折射使物体的形象和位置发生变异，即为气映差。他举的例子是汤若望的《远镜说》中出现过的著名折射实验：“置钱于碗，远立者视之不见，注水溢碗，钱浮于水面矣。”
通过这类例子，再通过《物理小识》书中对问题的分类——全书分为天、地、历、风雷雨旸、人身、医药等15类——来看，我们可以发现西方物理学知识被纳入方以智的知识排列中，与传统的经验知识和思辩相互发明，相互补充这一特征。当时不少学者的格物著作中都有这种特征。
除上面所谈的理论研究外，西学对中国科学技术发生影响的另一方面也是更重要的一方面是机械仪器制造。制造家与方以智这样的学者不同，他们本来就倾心于技艺，学西学也是为了进一步制作或发明。这些人的科学活动在两个意义上与物理学研究有关：一是很多出色的技师本人钻研、掌握了一些理论，王徽、孙云球、黄履庄等人无不如此。二是科学仪器以及对仪器机理的不断钻研，是逐渐认识理论知识的价值和进一步研究的基础，有时还是起点。郑复光就是因此而走上光学研究之路的（详见本章第五节）。
王征在北京译成的《远西奇器图说》后几年，宋应星在江西完成了总结中国传统技术的巨著《天工开物》。他在序言中说：“丐大业文人弃置案头，此书于功名进取毫不相关也！”可见士大夫轻视技艺的恶习还一直很严重。从康熙年间起，科学风气虽日渐浓厚，但也只有天文学和数学勉强进入大业文人的关心范围。连郑复光在光学理论和仪器设计方面的杰出贡献也少为人知。后人为此叹道：“嘻！艺成而下之观念毒人深矣。”但是，相对而言，明清之际确实有相当数量的一批人在仪器制作和发明方面作出了很多贡献，称道和谈论奇器的人更多。所谓奇器热即指这种相对情况而言。同时，由仪器研制所引导的理论探讨也相当丰富。以下两节将较为详细地展现出这段历史。
