Los fenómenos físicos eran para Aristóteles los entes de la naturaleza dotados de capacidad de movimiento y de cambio. Las definiciones de los fenómenos físicos, no se apoyaban los conceptos puramente abstractos de las matemáticas ni en medidas concretas.
En primer lugar, siguiendo su método de clasificación general, para definir cualquier fenómeno u objeto de la naturaleza Aristóteles utilizaba dos componentes: el género y la diferencia. El género era la categoría universal de los fenómenos u objetos que compartían propiedades esenciales con él y la diferencia específica era la característica particular que distinguía a ese fenómeno de todos los demás dentro del mismo género.
En segundo lugar, como, para Aristóteles, los fenómenos físicos no podían definirse con independencia de su realidad material destacó en la definición la estructura ontológica concreta: el hilemorfismo. Cualquier identidad física la definía como un compuesto inseparable del soporte físico en el que se producía el cambio que eran la materia (hyle) y de la forma (morphe) que era la esencia, o cualidad que definía qué es el fenómeno.
Aristóteles criticaba a los matemáticos y a Platón por intentar definir la física solamente mediante formas abstractas relegando la materia.
En tercer lugar, estaba una definición científica real que proporcione conocimiento verdadero, fundamentado y comprobable (episteme) de un fenómeno físico debía responder estructuralmente a estructura explicativa, las causas que producían el evento. La definición de un fenómeno debía responder a cuatro preguntas fundamentales para ser considerada completa .
Causa Material: Pregunta ¿De qué está hecho? De los elementos que componen la materia (tierra, agua, aire, fuego o éter). Causa Formal: Pregunta ¿Cuál es su esencia? es decir, la estructura, o su naturaleza. Causa Eficiente:Pregunta ¿Qué o quién lo produce? Es decir, el agente externo o interno que activa el cambio. Causa Final:Pregunta ¿Para qué sirve? O cual es el objetivo o tendencia natural del fenómeno (su telos).
Un ejemplo es la definición del movimiento local. Si se analiza cómo definía Aristóteles el desplazamiento de una piedra que cae, su estructura combinaba estos elementos: es el acto (género), causa material es un cuerpo pesado, definido por el elemento tierra, está orientado a alcanzar su lugar natural (causa final), impulsado por su propia naturaleza compuesta de tierra (causa material/eficiente interna).
Resulta interesante analizar como cambiaron a lo largo del tiempo las definiciones a medida que la ciencia se fue haciendo más empírica y experimental de algunos fenómenos. Tomaremos como ejemplo al relámpago
Aristóteles, en su obra Meteorológicos, aplica su estructura de la definición física para definir el relámpago (y su contraparte, el trueno). Rechaza explicaciones mitológicas (como los rayos de Zeus) o meramente matemáticas, construyendo la definición a través de sus tres marcos estructurales:
Para clasificar el relámpago en el árbol del conocimiento, Aristóteles determina que su género: es una ignición o inflamación (fuego) que aparece en el mundo sublunar; continua con su diferencia específica: dice: no es como un fuego común, ni tampoco el fuego ni la luz de un cometa (astro que Aristóteles también colocaba en el mundo sublunar), el relámpago era una inflamación instantánea y violenta generada por la expulsión y fricción de una exhalación seca atrapada dentro de una nube
Aristóteles no concebía el relámpago como energía pura sino, siguiendo su teoría hilemórfica como un compuesto indisoluble de: materia (Hyle): La exhalación seca y fumosa (anathumiásis) y una forma Morphe). La luz fulgurante y el fuego efímero, que era la cualidad física que adoptaba esa materia seca cuando se encendía y brillaba.
Aristóteles explicaba que el Sol evaporaba de la Tierra dos cosas: una exhalación húmeda (vapor de agua, que forma las nubes y la lluvia) y una exhalación seca (un gas similar al humo, cálido y seco). Esta materia seca era el sustrato del relámpago. Para que la definición del relámpago fuera científica (episteme), debía responder a las cuatro causas:
La causa material, formada por las exhalaciones seca y cálida mezcladas en las nubes. La causa formal era la inflamación luminosa, (el destello de fuego) propiamente dicho. La causa eficiente era el proceso de condensación de la nube. Cuando la nube se enfriaba y se contraía para convertirse en lluvia, comprimía bruscamente la exhalación seca contenida en ella. La fuerza, la fricción y el choque la encendían. La causa final era la tendencia hacia el restablecimiento del equilibrio y la tendencia a ocupar su lugar en el cosmos. La exhalación seca al ser expulsada tendía a ocupar la esfera superior y se separaba del elemento agua (la nube), que tendía a ocupar lugar en una esfera inferior según su destino en la física cósmica.
Aristóteles utilizó la misma teoría de las exhalaciones terrestres para definir los terremotos o el origen del viento.
Una nueva corriente de explicación vino por parte de J. Kepler (1571-1630), que rompió formalmente con las causas de Aristóteles al introducir una explicación química, material y organicista. En su obra Harmonices Mundi (1619) consideraba la Tierra como organismo vivo y afirmaba que nuestro planeta respiraba, asimilaba nutrientes y generaba calor interno. Con estas premisas y su analogía química de la pólvora natural, Kepler explicó los terremotos describiendo a la Tierra como un gran animal y al seísmo como un proceso fisiológico de este organismo. La Tierra poseía un alma arquétipica y los terremotos y el resto de las manifestaciones eran el equivalente a las reacciones corporales, a la transpiración o a las enfermedades de un ser viviente, e incluso, a la influencia armónica y astrológica de los planetas sobre el alma terrestre
R. Descartes (1596-1650) en Les Météores (1637), fiel a su filosofía mecanicista, su rechazo al misticismo animista de Kepler y a las cualidades ocultas (como las de Aristóteles), definió el relámpago como un fenómeno puramente mecánico de movimiento, presión y luz. Descartes no creía que la luz del relámpago fuera una sustancia que viajaba como proyectiles), sino la transmisión instantánea de un esfuerzo o presión geométrica de un choque de nubes, a través de un medio completamente lleno de materia.
Newton (1643-1727) abordó la definición del relámpago desde una posición que estaba a caballo entre la revolución de las ideas de la química moderna, la fermentación, y su propia teoría corpuscular de la luz.
En la cuestión 34 de su Optica (1704), Newton abandonó la pura visión mecanicista de Descartes y del misticismo de Kepler para definir el relámpago como una reacción química atmosférica violenta y luminosa,
van Musschenbroek (1692-1761) definió y explicó el relámpago marcando la transición crucial entre la química newtoniana y el nacimiento de la era eléctrica a mediados del siglo XVIII.. Cuando en 1746 inventó la Botella de Leyden (el primer condensador eléctrico de la historia) explicó el fenómeno del relámpago por la analogía del relámpago con su propio invento. Cuando descubrió que la botella podía almacenar y liberar descargas acumuladas, Musschenbroek afirmó que las nubes que las nubes en el cielo igual que las botellas de su laboratorio, pero a una escala superior Relacionando el relámpago con el fenómeno del laboratorio.
