L'histoire de la mécanique débute réellement avec Galilée. Mais cette science plonge ses racines dans des savoirs bien plus anciens, notamment avec les réflexions d'Archimède ou d'Aristote.
Jusqu'au , la notion de mécanique englobait aussi bien l'étude scientifique des corps en mouvement que la théorie des machines.
Étymologie du mot mécanique Si le mot apparaît à la Renaissance dans son sens moderneIl est, selon le dictionnaire d'Alain Rey, attesté depuis 1268 comme adjectif caractérisant « les métiers comportant l'usage d'instrument et l'action de la main ». Il est substantivé à partir du pour désigner les ouvriers manuels artisans., cette science plonge cependant ses racines en des temps beaucoup plus anciens et son histoire est indissociable de celle de l'astronomie ou de l'art de fabriquer des machines.
Vitruve utilise le terme machinatio pour désigner la troisième partie de son De architectura : partes ipsius architecturae sunt tres : aedificatio, gnomonice, machinatio - mot qui n'est attesté en latin qu'à partir du milieu du , c'est-à-dire à peu près à l'époque où Vitruve doit commencer à rédiger son traité. Vitruve est donc le seul auteur connu à employer machinatio pour désigner une discipline (qu'elle soit scientifique ou technique) et a fortiori le seul à faire de cette discipline une des parties de l'architecture. Ce n'est pas d'après les principes de la géométrie, ni d'après ceux de la physique que Vitruve cherche à démontrer, dans le troisième chapitre, comment les machines produisent leurs effetsFleury Philippe. Le De architectura et les traités de mécanique ancienne. In: Le projet de Vitruve. Objet, destinataires et réception du De architectura Actes du colloque international de Rome (26-27 mars 1993) Rome : École Française de Rome, 1994. pp. 187-212. (Publications de l'École française de Rome, 192) [www.persee.fr/doc/efr_0000-0000_1994_act_192_1_4390 lire en ligne]; il se contente de faire connaître ces machines, et d'expliquer par certaines expériences les effets qu'elles produisent.
Au terme machinatio, correspond en grec le terme Μηχανικά (Mékanika) auquel correspond un corpus d’œuvres du même nom. Selon un pseudo-Aristote, la μηχανή (mèkané) est la partie de la technique qui vient à notre secours chaque fois qu'il faut faire quelque chose contre la nature, et que l'on est embarrassé par la difficulté. La théorie mécanique (ή μηχανική θεωρία) selon Pappus d'Alexandrie (), . Le grammairien Audax classant les arts en trois catégories : ceux qui appartiennent à l'esprit, ceux qui appartiennent au corps et ceux qui appartiennent aux deux, range la mechanica dans cette dernière catégorie. Le mécanicien, praticien ou théoricien est nommé mechanicus.
Si l'on poursuit l'enquête terminologique avec les mots de la famille de machina, on s'aperçoit que pour les Romains c'est Archimède qui est généralement associé à la notion de mécanique. Il y a donc bien eu chez les Romains conscience d'une discipline mécanique, mais, hormis chez Vitruve, nous ne trouvons ni définition claire, ni traité qui lui soit exclusivement consacré.
Les fondements de la mécanique, en tant que science et au sens moderne du terme, sont posés par Galilée ( 1632 les Dialogues, 1638 les Discours ). Elle n'est alors pas dissociée des arts mécaniques, c'est-à-dire des techniques de construction des machines. En 1559, le mot désigne ainsi « la partie des mathématiques qui a pour objet la connaissance des lois du mouvement et la théorie de l'action des machines »Alain Rey, Dictionnaire historique de la langue française, 1992, pp. 1210-1211. On désignera un peu plus tard du nom de mécanicien (attesté en 1696) la personne qui « possède la science de la mécanique et celle qui invente, calcule, construit des machines ». Ce n'est qu'au , à partir de 1840, que ce terme désigne « celui ou celle qui monte et entretient des machines », et que la distinction se fait plus nettement entre la mécanique en tant science et la mécanique en tant que technique.
Isaac Newton dans la préface de ses Philosophiae naturalis principia mathematica (1687), remarque qu’on doit distinguer deux sortes de mécaniques, l’une pratique, l’autre rationnelle ou spéculative, qui procède dans ses opérations par des démonstrations exactes; la mécanique pratique renferme tous les arts manuels qui lui ont donné leur nom. Mais comme les artistes et les ouvriers ont coutume d’opérer avec peu d’exactitude, on a distingué la Mécanique de la Géométrie, en rapportant tout ce qui est exact à la géométrie, et ce qui l’est moins à la mécanique. Ainsi Newton remarque que les descriptions des lignes et des figures dans la géométrie, appartiennent à la Mécanique(...) Par conséquent, la géométrie est fondée sur des pratiques mécaniques, et elle n’est autre chose que cette pratique de la Mécanique universelle, qui explique et qui démontre l’art de mesurer exactement. L'Encyclopédie ajoute à ce propos que la Méchanique rationnelle tire beaucoup de secours de la géométrie, la géométrie en tire aussi quelquefois de la mécaniqueL'encyclopédie, sur wikisource. Charles Bossut qui collabore avec D'Alembert à la rédaction de l'Encyclopédie (1751) accepte la conception d'une mécanique théorique bâtie sur le modèle de la géométrie prônée par ce dernier, toutefois il conçoit qu'il y ait une mécanique pratique où il est impossible d'appliquer les « formules compliquées » de la théorie la plus récenteCostabel Pierre. La mécanique dans l'Encyclopédie . In: Revue d'histoire des sciences et de leurs applications, tome 4, n°3-4, 1951. pp. 267-293. Lire en ligne: Le jugement d'Archimède dit-il dans son Histoire générale des mathématiques (1810), « sur l'excellence de la géométrie doit s'étendre également à la mécanique rationnelle et théorique. Car les vérités qu'elle démontre sont aussi certaines, aussi intellectuelles et quelquefois (sic) aussi profondes que celles de la géométrie pure. Mais il n'est pas permis de placer sur la même ligne la mécanique pratique, puisqu'un homme qui était tout à la fois un grand géomètre et un grand machiniste [Archimède] nous le défend d'une manière si positive. Cependant, elle demande souvent beaucoup d'esprit et d'invention et assurément un machiniste de premier ordre l'emporte sur un géomètre ordinaire »
Pour l'Encyclopédie, la partie des mécaniques qui considère le mouvement des corps, en tant qu’il vient de leur pesanteur, s’appelle quelquefois statique par opposition à la partie qui considère les forces mouvantes et leur application, laquelle est nommée par ces mêmes auteurs Méchanique. Mais on appelle plus proprement statique, la partie de la Mécanique qui considère les corps et les puissances dans un état d’équilibre, et Mécanique la partie qui les considère en mouvement.
Les prémices de la mécanique Aux origines, la mécanique, qui ne porte pas encore ce nom, regroupe les réflexions, encore d'ordre philosophique ou religieux, visant notamment à expliquer les mouvements des astres. La régularité des mouvements des objets célestes n'échappe pas aux premiers astronomes, qui conçoivent alors le ciel et ses mobiles comme une sorte de gigantesque machine.
« L'historiographie contemporaine volontiers conceptualisante, a produit une abondante littérature autour des notions de technique et de technologie antiques, où l'on trouve, pêle-mêle, de nombreuses et longues méditations sur l'existence d'une pensée technique dans l'Antiquité, l'efficacité ou non de la technologie, son éventuelle stagnation, ses blocages, sa capacité d'application pratique de théories élaborées intellectuellement, ... en liaison ou non avec les schémas ou courants mentaux, psychologiques ou sociologiques des sociétés anciennes, l'esclavage et les modes de production, l'idée de profit, de progrès ou de développement. ». Beaucoup d'études comme celle Richard Lefebvre des Noëttes - largement invalidée depuis - concluent à la médiocrité technique du monde grecGeorges Raepsaet, Transport de tambours de colonnes du Pentélique à Éleusis au avant notre ère. In: L'antiquité classique, Tome 53, 1984. pp. 101-136. Lire en ligne. Des deux erreurs de fond commises par Aristote dans la dynamique du corps solide, la première, la loi de la vitesse proportionnelle au rapport de la force à la résistance, n'a pas été reconnue par l'antiquité. Aucun des penseurs grecs qui ont cherché après le Stagirite à pénétrer dans les secrets du mouvement, même pas Archimède, n'est arrivé à dégager la notion fondamentale qui est la clef de l'explication des phénomènes dynamiques, la notion d'inertie. Aristote en frôle parfois de près la découverte, sans jamais y arriver. « Archimède, que ses dispositions géniales pour l'analyse mathématique, ses aptitudes pour l'observation et ses dons d'expérimentateur auraient qualifié comme aucun autre des grands géomètres grecs après Aristote à faire le pas décisif pour créer la dynamique du corps solide, a laissé subsister, certes, lui aussi, la théorie aristotélicienne du mouvement, parce que la mort violente qu'on connaît l'a arraché à ses travaux avant qu'il n'ait pu dégager de ses recherches sur les conditions d'équilibre la notion clef d'inertieMugler Charles. Archimède répliquant à Aristote. In: Revue des Études Grecques, tome 64, fascicule 299-301, Janvier-juin 1951. pp. 59-81. Lire en ligne. » Ceci et d'autres choix malheureux fait par Aristote notamment la réfutation du vide, de l'espace euclidien, Aristote placé aux nues par ses successeurs, engageront la science dans une impasse qui durera jusqu'à Galilée. Quand Galilée, au seuil des temps modernes, établira une théorie rigoureuse des lois du mouvement fondée sur l'expérience, il aura à lutter au travers de la scolastique contre l'autorité d'Aristote.
Le savoir dans l'Antiquité consistait en le savoir de la réalité physique tout autant que la métaphysique et le savoir des choses divines. Elle avait inauguré deux groupes de disciplines : les disciplines appelées alors mathématiques et la philosophie. Les mathématiques consistaient en « mathématiques pures » — arithmétique et géométrie — mais aussi la mathématique « appliquée » : « astronomie, un peu de statique, quelques rudiments d'optique ou d'acoustique ». Le propos de la philosophie spéculative, était d'embrasser intellectuellement la totalité de l'être et d'en développer convenablement la compréhension. Une de ses branches principales était la « philosophie naturelle ». Cette dernière traitait de façon raisonnée de l'univers sensible et de tout ce qui s'y présente à l'observation humaine. Par là, la philosophie naturelle se trouvait en concurrence avec l'étude mathématique de la réalité sensible, et aussi l'astronomie. Ce fait de concurrence ne posa guère de problèmes parce que le ciel relevait d'une région de nature incorruptible, glorieuse et quasi divine qui n'interférait donc pas avec la nature des choses d'ici-bas. Il y avait donc concordance entre l'enseignement « mathématique » des astronomes scientifiques et l'enseignement « philosophique » des physiciens spéculant sur le cosmos. La philosophie naturelle d'Aristote, dont la tradition fut prépondérante au sein de l'Occident médiéval et jusqu'au temps de Galilée, avait tenu compte, du plus près qu'il lui avait été possible de le faire, de l'acquis de l'astronomie mathématique de l'époque à laquelle elle s'était elle-même constituée. La divergence entre spéculation philosophique et science mathématique de la nature n'apparut qu'ensuite.
La physique d'Aristote La physique d'Aristote (-384, -322) concordait avec l'astronomie d'Eudoxe de Cnide et de son successeur Callippe de Cyzique, mathématiciens et astronomes du . Elle ne concordait plus déjà avec l'astronomie de Claude Ptolémée, astronome du , dans l'œuvre duquel se rassemble tout l'acquis de la science astronomique ancienne.