Как было сказано выше, физика составляет, по Декарту, ствол древа познания, вырастающий из метафизики. Сохраняя аристотелевский термин «метафизика», Декарт, подобно многим своим современникам, твердо придерживался идеи единства природоведческого знания, подчеркивая тем самым его мировоззренческую функцию. Но принципы аристотелевской физики, оставшиеся в основном незыблемыми и в схоластике, были радикально пересмотрены автором «Рассуждения о методе» и «Первоначал философии». Он отказался и от тех истолкований природы, которые процветали в ренессансной натурфилософии Телезио, Патрици, Бруно, Кампанеллы и других мыслителей. В принципе тоже противники схоластики, эти натурфилософы приближались к ней в том, что в их трактовках природы преобладало — как и в античности — качественное понимание природы, определяющую роль в котором играл не столько собственно умственный, сколько чувственный компонент знания.
Преодоление представлений так называемого наивного реализма, отождествляющего вещный, объективный мир с его чувственно-образным отражением в человеческом сознании, — великая заслуга самого глубокого античного материалиста (и одновременно рационалиста в этом своем открытии) Демокрита. Но поскольку античность так и не обрела ни экспериментального, ни тем более математического естествознания, открытие Демокрита, согласно которому объективные свойства вещей отнюдь не таковы, какими они представляются нашему чувственному сознанию, было предано забвению. В античности, как затем и в средневековье, утвердилось преимущественно качественное понимание природных вещей. В Новое время, когда интенсивно развивалось экспериментальное и математическое естествознание, Галилей возобновил древнюю идею и установил различие между природой, как она дана нашему чувственному сознанию, и ее подлинным, математическим языком.
Развивая эту позицию, Декарт полностью исключает все изменчивые чувственные признаки вещей из понятия материи. Единственным неотъемлемым ее признаком — атрибутом — становится протяженность, способность занимать определенное пространство (поэтому и частицы материи отличаются друг от друга лишь той или иной геометрической формой, фигурой). Последовательный рационалистический аналитизм картезианского метода с необходимостью приводил к такому выводу.
Отождествление материальности с протяженностью делало картезианскую физику континуалистской. Здесь — один из главных пунктов связи физики Декарта с его метафизикой. Континуалистская позиция исключает возможность совершенной пустоты. О пустоте можно говорить в относительном смысле — как о большей или меньшей заполненности той или иной части пространства, но абсолютная пустота — как полное отсутствие здесь телесности — с позиций картезианской метафизики противоречит самому понятию бытия. В мировоззренческих условиях той эпохи такая позиция углубляла понимание материального единства универсума, ибо, по словам Декарта, «во всем универсуме существует одна и та же материя», и материя неба не отличается от материи земли.
Континуалистская позиция, отождествляющая пространственность с телесностью, материальностью, в своих истоках также восходит к античности, к Пармениду. Однако уже в античности ей была противопоставлена дискретистская позиция, сформулированная Демокритом. Согласно Демокриту, бытие, мыслимое как бесчисленное множество мельчайших неделимых телец, названных атомами, получает возможность движения лишь благодаря наличию небытия — огромной мировой пустоты, космического вместилища атомов и их простых и сложных соединений, вплоть до бесчисленных миров. Борьба сторонников континуалистского и дискретистского истолкования бытия возобновилась в Новое время. В качестве атомистов, рассматривавших свое учение как наиболее адекватную основу рождавшейся экспериментально-математической физики, выступали виднейшие современники Декарта, начиная с его соотечественника Пьера Гассенди. В дальнейшем позицию атомизма в общем принял и Исаак Ньютон.
Но Декарт решительно отверг атомизм. Он считал, что понятие атома как телесной и одновременно неделимой — к тому же незримой — частицы материи внутренне противоречиво. Любая телесная частица способна к бесконечному делению; оно не требует понятия совершенной пустоты как условия разделения и перемещения атомов. Относительная незаполненность пространства делает возможным образование различных сгущений мельчайших частиц материи (в отличие от атомистической концепции материи картезианская обычно называется корпускулярной). В антично-средневековой физике, как затем и в большинстве ренессансных концепций, основные природные стихии земли, воды, воздуха и огня считались универсальными природными образованиями (в аристотелизме), они могли, обмениваясь чувственными качествами теплого и холодного, сухого и влажного, переходить друг в друга. Частицы своей материи Декарт тоже именует иногда элементами огня, воздуха и земли, но за этими названиями скрываются лишь их различные величины и формы. Частицы лишены тяжести, независимой от отношения их к другим частицам. В процессе дробления, притом до бесконечности, они могут превращаться друг в друга. Понимание материи как совершенно бескачественной стало одним из главных признаков картезианского механицизма. В противоположность античной и ренессансной натурфилософии Декарт исключал из материи любые признаки жизни, отвергая тысячелетние гилозоистические представления.
Другой, не менее важный аспект Декартового механицизма заключается в его понимании движения, присущего частицам материи. Наличие относительной пустоты позволяет им перемещаться. В § 24 и 25 II части «Первоначал философии» Декарт дает определение «движения в подлинном смысле слова», представляющего собой «перемещение одной части материи, или одного тела, из соседства тех тел, которые с ним соприкасались и которые мы рассматриваем как находящиеся в покое, в соседство других тел». Такое понимание движения как перемещения в пространстве было противопоставлено аристотелевско-схоластическому, согласно которому существует несколько разновидностей движения. Для Аристотеля движение в пространстве представляет собой нарушение состояния покоя, якобы «естественного» для всякого тела. Декарт же (вслед за Галилеем) начал исследование проблемы инерции, которое в следующем веке приведет материалистически мыслящих философов к убеждению в неотделимости движения от материи.
Суть картезианского механицизма составляет его последовательный редукционизм — убеждение в том, что каждое явление природы в конечном итоге сводится к пространственному перемещению частиц материи, обладающих минимальным количеством свойств геометрически-физического характера. Такой механицизм — в сущности механицизм в широком смысле этого фундаментального термина. Механицизм в более узком смысле появится после того, как Ньютон в своем великом произведении «Математические начала натуральной философии» (1687) сформулирует три классических закона, которые превратят механику в строгую науку. Механистический редукционизм после этого означал сведение сложных явлений природы — и даже человеческой жизни — уже не просто к перемещению телесных частиц в пространстве, а к движениям частиц согласно трем классическим законам ньютоновской механики. Картезианская же механика, являющаяся конкретизацией «всеобщей математики», была одним из этапов на пути к ньютоновской. Судить об этом можно, обратившись к тем трем «законам природы», которые, будучи первоначально сформулированы в трактате «Мир», более четкое изложение получили во II части «Первоначал философии» (§ 37–40).