宋应星的哲学思想，确切地说是自然哲学思想，首先围绕自然界万物起源及其发展变化这个总的问题而展开的。这不但是自然哲学而且也是整个哲学的根本问题。围绕这个问题自古以来就有各种不同的见解，中国古代哲学大体说来有两大派，每一大派又有两种不同的思想流派。第一大派认为万物起源于最原始的物质本原，按自然界固有的规律发展变化。这一大派中又有一元论及多元论之别：前者主张万物最初本原只有一个，元气论即持这种观点；后者主张万物最原始本原有五个，即水火土金木五种元素，此即多元论的早期五行说。由于这派都强调物质的第一性，承认万物起源于物质本原，因而属于唯物主义自然观体系。另一大派认为万物起源于精神性的本原“道”或“理”、“心”。先有道、理、心，然后有万物，而万物发展变化即是道、理、心之表现。这一派虽属一元论，但因其强调精神的第一性，因而属于唯心主义自然观体系。这一大派中又有两个流派，一派认为理或心之外无物，是主观唯心主义；另一流派认为天地之间有理有物，而理在物先，即客观唯心主义。这一派为了使阴阳五行说为自己服务，将其巧妙地改变成一元论。
关于宋应星以前各派对万物本原及其变化的不同哲学论点及宋应星如何取诸家之长自成一说的具体经过，拟在本书第十一章讨论其历史地位时详加说明，此处不再赘述。本章重点在评述他本人的自然哲学思想。
宋应星在《论气》一书中提出其有关万物本原及本质的“形气论”。他提出了“盈天地皆气也”（《气声》）的哲学命题。这种气“把之无质，即之有象，遍满阎浮界中（充满宇宙之中）”（《水尘二》），气外无理、无道、无心。这与宋儒陆九渊（1139—1192）所说“塞宇宙一理耳”（《象山全集》卷12），正好是截然相反的提法。宋应星又指出：“天地间非形即气，非气即形。由气而化形，形复返于气，百姓日习而不知也。初由气化形，人见之，卒由形化气，人不见者，草木与生人、禽兽、虫鱼之类是也。“这就是说，充满宇宙之间的都是气或元气，这种气本无形，但脱离其原始状态后便有了形象。由气变化成人可见到的形体，便是草木、虫鱼、禽兽等万物，但万物最后又变化成人不可见的气，这个道理一般人习以为常、却不知其真正含义。可见宇宙万物包括无生命和生命自然界的一切，究其最初的物质本原，都是由气而变化成的。既然“天地间非形即气，非气即形”，也就排除了主宰气的所谓理或心的存在，换言之，宋应星否定了朱熹所说“无形而有理”的思想。其次，他认为自然界中的一切变化，从哲学的角度看无非是“由气而化形、形复返于气”的客观过程，而不是像宋代陆派杨简所说：“天地［乃］我之天地，变化［乃］我之变化，非他物也。”（《慈湖遗书·已易》）所有这些都说明宋应星的形气论是唯物主义的一元论。
而从近代科学的角度看，一元论比多元论接近真理，是人对物质世界认识的正确路线。还应指出，当宋应星陈述其气化形、形返气的自然界变化时，有时也用“虚”的概念。“夫由虚而有气，气传（转）而为形，气［复］还于虚”（《水火》）。这里的“虚”或“大虚”与张载所说“太虚”是一个意思，属于物质性范畴，“太虚即气”（《正蒙·太和》），并不是指虚无。
宋应星自己也解释说，他所谓形返气或“返虚”，“非其还返于虚无也”（《形气》）。两人的解释排除了对其思想的唯心主义曲解。
张载认为元气通过阴阳“两端”（二气）造成万物，但并未再解释造成万物的具体历程。宋应星在发展并改进张载理论时，在气与万物之间引入了“形”这一物质层次，认为气是通过形而变化为万物的，从而把他的理论称为形气论，以有别于元气论。他又把形气论与周敦颐改进的阴阳五行说结合起来，形成他的“二气五行之说”。然后再进一步解释万物由气构成的历程。《天工开物·作咸》及《论气·气声五》都说“天有五气，以有五行”，认为水火土金木五行由相应的气而生，不是万物的最原始本原。他又对五行或五气逐个分析，认为水火二气是较基本的。“杂于形与气之间者水火是也”（《形气一》），“形而不坚、气而不隐者，水火之体也。二者介于形、气之间，以为气矣而有形，以为形矣而实气”（《形气二》）。那么什么是形呢？宋应星指出：“凡世间有形之物，土与金、木而已。”（《水火三》）也就是说，万物由气和水火通过土、金、木构成的“形”这一物质层次发展起来的。把五行的行改称形，并赋予新的意义，这是宋应星的一项发展。但他又认为介于气与形之间还有个物质过渡层次即水火。水火是形但又不固定，是气但又不稳；是气却又有形，是形却又实在是气。把张载与周敦颐体系中的阴阳具体化为水火二气，这是宋应星的另一项发展。张载认为元气由阴阳“两端”所感而运动、变化为万物，还不够具体。周敦颐认为由阴阳动静而成水火二气，把阴阳与水火看做两个层次，从而把阴阳抽象化。在宋应星看来，阴阳也是二气，而水火是其最集中的表现形式。火为阳气，水为阴气，阴阳二气与水火实际上应属同一物质层次，即“介于形、气之间”，亦即介于气与土金木之间，下一个层次才是有形体的万物。他在元气与万物之间插入形及形气之间的水火二气这两个物质过渡层次，是对传统的元气论的新补充，使由气至万物的发展历程具体化一步。于是物质世界的构成，分为下列层次：
气→水、火→土、金、木→万物
根据宋应星的“二气五行（形）之说”或“形气水火之道”，传统学说中的“五行”的正确排列顺序应当是：水、火、土、金、本，而不应是任何别的排列次序。他的这种排列与周敦颐的《太极图说》是一致的，体现了它们五者之间从低级至高级的发展序列。所谓具体含义指有形的水火；所谓抽象含义指构成有形水火的物质要素，不一定能看得到，相当于水素与火质或水气与火气，具有气的属性。只有从“亦形亦气”这层含义理解水火，方合应星之本义。对土金木亦应从这层含义来理解，虽然三者比水火更为有形一些。宋应星在论述水火土金木五者相互关系时指出，其中水火是最基本的，水火二气均平地含于土内（《水火三》）。土与金木比，又较为基本，因金、木均生于土，因而土介于水火与金木之间，而金木中又都含水火。他写道：“土为母，金为子”（《形气五》）、“土为母，石为子”（《形气五》）、“木生土中”（《水火三》）。他又在《水火三》写道：“今夫以土倚（伴随）土不得水，而以金倚土则水生，是金中有水也。以石磨石不得火，而以金击石则火出，是金中有火也。至于木，生于地下、长于空中，二气（水火）附丽其中，铢两分毫无偏重也。取青叶而绞之，水重如许。取枯叶而燃之，火重亦如许也。”（《水火三》）所以木中亦含水火。
此处的火指火质或可燃性成分，现在可理解为碳及碳的化合物。《形气五》还注意到木燃烧后有灰烬返还于土，因而木中亦含有土质，现在可理解为矿物质成分。
土在水火与金木之间起着沟通与介质的作用。因而水火土金木之间不存在像过去说的那种单纯的并列关系，而是由低级到高级、由简单到复杂的过渡关系。
宋应星关于水火土金木相互关系及划分层次的观点，与明代哲学家王廷相（1474—1544）及科学家李时珍的观点是一致的。王廷相也认为五行应分为水火、土、金木三个层次（《五行辩》）。而李时珍则指出：“首以水火，次之以土。水火为万物之先，土为万物之母也。次之以金石，从土也。”（《本草纲目·几例》）时珍还指出：“水火所以养民，而民赖以生者也。本草医方皆知辨水，而不知辨火，诚缺文哉，其气行于天、藏于地，而用于人。”（《本草纲目·火部》）可见宋应星的思想直接受李时珍的影响，但他又比其前辈对万物的构成探讨得更为绵密。他像李时珍一样，也特别强调水火的作用，这反映了在他那个时代工农业生产技术和科学比前代更为发达。宋应星也指出：“水火二气均平布空，宜以均平附物也。太清之上，二气均而后万物生；重泉之下，二气均而后百汇出。”（《水火三》）“尘埃空旷之间，二气（水火）之所充也。”（《水火二》）这就是说，除构成万物本原的元气而外，其发展形式水火二气也均匀地充塞于天地之间、附载于万物之内。因而“盈天地皆气也”，还应理解为元气及水火二气，二气再与土金木等形作用后，便化生万物。这是对元气论的具体化。宋应星将他的这一新说称之为“形气水火之道”（《形气二》）。
宋应星在剖析水火土金木相互关系及过渡层次，亦即解决了“亦气亦形”这一物质过渡层次与形的物质过渡层次间相互关系及过渡之后，便进一步阐述了万物生成之理。《天工开物·陶埏》指出：“水火既济而土和。万室之国，日勤千人而不足，民用亦繁矣哉。”这是说靠水火对黏土的交互作用，烧结成陶瓷，供民日用。同书《燔石》章亦云：“至于矾现五色之形，硫为群石之将，皆变化于烈火。”靠着烈火对来自土中的矾矿及硫黄矿石的锻烧，得到各种颜色的矾石及黄色的硫黄。同章又称：“凡石灰，经火焚炼为用。成质之后，入水永劫不坏。百里之外，土中必生可燔石，石以青色为上。”
这是说将土内所含的青石（石灰石）用火焚烧，便得到石灰，石灰再与水配合使用，便永劫不坏。《冶铸》章称：“夫金之生也，以土为母，及其形而效用于世也。”将土中所含金属矿石以炉火冶炼便得到金属，通过铸造使其成为器形而效用于世，但铸造亦需“媒合水火”。《锤锻·冶铁》云：“凡熟铁、钢铁已经炉锤，水火未济，其质未坚。乘其出火之时，入清水淬之，名曰健钢、健铁。”当金属制出后再烧红锤锻，由于水火未交互作用，其质仍不坚。乘出火之时入水淬之，方成健器。借水火与土（包括土中矿石成分）相互作用，便得到陶器、瓷器、矾石、硫黄、砒霜、石灰、金、银、铜、铁、锡、铅、锌等金属；再通过水火与成形之金交互作用便得到铜锌合金、铜镍合金、铜锡合金，各种各样的铸造器型如钟、鼎、锅、镜、钱币以及锻造器型如刀斧、锄、錞、锥、锯、刨、凿、锚、针、乐器等。同理，亦可制得食盐、砖瓦、银朱、火药、火器等物。这些都是无生命自然界的千万种有形之物，供百姓日用甚繁，而究其本原都是由元气经过水火、土、金的交互作用及气→亦气亦形→形这些物质层次而生成的。
宋应星接着转向论述生命自然界万物的生成机制。他将生物分为植物与动物两大类，而在生物由低级到高级的发展序列中，植物即草木之属较为基本。他将动物按发展序列再分为虫鱼、飞禽、走兽，最后是“万物之灵”的人。他认为动物是从植物演化并生成的，而植物又是从无机物演化与生成的，归根到底是通过水火与土木交互作用而产生。他写道：“气从地下催腾一粒，种性小者为蓬，大者为蔽牛干霄之木，此一粒原本几何？其余皆气所化也。”（《形气一》）就是说，气在土中促使一粒种子生长。种性小的成为蓬草，种性大的成为参天大树。这一粒种子原来有多少呢？其余都是由气转化而成。这里的“气”应理解为水火二气及土气或土壤。因为如前所述，他在《水火三》中指出：“至于木，生于地下（土）。长于空中，二气（水火）附丽其中。”故木中含水火。也就是说，一粒植物种子很小，入土后之所以能成长为参天大树，因为从土中不断摄取水及矿物质、有机质养料。因此草木借水、土及火质（可燃的有机肥料）而成长。宋应星在《天工开物》中所述各种植物如稻、麦、麻、豆、桑、棉、葛、草本染料、油料植物、甘蔗、竹、构树及各种树木的种植，都是根据这一道理而进行的。他更详细叙述了将这些植物借水火及金木石的交互作用而制成植物油、糖、衣料、染料、纸张、车船等产品以及木器、榨油器、糖车、纺织机、各种农具、蒸煮锅等工具及日常用品。虽然谷物种植主要靠水、土及金木，但没有火气配合也还不行，这里火气以日照的形式表现出来。没有阳光（阳气、火气）而阴雨（阴气、水气）绵绵，便会减产。至于谷物加工及食品制造，离开水火与金木也是不行的。由于五气的交互作用，产生出各种各样的植物及其加工制品，像无机界万物一样，供民日用，也归根到底由元气→亦形亦气→形这些物质层次而生成的。至此为止，自然界又添加了一大类实物。
宋应星还反复论述了从无机自然界过渡到有生命现象的植物界的哲学依据。按照他的二气五行之说，草木的基本物质载体是木或木质，而木生于水、火及土，后三者都是无生命的基本物质。既然借水火土木的交互作用能生成有生命现象的植物，那就说明生物最初是从无生命物质中生成、演变的。宋应星在这里把神等超自然力排除在由无机物到有机物、由无生命到生命的万物生成及演变过程之外。他在论述了生物中较基本的草木最初由无机界生成及过渡之后，还进而论述了从植物界向动物界的物质过渡。他在《形气四》写道：“草木有灰也，人兽骨肉借草木而生，即虎狼生而不食草木者，所食禽兽又皆食草木而生长者，其精液相传，故骨肉与草木同其类也。即水中鱼虾所食滓沫，究竟源流，亦草木所为也。”这段论述相当精彩，在宋应星看来，植物都有灰质即由无生命的物质成分构成；人与动物的躯体是靠所食植物而生长、发育的，即使是不食植物的猛兽，其所食之禽兽又都是吃植物而生的。因而动物与植物在物质构成上一样，以“其精液相传”。“精液相传”，此处指构成植物的基本物质成分和养料通过植物又传递到动物。“骨肉与草木同其气类也”，只能理解为构成动物躯体的骨肉与草木都有同样的物质成分。“气”是个物质性概念，此处指水火土金木等基本物质成分或“五气”。宋应星还指出，既使是生长于水中的鱼虾，其所食之物，究其源流也是草木之类。这样看来，由于动物体内所含的基本物质成分，与植物所含的是同类，而植物是摄取土内无生命养料及水而生长的，因而在物质构成上在动物界与植物界之间以及在生命自然界与无生命自然界之间，并没有不可逾越的鸿沟。
上述思想自然而然地使宋应星认识到宇宙万物虽然多种多样，但却存在着物质构成上的统一性。他的这一认识不但在原则上是正确的，而且为后来自然科学的发展所证实。他的这一思想也是对唯心主义的神创论和活力论（vitalism）的批判，而活力论哲学甚至在18—19 世纪时还禁锢着西方科学家的头脑。根据这一哲学，无机界与有机界之间存在着不可逾越的鸿沟，在物质构成上没有共同之点，因有机体是靠神秘莫测的“生命力”（vis vitalis）才能构成。直到1824—1828 年德国化学家韦勒（friedrich whler，1800—1882）在试管中从无机物人工合成出有机物尿素时，才敲起了活力论的丧钟。当物质世界靠自然力的作用从植物界逐步过渡到动物界，而动物界又逐步从虫鱼过渡到飞禽、走兽，以至最后出现人类时，大自然变得更加千姿百态、光彩夺目、生机盎然。像宋应星所说，人类可以利用大自然的这些恩惠，再一次施展运用水火及金木的交互作用，从虫类（蚕、蜜蜂）制得生丝供上等衣料用或酿出蜂蜜供作食用，还可用微生物对谷物发酵制成各种营养或医用的类，更可以利用飞禽、貂、狐、羊、水獭、虎、豹及金丝猴的毛衣制成裘服。从羊毛打成毛线织成各种毛织物，或从蚌壳内取出珍珠、用牛筋制成弓弦、以雕翎制造成箭等等，而“使草木无全功”（《甘嗜》语）。宋应星在《天工开物》有关章中详细叙述了从上述动物体制成各种产品的技术。根据他的哲学观点，动物界虽然比植物界属于更高级的发展阶段，但究其物质本原仍不外是从元气、亦形亦气、形及草木这些物质层次而逐步生成、演变的，虽然他没有告诉我们要花费多长时间才能完成这些过渡。他在论述动物、植物及矿物界在构成上的物质统一性时，还谈到物质世界多样性的原因。为此他提出了“形万变而不穷”的哲学命题（《气声八》）。
由于水火、土、金木这些物质要素相互间作用是千变万化的，故而产生众多的物。此外，正如他在《天工开物》中所述，许多自然物通过人工作用后，又产生难以数计的、自然界本身没有的物。用他的话说便是“或假人力，或由天（自然界）造”（《作咸·盐产》）。
在谈到物质世界事物多样性时，宋应星有一段哲学沉思：“天覆地载，物数号万，而事亦因之，曲成而不遗。岂人力也哉?”（《天工开物序》）大意是说，天地之间，事物以万计，通过各种变化而形成完美无缺的世界，这恐怕不全是人力所能办到的。此话不假，地球上的生物物种现在估计约有200 万种，在宋应星时代里已知植物便有近万种，还不包括无机界的矿物在内，其中绝大多数都是大自然以其固有规律而造成的。但人并不是消极等待自然界的恩惠，还用人力生成数以万计的物，由“天工”与“人工”配合造成了多样性的大千世界。与此同时，我们今天还知道构成这么多自然物及人造物的基本物质成分即化学元素，只有百种左右，并且像宋应星所说的，生物与无生物的基本物质成分是一样的。而他的“形万变而不穷”的哲学命题，现在可理解为有限元素原子以其万变无穷的结合方式构成物质世界的多样性。现代物质构造理论还证明一元论物质观是正确的，因为宇宙万物最终都由原子构成。而原子又一分为二：带正电荷的原子核及带负电荷的电子。有趣的是，宋应星的元气也一分为二：水（阴）气及火（阳）气。他的理论当然不能与当代理论同日而语，但在思维方式与理论形式上还得承认他与今人有某种暗合，只不过现代物质结构理论是建立在科学基础上的更高级发展形态，然现代理论也是从初级阶段逐步演变到今天这样的。这证实了一条哲学规律：发展是重复以往的阶段，但是在更高基础上的重复，发展是按螺旋式而不是按直线式进行的。
宋应星在发展万物生成及演变的自然哲学时，把他的哲理与科学技术紧密结合起来，用《天工开物》中所述30 种技术过程的实例来支持并解释他的哲学思想。这不但是中国历史中其他哲学家做不到的，而且像李时珍那样的大科学家也未能做到这一点。他在阐述从最根本的元气经过亦气亦形及形再逐步过渡到无机世界和生命自然界时，提供了一幅万物生成与演变的图景，其基本过渡层次为：元气→水火→土→金木→无生物→草木→动物。其中最关键的一步，是从无生物到生物这一质的转化。
由于受当时科学发展水平的限制，宋应星未能说明这一转化的细节，但他已从哲学上指明了生物是从无生物转化的，这一转化过程是“天工”（自然力）完成的。对于三百多年前的古人来说，达到这一认识就很不容易了。如果我们把他的各种论述都综合起来，则可将他提供的万物生成及演变情景用图解的形式表达出来。试把根据他的思想绘制成的万物化生图与周敦颐的太极图作一比较，便会看到，周图中构成万物本原的是精神性的“无极而太极”，对水火、土、金木五气相互关系描述得不够绵密，而阴阳又脱离了物质载体成为抽象的东西，更重要的是没有说明生物是怎样生成的。所有这些不足都被宋应星一一克服了，因此他所提供的万物化生图景是在传统哲学范围内当时所能提供的较为完善的一种。
现在让我们再回过头来讨论宋应星的二气五行之说，首先是他的水火观。如前所述，他对水火给予特殊地位，让其享有气的称号，并置于元气与形之间，起着亦气亦形的作用。这是因为他从工农业各生产领域内看到“假媒水火”的重要意义，而一些自然现象也与水火有关。
他关于水火的观点可归纳为下列五点：（1）水火各有润下炎上、行徐与行急及阴性与阳性两种矛盾的属性，是元气发展后一分为二的产物。当二者相遇并相互作用时，又最终返还并统一于元气，构成气之本体。（2）水火二气均平分布于天地间、附载于万物内，相互吸引又相互依存。（3）在生产过程中借人力使水火与土金木交互作用，便可造成各种产物。水火既促进过程实现，又参与过程之中，是过程中的积极因素。（4）水火之间的克制关系是相对的，不是绝对的。克制能否实现，取决于二者相对的量，而且存在一种当量关系。二者之间不是仇敌，而是朋友。（5）水火在五气中较为基本，同时含于土金木三气中，又通过后者进入无生物及生物的基本物质构成成分之中。
以上这五点中有的内容已见前述，此外须补述其余未提到的内容。在谈到水火相互依存时，宋应星以燃烧现象为例，他写道：“尘埃空旷之间，二气之所充也。火燃于外，空中自有水意会焉。火空而木亦尽。”（《水火二》）
这是说火在露天下烧木柴，要与空气中的水气（水素）配合，燃烧才会充分。如果在密闭状态下燃木，则火不能与水素会合，便燃烧不充分，火质仍归木骨，成为木炭。“若穴土闭火于内，火无从出空会合水意，则火质仍归母骨，而其形为炭，此火之变体也。”（同上）宋应星已隐约认识到燃烧时需赖空中的某种气助燃，燃烧才能完全。他将此称为“水气”，现在看来应属水中所含的氧气。他又说，地面的水要靠与空中的火质会合，才能保持自身存在。
如将二者隔开，水的状态便不能保持，而形成冰。“水沾于空中，或平流于沼面，空中自有火意会焉。若地面沉阴飕刮，隔火气寻丈之上，则水态不能自活，而其形为冰，此水穷灾也。”（《水火二》）总之，“炭炉中，四达之水气就焉，而炭烬矣。射日燃于河滨，而冰形乃释矣”（同上）。
宋应星解释焚木出烟的现象时写道：“焚木之有烟也，水火争出之气也。若风日功深，水气还虚（气）至于净尽，则斯木独藏火质，而烈光之内，微烟悉化矣。”（《水火三》）他还问道，既然“火待水而还虚”，火的燃烧有赖于风，于水何干？回答是“功非由风，［而］由风所轧之气也”。“其气受逼轧而向往一方也，火疾而水徐，水凝而火散。疾者、散者先往，凝者、徐者后从”（《水火四》）。当熔炉借强力鼓风，涓滴水质送入薪炭，与火质会合，将其勾引，使之奋飞而出。一鼓一吹，勿懈勿断，“而熯天之势成矣”（同上）。我们不一定都赞同他的具体论述，但他力图从自然界自身解释自然现象，这个精神是可取的。他有时也用“火神”、“水神”术语，只能理解为“火质”、“水质”，因为他的确不是指神灵。我们注意到有的外文译本将火神译为the element of fire 是较准确的，但如果理解为the spirit of fire（“火精”），便与应星本义相违了。
古典五行说认为木生火、金生水，而金又克木，所以水火之间则是水胜火的相克关系。《墨子·经说下》已对此提出异议：“五行毋常胜，说在宜。”
就是说水并非总是胜火，而在力量是否相宜，水量少便扑不灭烈火。对此，宋应星发表了《水非胜火说》，从标题中已点出了他对这一问题的看法。他认为水火间与其说是“相胜”关系，还不如说是“相参”即相互配合的关系。
此说倒颇有新意。他认为这种相参表现在两个方面：（1）水火相互吸引，被隔开之后二者“相忆相思”。相遇则发生急剧变化，共同复返于气，求得统一。（2）二者相互作用，有当量关系。关于第一种关系，他写道：“气传而为形，形分水火，供民日用。水与火不能相见也，借乎人力然后见。当其不见也，二者相忆，实如妃之恩夫、母之望子。一见而真乐融焉，至爱抱焉、饮焉、敷焉。顷刻之间复还于气，气还于虚，以俟再传（转）而已矣。”（《水火一》）关于第二种关系，他写道：“是故杯水与束薪之火，轻重相若；车薪之火与巨瓮之水，铢两相同。倾水以灭火，束薪之火亡，则杯水已为乌有。车薪之火息，则巨瓮岂复有余波哉？”（《水火二》）这是说当水火相互作用时，二者必须“轻重相若”、“铢两相同”。只有杯水与束薪之火、巨瓮之水与车薪之火，才符合相互作用所必须的数量关系。若以杯水对车薪之火，则水力不足。于是宋应星认为：“五行之内，生克之论生，水［必］胜火，见形察肤者然之。”（《水火一》）
关于水火相参关系，张载也有“水火相待而不相害”的思想（《正蒙·参两》），但宋应星对之作了定量论述。他举例告诉我们：“水上而火下，金土间之，鼎釜是也。釜上之水枯竭十升，则釜下之火减费一豆。火上而水下，熨斗是也。斗上之火费折一两，则其下衣襦之水干燥十钱。水左而火右，罂缶是也。罂内之水消三分，则炉中之火减一寸；炉中之火不尽丧，则罂内之水不全消。此三者，两神（水火二质）相会，两形不相亲，然而均平分寸，合还虚无。与倾水以灭火者同，则形、神一致也。”这是说水火相参呈现于日用，要想使其相互配合发挥更好效用，也必须使二者数量得宜，而同时还有数量上的变化规律。以火蒸煮釜内之水，水量增减多少，所耗费的火量亦相应增减多少。宋应星已隐约认识到水火间的热能传递有定量规律可遵。
现在我们已求得这个规律的准确形式。如将5000 克水从20c煮沸，则需热量按式计算为40 万卡或400 千卡。式中c 为比热（水的比热为1 卡/克·度），m 为水量。如以无烟煤为燃烧，则其热值为8000千卡/公斤。换算后我们便知道将10 斤水从20c煮沸，需无烟煤50 克。宋应星给出的数值不一定准确，但他的定量精神十分可贵，他的论断相当新颖。
他对水火相参关系作了定量讨论后引出结论说：“是故由太虚（元气）而二气名，由二气而水火形。水火参而民用繁，水火合而太虚现。水与火非［相］胜也，德友而已矣。”（《水火一》）他关于水火非相胜而相参相友的思想，后来由王夫之进而发挥成水火之间相互转化的论题。
宋应星在论述了他的形气水火说及二气五行说之后，还进一步将其用于万物的发展变化过程中，提出了“土石五金生化之理”及“草木与飞潜动植生化之理”，即无机自然界与生命自然界发展变化的规律。他在《形气五》谈到土石生化之理时写道：“土以载物，使其与物同化，沙与石由土而生，有生亦有化，化仍旧土，以俟劫尽。深山之中无石而有石，小石而大石。土为母，石为子，子身分量由亏母而生。当其供人居室、城池、道路之用，石工斫削，万斛委余，尽弃于地，经百年而复返于土。”这是说沙石均由土而生，从土中采出多少沙石，则土亏损多少。石采出供人使用后，又有一些遗弃于地，经久又复返于上，亏损的部分又得到补偿。由土承载和由土所生者，有生必有化，而“由土而生者，化仍归土，以积推而得之也。”至于五金生化之理，其规律是：“其生稀者，其化疏；其生广者，其化数”，而且“皆化为土，以俟劫尽”。作者认为凡从土中生得稀少的贵金属，其化归于土的过程较疏；而广生的贱金属化归于土的过程较频密。但不管是贵金属还是贱金属，在整个生化过程中总量是守恒的。
《形气五》就此写道：“土为母，金为子，于身分量由母而生。”就是说金属产生于土，从土中炼出多少金属，则土中原有金属便亏损多少。接下叙述冶炼出的金属经使用与耗损，又逐步返还于土。土中原来所减少的金属又得到补偿。以铁为例，“凡铁之化土也，初入生熟炉时，铁华铁落已丧三分之一。自是锤锻有损焉，冶铸有损焉，磨砺有损焉，攻木与石有损焉，闲住不用而衣锈更损焉，所损者皆化为土，以俟劫尽。故终岁铁冶所出亿万，而人间之铁未尝增也。”接着指出自然界中各金属的相对蕴藏量，我们换算后得出的比例如下。假定铁的蕴藏量是二万，铅与锡为二千，铜为一千，银为十，而金则为一。可见铁的蕴藏量最大，为金的二万倍，因而铁的产量也最大。按照“其生广者，其化数”的规律，冶炼出的铁转化归土的过程比较频密。在生熟炼铁炉冶炼时已丧失三分之一，后来铸造、锻造又损失一些，制成铁器后攻木攻石及闲着不用生铁锈又损失一些，“所损者皆化为土”。
所以尽管每年冶铁很多，由于不断归土，故“人间之铁，未尝增也”。同样，每年冶铁使土蕴铁量亏失，但因铁不断化为土，故土中之铁未尝减也。在宋应星看来，自然界中的铁虽经历各种变化，但在生化前后总的量是守恒，“未尝增”亦“未尝减”。因而在这里出现了物质守恒思想的闪光。
宋应星在仔细分析了铁的生化之理后指出：“铜、锡经火而损，其义亦犹是已。”锡的蕴藏量二千倍于金，铜则千倍于金，也属于“其生广者”的金属，则其生化之理亦应与铁类似，也是服从守恒原理。“若夫白银、黄金，则火力不能锁损者，只可以生与耗求而化土还虚，以俟劫尽。凡银为世用，从剪斧口中损者，积累丝忽，合成丘山。贱役淘厘锱者只救三分之一。”关于“淘厘锱”，《天工开物·五金》章银条云：“其贱役扫刷泥尘，入水漂淘而煎者，名曰淘厘锱。一日功劳，轻者所获三分，重者倍之。其银俱日用剪、斧口中委余，或鞋底粘带，布于衢市；或院宇扫屑，弃于河沿。其中必有［银］焉，非浅浮土面能生此物也。”这就是说，既使是作为贵金属的银，在冶炼及成器后也逐步有耗损而归于土。与铁的情况一样，只不过“其化疏”，不如铁那样频密而已。“金之损也，以粘物之箔而刮削化灰而取者，亦救三分之一，其二则俟淘沙、开矿者之补足。此其大端也。夫不详土石五金，而生化之理未备也。”宋应星在穷究试验土石五金生化之理后，得出的重要结论就是自然界的物质生化前后，存在着在量上守恒的规律。
宋应星还在《形气》篇论述了草木与飞潜动植的生化之理，指出草木生于土又复归于土，经年再潜化为气。“初由气化形，人见之。”“气从地下催腾一粒”种子到树木成材，人得见之。树木枯枝、落叶于地上腐烂成泥，或人砍伐木材制成宫室器物与供饮食烧饭，或木得火而燃积为灰烬，这些人亦均可见。但木归土再化力气，“此人所不见也”（《形气一》）。人与禽兽、虫鱼，归根到底都赖草木而生，其生化之理也与草木生化之理同，不外是“形化气、气化形”而已。“草木之朽烬与血肉、毛骨之委遗”均复返于土，再化为气，“非其还返于虚无也”（《形气一》）。而生物归土化气，是靠“地脉蒸气”经极长时间才能实现（《形气三》）。天地间只有火的“化物之功，有一星而敌地气之万钧，一刻而敌百年者”（同上）。宋应星关于生命自然界生化之理告诉我们，正如同土石、五金无机化自然界一样，二者共同遵循着同样的自然规律。他描绘了万物由元气逐步生成，又逐步返还于元气的自然界生化的图景，总的思想精华是在生化过程中物质在量上是守恒的、具体形体有生有灭，但物质是不生不灭。
《形气三》又提供了一个关于生命自然界生化过程中化速与化迟的局部规律。这就是：“化，视其生也。化之速者，其生必速；生之迟者，其化亦迟也。”作者举例说，瓠瓜整个生长期充其量是180 天，而杉树、桧树有长至百年者，则瓠瓜入土后，必较杉、桧入土后化得更快。人也如此，如将成年人与小孩尸体同葬，则“殇骨必先化”。这个论述我们今天不一定会同意。
所要注意的是，作者力图对自然现象作出规律性概括。同时，他还在这条规律上附加一个外在条件：化之迟速不同，亦“由地脉蒸气盛衰不同之故”。
这样，也许使他的论述更为周全一些。为了回答问难者，有时他还另用“熔化之化”来解释例外情况。从宋应星关于万物生化理论中，我们看到他除了对五行中水火给予特别的注意外，也还很看重土的作用。如果说水火是五行中最基本的本原，那么其次便是土。土生金石、草木，再逐步衍繁成动物，而后者均复归于土，通过土化为气。土的功用也是很大的，因此作者行文中用了“土为母”的说法。
在宋应星运用“形气论”、“二气五行说”解释自然界万物生化之理时，特别需要强调的，是他论证了无机自然界与有机自然界在物质来源上的统一性、二者的自然过渡和服从同样自然规律的哲学观点，同时他还描述了自然界万物不断生生化化的一幅运动的图景。他的不少观点和论述比起前辈来，都有新意和独创性，蕴藏着比较丰富的朴素唯物主义和辩证法思想。他的自然观与别的哲学家不同的是，他较少用社会现象作为论据，而主要依赖他所观察和调查的自然现象和工农业生产技术以及所掌握的科技知识。中国唯物主义思想史中，所缺少的正是像宋应星这样的哲学家。不过我们也不要忘记，他的有些论述还不像专门哲学家那样严密并上升到应有的理论高度。举个例子说，他在阐述五金生化之理时，已涌出了物质守恒思想，而且本能地具有定量概念。这个伟大思想发现对他来说几乎已垂手可得，但他没能抓住契机一鼓作气地发挥并引申下去，把物质守恒原理作为整个自然界普遍生化之理确定下来。尽管如此，他在物质守恒思想发展史中仍做出自己的贡献。
社会上某种伟大思想的成熟，总要经过长期的蕴酿，要经过几代人的思想传递。物质守恒思想由王充、张载做了初步的哲学阐述，但未深入发挥，可以说是思想的闪光。这种思想经宋应星给以定量描述，再一次闪现，并提醒了人们的注意。
直到宋应星《论气》出版半个世纪后，王夫之又发挥了物质守恒观念，使人们感受到这种思想的力量。他接过宋应星的论题，趁为北宋的张载《正蒙》作注之机作出了下列精采论述：“车薪之火一烈已尽，而为焰、为烟、为烬，木者仍归木，水者仍归水，土者仍归土，特希微而人不见尔。一甑之炊，湿热之气，蓬蓬勃勃，必有所归。若盒盖严密，则郁而不散。汞见火则飞，不知何往，而究归于地。有形者且然，况其氤氲（气）不可象者乎？未尝有辛勤岁月之积，一旦化为乌有，明矣。故曰往来，曰屈伸，曰聚散，曰幽明，而不曰生灭。”生灭者释氏（佛家）之陋说也，王夫之利用燃烧、金属锻烧及蒸发等物理—化学现象对物质守恒思想做了较周密的哲学阐述。
这种思想在西方古代的卢克莱修（lucretius，前99—前55）的哲学著作中也时有闪现，但毕竟闪现得稀疏。只有在18 世纪经过欧洲化学家的实验论证才最终以质量守恒定律的科学形式确定下来。
宋应星的唯物主义哲学思想还反映在他所写的《谈天》之中。他在序中一开始便指出：“谓天不可至乎？太史、星官、造历者业已至矣。可至则可谈矣。”这是说虽然天体距地球遥远，但天文现象还是可以认识的，天文学家、历法学家都做到这一点，因而其他人也可以就大体现象发表议论。但宋应星在这方面的议论，主要是针对宋代理学家朱熹（1130—1200）的“天人感应”说，他认识到他的《谈天》“既犯泄漏天心之戒，又罹背违儒说之讥，然亦不遑恤也（并不害怕）。所愿此简流传后世，敢求知己于目下哉”。宋应星历来对天文学就感兴趣，除《谈天》外，还写有《观象》二卷，原准备与《天工开物》同时刊出，后决定临梓删去。赖有《谈天》传世，始得知宋氏的一些思想观点。宋应星在序中谈到朱熹的著作《通鉴纲目》时写道：“《纲目》记六朝，有两日相承东行，与两月见西方，日夜出高三丈。此或民听之滥，南北两朝秉笔者苦无主见耳。若果有之，则俟颖悟神明，他年再有造就而穷之。”例如《晋书·天文志》曾载“憨帝建兴二年（314）正月辛未庚时，日陨于地，又有三日相承出于西而东行”。宋应星对所谓同时出现“两日”、“两月”或“三日”之说，持怀疑态度，认为是史官滥人视听之谬论，而朱熹却信以为真。
天文学在中国有悠久的发展史，古人很重视天象观测，据以制订历法。而历政是王权象征，历朝政府均设专门机构掌握天体观测、历法制订，所以中国在天文历法方面拥有大量珍贵科学遗产。
日月五星等天体的运行及其所发生的各种异常现象，不但是古代天文学家的研究对象，也常常是哲学家谈论的课题。从这个意义上说，凡哲学家没有不谈天者。至迟从战国（前476—前222）以来，围绕天人关系问题便出现了唯物主义与唯心主义两种自然观的对立。以荀子（前330—前229）为代表的哲学家，认为各种天体的运行及其所发生的异常现象，都服从不以人的意志为转移的自然规律，人应当认识并适应这些自然规律，进而将其应用于征服自然的实践之中。《荀子·天论》篇写道：“大天而思之，孰与物畜而制之？从天而颂之，孰与制天命而用之？望时而待之，孰与应时而使之？”在天人关系方面，荀子主张“天行有常，不为尧存，不为桀亡。应之以治则吉，应之以乱则凶”（《荀子·天论》）。就是说天体的运行有其自身规律，不因人世间统治者的善恶而改变；只有适应自然规律、对事物妥善处理，才能得到善果；如果违反自然规律、胡乱妄为，便要遭致祸患。他还进而指出：“星坠木鸣，国人皆恐，曰：是何也？［对］曰：无何也，是天地之变，阴阳之化，物之罕至者也。怪之，可也；而畏之，非也。夫日月之有蚀、风雨之不时、怪星之党见，是无世而不常有之。上明而政平，则是［等］虽并世起，无伤也。上暗而政险，则是［等］虽无一至者，无益也。”因而荀子提出了“天人相分”的思想：“受时与治世同，而殃祸与治世异，不可以怨天，其道然也。是故明于天人之分，则可谓至人矣。”（同上）这是在天人关系方面的唯物主义自然观最典型的表述。
反之，与“天人相分”说对立的自然观是“天人感应”说，根据这种学说，似乎“天道”与“人事”、自然现象与人事事物相互影响与感应。这种思想有更早的渊源，春秋（前770—前477）时成书的《诗经·小雅·十月之交》就对这种思想有所流露：“十月之交，朔日辛卯；日有食之，亦孔之丑。彼月而微，此日而微；今此下民，亦孔之哀！日月告凶，不用其行；四国无政，不用其良。彼月而食，则维其常；此日而食，于何不藏？”这是指周幽王（前781—前771 在位）昏暴，国政失纲，用奸臣害忠良，内宠劈妾，使周室统治面临危机，因而日有食之，上天借以警告即有灾祸降临，是国政极其丑陋的象征。
中外史学家据历法推得此次日食发生于周幽王十年夏历十月辛卯朔日，合公元前771 年9 月6 日。在这同一年内，申侯联合犬戎攻破镐京，杀幽王、执其宠妾褒姒，西周灭亡。这种天象与人事间的偶然巧合，成了“天人感应”说的理论依据。即所谓“天垂象，见（现）吉凶”，欲人君戒慎行，增修德政。
“天人感应”说也反映在《春秋》一书中。这部经书据说春秋未鲁国太史左丘明曾为之作传（注释），即《春秋左氏传》或《左传》。但学者考定此传实成于战国人之手，当公元前375—351 年之间。《春秋》卷十一昭公七年条载“夏四月甲辰，朔，日有食之。秋八月戊辰，卫侯恶卒，九月公至自楚，冬十有一月癸未季孙宿卒”。这次四月日食推算成公历，当公元前535 年3 月18 日。《左传》对此解释说：“晋侯（晋平公）问于士文伯曰：谁将当日食？对曰：鲁、卫恶之（受此凶恶），卫大、鲁小（卫国灾祸较大，鲁国较小）。公曰：何故？对曰：去卫地，如鲁地，于是有灾，鲁实受之。其大咎，其卫君乎，鲁将上卿。公曰：《诗》所谓‘彼日而食，于何不藏’者何也？对曰：不善政之谓也。国无政，不用善，则自取谪于日月之灾，故政不可不慎也。”这就是说，作者认为这次日食是针对卫国与鲁国的，人君不善其政，则天降日食之灾以谪之。卫国受害较大，而鲁国较小，因而在同年八月卫君襄公恶卒，而冬十一月鲁国公卿季孙卒。这都是事件发生以后所作的附会解释。
古时的天人感应说，至战国以后开始理论化。据《史记》卷74《盂子·荀卿列传》称，齐国的邹衍（约前305—前240）将早期五行学说配以五德，“五德转移，治各有宜”。以五行相克之理解释夏商周朝更替，某一朝代对应于某一行之某一德，再按相克之理说明未来的朝代当属水德。《吕氏春秋·应同》篇引述邹衍的思想称：“凡帝王之将兴也，天必先见（现）祥乎下民。”
于是朴素的阴阳五行说现在又披上神秘的色彩，再配合天体运行的变化，构成天人感应说的理论基础。这种思想到西汉的董仲舒（前179—前104）那里集了大成。他把自然现象看做是上天的有意安排，而自然变异是天意的表现。
在董仲舒看来，有意志的天不但支配自然界，还主宰社会人事，天人沟通、天人感应。天子代天治民，其行为好坏由天降祥瑞以奖励、或降灾害以谴告。
《汉书》卷56《董仲舒传》引其向武帝上《天人三策》之语称：“观天人相与之际，甚可畏也。国家将有失道之败，而天乃出灾害以谴告之。不知自省，又出怪异以警惧之。尚不知变，而伤败乃至。以此见天心之仁爱人君，而欲止其乱也，自非大亡道之世者，天尽欲扶持而全安之。”后来，董仲舒的天人感应说在其《春秋繁露·必仁且知》等篇中获得进一步发展，成为汉代占统治地位的一种社会思潮，影响于后世甚巨。因而历代君主特别注重天象观测，天文历算受到特别的关注。《春秋繁露》既以研究《春秋》经的面目出现，而《春秋》载春秋时代432 年史事中有36 次日食记录，于是成为此后诸儒者发挥天人感应说的最好的场合，也是唯物主义者批判天人感应说的目标集中处之一。宋代理学家陆九渊（1139—1193）在注《春秋左氏传》宣公九年（前598）“秋七月甲子，日有食之，既”时，写道：“春秋日食三十六，而食之既者三。日之食与食之深浅，皆历家所能知。是盖有数，疑若不为变也。然天人之际，实相感通，虽有其数，亦有其道。日者阳也，阳为君、为父。苟有食之，斯为变矣。食至于既，变又大矣。”南宋的胡宁注《春秋》隐公三年（前720）“春王二月己已，日有食之”时也说：“《春秋》不书祥瑞，而灾异则书。君子见物之有失常者，必怕懼修省，而不敢忽。”据《左传》称，日食说明天子有举止不当者，必“用牲于社”、“伐鼓于朝”以服神事。
宋代理学家朱熹（1130—1200）在《诗经集传》卷五注释《诗经·小雅·十月之交》“日有食之”时，也发挥了董仲舒的天人感应说：“然王者修德行政，用贤去奸，能使阳盛，足以胜阴。阴衰，不能侵阳，则日月之行虽或当食，而月常避日，故其迟速高下，必有参差，而不正相合，不正相对者，所以当食而不食也。各国无政，不用善，使臣子背君父、妄妇乘其夫，小人凌君子、夷狄侵中国，则阴盛阳微，当食必食。虽日行有常度，而实为非常之变矣。苏氏曰：日食，天变之大者也。”接下又说十月为正阳之月，“纯阳而食，阳弱之甚也，阴壮之甚也。此日不宜亏，而今亦亏，是乱亡之兆也”。“凡日月之食，皆有常度矣。然其所以然者，则以四国无政，不用善人故也。如此，则日月之食皆非常矣。”以上就是朱熹对《诗经》中所载周幽王十一年十月一日（公元前771 年9 月6 日）那次日食所作出的解释。
陆朱的理学，尤其是朱熹的闽学或所谓朱子之学，在明代是占统治地位的宫廷钦定哲学。他所注释的儒学经典成为每个受教育的人的标准教科书，也是科举考试的必读书物。在宋应星所生活的年代里，朱子被尊为孔、孟以后第一人，成为准经典作家。读书人理解四书五经含义时，都不能离开朱子的注释，并以此为判断是非的标准。应当承认，朱熹是一位渊博的大学者，在各个学术领域其中包括自然科学领域都有深湛的造诣，令人仰慕。但这位老夫子在哲学上毕竟是唯心主义者，他对自然现象其中包括日月五行之运行所做出的哲学解释显然偏离客观实际太远。要想发展唯物主义自然观，就必须逾越朱熹所设下的巨大的思想障碍，但这就要有足够的学术勇气，否则便会招致“背违儒说之讥”。宋应星对朱熹的学问是敬佩的，但对朱子哲学观点则宁持不同见解，因为他所信奉的是科学真理，而不是学术上的个人崇拜。
所以应星决定向他幼年时极为崇敬的先贤朱夫子进行公开的学术上的挑战，正所谓“吾爱吾师，吾更爱真理”。
宋应星在《谈天》第三章中，继承了先秦哲学家荀子的“天人相分”思想，对《春秋》《左传》《诗经》及董仲舒、陆朱著作中发挥的“天人感应”说作了原则性的批评：“朱注以王者政修，月常避日，日当食而不食，其视月也太儇。《左传》以鲁君、卫卿之死应日食之变，其视日也太细。《春秋》日有食之，太旨为明治历之源。《小雅》‘亦孔之丑’，诗人之拘泥于天官也。”这段话文字虽然不多，但谈到了四件事，而且件件打中要害。
首先宋应星指出，朱熹注释《诗经》时说因为君王修德行政而感动上天，则月常避日、日当食而不食，是“其视月也太儇”。意思是说朱熹把月亮看得太随便，似乎人怎么巧说，它就会怎么运行，而实际上日月运行各有其自身规律，不以人的意志为转移。其次，宋应星认为《左传》说昭公七年四月甲辰（公元前535 年3 月18 日）的日食应卫君、鲁卿（不是“鲁君、卫卿”）之死，是“其视日也太细”，意思是说大小看了太阳，因为日食必有其应食之自然原因，巨大的太阳怎么会因一、两个人之死而失去光辉。
至于《诗经·小雅》说日食预示了周幽王因昏暴而亡国，是国政之丑事。
这不过是写《小雅》那一段的诗人误信了占星家的说法而已。宋应星还认为《春秋》经传中关于“日有食之”的记载及其解说要旨，成为“明时治历”或授时修历的根源。他的这一见解也有针对性“治历明时”一语典出于《易经·系辞下》，孔子在释《易经·革卦》时，首先指出此卦水上火下，象曰革，“天地革而四时成，汤、武革命，顺乎天而应乎人，革之时大矣哉”。
人君以授时治历为大事，定正朔以宣明其统治，改换朝代则重颁历法，列人事而因以天时。如《汉书·律历志》所云：“历谱者序四时之位，正分至之节，以会日月五星之辰，以考寒暑杀生之实，故圣王必正历，以探知五星日月之会、凶阨之患，其术皆出焉。此圣人知命之术也。”宋应星在批评朱注《诗经》及《左传》关于日食的解说时，总的目的是指出天人感应说毫无根据。
他的批判精神是可取的，但他作为明代学者没有列举出日月食之所以发生的精确天文学论据，是为不足。
然而当宋应星运用历史事实批判“天人感应”说时，他的论据又显得十分有力。
在《谈天》第二章我们读到：“儒者言事应，以日食为天变之大者。臣子儆君，无己之爱也。试以事应言之，主弱臣强，日宜食矣。乃汉景帝乙酉（景帝元年，前156）至庚子（前141），君德清明，臣庶用命。十六年中，日为之九食。王莽（前45—后23）居摄乙丑至新凤乙酉（6—25），强臣窃国莫甚此时，而二十年中，日仅两食，事应果何如也？女主乘权，嗣君幽闭，日宜食矣。乃贞观丁亥至庚寅（627—630），乾纲独断、坤德顺从，四载之中，日为之五食。永徽庚戍迄乾封己巳（650—669），牝鸡之晨无以加矣。而二十年中，日亦两食，事应又何如之？”宋应星用以批判天人感应说的方法是“以子之矛，试子之盾”，而所列举的证据则均属事实。在历代史书《五行志》中都有关于日食的记载，宋应星利用了这些材料。他指出，按照天人感应说，主弱臣强当应之以日食，但汉景帝（前156—前141 在位）时“君德清明”、臣民听命，史称“文景之治”，16 年却有9 次（实际是10 次）日食。而西汉未年王莽摄政篡位，“强臣窃国”无以复加，应当有日食，但20年中，日仅两食。这些事实不是正好与天人感应说相矛盾吗？宋应星还指出，女主握权、幼君被幽闭，按天人感应说是阴盛阳衰，理应日食。但唐代则天武后（624—705）专权的20 年内只有两次日食；而唐太宗李世民（599—649）即帝位之后，君权独断、后妃顺从，可谓阳盛阴衰，但四年间却有五次日食。
在这种情况下，天和人又是如何感应呢？可见此说毫无道理。
我们前已指出，宋应星自然观体系中含有不少朴素的辩证法思想。这种思想也同样反映在《谈天》这部作品中，第三章一开始便指出：“无息乌乎生，无绝乌乎续，无无乌乎有？”就是说没有息灭怎会有生长，没有断绝怎会有延续，没有无形怎会有有形，灭与生、断与续、无与有这些矛盾的事物都是相反相成，在一定条件下物极必反，结果使这些矛盾的事物相互转化。
日月有明，则亦有暗，日月之食则无光，但食尽后又现光明。明与暗也是相反相成、互相转化的。草木的生与息、气候的寒与暖也是如此。宋应星因而写道：“今夫山河之中，严霜一至，草木凋零。蠢尔庶民蹙额憔颜、怨咨肃杀，而不知奇花异卉、珍粒嘉实悉由此而畅荣。通乎绝处逢生、无中藏有之说，则天地之道指诸掌矣。”（《日说三》）这是说山河大地之中天气寒冷以后，草木凋零，人们不必为此忧愁、埋怨天气，岂不知奇花异草、珍粒嘉实均由此而畅荣。当天寒至极冷、草木凋零至极点时，便发生转化，即所谓“绝处逢生”、“无中藏有”，于是寒冷变成温暖、草木由凋零而重发生机。这不正是辩证法思想的具体体现吗！
《谈天》第一章还描述了作者登山东泰山观日时的感受：“气从下蒸，光由上灼，千秋未泄之秘，明示朕于泰山。人人得而见之，而释天体者卒不悟也。以今日之日为昨日之日，刻舟求剑之义。”这是宋应星从万物都处于不断运动、变化的普遍的辩证自然观出发，结合自己在泰山观日的感受而悟出的思想。在宋应星看来，太阳不但沿其轨道周行不已，而且其自身也不断处于变化之中，因而“今日之日非昨日之日”，认为“今日之日为昨日之日”者，是“刻舟求剑之义”。“刻舟求剑”典出于《吕氏春秋·察今》篇，其中说一楚国人乘船过江，佩剑掉在江中，他便在剑落的船身刻了记号。待船靠岸，再按船上记号下水求剑，自然不会找到。后人用此典比喻拘泥固执、不知变化。宋应星关于“今日之日非昨日之日”的命题具有重大的哲学意义，也与今日科学暗合，并为同时代人所赞赏。其友人陈弘绪（1597—1665）于其《寒夜录》内对此评述说：“日生一日，非以昨日之日为今日之日也。新吴宋长庚尝有此议，后当有信之者。”此处所说的“新吴宋长庚”，就是奉新人宋应星。按《寒夜录》不见于《陈士业先生集》，此书于清乾隆时列为“禁书”，我们所见乃清初手抄本，但民国年时曾刊印。
宋应星在《谈天》中提出的“日日新”之哲学命题，亦为其后辈王夫之接过去，并反复加以论证与发挥。因为宋应星这一思想与汉代的董仲舒所谓“道之大原出于天，天不变，道亦不变”的形而上学自然观对立，也不同于宋代的张载所说“日月之形，万古不变”。宋应星既反对汉儒董仲舒的说法，也修正了张载自然观中不足之处，这就是他的新贡献。王夫之在宋应星这一思想基础上，于《思问录外篇》中写道：“天地之德不易，天地之化日新。今日之风雷非昨日之风雷，是以知今日之日月非昨日之日月也。”他还进而指出：“质日代而形如一，无恒器而有恒道也。江河之水，今犹古也，而非今水之即古水。灯烛之光，昨犹今也，而非昨火之即今火也。水火近而易知，日月远而不察耳。爪发之日生而旧者消也，人所知也。肌肉之日生而旧者消也，人所未知也。人见形之不变，而不知其质之已迁，则疑今兹之日月为邃古之日月，今兹之肌肉为初生之肌肉，恶足以语日新之化哉？”王夫之的这些精彩议论，甚至比19 世纪一些“伟大的科学家、渺小的哲学家”们还要高明，而很像是出于近代伟大哲人之口。
现代科学的发展已证实由宋应星所提出、而由王夫之所发挥的这一“质日新”的天才思想。哲学家的理论思维和预示，常常走在自然科学家的前面，此又一例。
