Le mathématicien Eudoxe de Cnide (IVe siècle av. J.-C.) conçut une série de modèles géométriques pour expliquer les mouvements complexes des planètes par rapport à la Terre que l’on croyait immobile au centre de l’Univers. Chaque modèle comprenait trois ou quatre sphères concentriques à la Terre, tournant uniformément l’une dans l’autre. Callippos de Cyzique (IVe siècle av. J.-C.) rendit ces modèles plus fidèles aux phénomènes observés, en augmentant le nombre des sphères jusqu’à quatre ou cinq par planète.

Les modèles d’Eudoxe et de Callippos étaient probablement de pures constructions géométriques. Toutefois, quand il dessina l’architecture physique du Cosmos, le philosophe Aristote (384-322 av. J.-C.) imagina de réunir tous ces modèles-là en une seule machine céleste. Le mouvement se propageait par contiguïté des régions externes du Monde vers les régions internes, en ralentissant progressivement. Ce mouvement partait de la plus haute et plus rapide sphère des étoiles, gagnait, dans l’ordre, les sphères de Saturne, de Jupiter, de Mars, de Mercure, de Vénus et du Soleil et arrivait enfin à la sphère la plus basse et la plus lente : la Lune. Pour relier entre eux les différents modèles d’Eudoxe et de Callippos, Aristote introduisit un nombre important de sphères supplémentaires jusqu’à atteindre le nombre total de 55 (Metaphysica XII, 8). Toutes les sphères célestes étaient composées d’une matière cristalline, naturelle, éternelle, inaltérable, impondérable, parfaitement transparente (De coelo II, 1) – l’éther ou quintessence – bien différente des quatre autres éléments qui composaient le monde sublunaire, lourd et altérable : la terre, l’eau, l’air et le feu...