船、河岸與水三者之間誰在運動？天與地、月與雲誰在運動？ 這是古代人最關心的運動學問題。這裡同時涉及參考坐標與相對運動兩方面的問題。
船、河岸與水三者誰在運動的問題，幾乎同時困擾了古代東西方的哲人。亞里士多德曾經提出，停泊於河中的船實際上處於運動之中，因為不斷有新水流與該船接觸。「不能同時踏進同一條河」的命題就是由此而來的。古代中國人以自己的思考方式回答這些問題。晉代天文學家束皙〔xi西〕說：
乘舟以涉水，水去而船不徙矣。(《隋書·天文志》)
這個立論方式恰恰與亞里士多德相反。束皙認為，這動著的船實際上是不運動的。如果過江時保持船與河岸的垂直狀態，船與河床的相對位置就不改變。將參考坐標取在過江線或河床上，這時就得出「水去而船不徙」的結論(圖2-10)。另一種看法是，任船與水同速漂流，將參考坐標取在整個水流上，船對於水也不發生位置移動。
船C從A點過江，它總是在兩岸的AA''線上，而水流B卻隨時在改變它與AA''線的相對位置。
從物理學看，決定空間位置或運動與否必須有一個參考系。否則，就會「西家謂之東家，東家謂之西家，雖皋〔gao高〕陶〔古音yao腰〕之理，也不能定其處」(《淮南子·齊物訓》)，連古聖皋陶都不能斷其是非。不清楚參考坐標的人，就像「刻舟求劍」一樣胡塗。
刻舟求劍的故事原出於戰國末期呂不韋(？-公元前235年)主持編纂的《呂氏春秋》，至今讀起來還膾炙人口。它所包含的物理意義是極其深刻的。該故事說：有一個楚國人乘船過江，他身上的佩劍突然掉落江中。他立即在船艙板上作一記號，對其船友說：「這是我的劍掉落的地方。」到了河岸，船停了，他就在畫記號的地方下水取劍。「舟已行也，而劍不行。求劍若此，不亦惑乎？」(《呂氏春秋·慎大覽·貴因篇》)如此求劍，不是犯胡塗嗎？ 從故事編纂者的口氣來看，他是知道如何才能找到掉落江中的劍。從物理角度看，找到這把劍落水的位置有兩種辦法：一、記下掉落位置離岸上某標誌的方向和距離。這就是說，以河岸作為參考坐標。二、在船不改變方向和速度的情況下，記下劍掉落時刻、船速與航行時間，據此求出靠岸的船與劍掉落地點的距離。這就是說，以船作為參考坐標。至於真正找到這把劍，還得考慮水流、浮力等其他因素。
參考坐標選取適當與否，對解決運動學和動力學中的問題是很重要的。在相對運動中，選取不同的坐標就有不同的運動結論。
古代人常說：「仰游雲以觀，日月常動而雲不移」(《隋書·天文志》)，「見游雲西行，而謂月之東馳」(《抱朴子·內篇·塞難》)。而在行船艙板上人們感覺的是，「不疑行舫動，唯看遠樹來」(南朝梁元帝詩《早發龍巢》)，「看山恰似走來迎」(《敦煌曲子詞集》)。由於參考坐標的關係，原來不動的物體都成為運動的了，這是不足為怪的。令人驚奇的是，這些極為典型的相對運動的事例，很早就成為中國文人筆下的力作佳句。
然而，古代人在判斷「天」與「地」的相對運動時，並不像上述事例那麼簡單明了。在古代人看來，「天左旋，地右動」(《春秋緯·元命苞》)。也就是，以天上星體的東升西落(左旋)來證明地的右旋運動。漢代王充提出了另一種看法：日月星體實際上是附著在天上右旋運動的，只是因為「天」的左旋運動比起日月星體來要快，因此才把日月星體當成左旋。這種情形就像螞蟻行走在轉動著的磨上，人們見不到螞蟻右行，而只看見磨左轉，因此以為螞蟻也是左行的(《論衡·說日篇》)。我們暫且不管「天」是什麼，是否在運動，僅從物理學角度看，王充等人的思想是高明的。他們不僅看到了相對運動，而且還企圖以相對速度的概念來確定運動的「真實」情況。在歷史上，許多人參加了這場左右旋轉的爭論。迄至宋代，由於理學大師朱熹的名氣，他所堅持的「左旋說」又佔了上風。這場爭論，長達2000餘年。直到明代，偉大的科學家朱載堉作出物理判決之後，還爭論未了。朱載堉說：
左右二說，孰是耶？ 曰，此千載不決之疑也。人在舟中，蟻行磨上，緩速二船，良駑二馬之喻，各主一理，似則皆似矣。苟非凌空御氣，飛到日月之旁，親睹其實，孰能辨其左右哉？ (《律歷融通》卷四)
天與地、人與舟、蟻與磨、快慢二船、良駑二馬，如果沒有第三者作參考坐標，就很難辨明它們各自的運動狀態。物理學上對兩個彼此作相對運動的物體A和B，既可以看作A動B不動，也可以看作B動A不動。這兩種看法都有效。若要爭論它們的運動方向或誰動誰靜，那真是「千載不決之疑」。朱載堉的回答完全符合運動相對性的物理意義。然而朱載堉不明白，即使飛到日月旁，也不能辨其左右，而只能回答「似則皆似矣」。
以相對運動的觀點來解釋天、地的運動，在古代的東西方都是一致的。但像朱載堉那樣對相對運動作出物理判決的人，在伽利略(公元1564-1642年)之前找不到第二位。
要解決地靜還是地動的問題，關鍵是要提出令人信服的證據證明地動的不可覺察性，這樣，才能牢固地確立地動的觀念。完成這任務，在近代物理學史上是伽利略的功勞。然而，古代中國人卻從經驗事實中總結出這一偉大的發現。早在漢代成書的《尚書緯·考靈曜》寫道：
地恆動不止，而人不知。譬如人在大舟中，閉牖〔you友〕而坐，舟行而人不覺也。
關閉的船艙，在物理學著作中被看成是最普通、最易被理解的近似的慣性系統。在一個封閉的慣性系統內，無論什麼樣的力學實驗都不能判斷該系統是處在靜止狀態、還是在作勻速直線運動。這個原理又稱為伽利略相對性原理。可是，在伽利略之前約1500年，中國人就提出了這個原理的最古老的說法。這是中國科學史上最偉大的理論成就之一。