1637 年 6 月，宋应星完成了他的《卮言十种》中的第八种《论气》一书。 《论气》是宋应星的一部自然哲学著作，分为《形气》、《气声》、《水火》、《水尘》、《水风归藏》和《寒热》等篇章。 宋应星在《论气》一书中，继承了先秦的荀子（公元前 330—前 227），汉代的王充（27—107）、宋代的张载（1020—1077），特别是宋代哲学家张 载的元气论并予以发展，形成了他的唯物主义一元论自然观哲学体系。

宋应星认为宇宙万物最原始的物质本原是“气”，由“气”而化“形”，形又返回到“气”。在形和气之间还有个物质层次是水火二气。 宋应星把元气论和新五行说（金、木、水、火、土）结合起来，用“二气五行之说”来解释万物构成的机制。由元气形成水火二气，再由水火形成土，水火通过土形成金木有形之物，然后再逐步演变成万物。 宋应星的二气五行之说理论比王充、张载的元气论更为深化和绵密，也比当时西方用亚里士多德（公元前 384—前 322）的土火水气四元素说解释万 物生成更加具体。因为他在气和万物之间引入了水火土金木这些过渡的物质 层次，而不是由气直接构成万物。

宋应星还进一步讨论土石五金的“生代之理”，从中引出了物质在变化前后“未尝增”与“未尝减”的物质守恒思想。

宋应星还指出动物体内所含的物质成分和植物所含的是同类，而植物是摄取土中无生命养料和水而生长的，从而论证了有机界和无机界之间在物质构成上的统一性。

宋应星的唯物主义自然观是建立在他所掌握的丰富的科学技术知识基础上的。

宋应星在《论气》的《气声》篇中还专门讨论了自然科学中的声学问题，其中包括影响声调的各种条件、声速、声音的传播媒介和决定声音强度的因素等问题。

宋应星在谈到声音发生原理时，指出声音是气的运动，由于气与形之间的冲击而发出声音，以形破气而成为声音。声音的大小、强弱取决于形、气间冲击的强度，急冲急破。

宋应星还指出传播声音的介质是空气，他以炮声为例，指出单位时间内 炮声所达到的距离为炮弹所达到的距离的 10 倍。他认为，声音在空气中的传 播很像以石击水所成的水波扩散那样，以波的形式在空气中传播。可见他已 经有了关于声波的初步理论概念。他的这些思想，为以后声学理论发展指出 了正确方向。当时，欧洲还在争论关于声音的传播媒介到底是空气，还是以 太微粒或物质微粒。直到 17 世纪德国学者盖里克用抽气机作传声实验后，才 证明声的传播介质是空气，声波的概念是这以后很久才建立起来的。宋应星 在研究声学理论方面提出了较先进的思维模式。

1637 年 9 月，宋应星又完成了《卮言十种》中的第九种《谈天》一书。 《谈天》主要是谈日，当宋应星登山东泰山观日时酝酿了一种思想，认 为今日之日非昨日之日，如果认为是昨日之日，是“刻舟求剑之义”。认为 太阳不但沿着它的轨道周行不已，而且它自身也在不断变化之中，这样，就 修正了张载提出的“日月之形，万古不变”之说，批判了董仲舒“天不变， 道亦不变”的形而上学观点。后来，王夫之发挥了宋应星的这种“日日新”的思想。

宋应星还批评了宋儒朱熹（1130—1200）注《诗经•小雅•十月之交》“日有食之”时的天人感应说观点，以古代日食观测资料与古史作了对比，证明天人感应说是毫无根据的。

1638 年，宋应星在分宜任期已满，考列优等，随后升任福建汀州府推官 （负责刑狱工作）。

1640 年，宋应星任期还没有满，就辞官归里了。

1642—1643 年，宋应星在奉新家居住时，当地爆发了由李肃十、肃七领 导的红巾军起义。宋应星曾经与兵备道陈起龙，司李胡时享等，用计谋和武 力镇压了这次起义。

1643 年，宋应星又出任南直隶凤阳府毫州（治所在今安徽凤阳）知州（正 五品），这是宋应星一生担任的最高官职。

宋应星担任毫州知州时，已经是明亡的前夕。宋应星赴任后，州内因战乱破坏，官署都被毁，他捐资努力重建，又把出走的官员招集回来，还捐资在城南买下了薛家阁，准备建立书院。

1644 年初，由于形势的急剧变化，宋应星的心愿未遂，辞官返回了奉新。

3 月 19 日，明崇祯帝朱由检自缢于万岁山（景山）树上。是日农民军破 内城各门，李自成乘马进城，入承天门（天安门），登皇极殿。城内人民都 设案焚香迎接，于门首大书“顺民”和“大顺永昌皇帝万岁万万岁”等字样。 明朝的腐朽统治至此崩溃了。

4 月 22 日，清兵进入山海关，包围了北京城。 宋应星虽然早已挂冠，回到了奉新家中，仍关心国家大事，他按捺不住自己的激动心情，痛恨那些汉族大官僚地主依靠满族贵族统治集团对广大人民施行民族压迫的可耻行径，就挥笔草成了《春秋戎狄解》一书，借古喻今，在南方制造抗清舆论。

1644 年清建都北京，宋应星成为亡国之民。

5 月 15 日，南明福王朱由崧称帝于南京，以明年为弘光元年，这个政权 完全是明末腐朽政权的继续。

南明时，宋应星被荐授滁和兵巡道和南湍兵巡道（是介于省和府州之间的地区长官），但宋应星均辞而不就，他在晚年决心做一个隐士。

明亡前，宋应升已升任广州知府，明亡后也无意恋官，辞去官职，回到家乡。宋应星弟兄寄希望于南明政权，但这个政权由马士英、阮大铖擅权，内用宦官，外结诸将，政以贿成，官以钱得，有“中书随地走，都督满街走，监纪多如羊，职方兼如狗”之谣。这个政权从成立之日起，内部就陷于四分五裂的状态。阮大铖勾结马士英，日以党争为事，罗织罪名，排挤打击东林党人。

1645 年 5 月，清军渡江，福王逃至芜湖黄得功军中。不久，清追兵至， 黄得功战死，福王被俘，后在北京被杀。

宋应星和宋应升回到家乡后，阔别多年得以重逢，虽然是兄弟相见格外高兴，但国事的不可为又给他们增添了无穷无尽的烦恼。尤其是清兵攻破南明政权后，又南下去取江西，更使他们感到绝望。

1646 年，宋应升题了两首绝笔诗，服毒殉国。宋应星在埋葬了与他相伴 多年的大哥之后，一直过着隐居生活，拒绝到清政府去做官。

1655 年，宋应星应友人陈弘绪之请，为陈弘绪撰的《南昌郡乘》草成了 《宋应升传》。