Новый этап научно-технического прогресса связан с развитием машинного производства, начавшегося после промышленного переворота в Англии в конце XVIII столетия. Для науки и техники XIX в. уже характерно взаимное стимулирование ускоряющихся темпов друг друга. В непосредственной связи с запросами материального производства становились и решались новые сложные теоретические проблемы. Успехи индустрии, приборостроения вооружали различные отрасли науки средствами для проведения экспериментальных исследований.

В области физико-математических наук в течение XIX в. определились три основных направления: исследование строения вещества, изучение проблемы энергии, создание новой физической картины мира.

Физика особенно ярко продемонстрировала относительность классической науки. До середины прошлого столетия господствующим в физических науках было механистическое мировоззрение, согласно которому весь материальный мир можно описать как взаимодействие движения тел с определенной неизменной массой.

В первой половине XIX в. были достигнуты успехи в изучении энергетических процессов. Майер Р., Дж. Джоуль и Гельмгольц Г. сформулировали закон сохранения и превращения энергии. Это открытие вызвало стремление свести все физические процессы к энергетическим, так называемому энергетизму.

Похожесть взаимодействия между полюсами магнита и электрическими зарядами заставила физиков искать связь между электричеством и магнетизмом. В 1820 г. датский физик X. Эрстед установил отклонение стрелки компаса под влиянием электрического тока. Англичанин М. Фарадей установил в 1831 г., что электрический ток возникает в проводнике под влиянием магнита. Им была открыта электромагнитная индукция - основа будущей электротехники. Он вплотную подошел к теории электромагнитного поля, которая была сформулирована его соотечественником Дж. Максвеллом. Так были созданы предпосылки для формирования электромагнитной картины мира.

В 1891 г. Дж. Стоней для обозначения атома электричества вводит понятие «электрон». В 1895 г. В. Рентген открыл X-лучи. В этом же году Г. Лоренц разрабатывает электронную теорию вещества. Дж. Томсон в 1897 г. обнаруживает поток электронов в электрическом разряде в газах. Занимаясь исследованием действия солей урана на фотопластину супруги М. и П. Кюри обнаружили три вида радиоактивных лучей: потоки ядер гелия, электронов и электромагнитных волн. Создавалась картина сложного строения атома. Появляются его первые модели.

В 1900 г. немецкий физик М. Планк пришел к выводу, что излучение не является непрерывным потоком энергии, а слагается из отдельных порций, «квантов» энергии. Это противоречило классическим представлениям о непрерывном характере излучения. Квантовые представления нашли применение в атомистике. В 1913 г. датский физик Нильс Бор соединил теорию строения атома и излучаемой им энергии с квантовыми постулатами. При переходе электрона на другую орбиту изменяется структура атома и излучается определенная порция (квант) энергии. Так родилась квантовая механика.

Однако создать общую физическую картину мира не удавалось. Появление ее связано с именем немецкого физика Эйнштейна А., который в 1905 г. Доказал, что принципы механики Ньютона применимы лишь для описания медленных, по сравнению со скоростью света, событий. Он сделал смелое и на первый взгляд парадоксальное резюме о свойствах пространства, времени и движения. Если классическая физика рассматривала время как абсолютную сущность, независящую от материальных процессов, то Эйнштейн пришел к выводу, что течение времени меняется от скорости движения данной системы. Свойства пространства и времени зависят от движения материальных объектов.

В 1907-1908 гг. специальную теорию относительности изложил в новой математической форме немецкий ученый Минковский Г., который предложил рассматривать мир в четырехмерном измерении, где четвертой координатой является время – «пространственно-временной континиум».

Дальнейшим шагом в создании новой физической картины мира стала общая теория относительности, разработанная Эйнштейном в 1915-191б годах, в которой обобщались введенные им ранее идеи на случай любого движения. Было объяснено тяготение. Пространство, благодаря введению понятия кривизны, приобрело в теории неевклидовы характеристики.

Теория относительности в корне ломала взгляды традиционной физики. Новое научное представление об окружающей человека среде основывались на идеях неисчерпаемости структурного строения природы, дополнительности, взаимонеобходимости вещественной и энергетической картин мира, необходимости тщательного философского исследования проблемы объективности знания.

XIX в. вошел в науку как время расцвета классического естествознания. Исследования процесса развития в прошлом столетии превратились в целый спектр естественноисторических наук – геология, палеонтология, биология, эмбриология и т.д. В их рамках шла активная полемика по вопросам использования знаний о настоящем для объяснения и понимания прошлого. К середине века идея развития, необратимости процессов живой и неживой природы стала универсальной. Она вытесняла представление о первотолчке, внезапном и неестественном зарождении жизни.

Подлинным переворотом в науке стала теория английского естествоиспытателя Чарлза Дарвина. Обобщив результаты собственных наблюдений и достижения современной ему биологии и селекции, Дарвин вскрыл основные факторы эволюции органического мира, которые были изложены в книге «Происхождение видов путем естественного отбора», вышедшей в 1859 г. Эволюция по Дарвину осуществляется в результате взаимодействия трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Изменчивость служит основой образования признаков и особенностей в строении и функциях организмов; наследственность закрепляет эти признаки; под действием естественного отбора устраняются организмы, не приспособленные к условиям существования. Благодаря этим факторам организмы в процессе эволюции накапливают все новые приспособительные признаки, что в конечном итоге ведет к образованию новых видов. На основе теории эволюции Дарвин в книге «Происхождение человека и половой отбор» выдвинул в 1871 г. гипотезу о происхождении человека от обезьяноподобных предков.

В теории Дарвина высказывались лишь «гадательные», по выражению самого автора, предположения о причинах изменчивости. Его гипотеза не могла объяснить механизма, при помощи которого изменения, зафиксированные в одном поколении, закреплялись в следующем. Одного только влияния среды было явно недостаточно. Сам Дарвин был убежден в существовании материальных носителей наследственности.

Причины изменчивости разгадал чешский монах и естествоиспытатель Мендель Г.И. – создатель учения о наследственности, родоначальник новой науки генетики. Применив статистические методы для анализа результатов гибридизации, он в 1866 г. сформулировал закономерности распределения в потомстве наследственных факторов, названных позднее генами. Правила Менделя включали: закон единообразия гибридов первого поколения, закон расщепления гибридов второго поколения, закон независимого комбинирования признаков. Впрочем, следует отметить, что открытие Менделя в то время не привлекло особого внимания в обществе и среди ученых. В общекультурном плане вопрос о наследственности тогда представлял гораздо меньший интерес, чем сама идея изменчивости видов и роли в ней естественных факторов. По достоинству открытие Менделя было оценено позже.

Эволюционное учение Дарвина было творчески дополнены и другими учеными из разных стран. Были обнаружены новые переходные формы между различными классами животного мира и между человеком и высшими животными. Это нанесло сокрушительный удар по религиозному представлению о сотворении человека и всего живого. Так оформилась новая биологическая картина мира.

«Таким образом, в конце XIX в. в естествознании произошел подлинный переворот, который, в конечном счете, подготовил научно-техническую революцию. Шла последовательная дифференциация отдельных отраслей науки на более узкие специальные отрасли» [3].