Классическим примером первых научно-технических знаний служит сконструированные X. Гюйгенсом механические часы, воплотившие теорию колебаний маятника в созданное техническое решение. Возникшие на стыке естествознания и производства технические науки проявляют свои специфические черты, отличающие их от естественнонаучного знания.
Начиная с создания немецким мыслителем Иммануилом Кантом (1724-1804) работы «Всеобщая естественная история и теория неба» в естествознание проникают диалектические идеи. Согласно гипотезе, изложенной в данной работе, Солнце, планеты и их спутники возникли из некоторой первоначальной бесформенной туманной массы, которая заполняла мировое пространство. Под действием притяжения из частиц образовывались отдельные сгущения, которые становились центрами притяжения, из одного такого центра образовалось Солнце, вокруг которого, двигаясь по кругу, расположились частицы в виде круговых туманностей. В них стали образовываться зародыши планет, которые начали вращаться вокруг своей оси. Вследствие трения частиц, из которых они образовались, Солнце и планеты сначала разогрелись, а потом начали остывать.
Почти через 40 лет после Канта французский математик и астроном П. Лаплас (1749-1847) выдвинул идеи, которые дополнили и развили кантовскую гипотезу, и в обобщенном виде эта космогоническая гипотеза Канта - Лапласа просуществовала почти 100 лет.
В XX в. диалектические идеи проникают в геологию и биологию. На смену теории катастрофизма, предложенной французским естествоиспытателем Ж. Кювье (1768-1832), пришла идея геологического эволюционизма английского естествоиспытателя Ч. Лайеля (1797-1875). В теории катастрофизма утверждалось, что отдельные периоды в истории Земли заканчиваются мировыми катастрофами, в результате которых старые виды растений и животных погибают и на смену им рождаются новые, ранее не существовавшие. Лайель же доказал, что для объяснения изменений, происшедших в течение геологической истории, нет необходимости прибегать к представлениям о катастрофах, а достаточно допустить длительный срок существования Земли.
В области биологии эволюционные идеи высказывал французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк (1744-1829) в «Философии зоологии» и Ч. Р. Дарвин (1809-1882), создавший знаменитую работу «Происхождение видов путем естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» (1859). Согласно теории Дарвина, виды животных, растений с их целесообразной организацией возникли в результате отбора и накопления качеств, полезных для организмов в их борьбе за существование в данных условиях. Г. Менделем (1822-1884) в работе «Опыты над растительными гибридами», объединившей биологический и математический анализ, было дано достаточно адекватное объяснение изменчивости и наследственности свойств организмов, что положило начало генетике. Им было выделено важнейшее свойство генов - дискретность, сформулирован принцип независимости комбинирования генов при скрещивании. Но до 1900 г. работа Менделя оставалась неизвестной научной общественности.
В 30-х г. XX в. ботаником М. Я. Шлейденом (1804-1881) и биологом Т. Шванном (1810-1882) была создана клеточная теория строения растений и живых организмов.
Вплотную подходит к открытию закона сохранения и превращения энергии немецкий врач Ю. Р. Майер (1814-1878), который показал, что химическая, тепловая и механическая энергии могут превращаться друг в друга и являются равноценными. Английский исследователь Д. П. Джоуль (1818-1889) экспериментально продемонстрировал, что при затрате механической силы получается эквивалентное количество теплоты. Датский инженер Л. А. Кольдинг (1815-1888) опытным путем установил отношение между работой и теплотой, физик Г. Гельмгольц (1821-1894) доказал на основе этого закона невозможность вечного двигателя.
Среди открытий в химии важнейшее место занимает открытие периодического закона химических элементов выдающимся ученым химиком Д. И. Менделеевым (1834-1907).
Эволюционные идеи, нашедшие отражение в биологии, геологии подрывали механическую картину мира. Этому способствовали и исследования в области физики: открытие Ш. Кулоном (1736-1806) закона притяжения электрических зарядов с противоположными знаками, введение английским химиком и физиком М. Фарадеем (1791-1867) понятия электромагнитного поля, создание английским ученым Дж. Максвеллом (1831-1879) математической теории электромагнитного поля. Это привело к созданию электромагнитной картины мира.
В этот же период начинают развиваться и социально-гуманитарные науки. Так например создаётся экономическая теория, на основе которой несколько позднее Г. Зиммель (1858-1918) формулирует философию денег, изложенную в одноименной работе. Возникновение социально-гуманитарных наук завершило формирование науки как системы дисциплин, охватывающих все основные сферы мироздания: природу, общество и человеческий дух. Наука приобрела привычные для нас черты универсальности, специализации и междисциплинарных связей. Экспансия науки на все новые предметные области, расширяющееся технологическое и социально-регулятивное применение научных знаний, сопровождались изменением институционального статуса науки. Дальнейшее развитие науки вносит существенные отклонения от классических ее канонов.
В конце ХIХ - начале XX в. считалось, что научная картина мира практически построена, и если и предстоит какая-либо работа исследователям, то это уточнение некоторых деталей. Но вдруг последовал целый ряд открытий, которые никак в нее не вписывались.
В 1896 г. французский физик А. Беккерель (1852-1908) открыл явление самопроизвольного излучения урановой соли, природа которого не была понята. В поисках элементов, испускающих подобные «беккерелевы лучи», Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934) в 1898 г. открывают полоний и радий, а само явление называют радиоактивностью. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон (1856-1940) открывает составную часть атома - электрон, создает первую, но очень недолго просуществовавшую модель атома. В 1900 г. немецкий физик М. Планк (1858-1947) предложил новый (совершенно не отвечающий классическим представлениям) подход: рассматривать энергию электромагнитного излучения величину дискретную, которая может передаваться только отдельными, хотя и очень небольшими, порциями - квантами. На основе этой гениальной догадки ученый не только получил уравнение теплового излучения, но она легла в основу квантовой теории.
Английский физик Э. Резерфорд (1871-1937) экспериментально устанавливает, что атомы имеют ядро, в котором сосредоточена вся их масса, а в 1911 г. создает планетарную модель строения атома, согласно которой электроны движутся вокруг неподвижного ядра и в соответствии с законами классической электродинамики непрерывно излучают электромагнитную энергию. Но ему не удается объяснить, почему электроны, двигаясь вокруг ядра по кольцевым орбитам и непрерывно испытывая ускорение, следовательно, излучая все время кинетическую энергию, не приближаются к ядру и не падают на его поверхность.
Датский физик Нильс Бор (1885-1962), исходя из модели Резерфорда и модифицируя ее, введя постулаты (постулаты Бора), утверждающие, что в атомах имеются стационарные орбиты, при движении по которым электроны не излучают энергии, ее излучение происходит только в тех случаях, когда электроны переходят с одной стационарной орбиты на другую, при этом происходит изменение энергии атома, создал квантовую модель атома. Она получила название модели Резерфорда-Бора. Это была последняя наглядная модель атома.
В 1924 г. французский физик Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о двойственной, корпускулярно-волновой природе не только электромагнитного излучения, но и других микрочастиц. В 1925 г. швейцарский физик-теоретик В. Паули (1900-1958) сформулировал принцип запрета: ни в атоме, ни в молекуле не может быть двух электронов, находящихся в одинаковом состоянии.
В 1926 г. австрийский физик-теоретик Э. Шредингер (1887-1961) вывел основное уравнение волновой механики, а в 1927 г. немецкий физик В. [ейзенберг (1901-1976) - принцип неопределенности, утверждавший: значения координат и импульсов микрочастиц не могут быть названы одновременно и с высокой степенью точности.
В 1929 г. английский физик П. Дирак (1902-1984) заложил основы квантовой электродинамики и квантовой теории гравитации, разработал релятивистскую теорию движения электрона, на основе которой предсказал (1931) существование позитрона - первой античастицы. Античастицами назвали частицы, подобные своему двойнику, но отличающиеся от него электрическим зарядом, магнитным моментом и др. В 1932 г. американский физик К. Андерсон (р. 1905) открыл позитрон в космических лучах.
В 1934 г. французские физики Ирен (1897-1956) и Фриде-рикЖолио-Кюри (1900-1958) открыли искусственную радиоактивность, а в 1932 г. английский физик Дж. Чедвик (1891-1974) - нейтрон. Создание ускорителей заряженных частиц способствовало развитию ядерной физики, была выявлена неэлементарность элементарных частиц. Но поистине революционный переворот в физической картине мира совершил великий физик-теоретик А. Эйнштейн (1879-1955), создавший специальную (1905) и общую (1916) теорию относительности.
Как мы помним из предыдущего раздела, в механике Ньютона существуют две абсолютные величины - пространство и время. Пространство неизменно и не связано с материей. Время - абсолютно и никак не связано ни с пространством, ни с материей. Эйнштейн отвергает эти положения, считая, что пространство и время органически связаны с материей и между собой. Тем самым задачей теории относительности становится определение законов четырехмерного пространства, где четвертая координата - время. Эйнштейн, приступая к разработке своей теории, принял в качестве исходных два положения; скорость света в вакууме неизменна и одинакова во всех системах, движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга, и для всех инерциальных систем все законы природы одинаковы, а понятие абсолютной скорости теряет значение, так как нет возможности ее обнаружить.