Наиболее выдающимися вехами этого триумфального шествия естественных наук были – как показал Энгельс – три великих открытия: клеточная теория, закон сохранения и превращения энергии, дарвинизм. В 1838–1839 гг. М. Я. Шлейден и Т. Шванн установили тождество растительной и животной клеток, доказали, что клетка является основной структурной единицей организма, и создали целостную клеточную теорию строения организмов; тем самым было доказано единство всего органического мира. В 1842–1847 гг. Р. Майер, Дж. П. Джоуль, У. Р. Гров, Л. А. Кольдинг и Г. Гельмгольц открыли и обосновали закон сохранения и превращения энергии; тем самым вся природа предстала как непрерывный процесс превращения одной формы универсального движения материи в другую. В 1859 г. вышел в свет основной труд Ч. Дарвина «О происхождении видов путем естественного отбора», завершивший развитие эволюционных идей за целое столетие и явившийся фундаментом всей современной биологии. Философское значение этих открытий заключалось в том, что они в наиболее концентрированном виде вскрывали диалектический характер процессов природы. С середины XIX века развитие естествознания приняло характер подлинной революции. Однако оно осложнялось противоречием между диалектической природой нового естественно-научного материала и метафизическим методом, господствовавшим среди естествоиспытателей. Необходимо было философски обобщить важнейшие достижения естествознания второй трети XIX века и развить диалектико-материалистическое понимание природы.
Так как Маркс был целиком поглощен работой над своим главным трудом – «Капиталом», то за решение этих новых теоретических задач, выдвинутых всем ходом развития естественных наук, взялся Энгельс. Практические возможности для этого сложились после того, как Энгельс освободился от работы в манчестерской фирме и переселился в Лондон. Однако в связи с Франко-прусской войной, Парижской коммуной и деятельностью в Интернационале Энгельс только с начала 1873 г. смог уделить основное внимание теоретическим исследованиям.
Интерес Маркса и Энгельса к проблемам естествознания не был ни случайным, ни временным. Начиная от юношеского письма Маркса отцу, где он сообщает о своих занятиях естествознанием, вплоть до последних лет жизни, когда Маркс пишет самостоятельные работы по математике, – можно проследить, как расширяются и углубляются его естественно-научные занятия. Аналогичную эволюцию можно наблюдать и у Энгельса.
Основоположники марксизма, создавая целостное мировоззрение, не только критически переработали достижения предшествовавших им философии, политической экономии, социалистических и коммунистических учений, – они неизбежно должны были обобщить и основные достижения современного им естествознания, без чего невозможно было придать материализму новую, диалектическую форму. «Маркс и я, – писал Энгельс в предисловии к второму изданию «Анти-Дюринга», – были едва ли не единственными людьми, которые спасли из немецкой идеалистической философии сознательную диалектику и перевели ее в материалистическое понимание природы и истории. Но для диалектического и вместе с тем материалистического понимания природы необходимо знакомство с математикой и естествознанием».
Высокую оценку роли естественных наук дал Маркс, когда в подготовительных работах к «Капиталу», относящихся к 1863 г., он отметил, что естествознание «образует основу всякого знания».
Глубокий интерес к естественным наукам проявляли в равной степени и Маркс, и Энгельс. Но между ними существовало своеобразное разделение труда. Маркс глубже знал математику, а также историю техники и агрохимию; вместе с тем он занимался физикой, химией, биологией, геологией, анатомией и физиологией; в отличие от Энгельса он больше изучал математику и прикладное естествознание. Энгельс глубже знал физику и биологию; вместе с тем он занимался математикой, астрономией, химией, анатомией и физиологией; в отличие от Маркса он больше изучал теоретическое естествознание.
Уже в работах Маркса и Энгельса, относящихся к периоду становления марксизма, т. е. до 1848 г., имеются многочисленные факты, свидетельствующие об их серьезном внимании к развитию и достижениям естествознания и техники. Однако в этот период Маркс и Энгельс еще не приступили к специальным занятиям естественными науками.
Маркс впервые начинает такие занятия в 1851 г., когда он возобновил свои исследования в области политической экономии и с целью углубленного изучения технологии и агрономии стал специально заниматься историей техники и агрохимией. Впоследствии результаты этих занятий были использованы в главе о машинах в I томе «Капитала» и при разработке теории земельной ренты в III томе «Капитала». В 50-х годах начал заниматься отдельными проблемами естественных наук и Энгельс.
Непосредственно приступив к написанию первого варианта будущего «Капитала», Маркс в ходе этой работы пришел к тому выводу, что ему необходимо специально заняться математикой. С 1858 г. начинаются его занятия алгеброй, затем аналитической геометрией, дифференциальным и интегральным исчислением. Впоследствии эти занятия приобретают самостоятельное значение. В это же время Энгельс начинает изучать физику и физиологию с целью использовать достижения этих наук, в частности клеточную теорию и учение о превращении энергии, для дальнейшего развития диалектики. Мощным стимулом в изучении Марксом и Энгельсом естествознания послужило появление в конце 1859 г. основного труда Дарвина. Энгельс прочитал книгу Дарвина в первые же дни после ее появления. Маркс, читая ее в конце 1860 г., в письме Энгельсу дал классическое определение того значения, которое имело для марксизма великое открытие Дарвина: «Эта книга дает естественно-историческую основу нашим взглядам» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., 1 изд., т. XXII, стр. 551). В последующие годы круг естественно-научных интересов Маркса и Энгельса значительно расширяется. Они изучают биологию, анатомию, физиологию, астрономию, физику, химию и другие науки.
Важнейший этап в естественно-научных занятиях Маркса и Энгельса начался в 1873 г. и продолжался до смерти Маркса в 1883 году. В этот период Маркс и Энгельс, продолжая расширять и углублять свои естественно-научные исследования, приступают к созданию самостоятельных работ. Маркс создает важнейшую часть своих математических рукописей, в которой он поставил своей задачей дать диалектическое обоснование дифференциального исчисления. Но решающая роль в естественно-научной области принадлежит в этот период работам Энгельса – его «Диалектике природы».
После смерти Маркса Энгельс уже не имел возможности заниматься естествознанием систематически. Однако в ряде своих работ этого последнего периода он использовал как результаты своих прежних исследований, так и новые данные естествознания.
Таким образом, в то время, когда Энгельс в 1878 г., разделавшись с Дюрингом, приступал к написанию глав «Диалектики природы», он мог уже опираться на многолетний опыт изучения всего комплекса естественных наук.
Задача, которую Энгельс ставил перед собой при работе над «Диалектикой природы», сформулирована в предисловии к второму изданию «Анти-Дюринга»: «Дело шло о том, чтобы и на частностях убедиться в той истине, которая в общем не вызывала у меня никаких сомнений, а именно, что в природе сквозь хаос бесчисленных изменений прокладывают себе путь те же диалектические законы движения, которые и в истории господствуют над кажущейся случайностью событий», «для меня дело могло идти не о том, чтобы внести диалектические законы в природу извне, а о том, чтобы отыскать их в ней и вывести их из нее». Таким образом, задача состояла в том, чтобы вскрыть объективную диалектику в природе, а тем самым обосновать необходимость сознательной материалистической диалектики в естествознании, изгнать из него идеализм, метафизику и агностицизм, а также и вульгарный материализм, дать диалектико-материалистическое обобщение важнейших результатов развития естествознания и тем самым обосновать всеобщность основных законов материалистической диалектики.
Для этой цели Энгельс мобилизовал огромный фактический материал. Он использовал в общей сложности около ста трудов крупнейших естествоиспытателей, в том числе: по математике – книгу Ш. Боссю, по астрономии – И. Г. Медлера и А. Секки, по физике – Р. Майера, Г. Гельмгольца, У. Р. Грова, У. Томсона, Р. Клаузиуса, К. Максвелла, Г. Видемана и Т. Томсона, по химии – А. Наумана, Г. Э. Роско и К. Шорлеммера, по биологии – Ч. Дарвина, Э. Геккеля, Г. А. Николсона; журнал «Nature» («Природа»). К сожалению, в силу целого ряда обстоятельств, Энгельс не смог использовать такие менее известные тогда, но исторически не менее важные исследования, как труды Ломоносова, Лобачевского, Римана, Бутлерова, работы Максвелла по теории электромагнитного поля.