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.