Обычно при применении законов Ньютона задаются исходные параметры механической системы и затем на основании этих законов вычисляются траектории движения частиц, входящих в нее. При пользовании же выше названными принципами ход рассуждения иной: задается множество виртуальных (возможных) траекторий частицы, и из этого множества выбирается та траектория, для которой величина действия будет наименьшей. Такое описание принято называть «интегральным», в отличие от причинного, или ньютоновского, описания.
Сходные принципы были сформулированы и в других науках о неживой природе, в оптике известен принцип Ферма, согласно которому световой луч распространяется из одной части в другую по такому пути, для которого С время прохождения луча будет минимальным. В физической химии, в соответствии с принципом Ле Шатслье, изменение внешних условий вызывает в системе реакции, противодействующие производимому изменению. При изучении жидкостей используется принцип минимальной свободной поверхности жидкости, на основе которого определяется форма поверхностного слоя. Советский кристаллограф А. В. Шубников ввел для описания процессов кристаллизации «закон геометрического отбора», или принцип выживания кристаллов. Все эти принципы, подобно принципу наименьшего действия, позволяют определять направление преобразований, происходящих в той или иной системе, и потому их с полным основанием можно считать критериями оптимальности. Другая же особенность состоит в том, что они дают не детальное причинно-следственное описание объяснение поведения отдельного элемента, а обобщенную интегральную картину перехода системы в целом от одного состояния к другому.
Мы видим, таким образом, что классическое естествознание содержало внутри себя такие постулаты, которые не могли быть объяснены и обоснованы его собственными средствами, вследствие чего они и выступали именно в качестве недоказуемых постулатов. И действительно, едва ли можно считать их обоснованием выражения типа «Природа так устроена». Известно, что неопозитивизм, выступая под флагом «изгнания метафизики из науки», одним из идеалов строгой научной теории считал классическую механику. Однако, как показывает анализ, эта теория включала такие допущения, которые ортодоксальный неопозитивист неизбежно должен счесть «метафизическими». Это еще раз свидетельствует о том, что неопозитивистские критерии научности, требования строгой демаркации научного и ненаучного знания относятся к действительной науке лишь косвенным образом.
Вместе с тем своеобразие рассматриваемых принципов нередко давало повод к истолкованию их в качестве свидетельств об изначальной целесообразности, телеологичности, присущей не только органической, но и неживой природе.
При диалектическом истолковании критерии оптимальности выступают как средство анализа и описания целостного поведения систем и вместе с тем как законы, связывающие категории возможности и действительности. В противовес классическим представлениям об однозначной детерминации они позволяют анализировать такие ситуации, такие системы, для которых характерно более или менее широкое поле возможных преобразований. Критерии оптимальности в этих случаях выражают характер и общую направленность переходов от абстрактно возможного к объективно возможному (в методологическом плане) и от объективно возможных структур – к действительно реализовавшимся структурам. Именно поэтому действие подобных критериев может быть представлено как выбор, как отбор в широком смысле слова.
По мере дальнейшего развития естествознания, по мере того как на смену классическому естествознанию шло естествознание современное, все более выявлялась общность критериев оптимальности, применяемых в разных научных дисциплинах. В 1866 г. Г. Гельмгольц распространил принцип наименьшего действия на некоторые немеханические явления, а в 1942 г. Р. Фейнман обнаружил его связь с квантовой механикой. Сходный принцип был использован в генетике для объяснения взаимодействия генов. Таким образом, критерии оптимальности начинают пониматься широко – как общесистемные критерии, специфически проявляющиеся в системах различных типов и различных уровней сложности. Этому в немалой степени способствовала квантовая физика, давшая единое описание корпускулярных и волновых свойств материи.
Критерии оптимальности важны также для понимания особенностей строения и формы, т. е. морфологии органических видов. Изучение этих структурных свойств, как и критериев оптимальности, которыми они обусловлены, представляет одну из актуальных проблем современной биологии.