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人类对能量守恒与转化定律的认识，是经历了由低级到高级、由浅入深、由片面到更多方面的过程。大约在五十万年以前，人类开始学会用火，又经过长期实践经验的积累，大约在十万年前旧石器时代的晚期，学会了摩擦取火，在实践上实现了把机械运动转化为热。第一个提出能量不变的是近代法国物理学家和哲学家笛卡儿，他指出运动可以传递，运动量是不灭的。但由于时代条件的限制，他未能认识能量的转化。到了十八世纪，由于蒸汽机的出现，第一次在实践上实现了把热转化为真正有用的机械运动。十九世纪四十年代，随着大机器工业和自然科学的发展，发现能量守恒与转化定律的客观条件已经成熟。因此物理学家迈尔、焦耳和柯尔丁于一八四二年，赫尔姆霍茨于一八四七年，通过各自的途径，从质和量两方面发现了这一定律。但由于他们受形而上学思想的束缚，仍然不了解运动不灭原理的质的意义。赫尔姆霍茨片面地以“力的守恒”来代替能量守恒，，企图把一切运动形式都归结为机械运动形式，归结为机械力的守恒，从而陷入形而上学机械论。
恩格斯第一次对能量守恒与转化定律作了全面而深刻的说明，指出“在每一情况的特定条件下，任何一种运动形式都能够而且不得不直接或间接地转变为其他任何运动形式”。（《马克思恩格斯选集》第三卷547页）因此，“运动的不灭不能仅仅从数量上去把握，而且还必须从质量上去理解”。（《马克思恩格斯选集》第三卷460页）他赋予这个定律以现在这样的精确名称，并指出它是“从星云到人的一切物体的普遍的自然规律”。（《马克思恩格斯选集》第三卷559页）
能量守恒与转化定律的发现表明：“自然界中的一切运动都可以归结为一种形式向另一种形式不断转化的过程。”（《马克思恩格斯选集》第四卷241页）这就为辩证唯物主义关于物质世界的统一性和物质运动的不灭性，提供了精确的自然科学基础。同时，“这个定律使得自然科学的这一领域以及其他一切领域里的一整套传统的观点必须加以修正。”（《马克思恩格斯全集》第二十卷485页）它有力地打击了那种把物质运动简单化和割裂各种运动形式相互联系的形而上学观点，堵塞了那种认为物质运动可以随意创造和消灭的唯心主义门路。
应当指出，能量只是物质运动的一种量度，是与人们在一定的历史阶段对一定的物质运动形式的认识相联系的，它远没有穷尽物质运动所包含的无限丰富的内容。宇宙是无限的，物质运动也是无限的，因此宇宙是又守恒又不守恒，守恒总是相对的，不守恒才是绝对的。
细胞学说 十九世纪自然科学的三大发现之一，是论述生物体结构和发育的理论，由德国生物学家施莱登（1804—1881年）和施旺（1810—1882年）所创立。
“细胞”一词，最早是在十七世纪中期由英国人罗伯特？胡克（1635…1703年）所提出。胡克在改进显微镜放大效能过程中，发现软木塞薄片是由类似蜂窝状的小室构成，他把其中的每一个小室定名为“细胞”。其实胡克发现的只是活细胞的残骸，即细胞壁及由细胞壁所围成的空腔，是些死的木栓细胞。随着医学和生物科学实践的发展和仪器设备的改进，人们积累了很多有关细胞的知识，认识到细胞是个活体，主要是由细胞膜、细胞质、细胞核等三个部分构成，从而改变了细胞的原始概念。
十九世纪三十年代，施莱登吸取前人研究的成果，并根据自己对植物方面的研究，于一八三八年提出：“细胞是任何一个植物体的基本单位，最简单的植物是由一个细胞构成的，而大多数的植物是由细胞和细胞变态构成的。”一八三九年，施旺又从动物材料上证实了施莱登的论点，并且明确提出，细胞是具有生命的物质组织形态之一，“细胞是有机体，动植物体都是这些有机体的集合物，它们按照一定的法则而排列在动植物体内”；细胞是一切动植物有机体构造和发育的基础，一切多细胞有机体都按细胞分裂和分化的规律，从一个细胞中产生和成长起来的。于是确立了植物和动物的构造和发展基础的细胞学说。
细胞学说的创立，具有重大的哲学和自然科学的意义。“由于这一发现，我们不仅知道一切高等有机体都是按照一个共同规律发育和生长的，而且通过细｛胞的变异能力指出了使有机体能改变自己的物种并从而能实现一个比个体发育更高的发育的道路。”（《马克思恩格斯选集》第四卷41页）它证明了生命起源的共同性，整个有机界从最简单的生物（最低级除外）到人，都是建立在“细胞”的基础上，都是对立的统一，为辩证唯物主义的自然观提供了有力的自然科学依据，“是合理的辩证法的最令人信服的检验”（《马克思恩格斯全集》第二十卷546页）；它动摇了“上帝分别创造动植物”、“生物之间毫无联系”等唯心主义和形而上学谬论；它使全部生理学发生革命，为生物进化论提供了科学根据，对生物学、医学和农学的发展都有重要作用。
现在看来，这一学说的内容是陈旧的，有些则是错误的，如将生物看成是细胞的集合物等。近年来，细胞学已发展到分子水平。从电子显微镜所显示的细胞超显微结构——整个细胞是一个极其复杂的膜层结构系统，进一步证实了细胞是细胞各组成部分的辩证统一体。自一九六三年起，我国科学工作者先后于鳑鲏鱼等不同鱼类中，用细胞核移植的方法研究细胞核和细胞质之间的相互关系。一九七三年，我国科学工作者又与美籍中国科学家合作，以鲤鱼的卵细胞提取物“信使核糖核酸”和鲤鱼内脏器官细胞的提取物“去氧核糖核酸”，分别注入金鱼的成熟卵细胞中，发现前者（一般认为不能起遗传作用）和后者（一般认为是遗传物质）同样会导致金鱼的裙尾向鲤鱼的单尾转化。这些研究，对深入探讨细胞核和细胞质之间的辩证关系以及细胞分化的机制，都有很大的价值。
达尔文进化论 英国生物科学家达尔文创立的关于生物界物种变化发展的理论，是十九世纪自然科学的三大发现之一。
在达尔文之前，生物学领域中长期存在着生物进化论和物种不变论的根本对立和斗争，。十八世纪中叶，存在着以布丰为代表的进化论同以林奈为代表的“神创论”的斗争，十九世纪初，存在着以拉马克为代表的进化论同以居维叶为代表的“激变论”的斗争。但进化论还没有取得胜利。达尔文在总结环球科学考察和人工培养动植物的实验的基础上，吸取了当时的科学成果，于一八五九年发表了《物种起源》一书，提出了以自然选择和人工选择为基础的生物进化理论，对整个生物界发生和发展的规律作出了科学的解释，宣布了进化论的胜利，使人们对生物界的认识进入了新的阶段。
达尔文指出，生物界本身具有悠久的发生和发展的历史。现有各种家养动物和栽培植物，是人们通过长期的选择和培育，由野生的动植物演变而来的。今天自然界中品种繁多的生物种类，是由少数简单的原始生物，经过几十万万年的变化发展而成的，甚至人类也是由一种古猿进化而来的。
他认为物种自然形成的主导力量是自然选择。生物普遍具有变异现象和惊人的繁殖能力，但真正能够长大、成熟和传留后代的却属少数。这是因为每一个幼体都有力争生存和发育成长的趋势，而自然界又有很多抑制这一趋势发展的因素，如空间和食料等。因此必然引起生物的生存斗争，不仅表现为直接的肉体搏斗或吞噬，如强克弱，大吃小等；还表现为植物争取空间和日光的斗争。在生存斗争中，凡是具有对生存斗争有利变异的那些个体，最有可能生存下来，达到成熟和繁殖后代，这叫做“适者生存”。如果这类变异在同一物种的许多后代中连续被遗传，就能因逐代积累而巩固和加强，成为这一物种的新的特性。而那些不具有对生存斗争有利变异的个体，则往往在生存斗争中死去，并且逐渐消失，这叫做“不适者淘汰”。这就是“自然选择”学说的中心内容。物种就是通过生存斗争和自然选择的长期作用而发生变化的。
达尔文的进化论，证明了有�