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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，证明了有机体从少数简单形态到各种各样复杂形态，一直到人和人类精神的产生，都是自然的产物，都是经过长期发展的结果，都包含着既互相对立、互相斗争，又互相依存、互相转化。它为辩证唯物主义提供重要的自然科学基础，有力地驳斥了物种不变论和目的论，使生物学放在完全科学的基础上。马克思对达尔文的《物种起源》一书给予很高的评价，指出：“它为我们的观点提供了自然史的基础。”（《马克思恩格斯全集》第三十卷131页）“这本书我可以用来当作历史上的阶级斗争的自然科学根据。”（《马克思恩格斯全集》第三十卷574页）列宁说：“达尔文推翻了那种把动植物种看做彼此毫无联系的、偶然的、‘神造的’、不变的东西的观点，第一次把生物学放在完全科学的基础上，确定了物种的变异性和承续性”。（《列宁全集》第一卷122页）
达尔文的进化论也有它的缺点和错误，主要是片面夸大了“自然选择”在有机体进化中的作用，把它看成物种变异的唯一原因，甚至否认物种进化有内在的和必然的发展规律，并在某些方面盲目地接受了马尔萨斯人口论的反动影响，如强调繁殖过度而引起生存斗争。这一错误后来被敌人利用，强加于社会，提出所谓社会达尔文主义，为帝国主义压迫和侵略弱小民族效劳。
生命 物质运动的高级形式，是从非生命物质在长期的矛盾运动中逐渐发展来的。生命的存在方式一般可分三大类：动物、植物和微生物。恩格斯以辩证唯物主义的观点概括了从最简单的生命到人类生命的根本特征，给生命下了一个科学的定义：“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。”（《马克思恩格斯选集》第三卷120页）生命的物质基础是蛋白体。无一论在什么地方，只要遇到不处于解体状态的蛋白体，就能看到生命现象。蛋白体是由多种复杂的高分子有机物所组成，其中最主要的是核酸和蛋白质。现今结构最简单的生物，如病毒、噬菌体，就是由核酸和蛋白质组成的蛋白体小块。恩格斯曾英明地预见：“如果有一天用化学方法制造蛋白体成功了，那末它们一定会显示生命现象”。（《马克思恩格斯全集》第二十卷646页）
生命活动最基本的矛盾是同化与异化、遗传与变异。生物体不断从外界环境中吸取营养，使之转化为自己体内的物质并贮存能量，这个过程称为同化作用。同时，生物体又不断地分解体内的物质并放出能量和排除废物，这个过程称为异化作用。同化与异化的矛盾是贯穿生命运动的始终。生物体通过繁殖产生与自身相似的后代，后代保持亲代的性状称为遗传，遗传是生物系统发育中保持种的稳定性的因素；后代与亲代的差异，后代出现新的性状称为变异，变异是改变种的特性的创造性的因素。遗传与变异的矛盾运动，推动了生物的进化、发展。生物体内的化学组成部分正是在同｛化与异化、遗传与变异的矛盾运动中不断地自我更新。“蛋白体在每一瞬间既是它自身，同时又是别的东西”。（《马克思恩格斯选集》第三卷121页）生物体还有其它多种生命现象，如生长、发育、繁殖等，都是由于蛋白体的新陈代谢而有规律地发生着。
对生命本质的认识，长期存在着分歧和争论。唯心的“活力论”认为，生命是由神秘的、超自然的、非物质的“活力”所支配、控制的。在这种“活力”的激发下，死物才变为生物。这种“活力”在某种意义上又是灵魂的同义语。孔老二的“天命论”把万物生长说成是老天爷的意志，也是唯心主义生命观的一种表现。机械论认为，生命与非生命没有本质的区别，把生命现象简单地归结为物理、化学运动。笛卡儿就提出所谓“动物是机器”的论点。现代资产阶级流行的“还原论”，鼓吹生命活动最终可以“还原”为构成分子的原子的活动，它是一种新的机械论。辩证唯物主义的生命观正确地揭示了生命的本质，阐明了生命与非生命之间的连续性与间断性，彻底地批判了唯心论和形而上学在生命问题上的谎言，为生命科学的发展指明了前进的方向。
现代科学在核酸、蛋白质等领域的研究中，取得了很大进展。特别是运用了示踪元素，对生物体内同化、异化的物质运动有了较为深刻的了解，完全证实了恩格斯关于生命的光辉论断。一八二七年，德国人维勒，第一次从无机物中制造出以前人们一直认为只能在生命有机体中才能生成的尿素，打破了有机物与无机物之间的界限。这是人工合成生命的一项很有价值的发现。我国科学工作者努力学习马列和毛主席的哲学著作，在世界上首次人工合成了具有生物活性的含有五十一个氨基酸的蛋白质——结晶牛胰岛素，为实现恩格斯人造生命的光辉预言，作出了重要的贡献。此后，又有人合成了更为复杂的蛋白质，也合成了核酸。关于人造生命的研究，是很有意义的课题，它为越来越多的人们所注意。
激变论 又称“灾变论”，是生物进化问题上的一种唯心主义和形而上学的反动理论。由法国生物学家、神创论者居维叶（1769—1832年）所提出。
十八世纪末、十九世纪初，随着生产的发展，地质学和古生物学都获得了很大的成就。人们发现不同的地层里，有不同物种的化石。地层愈古老，化石愈简单，与现代生物相差愈大。这些事实说明了现代生物与古代生物之间具有一定的亲缘关系，生物界经历着从简单到复杂、从低级到高级的演化过程。它为生物进化论提供了直接可靠的证据，有力地驳斥了林奈的物种不变论和“神创论”。在自然科学的自发辩证法的逼迫一下，宗教势力变换了手法，一方面不得不承认地球上自然条件是在变；另一方面又鼓吹这是上帝为了惩罚万物而发动的灾变。居维叶的“激变论”就是在这种情况下出笼的。
居维叶从自己的研究工作中，特别是在巴黎附近的地层里，也看到不同的地层存在着不同的生物化石，地层愈深，化石与现在生物愈不相同，这正好证明了生物界是变化发展的，古代的动物是现代动物种类的祖先。但是他坚持唯心主义和形而上学的世界观，提出了所谓“激变论”，顽固地为物种不变论辩解。“激变论”认为，一切物种都“没有超出过自己底界限”，都没有任何亲缘关系。不同地层中存在不同的生物化石是由于地球表面“突如其来”的多次激变造成的。每次激变，或使海洋涸为陆地并隆起成山脉，或使陆地沉为海洋，都使一切生物遭到毁灭。当地壳平静时，再创造新的物种，地球上则又出现新的生物。由于地壳的多次激变，所以不同地层里就存在不同物种的化石。物种本身并不存在进化的问题。他的一个追随者甚至“算”出上帝曾经进行过二十七次的创造行动。他自己还根据一些假象臆造出最后一次激变发生在五千多年前，以与圣经上的诺亚洪水相附会，并荒谬地把这种激变叫做“革命”。因此，当他的代表作《地球表面的革命》出版之后，立即得到封建王朝的加官晋爵。
居维叶的“激变论”完全是反动的。在政治上，它是为封建复辟势力效劳。工人运动中的无政府主义者和冒险主义者，也往往以“激变论”作为理论基础。在理论上，它否认生物的进化；否认发展是由量的积累到质的飞跃，把飞跃看成是突然产生的；否认自然界发展的客观规律性，为上帝分别创造动植物的谬论制造根据。恩格斯指出：“居维叶关于地球经历多次革命的理论在词句上是革命的，而在实质上是反动的。它以一系列重复的创造行动代替了单一的上帝的创造行动，使神迹成为自然界的根本的杠杆。”（《马克思恩格斯选集》第三卷451页）这是对“激变论”的深刻批判。
地质学家赖尔（1797—1875年），用科学的方法确定地球的变化是缓慢的。他认为过去地壳缓慢的升降并没有什么神秘，也不需要什么超自然的力量，完全可以用人们现代所看到的地质过程来理解。他科学地估算出地球的年龄绝不是圣经上所说的几千年，而是数十万万年。恩格斯指出：“只是赖尔才第一次