Утверждая в «Анти-Дюринге» тезис о материальном единстве мира, Энгельс особо подчеркнул, что единство доказывается «длинными и трудным развитием философии и естествознания» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 20, стр. 43). В «Диалектике природы» всесторонне рассмотрена роль естественных наук в доказательстве единства мира и показано, что в результате великих открытий середины XIX в. стало возможным обосновать философский взгляд на мир как на единое целое.
Для того чтобы доказать, что природа, несмотря на неисчислимое множество наблюдаемых в ней качественных различий, представляет собой единое, связное целое, необходимо было выделить основные формы материи и движения и раскрыть их внутреннюю взаимосвязь. Материя не существует без движения, как и движение— без материи. Это положение, выдвинутое еще материалистами XVIII в., понималось ими, однако, механистически: движение они рассматривали только как перемещение в пространстве внутренне неизменных тел.
Обобщив данные немеханических разделов физики, а также химии и биологии, Энгельс по-новому сформулировал принцип взаимосвязи материи и движения: основные виды материи обладают особыми, только им присущими формами (видами) движения. Исходя из разграничения известных в то время дискретных видов материи, Энгельс выделяет следующие основные формы движения: механическое, присущее небесным и земным массам; физическое, которое он называл движением молекул; химическое — движение атомов. Что касается форм движения, присущих частицам более мелким, чем атом, то о них тогда можно было говорить лишь предположительно, поскольку сами эти частицы еще не были открыты. Энгельс предвидел эти открытия, когда писал о сложном составе атома и об «атомах эфира». И субатомные частицы, и частицы поля вскоре после смерти Энгельса были открыты и названы соответственно электроном и квантом электромагнитного поля (фотоном).
Кроме основных форм движения, присущих неорганической природе, Энгельс рассматривает также появляющиеся в результате саморазвития материи биологическую форму движения, носителем которой выступает живой белок, и общественную жизнь.
Основные виды материи и свойственные им формы движения не могут быть абсолютно разграничены; тем более нельзя настаивать на абсолютных гранях внутри каждой из них, например, внутри органической природы между отдельными видами животных или растений. «Центральным пунктом диалектического понимания природы — указывал Энгельс,— является уразумение того, что…противоположности и различия, хотя и существуют в природе, но имеют только относительное значение что, напротив, их воображаемая неподвижность и абсолютное значение привнесены в природу только нашей рефлексией» (К. Маркс и Ф. Энгельс, Соч., т. 20, стр. 14).
Относительность границ между основными видами материи и соответствующими им формами движения (и внутри этих форм движения) определяется: а) наличием переходных форм; б) существованием глубоких внутренних связей между основными формами движения; в) их способностью закономерно превращаться друг в друга.
а) В качестве примера переходных форм между небесными и земными массами Энгельсом указаны астероиды, метеориты; между земными массами и молекулами— надмолекулярные образования, в том числе клетка, и т. д. Эти промежуточные образования доказывают, с одной стороны, что нет абсолютных граней между космическими и земными явлениями, между явлениями макро- и микромира. Но с другой стороны, наличие переходных форм не дает основания для отрицания качественных различий между видами материи. «Эти промежуточные звенья,— писал Энгельс,— доказывают только, что в природе нет скачков именно потому, что она слагается сплошь из скачков» (Там же, стр. 586). Энгельс особо обращает внимание естествоиспытателей на необходимость изучения тех процессов в природе, которые находятся на стыках различных форм движения и изучающих их наук, например на стыке физики и химии. Энгельс предвидел, что именно «здесь надо ожидать наибольших результатов» (Там же, стр. 607.). Это предвидение уже полностью оправдалось развитием физической химии и химической физики, а также тем, что биофизике и биохимии в настоящее время принадлежит решающее слово в познании сущности жизни.
б) Основные формы движения, согласно Энгельсу, связаны между собой так, что высшие формы движения возможны только на базе низших. В одном и том же теле, как правило, сплетены различные формы движения, но одна из них выступает как главная, определяющая, а другие — как побочные. Механическое перемещение — обязательный момент, сторона любого другого движения. «Чем выше форма движения, тем незначительнее становится это перемещение. Оно никоим образом, не исчерпывает природы соответствующего движения, но оно неотделимо от него» (Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 20, стр. 392). Сторонники механицизма пытались и пытаются свести высшие формы движения к механическому перемещению. Энгельс показал, что механистическое понимание движения неотделимо от аналогичного понимания материи. Механистическая концепция, пишет он, с необходимостью приводит к воззрению, что «вся материя состоит из тождественных мельчайших частиц и что все качественные различия химических элементов материи вызываются количественными различиями, различиями в числе и пространственной группировке этих мельчайших частиц при их объединении в атомы» (Там же, стр. 568).
в) Обосновывая положение диалектического материализма о закономерном превращении одних форм движения в другие, Энгельс выяснил подлинное философское значение закона сохранения и превращения энергии.
В «Диалектике природы» анализируется само понятие «энергия», вошедшее в науку уже после того, как фактически был открыт закон ее сохранения. Энергия обычно определяется как мера движения. Но предложенный еще Декартом «импульс», или «количество движения» (равное произведению массы на скорость), есть мера движения наряду с энергией. Энгельс проанализировал важный для истории науки спор между сторонниками Декарта и Лейбница по поводу двух мер движения и пришел к выводу, что Декартова мера важна для тех случаев, когда механическое движение сохраняется, не переходя в иные формы движения. Если же оно превращается в потенциальную энергию, а также в какую-нибудь иную форму движения (теплоту, электричество и т. д.), то «количество этой новой формы движения пропорционально произведению первоначально двигавшейся массы на квадрат скорости» (Там же, стр. 418). Таким образом, Энгельс выяснил значение понятия энергии как такой меры движения, которая характеризует превращение одних видов движения в другие. Соответственно этому основной смысл закона сохранения энергии Энгельс (в отличие от естествоиспытателей, подчеркивающих количественное сохранение движения) видел в сохранении этой меры движения при качественных превращениях одних форм движения в другие. «Количественное постоянство движения было высказано уже Декартом и почти в тех же выражениях, что и теперь...— писал Энгельс. — Зато превращение формы движения открыто только в 1842 г., и это, а не закон количественного постоянства, есть новое» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 20, стр. 595.).