Η απασχόληση του Ένγκελς με τις φυσικές επιστήμες είχε θέσει για καθήκον της την αιτιολόγηση και την επεξεργασία στις λεπτομέρειές της της κοσμοθεωρίας της εργατικής τάξης. Για το σκοπό αυτό χρειαζόταν να αποδειχθεί, ότι δεν υπάγεται μόνο η ιστορία της κοινωνίας σε διαλεκτικές νομοτέλειες που μπορούν να γνωσθούν, να εξηγηθούν και να χρησιμοποιηθούν στην επαναστατική δράση μόνο πάνω στη βάση μιας συνεπούς υλιστικής εξέτασης. Ήταν ταυτόχρονα απαραίτητο να αποδειχθεί, ότι και στη φύση δρουν οι διαλεκτικοί νόμοι και να αποκαλυφθεί η διαλεκτική στις φυσικές επιστήμες. Ο Ένγκελς ήταν πεπεισμένος, ότι η ανάπτυξη των φυσικών επιστημών γίνεται τόσο πιο αποτελεσματική, όσο περισσότερο συνειδητοποιούνται από αυτές η διαλεκτική ουσία της φύσης, επομένως και η δική τους ουσία.
Ο Ένγκελς καταπιάστηκε και από ιστορική και από λογική άποψη με τη λύση του καθήκοντος που έθεσε στον εαυτό του με τη «Διαλεκτική της Φύσης». Εξέτασε την ανάπτυξη των φυσικών επιστημών σαν ένα βαθύτατο διαλεκτικό προτσές. Επιπλέον δείχνει πώς η διαλεκτική σκέψη επιβάλλεται δυναμικά στην ιστορική ανάπτυξη των φυσικών επιστημών και ότι αυτή η ίδια η ανάπτυξη συντελείται διαλεκτικά με τη μορφή ενός γεμάτου από αντιφάσεις προτσές της άρνησης της άρνησης.
Η αντίληψη της αρχαίας φιλοσοφίας και επιστήμης για τη φύση ήταν ένας αρχέγονος υλισμός. Η διαλεκτική σκέψη εμφανίζεται εδώ ακόμα με πρωτόγονη απλότητα. Γενικά, η φύση εξετάζεται ακόμα σαν σύνολο και «δεν αποδείχνεται χωριστά... η συνολική συνάρτηση των φυσικών φαινομένων...».5
Από το δεύτερο μισό του 15ου αιώνα αρχίζει το πέρασμα στη συλλέγουσα και συστηματοποιούσα επιστήμη. Με λόγια ύψιστου θαυμασμού εκφράζεται ο Ένγκελς για τους «γίγαντες της ευρυμάθειας, του πνεύματος και του χαρακτήρα», οι οποίοι βάλαν τη σφραγίδα τους στην επιστήμη της αναγέννησης, για την επαναστατική τους συνέπεια, με την οποία κατακτούσαν το δικαίωμα ύπαρξης. Ως τα τέλη του 18ου αιώνα, όμως, οι φυσικές επιστήμες ήταν βαθιά συνυφασμένες με τη θεολογία. Χρειάζονταν ακόμα την ώθηση απ’ έξω. Στο κέντρο της σκέψης τους βρισκόταν η άποψη της απόλυτης μη μεταβλητότητας της φύσης.
Το πρώτο ρήγμα σ’ αυτήν τη μεταφυσική αντίληψη για τη φύση, το άνοιξε όπως διαπιστώνει ο Ένγκελς, ένας φιλόσοφος, ο Καντ, που το έργο του «Γενική ιστορία της φύσης και θεωρία του Ουρανού» δημοσιεύθηκε το 1755. Η γνώση του γεγονός, ότι η φύση δεν είναι αμετάβλητη, αλλά ότι έχει την ιστορία της, ότι γίνεται και παρέρχεται, αποτέλεσε «την αφετηρία της παραπέρα προόδου» και, όπως σημειώνει ο Ένγκελς στη «Διαλεκτική της Φύσης», οδήγησε πάλι τις φυσικές επιστήμες πίσω «στον τρόπο αντίληψης των μεγάλων ιδρυτών της ελληνικής φιλοσοφίας, ότι όλη η φύση, από το πιο μικρό ως το πιο μεγάλο, από τους κόκκους της άμμου ως τους ήλιους, από τα πρώτιστα ως τον άνθρωπο, υπάρχει σε αιώνιο γίγνεσθαι και παρέρχεσθαι, σε ακατάπαυστη ροή, σε αέναη κίνηση και αλλαγή. Με την ουσιαστική διαφορά μόνο, ότι αυτό που στους έλληνες ήταν μεγαλοφυής έμπνευση (Intuition) σε μας, είναι το αποτέλεσμα αυστηρής επιστημονικής και εμπειρικής έρευνας και γι’ αυτό παρουσιάζεται με πιο συγκεκριμένη και καθαρή μορφή». 6
Η περίοδος της ανάπτυξης των φυσικών επιστημών, που ζούσε ο Ένγκελς, χαρακτηρίζεται στην ουσία της με την αποκάλυψη της αντικειμενικής διαλεκτικής τής φύσης. Η ανάπτυξη αυτή, που άρχισε ήδη από τα μέσα του 18ου αιώνα, κορυφώνεται με τις τρεις μεγάλες φυσικοεπιστημονικές ανακαλύψεις από την δεκαετία 1830 ως το τέλος της δεκαετίας 1850 που στην εξέταση της φύσης έκαναν απαραίτητο το πέρασμα από τη μεταφυσική στη διαλεκτική, εγκαινιάζοντας έτσι μια νέα περίοδο στην ανάπτυξη των φυσικών επιστημών: Πρόκειται για την ανακάλυψη του κυττάρου, για τη μετατροπή της ενέργειας και για τη θεωρία της εξέλιξης του Δαρβίνου.
Παρ’ όλο που οι μεγάλες επιτεύξεις των φυσικών επιστημών του 19ου αιώνα σύμφωνα με το αντικειμενικό τους περιεχόμενο, αποκάλυπταν τη διαλεκτική στη φύση και αφάνιζαν την παλιά μεταφυσική, ωστόσο οι φυσιοδίφες στην πλειοψηφία τους υποκειμενικά έμεναν στο έδαφος της μεταφυσικής, μηχανιστικής αντίληψης για τη φύση, και συνέχιζαν να σκέπτονται με απόλυτες, άκαμπτες, ακίνητες κατηγορίες. Μολονότι έκαναν ανακαλύψεις που φανέρωναν την αντικειμενικά υπάρχουσα διαλεκτική, προσπαθούσαν να τη στριμώξουν στον ζουρλομανδύα του μεταφυσικού τρόπου σκέψης και να συμβιβάσουν τα ασυμβίβαστα: τη διαλεκτική με τη μεταφυσική, με τη μηχανιστική αντίληψη. Έτσι δημιουργήθηκε μια νέα βαθιά αντίφαση στις φυσικές επιστήμες: Το αντικειμενικό περιεχόμενο των ανακαλύψεών τους αποδείχτηκε στη βάση ασυμβίβαστο με την υποκειμενική εκτίμηση αυτών των ανακαλύψεων από τους φυσιοδίφες, με την απαρχαιωμένη μεταφυσική κοσμοθεωρία και μέθοδο σκέψης τους. Αυτήν την αντίφαση την αποκάλυψε ο Ένγκελς στο έργο του «Διαλεκτική της Φύσης» και την επισήμανε στους πιο διαφορετικούς φυσιοδίφες της εποχής του, στον χημικό Χόφμαν, στον φυσικό Χέλμχολτς, στους βιολόγους, που δεν καταλάβαιναν τη διαλεκτική της διδασκαλίας του Δαρβίνου, και σε άλλους φυσιοδίφες, που δε γνώριζαν τη διαλεκτική και γίνονταν θύματα ιδεαλιστικών και μεταφυσικών συστημάτων και που καταντούσαν να πέφτουν στις παγίδες πνευματιστών και οραματιστών φαντασμάτων.
Το μεγαλύτερο μέρος των ερευνητών της φύσης ωστόσο, δεν ήθελε να ξέρει τίποτα για τη φιλοσοφία. Ο νεοκαντιανός Άλοϊς Ρηλ έκανε τη διαπίστωση, ότι «Κατά την γενικά επικρατούσα πεποίθηση της επιστήμης της εποχής εκείνης η φιλοσοφία είχε ξεπεραστεί...
Η απασχόληση με τα γενικά ζητήματα της γνώσης και της κοσμοθεωρίας δεν θεωρούνταν πια σαν επιστημονικά γνήσια, και κάθε ειδικός σε ένα κλάδο ή υποκλάδο της έρευνας των θετικών επιστημών, της φιλολογίας και της ιστορίας νόμιζε, ότι είχε το δικαίωμα να κοιτάζει με περιφρόνηση την επιστήμη του Πλάτωνα και του Καντ».7
Δίπλα στον απλό εμπειρισμό και θετικισμό (Positivismus) διαδιδόταν ο χυδαίος υλισμός των Μπύχνερ, Φογκτ και Μολεσό, που δεν ήταν, παρά μια κακή απομίμηση του μεταφυσικού υλισμού του 18ου αιώνα. Ήταν απαραίτητο να γίνει ένα ριζικό ξεκαθάρισμα αυτών των ρευμάτων, για να μπορέσει να ανοίξει ο δρόμος για τη διαλεκτική - υλιστική σκέψη και στις φυσικές επιστήμες.
Όλες οι μελέτες που έκανε ο Ένγκελς, τον παρακίνησαν να φθάσει στο συμπέρασμα, ότι οι φυσικές επιστήμες γενικά, είχαν φθάσει σε τέτοιο σημείο ανάπτυξης, που απαιτούσαν το συνειδητό πέρασμα από την απλή εμπειρική έρευνα της φύσης στη θεωρητική επιστήμη της φύσης. Φυσικά, υπήρχε η δυνατότητα, όπως τόνισε ο Ένγκελς, το προτσές αυτό να επιβληθεί «φυσιολογικά από μόνο του», όμως για την πρόοδο των φυσικών επιστημών σήμαινε λιγότερη απώλεια χρόνου, αν το πέρασμα αυτό γινόταν συνειδητά.
Αυτό προϋποθέτει σαν βασική αρχή, η διερεύνηση της φύσης και της κοινωνίας να γίνεται με συνεπή υλιστικό τρόπο. Ο Ένγκελς διασαφήνισε ότι η υλιστική εξέταση της φύσης δεν σημαίνει τίποτα άλλο, από την απλή αντίληψη της φύσης, έτσι, όπως είναι στην πραγματικότητα. Και αυτή η συνεπής υλιστική εξέταση των πραγμάτων και των φαινομένων σημαίνει ταυτόχρονα διαλεκτική εξέταση, σημαίνει να αναγνωρίσεις, ότι σ’ όλο τον κόσμο που μας περιβάλλει, όλα γίνονται αντικειμενικά διαλεκτικά και γι’ αυτό η υποκειμενική διαλεκτική πρέπει να χρησιμοποιείται συνειδητά σαν όργανο και μέθοδος της έρευνας.
Στην προμαρξιστική φιλοσοφία τη διαλεκτική δεν την αντιλαμβάνονταν σαν θεωρία για γενικές νομοτέλειες της ανάπτυξης της αντικειμενικής πραγματικότητας, της φύσης και της κοινωνίας. Στον Χέγκελ, στο κορύφωμα της ανάπτυξης της διαλεκτικής σκέψης πριν από τον Μαρξ και τον Ένγκελς, η διαλεκτική εμφανίζεται απλώς και μόνον σαν ένα πνευματικό προτσές, σαν διδασκαλία της εξέλιξης του απόλυτου πνεύματος.
Η καθολικότητα του διαλεκτικού προτσές, η διαλεκτική ενότητα και ταυτόχρονα η διαφορά της ύλης και της συνείδησης, της φύσης και της κοινωνίας διαπιστώθηκε για πρώτη φορά από τον Μαρξ και τον Ένγκελς και αιτιολογήθηκε θεωρητικά πάνω στη βάση συγκεκριμένου υλικού, από την κοινωνία και τις φυσικές επιστήμες. Στη «Διαλεκτική της Φύσης» ο Ένγκελς απόδειξε, ότι η διαλεκτική δεν είναι απλώς μια θεωρία, αλλά το εσωτερικό προτσές της ίδιας της ύλης, της αυτοκίνησης, της αυτοανάπτυξης, της ενότητας και της πάλης των αντιθέσεων, το προτσές που αποτελεί ιδιότητα της ύλης. Η συνείδηση είναι αποτέλεσμα, προϊόν ανάπτυξης της ύλης και αντανακλά τον υλικό κόσμο. Η διαλεκτική στο προτσές της γνώσης, τα διαλεκτικά προτσές που συντελούνται στη συνείδηση, αποτελούν αντανάκλαση της αντικειμενικής διαλεκτικής της εξωτερικής υλικής πραγματικότητας.
Γι’ αυτό ο Ένγκελς, ξεκινώντας από αυτή τη σχέση της αντικειμενικής και υποκειμενικής διαλεκτικής, τόνισε: «Ακριβώς για τις σημερινές φυσικές επιστήμες, η διαλεκτική είναι η σπουδαιότερη μορφή σκέψης, γιατί μόνον αυτή προσφέρει το ανάλογο, επομένως και τη μέθοδο εξήγησης για τα προτσές ανάπτυξης που συντελούνται στη φύση, για τις συναρτήσεις γενικά, για τα περάσματα από ένα πεδίο έρευνας σε άλλο».8