在我們面前，這個世界的外表圖像在不斷變化，而為了認識這個世界，我們用一切手段全力以赴地進行著鬥爭。在這樣的時代，人們不會想到精神世界比如在科學裡所起的變化。關於這方面的思想，自然就退居次要地位。雖然如此，對於從外部來認識這個世界來說，人類思想和願望的緩慢變化，其重要性不亞於那些一次發生的重大事件。而如果在任何一個精神領域裡逐漸完成了一個永久而徹底的變化，那麼這個變化，對於將來在整個範圍內認識這個世界，也有它的重要意義。因此，也許可以從一般不習慣的一面來看一下我們這個時代，並把它作為在科學領域方面也很重要的一個時代來對待。在這個時代裡，各種不同的自然科學似乎正在開始融合成一個巨大的統一體。所以我要講的，正是自然科學世界圖像的這種統一性。 

讓我們首先回顧一下新時代開始時的自然科學最初階段。在伽利略發現落體定律和開普勒研究行星運動的那個時期，人們對世界已有了一個簡單的、統一的圖像；但還不是自然科學的世界圖像。那時候的世界圖像，倒不如說還完全是由對一個超自然的、聖經裡定下的啟示的信仰決定的，而自然科學家給自己提出的任務，不是認識上帝在自然界中的業績，並且在理解了自然界的有規律的和諧以後對他的業績加以頌揚。但是無論哥白尼或者伽利略都沒有想到，從自然科學的一些發現中得出的那些結論，可能會同當時宗教的世界圖像根本發生矛盾。 
但是只不過幾十年以後，自然科學家提出的這個任務，也就是對世界的看法，就發生了根本的變化。隨著人們對自然界中觀察到的許多現象用數學加以整理澄清、並給以「解釋」時所做的種種嘗試獲得成功，也就很增長了一種見解，以為這個任務非常艱巨而且大得無限。18世紀初期的自然科學家已不再像開普勒那樣，以為離開洞察上帝的創世計劃並在這樣揭開其帷幕的神龕面前頂禮膜拜的這一目的已經不遠，而是站在漫無邊際、望不到盡頭的新大陸的門前。關於這一變化，不能比英國科學家牛頓的名言表達得更加清楚了：「我不知道世界把我看作什麼。在我自己看來，我好比一個在海灘上玩耍的孩童，往往因為拾到一個比普通更光滑的卵石，或者一個比普通更好看的貝殼而高興，但那一望無涯的未經探索過的真理的海洋，仍然橫在我的面前。」 
所以在這個時期就開始了一種認識，以為自然科學的新方法——即把簡單的自然過程用適當的實驗剝脫出來，並把發現的定律用數學語言寫下來——為研究自然界開闢了一個無限廣闊的天地；這方法可應用於自然界向我們提出的許多個別問題，因而這裡所涉及的，根本不是去理解單獨一個大的相互聯繫，而首先是對許多小的個別的相互聯繫作詳細分析。 
18世紀在理解電現象方面取得了決定性的進展。它為今天的化學奠定了基礎，並且獲得了一系列重要的天文知識，它收集了並整理了動植物的許多經驗事實。19世紀把熱力學和關於電磁現象的學說提高到了牛頓力學的高度。在其他大部分自然科學領域裡，這一研究也獲得了無論在廣度和深度方面都超過以往時期的巨大成就。 
但是在這種情況下，自然科學不可避免地要分裂成許多小的領域，這些小的領域本身又提出了如此多的問題，以致沒有一個人能指望完全掌握哪怕只是其中的一個。這種發展導致了往往令人感到遺憾的專家路線。現在，真正的自然科學家引以自豪的，是深情地探索個別的事例，認識自然界在一個小領域裡的最微小特徵並對之作系統整理，看低有關大範圍內相互聯繫的知識的價值。在那時候，至少在內容上，根本談不上什麼統一的自然科學世界圖像；因為每一個科學家的世界，正是他以畢生精力花費於其中的自然界的那個狹隘部分。 
也許最早在19世紀後半期，人們才能談到自然科學的一種至少在方法論上的統一性。維勒曾發現，用無機物質可以合成有機物質。這個發現也使化學家確信有機體中的化學過程是按照無生命物質也一樣服從的規律進行的。從那時起，化學在方法論上也以牛頓力學作為它的先例。而原子假說的成功，為擴展這種學說，即物質的行為可以建立在最小構造物的力學基礎之上的思想願望，提供了又一個範例。在生物學中，達爾文進化論把活力論的考察方法排擠了出去，而代之以一種根據因果概念的分析。甚至在醫學方面，也由於試圖把有機體中的過程同複雜機器中的過程作比較的這種想法而獲得了很大成功。 
因而在那時候，在某種意義上就已擁有一個統一的自然科學世界圖像，這就是，世界由存在於空間中的事物所組成，而這些事物則由於作用和反作用而在時間上發生規律性的變化。人們可以把這種世界圖像稱之為對實在的理想化。但是已有好些跡象表明，各種不同的科學正在其他新的觀點下，開始密切地聯結起來，而且毋庸置疑，19世紀末期的這種片面的自然科學世界圖像，必將就此為其他思想形式所代替。 
但是，這種把自然科學統一起來的新的過程，不是從方法論上而是從個別分支的內容上出發的。上世紀後半葉，在麥克斯韋的著名的電現象理論中，光的理論被歸結到電磁過程上去。於是光被證明為是一種電磁波過程，光學就此完成了它作為物理學的一個獨立部門的使命。 
原子的假說在19世紀由於化學的發展而獲得了牢固的基礎。普朗克1900年提出了量子假說。普朗克在研究熱的物體的輻射時，首先發現了原子的能量具有一種奇特的不連續性。後來盧瑟福從自己的實驗中得出這樣一個設想，原子可以和一個小的行星系相比。原子核幾乎把整個原子的質量集中於一身，而一些帶負電的電子則在其周圍旋轉。幾年以後波爾用普朗克的量子假說解釋了這種與行星系相似的原子結構的穩定性，而在普朗克的發現之後約25年，終於找到了支配原子結構的那些定律的準確數學形式。 
但是為了滿足這些願望，就必須作一個非常重大的放棄，必須放棄19世紀的自然科學世界圖像，或者更準確地說，必須放棄牛頓力學所依據的那種關於實在的想像。 
這是因為量子導致了這樣一個結果：原子不像我們日常經驗中的對象一樣是我們所能直觀想像得到的一種結構。根據這個理論，一個原子，或者更正確地說，一個目前原子物理學中最小的構造物，即一個電子，它「本身」就不再具有哪怕是最簡單的一些幾何的和力學的特性，而所謂它的特性，只是在它受到外界作用之後我們所能觀察到的那些。這時，在所能觀察到的原子的這些特性之間，存在著一個互補性，它的意義是，知道了原子的一些特性，就排除了同時知道它的另一個特性。 
從這一事實情況，我們一方面看到了經典理論顯然不能為任何新經驗所動搖的可靠性和完整性，凡是經典理論的概念體系所能及到的地方，這些經典理論就都適用；另一方面，我們又看到了自然界如何給完全不同的相互聯繫創造條件的方式。這就是它通過必然和每一個觀察聯繫在一起的干擾，使我們摸不到原子的完整的直觀圖像。原子不能再被毫無保留地客觀化，把它當作空間中的一個按給定方式在時間上變化的物體。所能予以客觀化的，只是個別觀察到的一些結果，然而它們決不會提供一幅完整的直觀圖像。由此可見，必須用另一種比較廣闊的想像來代替。