Середину XIX в. можно считать рубежом, характеризующимся систематизацией и подведением итогов классических ньютоновских программ в развитии различных разделов физики. В 1840-х годах формулируются: уравнение Навье-Стокса в гидродинамике; I и II-й законы термодинамики, ознаменовавшие формирование "феноменологической" термодинамики; законы неймановской теории электродинамики, а затем наступает эпоха Фарадея, выдвинувшего идею поля.
В последней трети XIX в. все более явным становится наступление нового, постньютоновского этапа в истории естественных наук, лидерство среди которых по-прежнему остается за физикой. Его характеризует победа фарадеевско-максвелловской полевой теории электромагнетизма и формирование статистической физики Максвелла-Больцмана-Гиббса.
Первая теория ввела новый, по сути, немеханический объект - электромагнитное поле, вторая - вступила в конфликт с однозначным детерминизмом. Начинается кризис в ньютоновском мировоззрении. Происходит "брожение умов" и появляются проекты неньютоновских механик.
Мировоззрение от стихийного реализма смещается к конвенционализму (Пуанкаре и Мах).
Разрастается кризис "конца века", и махизм становится наиболее популярным мировоззрением среди естествоиспытателей (Оствальд, Планк). К гносеологическому кризису, связанному с крушением "старых богов" ньютоновского механицизма быстро присоединяется стремительный рост фактов, несовместимых с только что воцарившейся максвелловской электродинамикой. Это - "ультрафиолетовая катастрофа", парадокс устойчивости атома в модели Резерфорда, аномальное поведение теплоемкости твердого тела при низких температурах, а также открытие рентгеновских и катодных лучей, естественной радиоактивности, с одной стороны, и теоретическая проблема о распространении света в движущейся среде, - с другой. Последнее противоречие было разрешено А.Эйнштейном в 1905 г. созданием специальной теории относительности, за которой через 10 лет последовала общая теория относительности. Решение таких важных проблем привело к созданию в 1920-х годах сначала теории нерелятивистской квантовой механики (Шредингер, Гейзенберг, Бор), а вскоре и квантовой электродинамики (Дирак) - прообраза прочих квантовополевых теорий, составляющих так называемую релятивистскую квантовую механику, или теорию элементарных частиц.
Таким образом, в истории развития естественных наук рассматриваемого периода достаточно четко выделяется ряд этапов: зарождение кризиса (1870-1880); разрастание кризиса "конца века" (1890-1900); разрешение кризиса, конец революционного периода (1920-е годы); последующий монотонный рост, вплоть до 1950-1960-х годов.