了電子的存在，打破了傳統的“原子不可再分”觀念。X射線、放射性和電子的發現，為人們打開了一個奇妙的微觀世界。
18世紀末到19世紀早期，人們相繼發現了許多不同的物質形式相互轉化的事例。這表明某些不同的物質運動形式之間必定存在著某種內在聯係。德國醫生邁爾(1814—1878年)從人的新陳代謝角度，認識到生物體內能量的輸人和輸出是平衡的。食物中所含化學能和機械能一樣，可以轉化為熱能。邁爾是第一個發表能量守恒和轉化定律的人。緊接著，英國業餘物理學家焦爾(1818—1889年)率先用科學實驗確立能量守恒和轉化定律。1847年，德國物理學家赫爾姆霍茨(1821—1894年)對能量守恒與轉化的原理進行了係統而嚴密的闡述，並對這一定律作出了數學的表示。到六十年代，能量守恒與轉化定律已得到科學界的公認。
這一定律表明：自然界的各種能量形式，如機械能、熱能、電磁能、化學能以及20世紀發現的原子能等，在一定條件下，可以按固定的等量關係相互轉化。在轉化過程中，能量不能憑空被創造或消滅。能量守恒和轉化定律不僅為提高機械效能提供了理論依據，而且還為物質運動不滅原理和運動形式統一性等哲學命題提供了科學論證。恩格斯也因此稱其為19世紀自然科學三大發現之首。
化學的發展17世紀下半期，英國科學家波義耳首先提出了化學元素的科學概念，主張以科學實驗作為化學研究的基本方法，成為近代化學的奠基人。17、18世紀，由於“燃素說”盛行於科學界，人們長期未能揭示出燃燒現象的本質。18世紀末，法國科學家拉瓦錫指出“燃素說”的錯誤，明確提出根本不存在燃素這樣的物質，說明燃燒是燃燒的物質和空氣中的氧進行化合的過程。燃燒氧化學說使近代化學發生了革命性的飛躍。從此，化學研究步人正軌，並在19世紀取得了一係列重大成就。拉瓦錫還是通過化學反應提出能量守恒定律的第一人。
1803年，法國科學家道爾頓發表了他的原子論，指出：化學元素是由非常微小、不可再分、性質不變的原子組成的；不同元素的原子在形狀、質量和性質上不同，原子量是各種元素的基本特征；不同元素的原子按簡單數目的比例相結合形成化合物。原子學說解釋了各種化學現象和化學定律之間的內在聯係，很快成為當時化學研究的統一理論，從而開創了近代化學的新時代。1811年，意大利科學家阿伏伽德羅又提出了分子的概念，認為單質的分子是由相同元素的原子組成的，化合物的分子則是由不同元素的原子組成的。
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自從波義耳提出化學元素的概念，拉瓦錫認識氧以來，人們對於尋找元素越來越感興趣。地球上到底有多少元素?它們之間有什麼聯係?這些問題吸引人們不斷地思考。1869年，俄國化學家門捷列夫提出元素的性質與元素的原子量之間存在著周期性變化的規律，這就是後來眾所周知的元素周期律。門捷列夫還製定了第一張化學元素周期表，在這張表中，他除了列出當時已知的所有元素之外，並預言了6個未知元素及其性質。不久這些科學預見就被實驗所證實。元素周期律的發現，奠定了無機化學的基礎。它說明自然界的元素不是孤立存在的，而是有著內在聯係的統一體。
諾貝爾是瑞典著名的化學家、工程師和實業家，他在科學上的貢獻主要在炸藥的研製方麵。19世紀六七十年代，諾貝爾在炸藥和與炸藥有關的雷管等方麵的研究取得了重大進展，製造出了使用更加安全、爆炸力更強的炸藥，獲得了一係列專利。諾貝爾利用自己的專利在歐洲各地設立了許多炸藥工廠，還投資油田，獲得了巨額財富。1896年，諾貝爾在意大利逝世，其遺囑要求將遺產的絕大部分設立一個基金，用於獎勵在科學和和平方麵作出貢獻的傑出入物。1900年，諾貝爾獎金首次頒獎。諾貝爾獎分為物理學、化學、生物學、醫學、文學及和平獎；1969年，又設立了經濟學獎。諾貝爾獎是目前世界上最著名的大獎，它對於促進科學的進步和人類的和平有著積極的作用。
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