——《马克思恩格斯全集》历史考证版第1部分第26卷前言
《自然辩证法》代表了辩证唯物主义世界观即唯物辩证法发展过程的一个新的阶段。70年代初形成的新的历史条件和自然科学领域发生的深刻变化，使得下述任务成为可能的和必要的：制定辩证的同时又是唯物的自然观，把它纳入工人阶级统一的科学世界观，并说明它对自然科学家的研究工作的意义。构成《自然辩证法》的核心的是这样一种认识：在自然界以及社会中存在着一种客观的辩证法，它可以并且已经在自然科学中得到反映，而辩证法作为哲学的理论和方法如果在唯物主义的基础上得到发展，那么它对自然科学也具有极重要的意义。[2]
这一认识是从马克思和恩格斯创立的唯物主义历史观和由此获得的对自然界和社会的物质统一性的认识中得出的一个结论。早在50年代末，恩格斯就从这一认识出发开始努力研究自然科学，他尤其注意黑格尔逝世以来的新成果。他把这些成果看做是对黑格尔的一种确认，并由此提出了把黑格尔哲学的合理内核成功地应用于自然科学的任务。当时他就特别注意能量守恒定律、细胞理论和达尔文的进化论。他还怀着极大的兴趣跟踪有机化学的发展。[3]恩格斯是从马克思那里得到重要启示的，原来马克思在此以前——在批判以往的利润理论时——曾重新研究黑格尔的辩证法。[4]
恩格斯在“退出商界并移居伦敦”以后才开始系统地研究自然科学和数学，探讨与此有关的哲学问题。[5]他写作《自然辩证法》是在1873—1882年。这部著作没有写完，并且在恩格斯生前没有发表过。
本卷发表了197件文字材料，其中有一部分在形式上和篇幅上差异极大。这里有篇幅较大而又较完整的文章，如《导言》，或恩格斯称之为“章”的文章《运动的基本形式》和《运动的尺度——功》有细节问题研究和大量札记，也有计划草案（如《毕希纳》、《自然科学的辩证法》、《1878年计划》、《1880年计划》），最后还有广泛的摘录性的文字材料。这后一类材料中就包括有《梅特勒。恒星》。各组材料的转换界限是不清楚的。不是所有的材料都可以明确地分类。有时弄不清你面前的是一篇连贯的文章，还是几个单篇。（参看〔81〕和〔82〕、〔104〕和〔105〕、〔110〕和〔111〕。）[6]手稿中还包含有恩格斯原来为别的用途而写的后来才列入《自然辩证法》的几篇文章：《劳动在从猿到人的转变中的作用》、在准备《反杜林论》第1版的过程中写成的几则“注释”〔159〕、〔160〕、〔161〕，《神灵世界中的自然研究》、《〈反杜林论〉旧序。论辩证法》、《〈费尔巴哈〉的删略部分》，可能还有〔100〕至〔103〕的几篇材料。用希腊文写的〔96〕出自马克思的手笔。
恩格斯把所有这些材料分为4束，并冠以下列标题：《辩证法和自然科学》、《自然研究和辩证法》、《自然辩证法》和《数学和自然科学。不同的东西》。这种划分显然不是出于随后立即发表的设想。这里既看不出是按内容划分，也看不出是严格按写作时间顺序划分。只有两束恩格斯编有目录。[7]另两束至今仍无法明确判定包含哪些材料以及材料是如何排列的。恩格斯在逝世前不久给这4束材料编了号（31、30、32、28）并依这些编号编入一份一览表中。奥·倍倍尔1896年5月15日写给爱·伯恩施坦的一封信证明，这张表是路·考茨基—弗赖贝格尔根据恩格斯的口述编制的。
《自然辩证法》的形成史可分为两个主要时期，各包含四个时间长短不同的阶段，其时间的确定或多或少只能是大致的。第一个时期大概从1873年初开始到1878年中为止。几乎所有的札记的关于细节问题的研究材料都是在这个时期写成的，较完整的论文——除了原来为别的用途写的文章以外——中只有《导言》是在这个时期写成的。在这个时期，恩格斯加紧探讨自然科学和科学史，又对黑格尔哲学进行了彻底的研究，阐述了对整部著作具有决定性意义的基本思想。
《自然辩证法》的第二个写作时期是从1878年夏至1882年夏。在这一时期，恩格斯依据他在这一时期之初拟定的“1878年的计划”并利用“1880年的计划”，主要写了《辩证法》、《运动的基本形式》、《运动的尺度——功》、《潮汐摩擦。康德和汤姆生—台特》、《热》和《电》，按照恩格斯的提法，《热》和《电》可以称为章。[8]恩格斯根据他先前阐述的构想并广泛利用已有的材料，开始系统地论述各种科学的辩证的内容。他从这个角度出发分析了物理和化学的一些重要领域的理论发展情况。
第一个时期
1873年初至1878年中
（第一至第四阶段）
《自然辩证法》的第一个写作阶段大约从1873年初开始，于同年5月30日或几天以后结束。恩格斯在这段时间里只写成了〔1〕至〔9〕篇的《自然辩证法。一》。这是恩格斯在写作过程中编号为1—11的均冠以《自然辩证法》这一标题的11组文章的第一组。
《自然辩证法。一》从〔1〕《毕希纳》开始。这是一部较大的、没有完成的抨击性著作的计划草稿，这部著作是针对路德维希·毕希纳的，主要是针对他的《人及其过去、现在和未来在自然界中的地位》（1872年莱比锡第2版）一书而写的。这本书企图把达尔文的进化论套用于社会，用生存斗争来说明社会的发展。
早在1872年5月，恩格斯就曾对毕希纳进行过严厉的批判，并把他的这本书称做一篇“冒牌社会主义的拙劣作品”[9]。1873年2月8日李卜克内西写给恩格斯的信曾谈到这部当时显然已计划撰写的抨击性著作，他鼓励恩格斯说：“至于毕希纳，你就狠揍吧！”《毕希纳》大概写于1873年2月，肯定是在5月30日之前，因为恩格斯在这一天在同一页手稿上写下了札记〔2〕《自然科学的辩证法》。
《毕希纳》一文表明，恩格斯认为科学问题与工人运动的政治和思想任务息息相关。在1870年以后的时期，马克思主义逐渐成为工人运动中居于领导地位的理论派别，与此同时，科学社会主义受到的攻击也越加强烈。因此，有必要通过全面阐述和广泛宣传马克思的学说来回击这样的攻击。恩格斯认为毕希纳当时新发表的那本书就是对科学社会主义的一种攻击。毕希纳和德国工人运动的不少重要代表人物有密切的私人关系，而且他以前的一些著作，特别是自然科学方面的著作——主要指1855年在美因河畔法兰克福出版的《力和物质》一书——不仅在自然科学家当中，而且在工人文化运动中都有很大的影响，因此恩格斯计划写的这部著作具有特殊的意义。毕希纳以前写的一些著作为传播自然科学中的唯物主义和无神论作出了重要贡献。
恩格斯对毕希纳的研究超出了计划要写的著作的范围，直接转入《自然辩证法》的写作。恩格斯所以要进行反驳，不只是由于“他们对无论如何总是德国的光荣的哲学竟肆意辱骂……”，而且还由于“他们妄图把自然科学的理论应用于社会并改良社会主义”[10]。恩格斯的论战性著作的这一论题针对的是毕希纳对古典哲学，尤其是对黑格尔所持的态度。这种态度主要反映在《人及其过去、现在和未来在自然界中的地位》一书中。毕希纳在该书第248页上明确反对黑格尔的辩证法，并引用了贝尔托德·祖勒斯的著作《阿尔都尔·叔本华和当代哲学。反形而上学研究，着重考察18世纪的思想家》（1862年柏林版第1部）一书。他把黑格尔的辩证法描绘成这样：“那种关于‘有’和‘无’的混乱杂拌儿……哲学家的精神和思想空虚得奄奄一息的那副骨架，全靠哲学术语或专门用语这一大堆五光十色的饰物来支撑门面……”对黑格尔的无知和不理解他的辩证法是19世纪下半叶德国思想界的典型现象。这种现象在自然科学家中也普遍存在，并且使他们从哲学上理解自己的研究成果遇到了困难。恩格斯在与毕希纳的争论中，研究了后者早在1858年表述的关于黑格尔辩证法在自然科学中的作用的思想。[11]同时确定了写作《自然辩证法》的基本的哲学史出发点。从这个意义上说，《毕希纳》这一片断材料超出了与毕希纳辩论的范围，是恩格斯计划要写的关于“自然哲学”的重要著作的第一个计划草案，按照这个计划，这部著作应当证明，摆脱了神秘主义的辩证法将成为自然科学的绝对必要，只要自然科学抛弃满足于固定不变范畴的领域。[12]
手稿中紧接在《毕希纳》之后的是札记〔2〕《自然科学的辩证法》。在这个札记中首次阐述了《自然辩证法》这部著作的基本的哲学思想，其内容包括：研究物质运动的各种不同形式是自然科学的主要对象，物质的运动形式相互转化，这种转化反映在自然科学的相互关系上。《自然科学的辩证法》写于1873年5月30日，因为恩格斯在这一天的一封信中把该札记包含的新的认识告诉了马克思。[13]这封信显然是在这个札记的基础上写成的。二者在内容和表达上基本一致。它们都略微详细地说明了运动的个别形式——恩格斯把这种形式区分为位置移动、物理运动（热、光、电、磁），化学变化和有机生命——和探讨这些形式的各门科学。
恩格斯很可能已经意识到这样一点：他有了一个新的想法，并且认为详细地说明和论证这个想法可能是一种值得从事的工作。因此，他写信给当时逗留在曼彻斯特的马克思，请他发表意见。马克思5月31日就回信说收到了这封信，可是没有立即发表意见，因为正如他在信中说，他还要“对此进行认真思考，并和‘权威们’商量”[14]。这里的“权威们”指的是在曼彻斯特任教的德国化学家卡尔·肖莱马和英国法学家赛米尔·穆尔。马克思和恩格斯多年来一直和他们保持朋友关系。穆尔是数学的大行家，尤其长于微积分，肖莱马向马克思和恩格斯提供自然科学现状和发展远景方面的信息，尤其是1822年以来照例每年举行一次的德国自然研究家和医生大会的信息。肖莱马看了恩格斯的这封信。从肖莱马加的边注可以看出，他完全同意恩格斯信中的想法。[15]
继《自然科学的辩证法》之后写成的是几则小的札记，在这些小的札记中，恩格斯着手通过一些专题来说明辩证思维在自然科学中的必要性（札记〔3〕—〔8〕）。恩格斯在札记〔9〕中又回到和毕希纳的争论上来，并且对列·冯·恒宁格出版的《哲学全书缩写本》（《黑格尔全集。作者生前友人出版的全集版》第6卷）第1部《逻辑》（1840年柏林版）中的个别段落作出论证。到此，《自然辩证法。一》写完了。中断了一年多以后，恩格斯才又继续写作《自然辩证法》。在发生中断的这一期间，他要完成科学和政治方面的其他一些任务。
第二个阶段从1874年9月中旬起至迟到10月为止。在这个阶段恩格斯写《自然辩证法。二》至《自然辩证法。七》（材料〔10〕—〔64〕）。
恩格斯重新投入自然辩证法研究，主要是受到1874年8月底在拜尔法斯特举行的不列颠科学促进协会第44届代表大会的推动。他尤其感兴趣的是协会新任主席约翰·丁铎尔的开幕词（发表于1874年8月19日，载1874年8月20日《自然界》杂志伦敦—纽约版第251期）和托马斯·亨利·赫胥黎的题为《称动物为自动机的假说及其历史》的演说（发表于1874年8月24日，载1874年9月3日《自然界》杂志伦敦—纽约版第253期）。恩格斯在1874年9月21日给马克思的信中针对这两次演说，强调指出，他正埋头研究“关于本质的理论”，并且重新投入“辩证法问题”的研究。如果留意一下，恩格斯是9月5日从泽稷岛返回的，那么从这封信就可以判定，他于1874年9月12日左右开始写《自然辩证法。二》。札记〔12〕《自然科学的发展形式》肯定是在这段时间写成的，这个札记是对丁铎尔和赫胥黎的演说的回应，并且详细说明了他在致马克思的信中提出的问题。恩格斯指出，那个时代的自然研究家在理解认识过程的复杂性，理解依次更迭的假说和理论之间的内在联系以及理解对现象的本质的日益深入的认识方面存在着什么样的困难。由于对辩证法的无知，出现了一种不可知论的趋势，恩格斯后来称这种不可知论是羞羞答答的唯物主义。[16]这种趋势从丁铎尔和赫胥黎身上也可以看出来。丁铎尔强调指出，他认为外部世界的存在是没有问题的，但在他看来，我们的意识状态只是外部世界的符号，而外部世界的真正本质我们是无法认识的。至于赫胥黎，有人认为他关于生命现象可从机械上加以解释的思想会导致唯物主义和无神论，他对此进行了辩护。
恩格斯于1874年9月12日前后可能还写了札记〔10〕和〔11〕——以此为开端写《自然辩证法。二》。这可以从外表形式来判明：《自然辩证法。一》的相应一页没有写满，《自然辩证法。二》的字体显然不同，而且使用的是另一种纸张。