В отличие от натурфилософии механический подход к описанию природы оказался необыкновенно продуктивным. Вслед за механикой Галилея-Ньютона оформились другие области физики, сопровождаемые небывалыми достижениями, в том числе гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла, молекулярно-кинетическая теория и целый ряд других теорий. Однако в этот период оставались две области, которые не могли быть объяснены в рамках механической картины мира – оптика и электромагнитные явления.

Основы оптики разработал Ньютон. Он выдвинул корпускулярную теорию света и открыл явление дисперсии света. Согласно логике своего учения Ньютон считал свет потоком материальных частичек-корпускуляров и предполагал, что каждый светящийся предмет излучает мелкие частицы, которые движутся согласно законам механики и попадая на глаза порождают чувство зрения. На основе теории Ньютона было дано объяснение законам отображения и преломления света.

Голландский ученый Х.Хуигенс попытался объяснить оптические явления принципиально другим путем – на основе сформулированной им же теории волны. Теория волны света с целью создания аналогии между механической волной, распространяющейся на поверхности воды, и распространяющимся в воздухе светом выдвигала представления о заполнении эфиром всего пространства считающегося средой упругости. Согласно этому представлению свет рассматривается как распространение волн эфира в среде и предполагается, что каждая точка эфира, колеблясь в вертикальном направлении, создает картину волны, меняющей свое место от одного мгновения к другому в пространстве колебания всех его точек. Х.Хуигенс, исходя и теории волны, с успехом объяснил также отражение и преломление света. Однако, в этот период был известен один факт, направленный против теории Хуигенса. Физикам было известно, что механическая волна может преодолеть появившиеся на ее пути препятствие. Хотя луч света, распространяющийся прямолинейно, не может преодолеть препятствие, опыты показали, что позади непрозрачного тела, на который направлен луч света, образуется его тень с резкими границами. Однако обнаруженное вскоре явление дифракции света положило конец всем сомнениям в теории Хуигенса. Таким образом, влияние Ньютона в этот период было столь велико, что не смотря на то, что его корпускулярная теория не смогла объяснить явление дифракции, она была беспрекословно принята.

Теория волны света в начале XIX века была вновь выдвинута английским физиком Т.Юнгом и французским ученым О.Д.Френелем. Т.Юнг на основе теории волны сумел объяснить явление интерференции, то есть явление усиления или ослабления друг другом во взаимном порядке когерентных волн света, встречающихся в любой точке пространства. Согласно теории волны усиления или ослабления друг другом когерентных волн света зависит от совпадения друг с другом выпуклостей или впадин встречающихся волн.

Явление интерференции дифракции объяснялись только в рамках теории волны и не находили никакого своего объяснения в рамках корпускулярной теории света.

В этот период существовала другая область физики, которая адекватно не считалась с механическими законами – область электромагнитных явлений. Опыты английского естествознателя М.Фарадея и теоретические исследования физика К.Максвелла перевернули с ног на голову существующие представления о существовании единственного вида материи - дискретного вещества и заложили основу электромагнитной картины мира. Датский естествознатель Х.Эрстед, изучавший магнитное влияние электрического тока в 20-х годах прошлого века открыл явление электромагнетизма. Продолжавший исследования в этом направлении М.Фарадей доказал на чувствительных опытах, что изменение магнитного поля, проходящего через замкнутый контур, порождает течение индукции в этом контуре. Это явление, которое открыло новый период в истории физики, получило название электромагнитной индукции. Обладающий талантом великого исследователя и широким воображением Фарадей на основе анализа результатов реализованных в жизнь физических опытов выдвинул понятие «силовые линии» и с его помощью дал точное описание меняющегося от точки к точке влияния электрических сил в «силовом поле». Опираясь на представления о силовых линиях он вскоре выдвинул гениальную мысль о том, что в природе существует родственная связь между электричеством и светом. Исходя из идеи единства света и электричества Фарадей в новой оптике, которую он хотел создать и обосновать экспериментальным путем начал рассматривать свет как колебание в силовом поле и в результате пришел к заключению о том, что учение об электричестве и оптика находятся во взаимной связи друг с другом и создают единую область.

К.Максвелл, доказывавший исследования М.Фарадея в области электромагнетизма, подошел к его идее о магнетизме и электричестве с математической точки зрения и выразил ее математическими формулами. В понимании Фарадея понятие «силовое поле» было только вспомогательным математическим понятием. К.Максвелл же придал этому понятию физическое значение и рассматривал его как независимую реальность. Он по этому поводу писал: «Электромагнитная область – часть пространства, содержащая и окружающая находящиеся в состоянии электричества или магнетизма тела». Максвелл на основе объединения обнаруженных экспериментальным путем законов электромагнитных явлений и явления электромагнитной индукции чисто математическим способом создал систему дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные процессы. Давший полное описание электромагнитных явлений в границах их применения Максвелл создал систему уравнений точь-в-точь как система механики Ньютона – завершенную, адекватную, совершенную с точки зрения логики. Из этих уравнений вытекал вывод о том, что вполне возможно существование электромагнитного поля, «не связанного» ни с каким электрическим зарядом. Согласно дифференциальным уравнениям Максвелла вихревые электрические и магнитные поля определяются не их изменением, а изменением другого поля с течением времени: интенсивность вихревого электрического поля определяется изменением с течением времени магнитного поля и наоборот, интенсивность вихревого магнитного поля определяется временными изменениями электрического поля .