Как указывал Энгельс, общий ход человеческого познания, а значит, и научного исследования протекает следующим образом: сначала перед нашим мысленным взором возникает такое представление об изучаемом предмете, которое опирается на сведения, полученные в результате живого, непосредственного созерцания предмета. При этом предмет выступает перед нами непосредственно таким, каким он существует сам по себе, независимо от нас, от задач нашего исследования. На этом уровне исследования мы еще не нарушаем целостности и конкретности изучаемого нами предмета и он обращен к нам в общем лишь поверхностной своей стороной, действующей на наши чувства своими внешними проявлениями.

Как мы уже говорили, всякое вещество — от самого простого до самого сложного — имеет различные, но взаимосвязные стороны: свойство, состав, строение. Свойства представляют собою прежде всего внешние проявления вещества, а потому они познаются раньше всего. С их установления начинается процесс познания каждого отдельного вида вещества. По мере того как накапливаются данные об отдельных свойствах изучаемого вида вещества, подготавливается возможность приступить к переходу на более высокий уровень исследования — к раскрытию тех вещественных носителей, которые лежат в основе изученных свойств в качестве их материального субстрата. В изучении вещества этот более высокий уровень научного исследования характеризуется преобладанием аналитических методов исследования. Хотя строение вещества, как более сложная задача, еще пе раскрыто, но материальные носители выявленных ранее свойств уже найдены и аналитически вычленены. В этих условиях единственно возможная задача науки состоит в том, чтобы объяснить наличие тех или иных свойств у объектов природы их определенным составом, т. е. наличием в них определенных компонентов как носителей этих свойств. В связи с этим в пределах данной отрасли знания встает первая проблема, которую мы обозначим (1) и которую можно записать так: «свойство — состав». Она связывает между собой две первые по времени их открытия стороны вещества. Постановка и решение проблемы (1) есть проявление позитивной реакции ученых на прогресс науки в области учения о веществе.

Хотя существуют различные ответы относительно определения современной науки и ее начала, основанные на различных исторических интерпретациях, характеристики современной науки остаются схожими независимо от исторических сроков. Самые ранние даты рождения современной науки варьируются от высокого средневековья в 1277 году до 17 века. Некоторые историки ссылаются на вторую научную революцию, которая произошла в начале 20-го века с появлением квантовой физики.

Научный метод развивался на протяжении многих столетий и теперь стал описываться в виде хорошо известной и четко определенной серии шагов. Во-первых, информация или данные собираются путем тщательного наблюдения за изучаемым явлением. На основе этой информации формируется предварительное обобщение, или гипотеза, обычно индуктивным рассуждением, а это, в свою очередь, приводит дедуктивной логикой к ряду выводов, которые могут быть проверены дальнейшими наблюдениями и экспериментами. Если выводы, сделанные из исходной гипотезы, успешно соответствуют всем этим критериям, гипотеза принимается как научная теория или закон; если дополнительные факты не согласуются с гипотезой, она может быть изменена или отброшена в пользу новой гипотезы, которая затем подвергается дальнейшим испытаниям. Даже принятая теория может быть в конечном итоге отвергнута, если будет найдено достаточно противоречивых доказательств, как в случае ньютоновской механики, которая была показана после более чем двух столетий принятия как приближение, действительное только для скоростей, намного меньших, чем скорость света.

Все атомы так или иначе реагируют на магнитные поля, но реагируют по-разному в зависимости от конфигурации атомов, окружающих ядро. В зависимости от этой конфигурации элемент может быть диамагнитным, парамагнитным или ферромагнитным. Диамагнитные элементы, которые в некоторой степени фактически являются всеми ими, слабо отталкиваются магнитным полем, тогда как парамагнитные элементы слабо притягиваются и могут намагничиваться. Ферромагнитные материалы также обладают способностью намагничиваться, но в отличие от парамагнитных элементов, намагниченность является постоянной. И парамагнетизм, и ферромагнетизм сильнее, чем диамагнетизм, поэтому элементы, которые проявляют либо парамагнетизм, либо ферромагнетизм, больше не являются диамагнитами.