Рассмотрено значение материалистической диалектики как мировоззрения, теории и метода познания для теоретических исследований в области естествознания. Освещены взгляды А.И.Герцена об отношении исследователей к философии и недостатках естествознания, значении философии для естествознания и об основном вопросе философии, диалектике в природе и различных науках. Проанализированы теоретические исследования Ф.Энгельса в данной области. Предложены различные формулировки парадокса Гиббса. Описаны проблемы мирового кругооборота в трудах диалектических материалистов. Приведены примеры применения материалистической диалектики для решения конкретных проблем естествознания.

Проанализировано противодействие идеализму в теоретической физике ХХ ст. и раскрыто значение книги В.И. Ленина "Материализм и эмпириокритицизм" для развития физики. Освещены вопросы материализма и релятивизма в современной теоретической физике, структура классической физической теории.

Рассмотрены сущность, различные формулировки и математические аспекты исследования парадокса Гиббса, возникающего при теоретическом рассмотрении изменения энтропии при смешении идеальных газов. На основе использования простого математического аппарата разъяснены многие спорные вопросы, касающиеся данного парадокса. Уделено внимание определению логических оснований заключения о скачке энтропии смешения при переходе от различных к тождественным газам, устранению заключения о парадоксальном скачке энтропии смешения в рамках классической термодинамики, а также особенностям трактования парадокса Гиббса в статистической термодинамике, квантовой механике и теории информации.