汤姆逊和泰特关于物质的概念是形而上的、自相矛盾的，尽管泰特曾经猛烈地抨击一切形而上学。麦克斯韦指出，泰特的失误在于他没有认识到他的观点中已包含了形而上学的假定，这正是他的朴素哲学的结果。所以汤姆逊和泰特掉进了形而上学的陷阱。实际上，“惯性并不是形而上的被动性，而只是质量”。
麦克斯韦还谈到博斯科维什(Boscovich)关于物质的理论——“物质是力的中心”。他认为，这就假定了“有限的质量”。他指出，当代人已经忘记了博斯科维什的理论，他又想起了法拉第。在法拉第看来空间作为力场而存在，这个观点对传统的原子论提出了挑战，把物质看成是充满空间的引力和斥力能的系统，“物质由能构成”，是法拉第定义物质本性的精彩之处，在这里，力的一元论代替了牛顿关于原子与力的二元论。
麦克斯韦检查了当时被认为是最好的关于物质的理论，一是汤姆逊的涡旋原子论，另一是G·L·莱赛奇提出的“物体间的引力是由超凡的粒子的冲击造成的”想法。对这两种理论他都不满意，因为它们都不能令人信服地解释质量与引力。
他为自己提出了一个更难解决的问题，即建立自然界现存的秩序，以及原子和分子的组成（形成）理论。他认为“从无中创造出物质本身”超出了科学证明的范围。从这句话我们可以看到麦克斯韦是用科学的眼睛看待创世说的。他明确指出，这超出了科学解释的范围，它纯粹属于信仰领域里的事情，在这里我们又看到了康德哲学对他的影响。
“当我们承认这一点时，我们就走到了思想的尽头，因为物质不可能是永恒的和自我存在的，它肯定是被创造出来的。”科学是“关于物质现实存在方式的，它不研究它的创造，原子的一般原因和根源”。“科学只研究和描述物质现实的存在方式，不研究物质的创造和来源”。从原则上看，麦克斯韦的这种观点是对的，至于物质的创造和原因应由神学来研究。
麦克斯韦认为科学是有界限的，这里有神学的含义。他说：“物理学的特别机能是引导我们到达超感觉的界限。”物理学的终止之处，就正是哲学或神学的开始之处。
在19世纪70年代，唯物论与约翰·丁达尔(John Tyndall)的观点结合在一起了，他提出了一种所谓科学的世界观，把自然的概念建立在当时的分子物理学之上。而麦克斯韦则提出了一种科学知识论，它超越了丁达尔的简化论（又称”还原论”）。
丁达尔和H.H.赫胥黎一起提出了科学的自然主义，他们的目的是要把科学的方法和意识形态从神学的含义中分离出来。他们认为从神学上看，科学研究的是中性的、进步的和世俗的乐观主义，是时代物质精神的再现。科学上的自然主义是19世纪科学的主要潮流：自然统一性，地质学和达尔文自然选择的进化论。不承认用神的干扰来解释自然中的不连贯性，在宇宙创造方面严格限制神的活动，强调能量守恒定律等，在丁达尔看来，必须把物理现象完全放在因果联系法则的统治之下。借助分子物理学，他和赫胥黎力图切断科学与自然神学间的联系。
他们用这种科学的自然主义建议科学的专业化，树立科学产生实证知识的形象。他们把科学从传统的自然神学的语言中分离出来，强调了科学知识与宗教信仰和价值的和解。对科学进步的重视，主张科学能使人从宗教正统和理智蒙昧主义中解放出来的观点，在科学的自然主义和孔德的实证主义之间搭了桥。丁达尔在贝尔法斯特讲演中说，科学是丰富的，它应从神学中脱离开来，这里已隐含了理性的领导地位。这样，世俗的、科学的知识阶层就逐渐成了新的文化精英。
科学唯物主义的实证主义的认识论对麦克斯韦偏于传统的价值的构建和科学的含义来说，在本性上是不相容的。当丁达尔在贝尔法斯特讲演时，麦克斯韦就在场，他写了一首诗，于1874年11月在《黑树林》杂志上发表，它抓住了丁达尔的唯物主义和现代性：
只有原子和虚空，别的一切都过了时！
为什么一个人要对本来不存在的东西献媚呢？
就是为了在不明晰的星云王国里获得提升？
很明显，这是对丁达尔讲演的批评。1875年，B·斯图尔特(Balfour Stewart)和泰特匿名出版了《看不见的宇宙：对未来物理学的思考》，在此书中，他们对自然的看法建立在能及其转化的观念上。他们主张，穿过空间的能会慢慢进入事物的不可见的秩序之中，借助以太，它被看成事物的一种秩序和另一种秩序之间的桥梁，可见的和不可见的王国共同构成了大全(the GreatWhole)。当我们肯定能量守恒时，它只是适用于大全宇宙的物质的和非物质的一个法则。然而，可见物质的宇宙是变幻不定的，它能持续到永恒，能量守恒和连续性原则保证了超物质的宇宙的不死和永生。
麦克斯韦不同意科学的唯物主义，他想提出一种科学蒙昧主义新形式。“自然对人来说，永远也不可能是透明的”。1876年，他在写给一个主教的信中说：
“科学假设变化的速度比对《圣经》解释的速度要快得多，所以一种解释只能建立在一个假定之上，它有助于使这个假设在它被埋葬之后保持超凡。”
科学与宗教间的任何和谐都是个人的，除了人本身外，不应当把它看成还有什么别的意义，对人来说，也只是时间问题。除了不愿意公开参加争论之外，麦氏与丁达尔没有分歧。
他开始批驳科学唯物论的决定论观点，其武器与丁达尔一样是分子物理学，但他的结论既不是气体的运动理论也不是热力学的法则（隐含了唯物论），他说古代的原子论者卢克莱修允许在他的唯物论的哲学体系中有自由意志的存在。这说明他不赞成唯物论的决定论。
在他读了巴克尔(H.T.Buckle)的《英格兰文明史》第1卷(1857)后，他在评论巴克尔说的“历史由社会法则造成的观点”时对坎贝尔说，“这是一本内容丰富的书，有极强的实证定义气味，具有解放意义，而且还存在大量的现实的有创造性的思想”。
自然法则与社会法则是两类在本质上不同的法则，自然法则是自发地实现的，人只能服从它、利用它，而历史的法则则必须由人的活动来实现。麦克斯韦看到了这一点。这无疑是正确的。
超出物理学能的含义和能的概念的一些课题，在关于唯物主义的争论中占有重要位置。他知道亥尔姆霍兹把能量守恒原则运用到有机体之中，以挑战传统的物活论（主张有机体有特殊的活力，这种活力不受物理法则的支配）。根据亥尔姆霍兹能量守恒的观点，麦克斯韦说：“食物（而不是灵魂或活力）是推动人活动的源泉，生物活动的能力是食物提供的能量造成的。在生命活动过程中，食物就消耗掉了。”麦克斯韦的这一观点完全正确，在关于身心问题上，他提出一种类比，来代表灵魂与肉体二者之间的关系，“肉体与灵魂之间存在作用和反作用，但这与能量从一方传人另一方不同。当一个人扣动扳机时，火药爆发射出子弹，而当扳道工使火车转轨时，铁路就承受了推力”。
麦克斯韦的意思是能量从人传向子弹和火车。同理，灵魂也不直接作用于肉体。这倒是一个耐人寻味的比喻。
在给斯特拉特的信中，他指出，力学的定律是可逆的，但热力学第二定律讲的自然过程是不可逆的。“如果你把一滴水放进大海，你就不可能再次把这滴水取出来”。这个观点和他对唯物论的批判有关。因为唯物论者强调物质和运动定律的可证明性，强调分子物理学和力学定律，而自然过程的不可逆性被用来证明力学法则内在有限的可逆性，这样，就与哲学的唯物论矛盾了。
麦克斯韦勾画出了可逆性过程和不可逆过程之间的不同，以此来批判唯物论。
“严格的唯物主义者相信任何事物都有赖于物质的运动，他知道运动法则的形式，尽管他不知道当把它运用到未知领域里时的后果是什么。”
纯粹的力学世界观承认完全的可逆性，但自然的过程是不可逆的，自然的真正特性是由热力学第二定律表达的。
“唯物主义者相信，如果每一种运动都完全可逆，那么世界就又一次是它自身了。任何事物都会回复到原样了。我们不能指望这样的事情发生的理由是，我们不可逆过程的体验，导致了开始和结束的学说，而不是无限的循环。”
唯物论隐含了永恒论，这是与力学法则一致的，但热力学第二定律却隐含了时间之箭（开始与结束）。
“开始的观念是当代物理学研究明确告诉我们的观念。而不是先前时代科学思想过程的观察者有什么可以期望的理由。”
热力学第二定律隐含了宇宙的创生和结束，光谱学隐含了分子的创生，每个分子与别的分子完全一样，就给了每个分子一种创造物的本质特征，排除了它永恒的和自然存在的观念。当代的分子物理学和热力学，反驳了它科学的要求。
古代希腊著名的原子论者德谟克利特的原子论完全是决定论的。卢克莱修修正了这个理论，主张原子在下降的运动中会发生偏斜，即不按原轨道运行，用这种情况来解释人在自然中的地位，人就不是无所作为的，麦克斯韦同意这种思想。他的结论是，宇宙从根本看是因果性的，但不是决定论的。麦克斯韦的这种观点可这样解释：宇宙从根本上看是因果律统治着，否则，我们就不可能有科学、有认识、有预言等等。但是，如果宇宙完全是牛顿式的，拉普拉斯式的，那就没有自由意志的地位了。实际上，我们人在宇宙中是有自由的，在一定条件下，可按自己的意志行动，这是我们经验中的事实，是不能否认的。在历史上，自由意志和决定论的讨论是非此即彼的，现在看来这太简单化了。宇宙是复杂的，有多种原因使它成为呈现在我们面前这个样子。因而我们也要从线性思维方式中走出来，用解多元联立方程的方法来看宇宙。麦克斯韦似乎走的是这条路，值得我们深思。