자연과학은 물질계에서 일어나는 현상을 과학적 방법이라는 특정한 방식으로 분석하여 얻은 지식 체계이다.
따라서 과학은 결론도 중요하지만, 결론을 이끌어내는 과정이 더욱 중요하다.
과학에 의해 얻어진 지식체계는 경험적인 방법에 의해 추론된 것으로 절대적인 진리가 아니다
예를 들어 아이작 뉴턴의 고전 역학은 조건에 따라 자연 현상을 설명하지 못할 수 있다.
그러나, 고전 역학의 실험 방법은 여전히 자연 과학의 한 분야이며 특정 조건 아래에서라면 뉴턴의 운동법칙은 여전히 유효하다.
충실하게 과학적 방법을 따른 실험을 통해 얻은 지식체계도 다른 증거에 의해 수정될 수 있기 때문에 과학은 언제나 반례가 나타날 수 있다는 것을 열어두어야 한다.
자연 과학에 대한 올바른 이해는 과학의 이러한 한계를 이해하는 것이 중요하다.
인류는 선사 시대부터 이미 여러 가지 자연 법칙에 기반한 생활을 해 왔다.
도구를 만들고 기계를 사용하며 불을 이용한 것 등이 그것이다.
고대 시대에는 거대한 건축물이 들어서고 각종 기술이 발달하였다.
그러나 과학적 방법을 이용한 근대 과학은 르네상스 이후의 유럽에서 시작되었다.
근대 정신의 요체는 무엇보다도 "거대한 기계"로서 자연을 바라보고 "자연은 수학적 언어로 기록되어 있다"고 파악한 갈릴레오 갈릴레이의 기록이 잘 나타나 있다.
이후 자연과학에서 수리적 모형을 이용해 자연현상을 설명하는 것이 보편적이고 표준적인 모습으로 자리잡았다
이러한 세계관에서 출발한 근대 자연과학은 데카르트의 과학적 방법론과 아이작 뉴턴의 운동법칙 발견에 의한 고전 역학의 성립으로 현재와 같은 학문 체계를 이루는 기반을 수립하였다.
즉 경험적인 실험을 통하여 자연 법칙을 발견하는 것이 과학의 특징으로 자리잡은 것이다.