На протяжении длительного времени отмечаются многочисленные связи естествознания и математики. Следует отметить, что математика не входит в состав естествознания, поскольку имеет иные методы исследования.
В натурфилософский период развития естествознания математические знания были не отделимыми от естественнонаучных, однако после длительного периода средневековья произошло их разделение.
В эпоху Нового времени возникли связи между математикой и естествознанием, что связано в первую очередь с возникновением алгебры. Для алгебры природа объекта значения не имеет. В этом разделе математики величина выражается буквами, которые связываются определённым уравнением с целью получения неизвестной величины. Вместо алгебраических переменных можно подставлять физические, химические, экономические величины. Предметные области различные, а правила вычисления одинаковы.
Представление функций посредством математических формул создало возможности использования математики в разных областях естествознания. Идею описания движений с помощью формул выдвинул Галилей. Зная формулы и начальные условия, с помощью чисто алгебраических средств можно извлечь неисчерпаемое количество сведений о движении тела.
Термин «физика» возник от греческого понятия «physis», что в переводе означает «природа». Данное название получило одна из ключевых работ древнегреческого философа и исследователя Аристотеля (384-322 до н. э.), который был учеником Платона. Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движения, а, кроме того, начала такого рода бытия».
Возникла физика в составе натурфилософии, т. е. философии природы, которая играла роль умозрительного истолкования природных объектов и явлений.
В период античности некоторые философы (Демокрит, Лукреций, Эпикур) начали высказывать идеи о том, что вещества состоят из атомов. В это время Птолемей создал геоцентрическую модель строения Вселенной. Помимо этого, получили своё начало базовые законы статики (правила рычага, центра тяжести), возникли первые результаты разделов практической физики (создание зеркала, открытие закона отражения света, поиск преломления). Открытие законов Архимеда положили начало такого раздела физики, как гидростатика.
Таким образом, в период античности были сформированы естественнонаучные основы физики. Итоговым результатом развития физики на данной ступени стало учение Аристотеля, впоследствии господствовавшее очень долгое время.
В Средние Века церковные догматы имели основополагающее значение, поэтому развитие физики как базового раздела естествознания значительно осложнилось. Определённые физические знания отрицались, что привело к формированию псевдонаучной картины мира.
В эпоху Возрождения значение физики заметно возрастает, что приводит к формированию механистической картины мира. Долгое время механистическая картина мира служила основой классического естествознания. Именно в данное время исследователи имели возможность получить многие естественнонаучные знания экспериментальным путём; ранее такой возможности у них не было. Большое значение при этом имело развитие научных технологий. Так, открытие микроскопа способствовало получению знаний о строении микроскопических объектов.
В восемнадцатом веке основу различных теорий почти во всех областях естествознания были положены основы теоретической физики, которые детерминировали теоретические основы всех существующих к этому времени естественнонаучных направлений. Поэтому степень ответственности физиков-теоретиков перед многими разделами естествознания стала очень высокой, их ошибки могли иметь далеко идущие негативные последствия для всех областей естествознания.
Электрические явления стали активно изучаться в девятнадцатом веке. Это привело к разработке масштабного комплекса измерительных технологий. В связи с этим эксперименты в разных физических направлениях стали значительно усложняться.
Современные экспериментальные работы, посвящённые ядру атома и элементарным частицам вещества, квантовой электронике и физике твёрдых тел, стали предпосылками изменений подходов и масштабов к использованию физических методов в естествознании.
Многочисленные связи естествознания и информатики стали основой инновационной междисциплинарной области – естественной информатики.
Естественная информатика представляет собой интегрированное научное направление, которое исследует процессы обработки информации, происходящие в различных живых системах, мозге и человеческом обществе.
Данное направление принимает за основу такие классические естественнонаучные разделы, как теорию эволюции, исследования мозга, изучение ДНК, строение клеточных мембран, теорию менеджмента и поведения, теории морфогенеза и др. Промежуточное положение между данными подходами занимает компьютерное моделирование естественных информационных явлений и процессов.
Многие процессы, происходящие в живой природе, можно отнести к информационным. Это и процессы развития, и клеточный транспорт, многие процессы в одноклеточных организмах. Исследуя данные процессы, ученые определяют ключевые принципы, феномены, которые могут быть вычленены из естественнонаучного контекста.
В результате установления связей между информатикой и естествознанием возникла общая теория систем, предложенная австро-американским биологом Людвигом фон Берталанфи в 30-е гг прошлого столетия. Основной идеей данной теории является принцип изоморфизма законов, которые управляют функционированием всех системных объектов. Многие понятия общей теории систем имеют корреляты в естествознании и в информатике (например, объекты, система, среда, отношения и др).