自然界是人類感知和認識的外在世界，這個世界是不以人的意識而客觀存在的，人類本身亦是自然界的一部分。根據自然哲學第二定律——自然界存在著具體的有限性和抽象的無限性，自然界就其抽象的概念而言，無論是在時間上還是在空間上都是無限的；然而，由於自然界是由無數個具體的宇宙構成的，所以相對於人類而言，自然界又是一個發展、變化和有限的真實世界，是一個與人類相對應的具體世界。通常，我們所討論的自然界是指後者，即一個創造人類、影響人類並且可以與人類發生相互作用的真實客觀的物理世界。
人類是自然界中具體的高級生命動物，是人的抽象概念。人類僅僅是自然界發生和發展過程中的一段小小的插曲。人類既是自然界發展的產物，也必將成為自然界演化的歷史。作為自然界發展的產物，人類屬於自然界的一部分，與自然界的其他物質並沒有什麼本質的區別。所不同的是，作為自然界演化和發展的高級產物，人類不僅僅是被動地產生、存在和消亡，而且還具有較大的主觀能動性，可以系統地模仿自然界，可以系統地概括 自然界，甚至還可以系統地構建一系列以科學為核心的理論世界。在我們腦海中所建立的這些理論世界，並不是與人類發生相互作用的真實客觀的物理世界，而是作為相互作用的結果，是由人類構建的關於自然界的同構系統。
作為相互作用結果的科學，有別於相互作用的雙方，其與自然界和人類都有著本質的區別。首先，關於自然界，科學既不能被實驗絕對地證實或證否，又不是收斂地發展，其發展和演化的進程是不連續和開放性的。其次，關於人類，科學作為人類認識的實用部分是不能完全憑主觀臆想而隨意杜撰的。根據自然哲學第一定律——自然界存在著變化的不連續性，自然界在其演化的進程中不僅創造了人類，而且又與人類進一步創造了更新、更高的層次——科學。作為一個新生事物，科學的發展和演化有一個由量變到質變的成長過程。
首先，科學起源於人類的一個樸素思想，即模仿自然就可以重現自然。人類通過觀察各種與其生存環境密切相關的自然現象並加以模仿，期望能夠以此改善他們的生活。比如，原始人模仿狩獵成功的場景，期望在下一次狩獵時再次獲得成功；模仿野生動物和植物的生長，開始畜牧和種植。此時，科學雖然還沒有從客觀的自然界和主觀的精神世界中萌發出來，但在人類的模仿活動中已經蘊含了科學的種子。這顆科學的種子就是因果關係。對於原始人來說，模仿是因，再現是果。我們之所以認為此時的科學還沒有真正萌發出來，是因為在這一時期人類還沒有將各種零散的因果關係歸一化。
引發科學發展的第一次質的飛躍，是系統地模仿自然界。在當時，人類以太陽、老虎、河流、水、火或氣等與現實生活關係密切的某一個具體物質作為理論的核心，並根據該物質的天然性質和藉助於神話傳說的形式，來建立和發展理論。此時，人類不僅更加明確了因果關係，而且還具有了統一的思想，認為世界是歸一的。
作為人類認識的實用部分，科學有兩個基本特徵，其一是因果關係，其二是統一性。科學的基本任務就是建立統一的因果關係。上述兩個特徵是每一個科學發展階段所必須具備的。只是，在不同的階段，具體的因果關係和統一的內涵有著較大的差異。“系統地模仿自然界” 滿足了科學的必要條件，其因果關係是簡單的（即零散和隨意的因果關係），其統一性是具體的。比如，古希臘哲學家泰勒斯借用水的天然屬性來解釋世界的產生和變化。這一階段的進步意義在於使人類產生了統一的思想，其不足則是將人的認識侷限於具體的現象和日常的經驗。人類在這一階段認識的基本特徵是追逐經驗。
促使科學發展的第二次質的飛躍，是系統地概括自然界。當時，人類認識的特點是，以抽象的概念，如用數的和諧、原子、力以及上帝等，作為理論的核心，並藉助於演繹的方法來建立和發展理論。在這一時期，人類的認識已不再停留在就事論事的水平，人類的認識突破了自身感官的束縛，首次使思想真正建立在人類的頭腦之中，成為理性的認識，為人類今後的認識提供了一個廣闊的發展空間。
在當時，人們提出的數的和諧、原子、力、運動、目的、心靈以及形式邏輯等概念和理論，在現實的具體事物中都是不存在的，比如原子概念。古希臘人提出的原子並不是具體的某一個物質層次（如電子加質子），而是虛擬的。他們認為，只要存在這種虛擬的原子及其被賦予的相關性質，就可以解釋現實世界。“系統地概括自然界” 使原來簡單的因果關係變更為機械的因果關係（即單向和絕對的因果關係），使原來具體的統一變更為抽象的統一。這一階段的進步意義在於，使人類的認識超越日常的經驗與具體的現象，其不足則是將各種抽象概念絕對化。人類在這一階段認識的基本特徵是提煉經驗。
導致科學發展的第三次質的飛躍，是系統地構建自然界。這時，人類在其認識的過程中，由於不得不接受空間的相對性和物質的波粒二象性，開始逐漸地接受和習慣二維的思維方式，從而放棄了已沿用上千年的形而上學觀念和機械的因果關係。因為形而上學觀念使概念絕對化，機械的因果關係則只是孤立事件中一一對應的理想關係。這種絕對的對立和一一對應的理想關係，在現實世界中都是不存在的，它們在具體的認識過程中有著較大的侷限性。比如，將概念絕對化的必然結果就是導致本體論，即世界的產生和變化都是由一個終極概念決定的。然而，作為本體的這一終極概念卻又是我們人類無法認識和證明的。
“系統地構建自然界” 使原來機械的因果關係變更為有機的因果關係（即雙向和相對的因果關係），使原來抽象的統一變更為相互作用的統一。這一階段的進步意義在於，將人的認識（理論世界）與人的認識對象（自然界）相分離，使認識由追求本體轉變為追求效率。此時，人們已經認識到，科學既不是對自然界的模仿，也不是對自然界的概括，科學是關於自然界的同構系統。作為科學的結晶——理論世界，雖然與自然界的結構並不相同，但相對於一定的輸入信號和輸出信號（人類所感知的現象世界），它們是不可分辨的。在這一時期，科學充分表現出了人與自然界相互作用的二維性。人類在這一階段認識的基本特徵是重組經驗。
通過上述科學嬗變的過程，我們可以看出，科學不僅是關於認識對象的研究，而且還融入了認識主體的因素。因為，科學是要為認識主體服務的，而人的能力又是有限的，並不是隨便哪一種認識方式都是適用的。所以，科學是相對於一定的主體而言的，只具有相對的意義，類似於粒子具有波粒二象性，同時受到自身與空間兩方面的影響，不存在一維粒子。科學也是二維的，是人與自然界的相互作用，同時具有主客二維性。在實際的認識過程中，如果我們將認識的某一維因素完全排除掉，同樣會面臨著要求認識的另一維因素成為無窮大，而這一要求對於人來說是力所不能及的。
科學的本質是人與自然界的相互作用，是人類為了更好地適應自然界、同時也讓自然界在局部的範圍內適合人類的需要，所從事的一種長期的社會實踐活動。科學作為自然界的一部分，作為自然界進化的產物，並不簡單地等同於自然界本身以及包括人在內的其他自然物。科學具有自己的獨立形態，它既不是單純的客觀反映，也不是隨意的主觀臆想。由於科學是要為人類服務的，所以科學的發展一定要適合人類的特點；由於科學最終是要通過適應自然和改造自然，才能夠達到為人類服務的目的，所以科學的發展又不能脫離自然界。科學具有的這種兩重性，打開了科學發展的空間，使科學的發展沒有極限，使人類的認識可以最大限度地發揮其主觀能動性。
由於科學在本質上是人與自然界的相互作用，所以科學與偽科學的區別，就在於是否存在著相互作用。任何絕對客觀或絕對主觀的觀點及其理論，都屬於一維認識，屬於偽科學的範疇，其相互作用的面積等於零。這種停留在一維認識的觀點和理論，對人類而言是沒有認識意義的。不過，由於人生活在現實世界，由於人類認識的本質是人與自然界的相互作用，因此在任何一個理論中，都不可避免地同時留有一定的認識主體和認識客體的痕跡。這就好比人們在夢中或在科幻電影中，無論杜撰出多麼離奇的鬼神形象，都或多或少地具有現實世界的影子與信息。
所以，嚴格地說，絕對的一維理論，即偽科學理論，在實際的認識過程中是不存在的。我們之所以提出一維理論的概念，只是為了能夠更好地認識和理解理論的二維性，能夠主動地用二維的觀點來認識世界以提高人類的認識效率。科學對於人類具有以下三種現實的認識意義。
意義1：科學可以提高人類的認識效率，因為科學追求效率最大化。
意義2 ：科學可以拓展人類的實用技術，因為科學具有預見的能力。
意義3：科學可以改善人類的生存環境，因為科學是自然界的同構系統。
一個科學理論的產生並得到當時社會的普遍接受、成為背景理論，並不是由於該理論比之前的理論更正確或更接近客觀事實，而是由於該理論能夠提供一個更為清晰和簡潔的世界觀，能夠包容更多的用於改善人類生存環境的知識與經驗，使人類的認識因此變得更加有效和易於掌握。
通過以上簡要的介紹，我們清楚地看到，科學的發展經歷了三次質的飛躍，它們分別是模仿自然、超越自然和作用於自然。正是由於科學經歷了這三次質的飛躍，科學才與人類和自然界產生了本質的區別，由相互作用的一方轉化為相互作用的結果。科學在其發展的歷程中表現出來的這種能動性和不連續性，清楚地向我們傳達了這樣一個信息：
科學是二維的，是不同於自然或人類的新事物，是一個不斷髮生和發展的有機體，其發展的方式和空間都是沒有極限的。
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