Sõna loodus ongi maailma see sünonüüm, mis kõige probleemivabamalt sobib füüsikalisse konteksti. Sõnal maailm on ju olemas ka mittefüüsikalised tähendused (mõttemaailm, tundemaailm jne). Loodus (ld natura) on inimest ümbritsev ja inimesest sõltumatult eksisteeriv keskkond. Loodus vastandub selles määratluses inimeste poolt loodud ehk tehiskeskkonnale, aga ka inimesi ümbritse­vale mentaalset ehk vaimset komponenti (kunsti, muusikat, arhitektuuri, kirjandusteoseid jne) sisaldavale kesk­konnale, mida nimetatakse kultuuriks. Veidi ette­ruttavalt olgu veel öeldud, et kui me peaksime kaasaegse füüsikalise looduskäsitluse kokku võtma vaid ühteainsasse lausesse, siis oleks see lause järgmine: Kõik koosneb ainest ja väljast. Aine ja väli on kaks põhimõtteliselt erinevalt käituvat looduse alget. Lähemalt tutvume nende erinevustega käesoleva õpiku kolmandas ja neljandas peatükis. 

Nagu juba ülalpool öeldud, esineb looduses tasemeline struktureeritus. Igal kindlal struktuuritasemel toimuvaid nähtusi võib seletada sellel tasemel oluliste seadus­pärasuste abil ja see ei sõltu kuigivõrd teistele struktuuritasemetele iseloomulikest nähtustest. Näiteks seletavad gümnaasiumi Mehaanika kursuses õpitavad Newtoni seadused ja gravitatsiooniseadus väga hästi Päikesesüsteemi komponentide (planeetide, asteroidide, komeetide jne) liikumist. Seejuures pole üldse olulised Elektromagnetismi kursuses uuritavad elektrijõud, mille vahendusel aineosakesed moodustavad kehi. Ammugi pole Päikesesüsteemi toimimise mõistmiseks vaja teada näiteks bioloogias kehtivaid pärilikkuse seadusi. Erinevad loodusteadused tegelevad looduse erinevate struktuuritasemetega.

Tabelis 1.1 on esitatud looduse struktuuritasemete skeem, mille vasakpoolses ääres suureneb alt üles uuritava loodusobjekti iseloomulik ehk karakteristlik mõõde (pikkus või laius), skeemi keskosas on aga toodud näiteid tüüpilisest vaadeldavast objektist. Mõõtmete skaalal on igal ülemisel real paiknevad objektid vastava alumise rea objektidest ligikaudu kümme korda pikemad-laiemad. Kui tegemist on mitte enam järgmise, vaid juba ülejärgmise reaga, siis on mõõtmete erinevus juba sajakordne. Nii on näiteks laps ligikaudu 10 korda pikem meriseast, merisiga aga omakorda 100 korda pikem algloomast (ca 1 mm pikkusest amööbist või vetikast). Kolmandas veerus on märgitud vaadeldava struktuuritasemega kõige rohkem tegelev loodusteadus: füüsika, geograafia, bioloogia või keemia. Mõistagi on see kõige rohkem üpris tinglik, sest näiteks keemia ning bioloogia piirmiste harude uurimisobjektide mõõde (1 – 100 nm) on ligikaudu ühesugune. Seega on erinevate loodusteaduste tegevusväljad üpris suures kattumises. Näiteks mingi uurimistöö liigitumine kas bioloogiaks või keemiaks sõltub eelkõige sellest, kas kasutatakse bioloogia või keemia teaduskeelt (mõistetesüsteemi). Skeem pakub meile ka hea võimaluse õppida või korrata mõõtühikute eesliidete süsteemi (kilo-, mega-, giga- jne). 

Loodusteadused on koondnimetus kõigile teadustele, mis annavad loodusnähtustele teaduslikke kirjeldusi ja seletusi ning ennustavad pädevalt uusi loodusnähtusi. Sõna teaduslik viitab meie poolt juba põhikoolis õpitud loodusteadusliku meetodi järjekindlale kasutamisele. Selle kohaselt esmase vaatluse (andmete kogumise) järel püstitatakse hüpotees (oletus, kuidas asi võiks olla), seejärel korraldatakse hüpoteesi kontrollimiseks eksperiment (või sihipärane vaatlus), viiakse läbi andmetöötlus ja lõpuks tehakse järeldus hüpoteesi kehtivuse või mittekehtivuse kohta. Loodusteadus­likust meetodist tuleb lähemalt juttu edaspidi (p.1.2). 

Loodusnähtuse kirjeldus annab omavahelises loogilises seoses ning sobivat terminoloogiat kasutades edasi antud nähtusele iseloomulikke jooni (vastab küsimusele kuidas?). Loodusnähtuse seletus annab edasi selle nähtuse tulenemise üldisemast või sügavamal struktuuritasemel kehtivast seaduspärasusest (vastab küsimusele miks?, asetab selle nähtuse oma kohale). Seletus on enamasti viide põhjuslikule seosele. Miks-küsimuste ahelad lõpevad füüsikas reeglina printsiipidega, sest printsiipe me ei oska enam seletada. Me nendime, et loodus lihtsalt on selline. Loodusnähtuse ennustamine on väide selle nähtuse toimumise kohta tulevikus ja/või mingis teises kohas. Pädevaks nimetame ennustust, mis täitub (ennustatud nähtus toimubki). Loodusteadusliku ennustamise aluseks on põhjuslike seoste tunnetamine. Loodusteaduste ja põhjuslikkuse seostest tuleb lähemalt juttu käesoleva õpiku 4. peatükis.

Teeme nüüd kiire ülevaate neist loodusteadustest, mida koolis õpitakse omaette ainena. See tähendab astronoomia ja kosmoloogia vaatlemist osana füüsikast, geoloogia pidamist üheks osaks geograafiast ning inimeseõpetuse ja ökoloogia käsitlemist osana bioloogiast. Geograafia on loodusteadus, mis uurib Maa pinda ja sellel toimuvaid protsesse. Geograafiat huvitavates loodusnähtustes osalevad objektid karakteristliku mõõtmega 1 m (inimene) kuni 1000 km (maailmajaod). Bioloogia on loodusteadus, mis käsitleb elusas looduses kehtivaid seaduspärasusi. Bioloogia tegevusvaldkond looduse struktuuritasemete skeemil ulatub bioloogilist infot kandvatest molekulidest (DNA) kuni looma- ja taimekooslusteni välja. Skeemil on valitud bioloogia uurimisobjekti mõõtmete tinglikuks vahemikuks 1 mm kuni 10 m, ehkki ökosüsteemid võivad osutuda veel palju suuremateks. Keemia on loodusteadus, mis uurib ainete omavahelisi muundumisi ja sidet aine aatomite vahel. Keemia tinglik spetsiifiline tegevusala struktuuritasemete skeemil ulatub aatomi läbimõõdust (0,1 nm) kuni suure molekuli mõõtmeni (100 nm).