當我們談論“自然”這一概念時，是與“人工”相比較而言的。我們講“自然”是強調其原始性、原初性的特點，這是先於人類而存在的，但是，自然隻有進入人的實踐範圍，變成與人類所形成的審美關係結構中的客體時，才能稱作“審美對象”，才真正地具有審美價值。雖然說，自然美、科學美都有關於自然現象及其規律反映的審美形態，但就科學美與自然美的區別而言，二者所反映的客觀事物屬性和規律的深度以及對審美主體素質高低的要求是不同的。從審美客體的角度看，自然美的審美對象是自然，自然美重在外觀形式，如質感、色彩、形狀、比例、對稱、反差等因素，它是以物質形態的感性特征來引發人的審美愉悅，自然多呈現出直觀性、形象性和表層性的特點，審美主體通常可以憑借個體感官直接而迅速地感知自然的麵貌，或者被其千姿百態所陶醉，或者為其險峻所驚歎，或者為其巧奪天工而折服；而科學美的審美客體是自然科學知識，自然科學知識更多地表現為客觀性、係統性、邏輯性和實踐性的特點，作為規律性的知識，一般說來，自然科學中的美被深深地包含在自然現象和規律之中，有時既不直觀也非形象，更是難以一眼就看透其中的奧妙，需要審美主體善於透過自然現象及其規律間接地發現、甄別蘊涵其中的審美因素，然後借助聯想和想像把這些審美因素轉化為能使人產生形象感的表象，在表象的基礎上進而產生美感，那些關於自然規律的審美涉及抽象的定理、定律更是如此（當然，這些定理、定律自身展現出來的和諧、簡潔、對稱等結構美和形式美可以直接給予審美主體以美感，不需要再進行由抽象向形象的轉化）。對科學中的美與自然美的差異，阿·熱是這樣說的：“當我在海邊（或更可能在貝殼商店）發現一個鸚鵡螺時，它的美吸引了我，但一個生物學家可能會告訴我，這種完美的螺旋形狀不過是貝殼生長速率不等的結果。作為一個人，知道這以後絲毫不會減少我對美麗的鸚鵡螺的迷戀，但作為一名物理學家，我被驅使去超越我們所能見到的美。我想討論的並不是翻卷的波浪的美，也不是弓伏在蒼天的彩虹的美，而是存在於最終支配各種形態下水的行為的物理學定律中更深沉的美。”自然外觀的美是每一個健全的人都能看到的，而科學美則是深層次的，往往隱藏於事物的外表下，這種美在於各部分的和諧秩序，要憑借理智去把握。楊振寧認為科學美是一種潛藏在感性美之內的理性美，他曾以彩虹為例解釋科學美的深層次特點，他說彩虹是一種極為美麗的自然現象，如果從物理學的視角看，彩虹有三個層次的結構，虹霓是一種外觀極美麗的自然現象，人人都能看見，我們經過科學測量後會發現，虹是42度的弧，紅色在外，紫色在內；霓是50度的弧，紅色在內，紫色在外，這兩個弧度可以從太陽光在水珠中的折射與反射推算出來，此種認識揭示出深一層的美。如果再進一步地深入研究，折射與反射現象本身可以從一個包羅萬象的麥克斯韋方程推算出來，這就形成了極深層的構架的美。楊振寧在這裏也區分了自然美與科學美的不同，指出了自然美是任何人都可以輕鬆感知到的表層的美，而科學美則是蘊藏在其深層的理性美，若要領略它的魅力，主體自身還應該有更高的素質；因此，從審美主體的角度看，對自然美的審美活動往往出於主體的審美需求本能。雖然說審美的結果與審美主體的素養密切相關，但通常審美過程本身並不強求審美主體必須具備多麼高的文化素質和審美經驗或審美理論；而對科學美的審美主體來說，情況就大為不同了，審美主體不僅需要具備正常的感知覺和審美需求，更為重要的是必須具備基本的相關的科學知識背景和審美經驗、審美理論，否則連一個簡單的數學公式、物理定理、定律都看不懂，也就無從談起欣賞蘊涵於其中的審美因素了；從感知審美因素的方式和手段方麵看，即使二者都有可感知的形象性（因為隨著社會物質文明和科技手段的飛速發展，我們不僅可以憑借直觀的方式觀照審美因素，還可以借助外在的工具或媒介以間接的方式來感知科學意象），但具體運用的手段和方式是不同的。我們對自然美的感知可以直接憑借我們自身的五官來實現，但對科學美的感知，往往要運用一定科學工具，以此來“延長”我們的感官範圍，由於自然科學是以探索自然界運動規律和內在結構為目的，因此，我們就不會僅僅停留在直觀的外在的表層，而要進行深層次的研究，不論是對天體宇宙的觀測，還是對微觀的原子世界的探尋，必然要借助一定的科學設備，如利用天文望遠鏡或電子顯微鏡，這些工具的運用無疑會延伸人的感知覺能力，至於在更為微觀世界的研究中，如粒子加速器等科學設備的運用則是超出了人類的直接感官範圍，靠其他物理媒介間接地展示出難以直接感知的世界。從主客體之間所建構起的審美關係看，科學文化的審美關係已經超越了主體的生理和心理的需要與自然對象所構成的同構關係，而進入了純粹的科學精神文化的創造領域。如果主體隻有先天的生理心理感官和潛在本能的需要，那麼，他是無法與作為精神文化的科學建立起特定的文化審美關係的。因此，他必須具有一定的科學文化知識和素養，能夠用科學理性的眼光和心靈去捕捉科學文化客體深邃的理性內涵和科學家巨大的創造力，並從中感悟到一種充滿人類意識的自豪感、愉悅感乃至敬畏感，才有可能進入科學美的領域。這就對審美主體的審美能力提出了較高的標準，對科學美的教育必須與科學文化教育相一致、相同步，如果科學文化知識滯後，科學美育將難以實施。