自然科学涵盖物理学、化学、生物学、天文学、地球科学以及医学、农学、气象学和材料学等多个领域。以下是自然科学的详细解读和分支介绍：

一、自然科学的定义：自然科学是基于观察和实验的实证方法，旨在对自然界的现象进行描述、解释和预测的科学领域。它通过同行评审和可重复性研究来确保科学研究的有效性和可靠性。

二、自然科学的分支：自然科学主要分为物理科学和生命科学两大类。生命科学即生物学，而物理科学则进一步细分为物理学、化学、地球科学和天文学等学科。这些学科还可以被划分为更专业的领域，它们共同构成了自然科学的广泛研究范围。

三、自然科学的研究方法：

1. 科学实验法：科学实验、生产实践和社会实践是人类的三种主要实践活动。科学实验是自然科学理论发展的源泉，也是检验理论正确性的唯一标准。

2. 数学方法：在自然科学研究中，数学方法是一种重要的思想方法。它使用数学语言和工具进行逻辑推导、运算和分析，从而形成对研究对象的数学解释和预测。

3. 系统科学方法：系统科学是研究系统及其演化规律的科学。尽管它是20世纪上半叶才发展起来的学科，但由于其广泛的应用前景，系统科学已经迅速成长为一个包含多个分支的科学领域。