一方面，依据审美知识层次深浅的不同，科学美与自然美的接受和欣赏所要求审美主体的水平也是有区别的。自然美的欣赏常常是人先天所具备的类似于本能的需求、能力，面对大自然，无论是受过高等教育的人还是文盲，都会由衷地感到赏心悦目，这种审美活动不需要什么审美经验或审美理论；而对科学美的审美活动则不同了，它不仅需要主体具备相当的审美经验、乃至审美理论，同时还必须拥有相当水平的科学文化知识作背景，否则是难以企及的，因为基于科学文化的审美关系已经超越了主体的生理和心理的需要与自然对象所构成的同构关系，而进入了纯粹的科学精神文化的创造领域，这时，如果主体只具备先天的生理心理感官和潜在审美本能的需要，那么，他是无法与作为精神文化的科学建立起特定的文化审美关系的。因此，审美主体必须具有一定的科学文化知识和素养，能够用科学的、理性的眼光和心灵去捕捉科学文化客体所具有的深邃的理性内涵和科学家巨大的创造力，并从中感悟到一种充满人类创造意识的自豪感、愉悦感乃至敬畏感，至此才有可能步入科学美的领域。另一方面，科学美与自然美存在着内在的相通性，因为科学美是对自然美的反映，正如海森堡所言：“自然美也反映在自然科学的美之中。”二者从根源上讲是一致的，都来自自然界自身的秩序与和谐，它们既可以通过外部形式展现出来，也可能深藏于内部的结构或运动之中。
固然，科学美育与艺术美育功能与作用存在差异。从形象性和情感特征看，科学美作为一种文化美的特殊形式，确实不具备艺术美的特征，但它的作用却是艺术美育所无法弥补的。艺术美所表现出的审美意象与接受主体产生的情感通常是一致的，而且依据意象的不同唤起的情感色彩也是有所差异的，而科学美主要激发一种“理解的乐趣”、“智力的愉快”，因此，科学美育唤起的主要是一种人类的理性力量和对人类科学创造精神的追求，而不是艺术审美所产生的那种感性魅力和带给人的全身心的情感愉悦。可见，我们有必要对审美教育的内涵加以重新界定，不能简单地套用自然美和艺术美的形象性情感性的特征来圈定科学美，或以欣赏自然美或艺术美的态度来审视科学美，否则，不是难以准确地把握科学美的本质特征，硬把形象性和情感性特征套在科学美的头上，勉强承认科学美，就是因为以科学美缺乏形象性和情感性为由而干脆否认科学美的存在。承认科学美育是审美教育的重要组成部分，不仅要正确认识科学美的特征，更要将科学美育纳入美育的视野，正视科学美在审美教育中的地位和作用，同时把科学美与自然美、艺术美同样看做是实施审美教育的重要媒介和途径。由此我们才可能使美育成为理智教育，特别是理科教学的一个有机组成部分，从而在整个教育结构体系中找到自己应有的位置。然而，问题的另一方面却是，科学美与艺术美具有内在的一致性，意大利美学家克罗齐说：“艺术与科学既不同而又互相关联；它们在审美的方面交会。”英国哲学家罗素也认为：“数学，如果正确地看它，不但拥有真理，而且也具有至高的美，正像雕刻的美，是一种冷而严肃的美。”许多科学家和哲学家都认识到不仅艺术美是存在的，科学美同样也是存在的。
艺术美与科学美都属于第二性的反映美，它们都是对客观世界的反映，其内在相通性在于二者都是真与美的统一，艺术以美为主导，通过美揭示了真，而科学则是以探索真为目的，但所揭示的真中却暗含了美的规律。我们知道，爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的诞生不仅从逻辑的简单性原理出发，以最少的逻辑公理建构起整个理论大厦，显示出其发现、解释、预言规律的巨大力量，而且还意味着近代自然科学观的结束，因为现代科学观更为准确地把握客观自然世界的本真。随着现代物理学和非线性科学的进展，人类的自然观发生了革命性的转变。依据近代科学观，也就是以哥白尼日心说和牛顿力学为主导的自然科学观，认为宇宙就像是一架设计精巧的钟表装置，服从于决定论的因果联系，因此，自然哲学的任务不仅要揭示出宇宙的结构，还要揭示出宇宙中的一切秩序和美的根源，因为在牛顿看来，大千世界都可以通过力学这一纽带而被编织成为一个统一而且和谐的图画，并且，运用简洁的科学定律就能够显示出自然界运动的某种客观规律。然而，爱因斯坦的狭义相对论否定了牛顿的绝对时空观念，量子力学则打破了严格的决定论的和主客体的绝对二分，非线性科学对复杂系统进行的整体性和动态性的研究又推翻了还原论的简单性世界观，这说明非线性关系才是系统各层次之间普遍存在的关系。爱因斯坦不仅将变换不变性原理应用于其狭义相对论中，而且通过将对称性（即洛伦兹变换不变性原理）在广义相对论中的运用，把对称性提升为物理学的普遍原理，其意义在于，“一种对称性的发现比一种特定现象的发现意义重大得多。像旋转不变性和洛伦兹不变性这样的时空对称性，统治着整个物理学”。
自然科学对宇宙世界对称性特征的揭示，恰巧吻合了艺术中对称也是美的表现形式的原则之一的规律，黑格尔就曾认为对称是实现艺术平衡的重要手段，他说：“要有平衡对称，就需要有大小、地位、形状、颜色、音调之类定性方面的差异，而这些差异还要以一致的方式结合起来。只有这种把彼此不一致的定性结合为一致的形式，才能产生平衡对称。”自然科学的非线性研究所揭示的客观世界规律的真也是符合艺术中美的规律的。开普勒对天体轨道的研究就是对非线性系统的研究，此后科学家在水流实验、声光衍射和电声实验等领域中不断遇到非线性现象，20世纪80年代混沌学研究表明，非线性恰是世界复杂性的根源。动力学研究还发现，系统各层次间的非线性关系导致混沌，而混沌现象的背后却有着惊人的规律性，它是随机性与确定性的统一。混沌理论把表现的随机性与系统内在的确定性机制结合在一起，从混沌中发现了秩序和大自然形成的奥秘。艺术形象同样也具有模糊性、不确定性的特点。正是得益于这种模糊性，艺术才能使受众产生无限的想像空间，也就是伊瑟尔所讲的“文本的召唤结构”，获得“此时无声胜有声”、“不着一字，尽得风流”的韵致。
现代科学发展以整体的、运动的观点揭示出自然界的整体性和动态运动的特征，显示了其明晰与朦胧、确定与非确定相统一的图画，这个特点在艺术中同样也有表现。有学者认为，民族音乐《二泉映月》的旋律结构与混沌学对湍流现象的研究成果相吻合。《二泉映月》的乐曲从头至尾浑然一体，展现出层次感和变化态，它的“天问”给人以一种永恒追问的苍茫感，湍流中大小不一的漩涡相互交错，呈现出连续的回线，无限延伸而永不相交，同样给人以无限的遐想，两者不谋而合。
肯定科学美作为美学研究和审美教育的一个重要方面，首先在于科学美也能唤起人的愉悦情感。爱因斯坦曾说：“有许多人爱好科学，是因为科学给他们以超乎常人的智力上的快感，科学是他们自己的特殊的娱乐，他们在这种娱乐中寻求生动活泼的经验和雄心壮志的满足。”科学美之所以是审美教育的一个重要组成部分，还在于科学活动是人类所独有自由自觉的类的活动。科学活动是人类的实践活动，当人类发展从本能地、盲目地适应环境，解决自身生存问题，步入了自觉、自为的科学研究与生产阶段，科学成为人类前进的巨大动力。科学研究自不必多说，即使科学技术生产也是人类独有的类的行为，是不同于其他生物的，正如马克思在其著名的《1844年经济学—哲学手稿》中所论述的：“诚然，动物也生产。它也为自己营造巢穴或住所，如海狸、蜜蜂、蚂蚁等。但是动物只生产它自己或其幼仔所直接需要的东西；动物的生产是片面的，而人的生产是全面的。动物只是在直接的肉体需要的支配下生产，而人甚至不受肉体需要的支配也进行生产，并且只有不受这种需要的支配时才进行真正的生产；动物只生产自身，而人再生产整个自然界；动物的产品直接同它的肉体相联系，而人则自由地对待自己的产品。动物只是按照它所属的物种的尺度和需要来建造，而人则懂得按任何一个物种的尺度来进行生产，并且懂得怎样处处都把内在的尺度运用到对象上去，因此，人也按照美的规律来建造。”这段话中，马克思在一般意义上论述了人类生产的基本特征。作为人类高级生产形式的科学技术生产当然也是生产一般的特殊形式。人类从事自觉的生产劳动实践的内驱力具有独特的类特征，这是有别于动物的，动物受自己及其幼仔的直接肉体的需要而进行生产，人的生产摆脱了这种原始的、生理的、本能的需要，可以从事更高层次的满足人们多方面需要的生产；在生产劳动的范围方面，人类的生产既有深度也有广度，动物仅仅在本能的支配下进行片面的、比较单一的生产，而人类的生产则是多方位、全面的，既有物质方面的生产，也有精神方面的生产，可以说在人类能够触及的各个领域中展开各式各样的生产活动；从人类生产的成果方面看，动物只是限于与自身生存相关的生产，而人类的生产成果广泛得多；从生产者主体与产品之间的关系看，动物的产品直接同它的肉体的、生理的、本能的需求密切相联系，而人类则与对象之间自由形成各种关系。
而这个“类”的特征又是什么呢？那就是“美的规律”，即合目的性与合规律性的统一。上面马克思所讲的“动物只是按照它所属的物种的尺度和需要来建造，而人则懂得按任何一个物种的尺度来进行生产，并且懂得怎样处处都把内在的尺度运用到对象上去，因此，人也按照美的规律来建造”，这段话高屋建瓴地指出了人类的“类”的本质特征就是人类能够按照任何物种的尺度进行生产，这个“尺度”就是“合规律性”，并且可以处处将内在固有的尺度运用到事物上去，就是“合目的性”，因此，人类按照美的规律来生产。人类的科学技术活动，作为人类的一种更高层次的生产活动，集中体现了这种符合“美的规律”的自由自觉的类的特征。
不仅科学技术生产符合“美的规律”的特征，而且，科学研究活动也是合规律性与合目的性的统一。一方面，因为任何科学研究都必须严格遵守客观规律，客观规律是不以人的主观意志为转移，具有客观必然的特点，反之，科学研究就失去了科学性，就会走向科学的反面，这就是“合规律性”；另一方面，科学研究的整个过程是在人的主观目的性的引导下进行的，也就是要满足人的主观意志，要为人类服务，否则，任何科学研究都可能丧失存在的价值和意义，正如曾发现镭和钋两种放射性元素，一生两度获诺贝尔奖的居里夫人（MarieCurie，1867—1934）所言，科学探索本身就是美。1908年诺贝尔化学奖获得者、揭开原子核和原子有核结构之谜的新西兰科学家卢瑟福（Ernest.Rutherford，1871—1937）也对科学研究给予高度称赞，他认为没有什么事情可以比在那几乎全然未知的未经勘探的原子世界里漫游更令人神往的了。如果分解一下科学研究的运行程序，我们就不难验证科学是符合“美的规律”的这个结论。任何一项科学研究课题的确立，都要经过严格的可行性研究论证，论证的依据包括主客观两个方面的内容，客观方面必须遵循自然规律，但这并非就是说只是单纯地遵循客观，在遵循客观规律的前提和基础之上还要发挥主体的主观能动性；主观方面，主体的科学研究活动是有目的的，要实现人的主观意志、愿望，但这里所要实现的主观目的也不是人的欲望的无限膨胀，而是要受到客观规律的制约，还要受那个时代的客观条件的制约，人类的科学研究就是在二者之间的交互作用中既尊重客观规律又在客观允许的条件下去努力实现主观愿望；科学研究的设计和实施也必须遵循“美的规律”，体现合规律性和合目的性的统一，科学研究的目的就是发现、揭示客观规律，这种科学研究的成果表现为人的认识，这时，人的主观认识与客观规律之间必须相一致，否则就是反科学或伪科学，而对这个规律的揭示的行为一定是有某种主观目的性的；并且，对客观规律的认识成果迟早要转化，变成主观目的性服务的工具；科学研究的成果不仅集中体现了“美的规律性”，是“合规律性与合目的性”的结晶，而且，“合规律性与合目的性”反过来又是检验科学成果成败与优劣的标尺，这是一个双重标准，必须同时满足，不管偏移或偏废哪个方面都将前功尽弃，不合目的性，没用，不合规律性，同样不能用。
科学成果的表现形式，如数学公式、物理定理、定律等还可以转化为人们的审美对象，因此，科学美同样能够成为美育的重要组成部分。我们知道，情感是人对客观事物与人的需要之间的关系的反映，通常，人只对那些与自己的需求有利害关系的事物产生相应的内心体验和外部表现。在人类的社会实践活动中，人们不仅能不断发现客观世界的规律，同时，客观事物还以直接或间接的方式满足人的主体欲求，前者形成主体意识中的理智，后者则形成人的情感。在这种实践活动中，人们不仅通过思维反映活动形成理性意象或理性概念，而且通过情感反映活动引起相应的情感体验，这种过程经过多次反复后，理智与情感这两种心理反映通过大脑皮层的条件反射紧密地连接在一起，从而使理性意象融入情感色彩，化为情趣化的理性意象；而情感体验由于受到理性意象的制约和控制，成为理性化的情感，这时的心理是综合的心理结构，既不是无理性的情感冲动，也不是纯理性的概念，而是被理性所提高的感情，渗透感情的理性。
