自然界与人类社会是统一的物质世界的两大部分。两者既有区别，又互相联系。马克思、恩格斯曾明确指出：“我们仅仅知道一门唯一的科学，即历史科学。历史可以从两方面来考察，可以把它划分为自然史和人类史。但这两方面是密切相连的；只要有人存在，自然史和人类史就彼此相互制约。”
史学作为一门社会科学与自然科学有根本区别，但二者又不是彼此隔绝，绝对对立的。人类史和自然史相互联系、彼此制约的关系，决定了史学与自然科学之间的联系。史学与自然科学的联系是多种多样的，分层次的。现代科学技术的高度发展，为人类认识世界和改造世界提供了新的认识方法和认识工具，也促进了历史研究的现代化。
（一）治史必须研究自然科学
自然科学是历史研究的重要内容之一。这不仅仅是对自然科学史的研究而言，而是从历史研究的一般意义上来说的。历史学要研究生产力与生产关系、经济基础与上层建筑之间的矛盾，以及由于这些矛盾发展而引起的人类社会新陈代谢的过程。科学技术也是生产力，自然科学和社会生产力的增长有着直接的联系。自然科学的发展，不仅对于社会生产，而且对于人们的社会关系有深刻的影响。自然科学的发展进程，是人类历史前进的一种重要指示器。研究历史，只有弄清不同时期生产力发展的水平和特点（其中就包括自然科学），才能科学地阐明这一时期生产关系的性质、特点，揭示由于生产力变化而引起的生产关系的变化，正确地阐述当时社会发展的全貌。
旧史学的一个严重缺陷，就是对于自然科学没有予以应有的重视。在中国古代的史著作中，也有一些关于生产科学技术的记载。但是，在长期的封建社会里，由于受“贵德贱艺”、“重道轻器”的思想影响，我国史学的传统总的来说很少注意自然科学。史书中关于古代科学技术的实际情况，有的根本没有记录下来；有的略为提及，语焉不详，并且常有错误；有的写科学家的事迹，多是放在方技传中，也是叙述简单，难窥全豹。今天，人们越来越深刻地认识到科学技术在历史发展中的重大作用，在历史研究中，我们必须克服旧史学的弊病，不仅仅是记载自然科学的一些成果，而且要从生产力与生产关系的相互关系的高度进行考察，把它作为历史研究的一个重要方面。
（二）治史必须借助自然科学的研究成果
史学与天文学、地质学、古生物学和古人类学等学科有密切关系，这些学科的研究成果直接有助于史学的发展。
天文学产生于生产活动和社会活动的实际需要。恩格斯指出：“首先是天文学――游牧民族和农业民族为了定季节，就已经绝对需要它。”从远古时期起，人们就开始观察天象，积累了一些天体运动的知识，并根据太阳、月亮的升落，月亮圆缺周期变化来确定日、月、年的概念，在这个基础上制定历法。天文学与史学纪年有直接关系。历史学要严格按照时间顺序来说明历史发展过程，就需要确切的时间概念。历法是反映时间概念的标志，而历法的制定和调整又和天文学的发展不可分割。因此，天文学的发展与史学就产生了密切的联系。在中国古代，史官兼司天文、历法，一直到汉代司马谈、司马迁父子还相继任太史令，兼有历史学家和天文学家的双重身份，《史记》中并专列《历书》和《天官书》，正是这种密切联系的反映。由于天文学的不断进步，发现历法和实际观察天象不一致，以及统治阶级的某种需要，历代王朝对历法不断进行修改、替代，这样就产生了各种各样的历法，史书中的记年记月记日往往随之变置，尤其是在割据分裂的年代更是不相统一。例如，战国时代各国历法是不统一的，秦国以亥（十月）为岁首，就和三晋、楚国等以寅（正月）为岁首不同。战国秦汉时期有岁星记年法，东汉以后则采用干支纪年法。随着近代天文学的高度发展，产生了科学的天文学，历法日趋精密，史书纪年也多数以公元代替了旧日的纪元，这样就需要进行换算，历史换算年表出就成为历史研究中常用的工具书。但是由于中西历法不同，中国历史上的某年并不直接等同于公元的某年，历史换算年表对于某纪年也难以适用，更不用说对于一些特殊的纪年现象了。因此，在历史研究中，尤其是古代史的研究中，就必须借助于一定的古代天文、历法的知识，否则是难以胜任工作的。同时，近代天文学的研究成果对于历史研究也大有裨益，它可以根据某些特殊的天文现象来推算，解决一些悬而不决的年代问题。
地质学、古生物学和古人类学对于研究人类史前史关系极大。地质学是研究地质变化规律的科学，古生物学和古人类学是研究古代生物产生和发展进化规律的科学。恩格斯指出：“如果地球是某种逐渐生成的东西，那么它现在的地质的、地理的、气候的状况，它的植物和动物，也一定是某种逐渐生成的东西，它一定不仅有在空间中互相邻近的历史，而且还有在时间上前后相继的历史。”地球经历了“天文时期”和“地质时期”两大演化阶段。通过地质学和古生物学的结合研究，可以确定地壳岩层的划分及其时代顺序，科学地说明地球上生物由简单到复杂，由低级到高级的演化过程。地质学把地质时期分为太古代、远古代、古生代、中生代、新生代；与之相应，古生物经历了原核细胞，无脊椎动物，鱼类和两栖动物，爬行类和鸟类，哺乳动物的漫长过程，直至新生代第四纪才从哺乳动物、灵长类一支的古猿中分化出人类，产生出自然界最美丽的花朵――思维着的精神。这样，地质学和古生物就以确凿的材料，驳斥了圣经《旧约？创世纪》中说的所谓上帝创造世界和人类始祖的宗教神话，以科学战胜了荒谬和迷信。
古人类学是研究人类发生、发展规律的科学。它通过对于古人类化石以及古人类制造的工具和生活遗址的考察，研究人类怎样从古猿进化而来，猿的旧质怎样逐渐演变为人的新质，由猿转化为人的发展史。1856年，在德国发现了距今四至七万年以前的尼安德特人化石；1868年，在法国发现了生活于两、三万年以前的克罗马农人化石。1876年，恩格斯用辩证唯物主义和历史唯物主义的世界观和方法论，总结了古人类学的科学成就和拉马克、达尔文的进化论思想，写了《劳动在从猿到人转变过程中的作用》一文，提出了“劳动创造了人本身”的科学论断，照亮了研究人类起源的道路。一个世纪来，世界各地古人类化石不断发现。我国是古人类发展的重要地区，北京猿人、云南元谋猿人等一系列令人瞩目的发现，为古人类学增添了丰富的内容。20世纪50年代末期在非洲坦桑尼亚东部发现的“东非人”头骨，是古人类学一次重大的突破，它说明在大约距今二百万年以前，在东非的坦桑尼亚和肯尼亚的某些地区，已有了能够直立行走，并且能够制造极粗糙的石器的古代人类。如果说，原人们所知人类有文字的历史大约不过四五千年，摩尔根在《古代社会》一书中，对于人类史前也只作了大约十万年的估计，那么，现在经科学鉴定的古人类学的研究成果则将人类历史推延到了二百万年以前，这对于人类原始社会史研究具有巨大意义。
（三）治史必须借助自然科学的某些技术手段
人类社会是一种高级物质运动形式，但任何高级运动形式中都存在着低级运动形式，低级运动形式往往是高级运动形式的物质承担或体现者。虽然我们不能把高级运动形式简单归结为低级运动形式，但也不能完全抛开低级运动形式来观察高级运动形式。对于低级运动的揭示，虽然不等于就认识了高级运动形式，但有助于理解和说明高级运动形式。
人类以往的活动已经消失，但一代又一代地留下了许多遗物。这些是人类过去建立各种社会关系，进行各种社会活动的物质承担者和体现者。因此，对于这些遗物的分析研究，无疑有助于了解和说明人类过去的那些社会关系和社会活动，有助于了解和说明人类历史的进化发展。以往的史学研究对于这些遗物，虽然不乏真知灼见，但由于缺乏先进的技术手段进行观察和分析，只能凭感觉直观，加以各种推测，这就很难避免主观随意性，因而也很难充分利用它们说明人类过去社会面貌及其运动变化。
现代自然科学的高度发展，为人类认识和改造世界提供了最先进的技术手段，同时也深刻地影响到历史的研究方法。例如，对于许多古代文物，以往的历史研究往往无法确定它们的年代，现在则能通过古地磁法，热释光法，碳元素（即C14）测定法等技术手段加以科学的测定。其中碳素测定法运用得最为普遍。它利用放射性同位素的衰变规律，来考察古代遗留下来的有机物中C14放射性的减少程度，便可测定它们的绝对年代。如对旧石器晚期的山顶洞人，以往根据地层断代，估约为五万年前，现在通过碳素测定，确定其年代为距今18865±420rh，精确性大大提高。另外，对珍贵文物采用X射线荧光分析，中子活化分析等非破坏分析也是一种新的技术手段，它可以起到既不损坏珍贵文物，而又达到科学考察的目的，并且能揭开一些肉眼观察不到的秘密。例如使模糊不清的古画、古书显示出清晰的图像和字迹，从而恢复其本来面貌。
人类的历史活动还留下了汗牛充栋的历史文献，如果以个人的精力而论，即使皓首穷经也难以完成整理、研究工作。现代自然科学在这方面也提供了新的技术手段。例如，电子计算机的普及就为历史研究展示了新的前景。近年来，国外学者在历史研究中利用电子计算机建立历史资料库，利用复杂的计算技术处理史料的方法得到了广泛的应用。一些历史文献，甚至婚约、乡村户籍都成为分类编码的对象。电子计算机的应用，对于处理浩瀚的史料和大量的数据，具有很大的意义，它大大提高了史学研究的效率和精确性。
（四）治史应借助自然科学的某些方法
随着科学技术的不断发展，数学方法不仅在自然科学研究中，而且在社会科学研究中愈来愈受到人们的重视，辩证唯物论认为，任何事物不仅有质的规定性，还有量的规定性，任何事物都是质和量的统一体。不仅是自然现象，而且社会历史现象也都存在着质和量的统一。由于质要通过一定的量来表现，因此只有注意作量的考察和分析，才能更准确地把握事物的质。对于社会历史现象，既要注意质的方面研究，也要注意量的方面研究，并且要通过量来探求质。数学作为专门研究量的科学，它具有严密的逻辑性和广泛的适用性的特点，它不仅可以而且应该成为历史科学进行定量分析的方法和工具。
马克思、恩格斯、列宁都十分重视数学在社会科学研究中的作用。马克思在《资本论》中，列宁在《俄国资本主义的发展》和《帝国主义是资本主义的最高阶段》等著作中，都大量应用了数学方法和统计学方法。马克思曾经说过，一种科学只有当它达到了能够运用数学时，才算真正发展了。在以往的历史研究上，往往偏重于定性分析，只是作些笼统的、模糊的定性说明，而不注意定量分析，这显然是不能令人满意的。没有定量的分析，定性分析就缺乏可靠的依据，定量研究能使人们对社会的认识更深刻、更精确。在历史研究中，只有从定性分析提高到定量分析，才能实现历史科学的现代化和精确化。
把数学方法和统计学方法应用于历史研究，是近代和现代史学研究的一个明显趋向。远在六十多年前，梁启超就倡导过“历史统计学”。现在国外有的大学开设了“历史研究中数学方法”的专业课，还有人倡导“数学历史学”、“计量历史学”。近年来，国外学者利用数学方法对一些历史现象进行定量分析等方面，取得了一些令人注目的成就，尤其是经济史，更是使用数学方法最广泛的领域。这是值得我们学习和借鉴的。
现代科学中的系统论，也给历史研究提供了方法上的重大启示。系统论是第二次世界大战后出现的新兴学科。系统论认为，任何事物都是由一定数量的相互联系的要素组成的，而这些要素的联系既有纵向，又有横向，从而造成了事物纵横交叉的立体结构和复杂的矛盾运动过程。这种把对象看作是由相互作用着的要素组成的系统，并且对它的结构、功能和发展的规律性作研究的方法，称为系统论的方法。人类社会作为高级的物质运动形式，是一种比自然现象更为复杂的物质运动系统，马克思、列宁曾多次称社会为活的有机体，即由生产力、生产关系、上层建筑等基本要素构成的具有复杂结构和发展变化的有机系统。因此，在历史唯物主义基本原理指导下，借助系统论方法来研究考察复杂的历史现象，从整体着手，重视把握历史现象联系的一切中介及相互作用，这对揭示其发展规律，无疑具有一定的积极作用。
（五）史学和自然科学的统一
人类社会同自然界既对立又统一，前面所讲，就是人类社会和自然界相统一的一些表现。但是除了这些表现以外，人类社会和自然界还在更深的层次上统一起来。
人类的出现和人类社会的产生，是自然界长期发展的结果。同时人类社会形成之后又只有在和自然界的相互作用中，才能存在和发展。人类社会作为一种高级物质运动形式，与自然界迥异；但归根到底，二者统一于物质，凡物质运动的最一般规律，如对立统一规律，质量互变规律，否定之否定规律，以及本质和现象、必然和偶然等，自然和社会都是相通的，统一的，反映这一深刻统一的是哲学。
中外古今许多著名的思想家，尽管出发点不同，但都把自然、社会和人类思维看成是统一的。至于那些二元论者，虽然把精神和物质看成两个并列、独立的实体，但在物质世界方面，似乎也不把社会和自然界绝对地对立起来。从哲学所反映的层次上来看，这些思想家的问题不在于他们肯定世界的统一性，而在于他们主张统一于什么？就自然与社会方面来说，他们的问题也不在于肯定其中的统一性，而在于二者统一于什么，以及是辩证的统一，还是形而上学的同一？
马克思、恩格斯和列宁，都曾经着力批判过唯心史观，以及自然和社会关系上的形而上学观点。这种观点抹杀社会和自然界的根本区别，不是把自然界人格化和社会化，就是把社会自然化，如社会机械论、社会达尔文主义等等。马克思主义创始人把社会和自然界严格地区别开来，明确指出这是两种根本不同的物质运动形式，具有根本不同的性质和矛盾运动规律。但是，正如我们不能把他们批判唯心主义的统一观，看成是他们根本否认世界统一性一样，我们也不能把他们批判唯心史观，强调社会和自然界的根本区别，看成是他们主张机械的经济史观，主张社会和自然界的绝对对立。可惜的是，有不少后学只注意到了马克思主创始人所否定的一面，而忽视了他们所肯定的一面，并且把他们所否定的一面尽量夸大，以偏概全。于是一遇到有人谈思想意识和其他因素在历史发展过程的巨大作用，谈社会和自然界、社会科学和自然科学相互渗透等等，就认为是离经叛道。
当然，社会和自然界的关系不是单一的，而是多样化的，分层次的。社会和自然界的对立和统一在不同层次上，具有不同的情况和特点，不可一概而论。因此，一般说来，自然科学的方法不能直接用来研究社会现象，而要经过哲学的升华，变成哲学上的方法论，再用于社会历史的研究。马克思主义的经典作家都十分注意自然科学的研究方法和成果，并进一步把它们提高到哲学的高度进行概括和总结，然后推广运用于社会生活和社会历史的研究。马克思对19世纪三大发现，恩格斯在《反杜林论》和《自然辩证法》中，列宁在《唯物主义与经验批判主义》和《哲学笔记》中，都是这样做的。现代的系统论、控制论等方法也只有经过哲学的概括和总结，才能运用于社会历史领域。否则就会混淆自然和社会两种根本不同性质的矛盾，就会产生认识上的混乱。在历史上，有些思想家、史学家由于分不清这二者的根本区别，因而陷入了历史唯心主义的泥坑。例如，汉代的董仲舒以自然现象来比附社会现象，鼓吹“天人合一”，陷入了神秘的天人感应论。西方近代有些学者把生物学原理套用于人类社会历史，因而成为社会达尔文主义。这说明在历史研究中，既要反对因噎废食，也要反对不加区别地套用自然科学方法。
现代自然科学的迅速发展，为人类认识世界和改造世界提供了新的认识工具和方法，也使自然科学和社会科学的联系越来越密切。从历史上看，每一时代的历史观所达到的水平，是该时代的整个科学和科学思维所达到的水平的结果和标志，同时，它也能动员和指导人们去发展科学。因此，不仅史学需要借助于自然科学，自然科学也需要借助于先进的史学。但是对我们广大史学工作者来说，应当着重了解的，自然是现代自然科学必将促进史学研究的现代化，从而正确地处理史学和自然科学的关系。
