در فلسفه طبیعت روشی که برای تحقیق در جهان طبیعت اتخاذ می شود باید با هدف و غایت خلقت جهان طبیعت هماهنگ باشد. طبیعت در فلسفه ابن سینا قلمروئی است از واقعیت که برای هدف و غایت خاصی خلق شده و همه پدیده های آن دارای معنی است و حکمت خالق آن همه جا هویدا است: «نظر کن به حکمت صانع که ابتدا کرد و اصول را بیافرید، دگر از آن اصول مزاجها را بیافرید، و هر مزاجی را برای نوعی خاص بساخت، و آنچه از مزاجها دورتر از اعتدال بود، از آن نوعی پدید آورد که از کمال دورتر بود و آن مزاجی که به اعتدال ممکن نزدیکتر بود، آن را مزاج مردم کرد تا آشیانه نفس گویا باشد» (اشارات، ص 51). طبیعت طبق تدبیر و نظام الهی بوجود آمده و غایت آن به تحقق رسیدن نظام احسن است. درباره عنایت خداوند نسبت به عالم شیخ چنین گوید: «عنایت احاطت علم باری تعالی است بر همه، و بدان که واجب است که همه بدان صفات باشد تا به نیکوترین نظامی بود، و بدان که آن ازو واجب است تا وجود موافق معلوم باشد به نیکوترین نظامی، بی قصدی و طلبی ازو، و علم او به کیفیت صواب اندر ترتیب وجود همه ازو، منبع فیض خیر است اندر همه» (اشارات، ص 153-154).
تکامل موجودات هدف اصلی طبیعت
طبیعت همه چیز را با یک قصد طبیعی حرکت می دهد و این قصد و هدف طبیعت رسانیدن موجودات به نیکی و کمال است به شرطی که موانعی در راه طبیعت قرار نگیرد. حتی آنچه به نظر بدی می آید، مانند پرپر شدن یک گل و مرگ یک حیوان، برای نظام کلی عالم لازم است و باعث خیر بزرگتری می شود. همه عناصر و معادن و نباتات و حیوانات به سوی کمال و نیکی بیشتر در حرکت است. مثلا در بدن انسان مرضی که به علت ازدیاد یکی از نیروهای بدن بوجود آمده باشد به وسیله طبیعت که نظم و اعتدال را دوباره برقرار می سازد مرتفع می شود.
رابطه زشتی و ماده
اگر زشتی در این عالم دیده شود، علت آن طبیعت نیست بلکه ماده و عدم موفقیت فعل طبیعت بر روی ماده است (رسالة القدر، ص 21-20). تا آن حد که طبیعت بر روی ماده اثر گذارد ماده را به سوی غایت و هدف تکامل سوق می دهد، لکن چون قوه و ماده بیش از آن است که طبیعت بتواند بر روی همه آن اثر کند، نقص و زشتی در این عالم دیده می شود. مرگ و فنا نیز که همه جا در طبیعت دیده می شود و به نظر انسان یک نوع بدی و شر است در نظام کل لازم است. مثلا مرگ انسان نفس او را آزاد می سازد تا بتواند به کمال برسد (طبیعیات شفا، ص 32).
طبیعت و حفظ نظام اعتدال
وظیفه طبیعت همچنین حفظ نظام و اعتدال و هماهنگی است که بر تمام عالم حکمفرماست. طبیعت موجودات را حفظ می کند و بقا هر نوع را از طریقی مطابق با وضع آن نوع امکان پذیر می سازد. هر حیوانی را غرائزی می بخشد مطابق احتیاجات آن تا بتواند خطر را دفع کند و احتیاجات خود را برآورد. هر عضو و آلتی که بدن حیوانات دارد به منظور انجام وظیفه خاصی مطابق با حوائج آن حیوان است.
منتهی شدن مطالعه طبیعت به معرفت الهی
مطالعه و تحقیق درباره طبیعتی که در آن حکمت خالق عالم جلوه گر است بالاخره منتهی می شود به علم الهی و معرفت به مبدء هستی. علم واقعی به هر شیء علم به ذات آن شیء و رابطه آن با وجود مطلق است که ایجاد کننده همه موجودات است و هستی و ذات همه اشیا از او سرچشمه می گیرد: «دانی که پادشاه چه چیز است؟ پادشاه بحق توانگر به حق است مطلقا، معنی توانگر می دانی، و هیچ چیز اندر هیچ چیز ازو بی نیاز نیست و ذات همه چیزها ویرانست، زیرا که ذات هر چیزی یا ازوست، یا از آن چیز است که از اوست، پس هر چیزی که جز ازوست، ویرا مملوک است، و وی را به هیچ چیز حاجت نه».
بنابراین علم حقیقی به هر شیء علم به وجود آن شیء و رابطه آن با وجود مطلق و کشف ارتباط بین کیفیات و صفات آن شیء با وجود آن است. آنچه از راه مشاهده و تجربه و استقراء مبنی بر آن بدست می آید جوانب ظاهری شیء است. علم واقعی باید این ظواهر و پدیده ها را با باطن و درون اشیا متصل سازد و علم به کنه و ذات موجودات بدست آورد.
تحقق ظواهر در پرتو باطن
تحقیق در جهان طبیعت فقط تحقیق در پدیده ها و یافتن یک سلسله رابط بین آنان نیست، بلکه تحقیق در پدیده و ظاهر است در پرتو رابطه ای که با درون و باطن دارد، و تحقیق در جزئی است با نظر به رابطه ای که بین آن و کلی موجود است. بنابراین علوم طبیعی مانند الهیات در نظر بوعلی همیشه با یک جنبه سری و درونی توأم است، و شیخ در بسیاری از موارد در آثار خود کشف یک نکته علمی را کشف سری دانسته است که منجر به اسرار دیگر می شود (اشارات، ص 19). بیان کردن مطالب هیچ گاه از سری که در کنه هستی نهاده شده است نمی کاهد و علم به جهان هدفش از میان برداشتن اسرار خلقت نیست بلکه تا حدی پی بردن به وجود این اسرار است.
هدف نهائی علوم علم به وجود مطلق و رابطه بین موجودات و او است. چنین علمی از قلمرو طبیعیات خارج است و علم الهی نام دارد و می توان گفت که جهانشناسی بکاربردن اصولی است که در الهیات به اثبات رسیده و مسجل شده، در قلمرو جهانی.
پس از کشف و اثبات این اصول می توان به استدلال و مشاهده و تجربه در علوم طبیعی دست زد و از هر یک برای کشف مطالبی استفاده کرد. لکن علمی که از این انحاء بدست می آید فقط در دامن حکمت و اصول اجتناب ناپذیر آن ارزش و معنی دارد. به همین دلیل ابن سینا از مشاهده و تجربه و استقراء در طبیعیات استفاده کرده در حالی که اصول کلی طبیعیات را از علم الهی اخذ کرده است.
مثلا در کتاب قانون پس از این که اصول طب را مبنی بر عقاید کلی جهانشناسی که از حکمت بدست آمده نهاده است، شیخ به مشاهده و استقراء بر اساس نتایج مشاهدات خود پرداخته و روشی پیش گرفته است که به روش تجربی علوم جدید شباهت فراوان دارد. همچنین در علم جو با استفاده از اصول کلی طبیعیات شیخ به تجربه درباره انعکاس نور در ذرات آب هنگام آب دادن باغها پرداخته و سعی کرده است تا از این راه به ماهیت قوس قزح پی برد. و نیز در نجوم که در دوران آخر عمر به آن دلبسته شد، شیخ به ترصد و مشاهده پرداخت و حتی آلت نوینی برای اندازه گیری دقیقه و ثانیه مدار کواکب به نحو آسان تری ساخت. در معرفة الارض یا زمین شناسی او به مشاهدات دقیق فراوان پرداخت و خشک شدن و تحجر رسوبات ساحل رود جیحون را با طریق پیدایش سنگهای رسوبی در طبیعت مقایسه کرده و آهنی را که از یک سنگ شهابی بدست آمده بود با آهن معادن معمولی سنجید.
شناخت جزئیات در پرتو اصول کلی عقلانی
علوم طبیعی و ریاضی که شیخ الرئیس با آن سر و کار داشت شامل تقریبا همه علوم آن زمان می شود و رسالات او از یک سو مربوط به علم حیل و ماشینهای ساده است و از سوی دیگر به تمثیلات عرفانی و علوم سری. مطالعه و تحقیق درباره طبیعت در نظر شیخ شامل است بر همه مراتب جهان از ادنی مرتبه جهان تا عالم روانی و نفسانی. وانگهی برای نیل به علم در این قلمروی وسیع او از همه روشهائی که در شناخت در مقابل انسان نهاده شده استفاده کرده است، از حواس خارجی گرفته تا استدلال و بالاخره کشف و شهود عقلانی.
هر کدام از این طرق انسان را با یک نوع دانش درباره طبیعت آشنا می سازد و نیز هر یک دارای محدودیتهای این جهان است و می تواند تمام جزئیات را در کلی و کثرت را در وحدت جذب کند. اموری که از راه حواس کشف شده است تا هنگامی که به وسیله نیروی عقلانی در یک نظر کلی درباره جهان جذب نشود بی معنی و بی ارتباط است و فقط در پرتو اصول کلی عالم عقلانی است که جزئیات عالم کثرت و شعب گوناگون علوم طبیعی ارزش یافته و می تواند انسان را با آشکار ساختن پیوستگی همه موجودات و اتکا و ارتباط این عالم با عالم بالا به سوی علم واقعی هدایت کند.