自然科学涵盖许多理科专业，除了显而易见的物理学和天文学，还包括数学、化学和地球科学。在《泰晤士高等教育》2019版自然科学世界大学榜单中，即评出了数学、物理、化学及相关学科领域世界最好的院校，共九百六十三所。
美国占据一百五十六个席位，前十也主要来自美国。前十名美国占七席，其余三所来自英国和瑞士，分别是牛津大学、剑桥大学和苏黎世联邦理工学院。
瑞士拥有世界上最大的粒子物理实验室——欧洲核子研究组织，它在自然科学领域表现优秀，占据九个席位。中国，英国、日本、德国、加拿大也表现良好，分别有63、59、53、41和26所高校入围榜单。
2019年数学、物理、化学专业世界顶尖的五所学校
普林斯顿大学
普林斯顿大学物理系的目标是传授关于物质世界的知识，让学生具备物理学家思维。物理学家能够将知觉、科学方法、近似法和解决问题的能力融于一体。物理系的课程涉及工程、物理学、生物物理学、计算生物学以及其他更偏于传统的物理知识。
在普林斯顿大学化学系，本科教学采取小班形式，随后，学生进入高年级论文课题。课题要求独立完成。在整个本科学习期间，专业教师直接为学生提供关照和帮助。
在数学系，普林斯顿大学每年大约招收一千四百名本科生。学习的内容涉及基本的数学证明、微积分和数论。随后，进入更加复杂的课题。
在美国，许多博士课程一开始并不涉及研究。但在普林斯顿大学，数学专业研究生一入学就开始从事独立的研究。
麻省理工学院
过去几年里，麻省理工学院在物理学领域的毕业生人数在美国首屈一指。它的物理学颇具规模，大约有教职人员七十五人，本科生三百人，研究生三百人。自1998年以来，物理系校友中已有四人荣获诺贝尔奖。
在物理系，本科新生的课程由一个名为“技术带动积极学习”(technology-enabled active learning)的教育倡议来带动。
在麻省理工学院，所有本科生都需要学习数学，许多学生会选择将数学作为主修或兼修(minor)。博士阶段的学习将获得哲学博士或理学博士学位——它们在级别上相当。
在研究生阶段，数学系将学生纳入应用数学或纯粹数学学位。学校鼓励应用数学方向的学生学习其他部门的课程，比如工程。
斯坦福大学
在斯坦福大学，至少在学业期间学习一门物理学的本科生约占一半。对于理工科专业的学习而言，这些课程提供了非常重要的培训。物理系开设有高度专业化的课程。此外，还为非技术类专业的学生开设导论性课程。
斯坦福大学的化学也很受欢迎。化学系设有化学物理学方向。这个特别的方向适合在数学和物理学方面有深厚的功底的学生。
在数学方面，斯坦福大学的学生可以主修或兼修。此外，有机会参加每年一度的数学竞赛。竞赛成绩优秀者和表现优秀者可获得现金奖励。(这项竞赛适合女学生参加。)
在研究生阶段，斯坦福大学在自然科学领域设有许多分支方向，从应用物理学到生物物理化学均有开设。攻读博士学位需要六年。
哈佛大学
每年，不包括与物理学相关的化学和数学，哈佛大学物理学专业大约有五十名毕业生。物理系本科课程灵活。和其他理科专业不同，物理学专业必修课更少。因此，在哈佛大学，物理学专业的许多学生都选择兼修数学、天文学、科学史或化学。
在哈佛大学，即便是本科生，也可以独立从事课题研究，在某些课堂上可以担任助教。
在社交和辅导方面，哈佛大学有一个活跃的社群。该社群有新生联谊会。而在文娱活动和课外讲座中，学生有机会和老师展开非正式的互动。
在研究生阶段，哈佛大学在物理学领域的主要研究包括：高能粒子物理、原子与分子物理、固态与液态物理、天体物理、核物理、统计力学、量子光学、数学物理学、量子场论、弦理论和相对论。
剑桥大学
在自然科学领域，剑桥大学一直以来有着优秀的教学和研究传统。主要校友包括：艾萨克·牛顿、詹姆斯·克拉克·麦克斯韦、欧内斯特·卢瑟福以及前不久逝世的斯蒂芬·霍金。在美国，本科生完成第一年学习之后才申报专业。但是在剑桥大学，本科生必须申请某一个专业。
剑桥大学在自然科学领域的课程涵盖生物学和物理学的大部分学科，从第二年起，即允许专修物理学、化学、生物学、地球科学或其他具体学科。
在剑桥大学，数学是一个单独的学位，通常也是公认的最难学的专业之一。这个专业的学生被亲切地称呼为“数学生”(mathmos)。这个专业分三个部分学习，从集合论到量子力学层层推进。
在研究生阶段，剑桥著名的卡文迪什实验室是大部分理科生从事物理学研究的所在地，每年大约接纳七十五名学生。这个领域的研究生项目包括物理学博士学位，以及科学计算、纳米科学、计算方法等方面的硕士学位。
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