معنای اصلی و نخستین علم، دانستن در برابر ندانستن است (معادل کلمه Knowledge در انگلیسی). در این معنا، علم در برابر جهل قرار می گیرد. لذا به هرنوع دانستنی صرف نظر از نوع آن علم می گویند. کسی عالم است که جاهل نباشد. مطابق این معنا، اخلاق، ریاضیات، فیزیک، نجوم و … علم هستند و هرکس که یکی یا چندتا از آن ها را بداند، عالم نامیده می شود.علوم تجربی براساس تجربه و مشاهده و از راه آزمون به دست می آید و به علومی گفته می‌شود که از ثبات و قطعیت برخوردار بوده و در هر مکان و زمان مشابه، قابل تجربه و تکرار باشد و نتیجه مشابه و مشخص حاصل شود. در غیر این صورت ابطال می‌شوند (ابطال پذیری از خواص این علم است). آزمون ها به دنبال فرضیه هایی که شخص در ذهن دارد، صورت می‌گیرد. برای آن که ببیند آن طوری که در مورد قضیه تصور کرده درست است یا نه؟

علوم تجربی سه شاخه اولیه و اصلی دارد یعنی علم شیمی و علم فیزیک و ریاضی. علم شیمی محدود به علم مواد است و در حوزه خارج مواد حرفی برای گفتن ندارد و برای اثبات اتم، مولکول و . . . وابسته به علم فیزیک است. علم فیزیک علم گسترده‌تری است و به کمک ریاضیات قوانین حرکت، نور و . . . را توضیح داده و اغلب اتفاقات اطراف ما را توجیه می‌کند و حتی نظریاتی در مورد نحوه خلقت جهان هستی ارائه می نماید. به نظر می‌آید مطمئن‌ترین قسمت علوم تجربی ریاضیات باشد، چرا که به مرور زمان با پیشرفت علوم دائما نظریات و قوانین علمی فیزیک و شیمی تغییر می‌کنند مثلا نظریه کوانتومی نظریات نیوتونی را زیر سئوال برده و کم اعتبار کرده ولی از اول تاریخ مسائل ریاضی تغییر چندانی نکرده‌اند به طور مثال حاصل ضرب عدد دو در خودش همیشه چهار بوده. آیا واقعا چنین است؟

قرن نوزدهم ونیمه اول قرن بیستم دوران رشد و غرور علوم تجربی بود و تصور می شد از رازهای جهان پرده برداشته شده و همه معماهای جهان از طریق علوم تجربی حل خواهد شد. ولی نه تنها این گونه نشد بلکه ضعف این علوم بیشتر مشخص گردید و با پیشرفت این علوم برخی از اصولی را که به آن ها رسیده بودند زیر سئوال رفت. بطور مثال، اول ثابت شده بود که نور بسته هایی از انرژی است که به شکل فوتون از منبع نورانی پرتاب می شوند. بعد مشخص شد که نور خواص حرکت موجی دارد و بررسی های اخیر نشان می دهد که نور خواص کوانتومی از خود نشان می دهد و در آینده شاید مطالب جدیدتر دیگری مشخص خواهد شد.