长期以来，科学家一直使用数学来研究宇宙的基本物理性质，从某种程度上而言，宇宙本身就是数学，宇宙学家马克斯·塔马克认为宇宙中的一切事物，当然也包括人类在内都是一种数学结构，所有的物质都是由粒子组成，而粒子就具有一些普遍性的性质，比如自旋等，其中就涉及到一些单纯的数学问题，然而宇宙空间本身就是多维的，其仍然还是数学问题。因此，宇宙学家塔马克认为我们的宇宙学研究，其实就是对数学的研究，宇宙物理建立在数学的基础之上。

科学家预测某一天体物理现象、观测都要涉及到物理和数学，曾经有科学家认为数学是用来解释自然世界的工具，而自然界中的发现需要数学来加以解释和研究，尤其是在宇宙学上。比如海王星的发现就涉及到数学问题，科学家通过行星轨道和引力的推算发现另一颗大质量天体的存在，此外天体观测上使用到的射电波、探索物理学的前沿领域比如希格斯玻色子的发现仍然要使用大量的数学模型，可以认为数学是探索一切事物的基础。

在微积分问世之后，我们的科学技术出现了突飞猛进的发现，新的计算方法可以解决难以想象的空间几何问题，甚至有人认为我们可以用数学来描述我们的大脑，而人类的大脑则被认为是宇宙中最为复杂的结构之一，因为大脑产生了意识。

关于意识的问题，科学家认为同样可以用数学来描述，如果用著名科学家卡尔·萨根的描述，那么大脑是一个容量非常大的空间，却集中在一个非常小的空间内，说明大脑的信息集成度极高，而意识很可能是对外界信息的感知和反应，并且以某种极为复杂的方式对信息进行处理，这一切的背后则是数学定律在起作用。

科学家认为物理学上的许多重大突破都涉及到一度被认为是两个独立的事物，即能量和物质、时间和空间、电和磁等，其中也存在着数学的身影，但也有评论指出，如果大脑仅仅是数学组成，是否意味着自由意识是不存在的？粒子的运动可以用公式来计算呢？在这方面人类的认知领域还存在许多空白。