第一篇 序幕 星星和原子 1
第1章 科学的方法：经验与概念 3
1.1 星尘：邀请你访问科学 3
1.2 观察夜空 5
1.3 古希腊理论：地心宇宙 9
1.4 哥白尼理论：日心宇宙 16
1.5 开普勒理论：以太阳为焦点的宇宙 20
1.6 科学革命：大自然与心智的对话 24
1.7 哥白尼革命：近代科学的黎明 29
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 32
第2章 原子:事物的本性 37
2.1 古希腊的原子：最小的碎片 37
2.2 原子和分子 40
2.3 米制长度和10的乘方 42
2.4 原子解释事物的能力：紫罗兰的香味 44
2.5 原子是多么微小：我们人人都在吸入别人呼出的空气 47
2.6 原子唯物论：原子和虚空 50
2.7 三种原子模型：古希腊模型、行星系模型和量子模型 53
2.8 化学与生命：原子曾为你做过些什么 54
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 57
第二篇 牛顿式宇宙 一个像钟表一样运转的王国 63
第3章 物体怎样运动:伽利略的问题提得恰当 65
3.1 亚里士多德物理学：常识性看法 66
3.2 我们是怎么知道的？亚里士多德物理学的困难 67
3.3 惯性定律：牛顿物理学的基石 70
3.4 运动的量度：速率和速度 74
3.5 运动的量度：加速度 76
3.6 伽利略的落体定律 78
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 82
第4章 物体为什么这样运动 87
4.1 力：使物体加速的原因 88
4.2 把力和加速度联系起来 90
4.3 牛顿运动定律：牛顿物理学的核心 92
4.4 重量：物体所受的重力 95
4.5 作用力与反作用力定律：你不能只做一件事 97
4.6 牛顿遇到汽车 99
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 103
第5章 牛顿心目中的宇宙 108
5.1 万有引力的观念：苹果和月亮 109
5.2 万和引力定律：推动最远的星球 112
5.3 引力坍缩：太阳系的诞生和死亡 117
5.4 引力坍缩：质量更大的恒星的死亡 120
5.5 牛顿世界观：一个平权的、机械论的宇宙 124
5.6 超越牛顿：牛顿物理学的局限性 128
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 130
第三篇 向新物理学过渡 135
第6章 能量守恒:你不能超支 137
6.1 功：用一个力移动某个物体 138
6.2 功与能：一个简单的例子 140
6.3 对能量的定量考察 141
6.4 能量：做功的本领 142
6.5 能量定律：能量是永恒的 144
6.6 能量转换 148
6.7 功率：能量转化的快慢 150
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 153
第7章 热力学第二定律:连不盈不亏也不行 158
7.1 热传递 159
7.2 热机：用热能做功 160
7.3 能量的品质：逐步降级 163
7.4 熵的法则：为什么连不盈不亏也不行 164
7.5 汽车 168
7.6 运输效率 170
7.7 蒸汽发电厂 172
7.8 资源使用与指数增长 175
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 181
第8章 光与电磁 186
8.1 波：和进的某种特别的东西 186
8.2 干涉：波独有的行为 189
8.3 光：是粒子还是波 193
8.4 电力：电磁力的一部分 197
8.5 磁力：电磁力的另一部分 198
8.6 内部有电的原子：原子的行星系模型 200
8.7 原子的行星系模型：一个有用的理论 203
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 206
9.1 力场：空间的扰动 210
第9章 电磁波 210
9.2 光的电磁波理论 212
9.3 牛顿宇宙观的瓦解 216
9.4 完整的波谱 218
9.5 太阳辐射：来自我们的恒星的光 221
9.6 全球臭氧枯竭 223
9.7 全球变暖 230
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 238
第四篇 后牛顿宇宙观 观察者的闯入 243
第10章 相对论 245
10.1 爱因斯坦：反传统的叛逆者 246
10.2 伽利略相对性：牛顿物理这中的相对性 248
10.3 相对笥原理：爱因斯坦的相对性 250
10.4 光速的不变性：奇怪然而是真的 251
10.5 爱因斯坦的逻辑、唯物主义和科学的逻辑 255
10.6 时间的相对性：时间是人们从时钟上测量出的量 257
10.7 时间旅行：你不能再回到原处 263
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 265
第11章 受因斯坦心目中的宇宙 270
11.1 空间的相对性：空间是人们用尺子测量出的量 271
11.2 爱因斯坦得出的速度的相对性 273
11.3 质量的相对性：惯性是相对的 275
11.4 E=mc2：能量有质量，质量有能量 278
11.5 相对论和牛顿物理学的世界观 282
11.6 爱因斯坦的引力 283
11.7 宇宙的形状和命运 289
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 294
第12章 我国是孤独的吗?探寻地外智能 298
12.1 还有其他适于生命的“好”地方吗 299
12.2 在“好”行星上生命会发展起来吗？地球上的生命是怎样发展起来的 304
12.3 智能是生命的特征吗 307
12.4 智能生命会发展技术吗 308
12.5 星际交流和星际旅行：我们能够进行星际接触吗 309
12.6 他们在哪儿？技术文明能够持久吗 313
12.7 外星人曾访问过地球吗？不明飞行物和伪科学 316
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 320
第13章 量子理论 324
13.1 后牛顿革命 324
13.2 量子化：光电效应 326
13.3 辐射：是波还是粒子？自然界的二象性 330
13.4 电子波干涉效应 333
13.5 实物：是粒子还是波？量子之迹 338
13.6 场：大自然不知道她下一步将做什么 341
13.7 实物和辐射的量子理论 344
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 345
第14章 量子理论的宇宙观 349
14.1 我们是怎么知道的？观察原子光谱 350
14.2 原子的量子理论 352
14.3 不确定原理：一个粒子的可能性疆域 358
14.4 量子跳变 362
14.5 相互连结性原理：不可思议的超距作用 366
14.6 它的涵义是什么？量子理论在实在 370
14.7 朝向一个后牛顿世界观努力 372
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 374
第五篇 原子的内部 原子核之火,太阳之火 379
第15章 原子核和放射性:一种新的力 381
15.1 核力：第三种胶 382
15.2 核能和核结构 383
15.3 放射性衰变：原子核的自发蜕变 385
15.4 半衰期：一个原子核在何时衰变 388
15.5 放射性年代测定：我们开始出现于何时 390
15.6 人体受致电离辐射的照射 395
15.7 风险评估：在一个技术社会里如何对待风险 398
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 402
第16章 聚变和裂变:一种新能源 407
16.1 聚变：太阳中的天火 408
16.2 核能曲线 411
16.3 宇宙和原子的创生：我们都是星尘 412
16.4 裂变的发现：过渡到一个新时代 416
16.5 链式反应：解开锁着的经作用力 419
16.6 曼哈顿计划和裂变武器 422
16.7 聚变武器：地球上的天火 428
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 430
第17章 能量的未来 434
17.1 能量简史 435
17.2 今天的能量使用情况和未来的可能性 437
17.3 核动力是怎样工作的 440
17.4 技术评估：对不可再生能源的评价 443
17.5 核动力问题 445
17.6 未来的能量方案：可再生能源 448
17.7 未来的能量方案：节能 453
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 455
第18章 量子场:相对论与量子论相遇 460
18.1 量子化的场：粒子存在的原因 460
18.2 量子电动力学：有关电子和光的奇妙理论 462
18.3 反物质 465
18.4 电弱统一：中微子 470
18.5 大统一：夸克 473
18.6 更大的统一：引力与暴胀的宇宙 478
概念与术语小结，复习题，讨论题，习题 483
跋：总结 486
奇数题号思考题和习题答案 490
术语词汇 503
图片版权声明 518
中英译名对照及索引 521
译后记 537