第一章 理性的结晶——现代数学科学 1
一、当代数学概观 1
(一)代数学 1
(二)几何与拓扑学 3
(三)分析学与微分方程 6
二、理解数学 8
(一)数学：一种智力游戏 9
(二)数学：一种思维艺术 11
(三)数学：打开机会大门的钥匙 13
三、数学大厦的基础 17
(一)数学史上的三次危机 17
(二)数学基础及其四大学派 19
四、从证明走向实验 26
(一)四色定理：新世纪数学的钟声 27
(二)实验数学的诞生 28
(三)实验数学的意义 30
第二章 进化的逻辑——现代系统科学 36
一、信息论、控制论与系统论 36
(一)信息论 36
(二)控制论 42
(三)系统论 45
二、耗散结构理论与协同学 48
(一)耗散结构理论 48
(二)协同学 52
三、混沌学与新世界图景 55
(一)混沌学的诞生及其成就 55
(二)混沌概念的历史演变及其本质 59
(三)混沌学的重大意义 61
(一)复杂性科学的孕育与发展 63
四、走向复杂性 63
(二)什么是复杂性 64
(三)复杂性的各种“定义” 67
第三章 石破天惊的发现——现代物理科学 70
一、相对论与时空观 70
(一)狭义相对论的创立与新的时空观 70
(二)广义相对论的建立与引力之谜 73
二、量子力学 76
(一)量子论的提出与物质波的发现 76
(二)量子力学的建立 82
(三)量子力学的哲学解释 86
三、粒子物理与物质探源 89
(一)基本粒子的相继发现 90
(二)基本粒子的分类和相互作用 94
(三)基本粒子理论的探讨和发展 96
四、M理论的兴盛 99
(一)弦理论的发展 99
(二)M理论的诞生 101
第四章 我们来自何处——现代宇宙学 104
一、大爆炸：宇宙的起源 104
(一)大爆炸：宇宙的开端 104
(二)宇宙大爆炸之后的演化 106
二、地球的起源与演化 109
(一)地球的形成与内部结构 110
(二)大陆漂移理论与地球板块构造说 112
三、黑洞与宇宙的终结 117
(一)黑洞理论 117
(二)大挤压：宇宙的终结 123
四、霍金的新世界 127
第五章 生命的奥秘——现代生命科学 135
一、生命的本质、起源与进化 135
(一)生命的本质 136
(二)生命的起源 140
(三)生命的进化 143
二、人类基因组计划 150
(一)什么是人类基因组计划 150
(二)我们发现了什么 153
(三)人类基因组计划的ELSI研究 158
三、生存的环境 160
(一)生理生态学 161
(二)种群生态学 162
(三)群落生态学 163
(四)系统生态学 164
(五)应用生态学 165
第六章 模仿智慧——现代计算机科学 169
一、万能的图灵机 169
(一)什么是计算与丘奇——图灵论点 169
(二)算法论 174
二、时间、空间与计算复杂性 175
(一)时间复杂性与NP问题 176
(二)空间复杂性与并行计算 180
三、DNA计算机 183
(一)DNA计算的理论、特点和问题 183
(二)DNA计算：计算方式的进化 188
四、量子计算机 191
(一)量子计算机的概念与发展历程 191
(二)量子计算机的计算本质与计算方式 193
(三)量子计算机的重大意义 196
第七章 技术——科学的延伸——现代技术概览与反思 201
一、高新技术：当代技术发展的新前沿 201
(一)高新技术的产生 201
(二)操作生命——生物工程技术 203
(三)克隆生命——复制生命的技术 207
(四)新世纪文明的基石——纳米材料技术 212
二、人类对现代技术活动的反思 215
(一)对技术的哲学反思 216
(二)现代技术对人的挤压 218
(三)现代技术观对传统技术观的挤压 219
三、技术的社会价值 221
(一)技术的生产力价值 221
(二)技术的社会性价值 222
(三)技术的精神文化价值 223
第八章 科学问题：未来科学的走向 227
一、问题：科学的起点与方向 227
(一)科学始于问题 227
(二)21世纪100个科学难题 229
二、科学的问题及其对未来的影响 231
(一)数学问题及其对未来的影响 231
(二)物理学问题及其对未来的影响 238
(三)生命科学问题及其对未来的影响 243
三、反思科学 246
(一)科学的本质 247
(二)科学的精神 248
(三)科学的价值 250
参考文献 253
后记 255