第一篇 天地之间 3
1.大地悬空——我们站在哪里？ 3
大地下面竟然没有任何支持物 3
大地是球形的 4
地球有多大？ 5
我们脚下的大地在飞奔 6
为什么感觉不到大地在运动？ 7
地球不过是一丸微不足道的小球 8
2.大陆漂移——一个惊世骇俗学说的曲折经历 9
魏格纳其人 10
大陆漂移说的基本思想 11
激烈的反对和严厉的批评 12
人走茶凉 12
真理终究会闪光 13
感言 14
3.天外有天——我们并不是宇宙的中心 15
古人以为地球是宇宙的中心 15
原来，太阳才是太阳系的中心 16
其实，太阳也不是太阳系的中心，更不是宇宙的中心 18
宇宙根本就没有一个中心 18
话说回来 19
4.仰望星空——层次分明，秩序井然的宇宙 20
太阳系巡礼 20
银河系揽胜 21
河外星系和星系团远眺 24
宇宙疑云 25
5.皓月当空——告诉你一个真实的月球 26
月亮，千古吟咏的对象 26
月球，深入探索的天体 27
月球，死寂世界 28
月球资源，值得开发的宝藏 29
对月亮的错觉 30
对月相的误解 30
月食的成因 32
理解潮汐 32
6.开天辟地——宇宙大爆炸和宇宙学 34
多普勒效应和红移现象 35
哈勃定律 36
我们的宇宙在膨胀 37
宇宙大爆炸和宇宙学 37
热大爆炸宇宙模型的前提假设和理论基础 38
宇宙大爆炸的过程 39
宇宙大爆炸的证据 41
几个疑难问题 42
7.前途未卜——宇宙将走向何方？ 45
三种可能的宇宙模型难于取舍 45
宇宙正在加速膨胀 47
极大熵一说 47
恒星的起源和演化 49
宇宙能否“万寿无疆”？ 53
8.幸运人生——善待生命，珍惜资源 53
严格控制的宇宙演化初始条件 54
精确调整的物理参数 55
得天独厚的地球条件 56
恰到好处的地球公转 56
艰难曲折的生物进化历程 57
极度复杂的生命结构 58
多次博弈的传宗接代过程 59
9.拯救家园——满目疮痍话地球 61
危哉地球 61
淡水紧缺，水质恶化 62
我国水资源的窘况 63
土地荒漠化 65
温室效应危害 66
臭氧层空洞 66
核战争的威胁 67
未雨绸缪应对大劫难 68
如果人类真的消失了 69
拯救地球家园刻不容缓 70
第二篇 物含妙理 75
10.落体之争——一场挑战常识与权威的论战 75
独立的思考和有力的反诘 75
错误的成见从何而来 76
物体下落的快慢为什么与它的质量无关？ 77
关于方法论的一个诠释 79
11.动者恒动——不受力的物体也会运动吗？ 80
一个持续了几千年的误解 81
变速运动和加速度 81
牛顿的力学定律 81
牛顿的力学定律为什么与我们的生活常识相冲突？ 82
牛顿力学在什么坐标系中成立？ 83
12.振动与波——无处不在的一种运动方式 84
单摆及其振动 85
弦上的波动 87
音乐与振动 89
机械波种种 91
13.动静有别——莫把动态当静态 92
什么是动态问题 92
动态系统的复杂响应方式 94
动态系统操控中的危险所在 95
动态系统的超常性 97
14.苹果树下——万有引力遐思 98
地心引力和万有引力 98
万有引力定律的深远含义 100
料事如神的天体力学 103
15.挑战引力——通向太空之路 105
地心引力的强度 105
挣脱地球的引力需要高速度 106
抗衡地球的引力也需要高速度 107
挑战引力需要巨大的能量 108
火箭是提供巨大的发射速度的理想工具 109
航天和航空大不相同 110
16.兼视则明——奇妙的双目视觉 112
眼睛和针孔相机 112
人和动物的双目视觉 113
立体画，受欺骗的视觉 113
光泽感的实质 115
计算机双目视觉技术 115
单眼也能够产生立体视觉效果吗？ 117
注记 118
17.探微发隐——窥视微观世界的奥秘 119
从宇观进入微观的台阶 119
分子世界 120
激荡磅礴说气体 122
阵列整齐话晶格 124
敲开原子探究竟 126
物质的结构层次有无止境？ 128
18.光行有速——光速及其深远含义 128
伽利略测定光速的尝试 129
测定光速的天文观测方法 129
测定光速的机械方法 132
基于电磁波理论推断和测定光速 133
光速的特异秉性 134
19.波粒之争——光是什么？ 139
前奏 139
风波骤起，波粒之争拉开帷幕，微粒说暂居强势 141
证据迭出，波动说开始反击 142
光电效应，微粒说绝处逢生 144
电子是波，微粒说后院起火 146
微观世界的波粒二象性 147
20.时空漫谈——先哲聚首话时空（上） 149
惯性坐标系与伽利略变换 150
惯性坐标系与洛伦兹变换 152
四维时空连续区 159
21.时空漫谈——先哲聚首话时空（下） 160
狭义相对性原理的困难 160
牛顿万有引力定律的局限性和不足 162
等效原理及其推论 163
高斯坐标和广义相对性原理 168
基于广义相对性原理的引力理论 170
结语：时空观的革命 171
进一步阅读的书籍 173
跋语 177