第一部分 3
第一章 历史的回顾 3
第一节近代科学的产生和它的发展道路 3
第二节19世纪各门科学的主要成就 6
一、物理学 6
二、化学 9
三、生物学 12
目 录 15
第二版序 15
四、地球科学 16
第一版序 17
五、天文学 17
六、数学 18
引 言 19
第三节19世纪的技术和生产的发展 20
第四节19世纪科学的概貌和世纪末的物理学危机 25
一、20世纪物理学革命的序幕——X射线、放射性和电子的发现 29
第二章物理学的革命 29
第一节原子物理学的开拓和进展 29
二、原子可变性和同位素的发现 32
三、关于原子存在的争论和解决 34
第二节狭义相对论和广义相对论的建立 38
一、以太之谜和洛伦兹的解答 38
二、狭义相对论的创立和新的空时观 40
三、广义相对论的建立和它的实验验证 43
第三章物理学的革命（续） 49
第三节量子论的建立和发展 49
一、紫外灾和普朗克的量子论 49
二、爱因斯坦的光量子论和光的波粒二象性 51
三、玻尔的原子结构理论 52
四、旧量子论的困难和物质波的发现 54
五、量子力学的建立 56
二、原子核组成的理论探索和中子的发现 61
一、原子核人工嬗变的实现 61
第一节原子核物理学的形成和伟大成就 61
第四章核物理学和粒子物理学的产生和发展 61
三、从重核裂变的发现到原子弹的制造 63
四、热核聚变的发现和受控热核反应的探索 67
第二节层出不穷的基本粒子 72
一、基本粒子的陆续发现 72
二、基本粒子的种类和性质的研究 75
三、基本粒子理论的探讨和发展 77
四、强大的实验手段——粒子加速器的发展 80
第五章凝聚态物理学的发展 85
第一节 向固体的微观结构进军 85
一、划时代发现的序曲 85
二、劳厄的发现和布拉格的发展 86
三、晶体的结构分析 87
四、非晶态与准晶态 88
一、固体电子理论的提出 89
第二节对固体导电本质的认识 89
二、固体量子论的继续发展 90
第三节半导体物理和技术的崛起 91
一、晶体管的发明 91
二、半导体技术蓬勃发展 92
三、半导体物理的新进展 93
第四节物质的磁性 94
一、对物质磁性的唯象研究 94
二、磁性物理的发展 95
第五节极端条件的引进 96
一、向绝对零度趋近 96
二、高压下的物质 97
第六节宏观量子现象 98
一、超导电性 99
二、液氦的超流动性 103
第六章化学发展的新时代 106
一、元素周期律的科学阐述 107
第一节化学元素周期律的科学基础及其发展 107
二、同位素化学 108
三、元素周期表的新发展 110
第二节 化学键理论的建立和发展 111
一、原子价的电子理论 111
二、建立在量子力学基础上的现代化学键理论 112
三、络合物化学键理论的建立和发展 116
第三节 晶体和分子结构的研究 117
一、X射线衍射分析法的成就 117
二、结构研究和分析方法的发展 118
三、结构研究的重大成果和进展 121
第四节有关化学反应的几个理论的发展 123
一、化学热力学理论的发展 123
二、化学动力学的发展 125
三、溶液理论的发展 128
四、催化作用及理论的发展 129
五、现代无机化学的重要进展——电子转移理论的建立和发展 131
第五节焕然一新的分析化学 132
一、光学分析法 133
二、电化学分析的发展 134
三、色层分析法的建立和发展 134
四、现代分析化学的特点 135
第七章生物化学的蓬勃发展 137
第一节生命物质组成成分研究的历史 138
一、关于蛋白质的研究 138
二、关于核酸的研究 140
三、淀粉和纤维素等糖类的研究 141
第二节新陈代谢途径的基本阐明——20世纪前叶生物化学的主要成就 141
一、糖酵解的研究历史 142
二、糖原的生物合成 143
三、脂肪和蛋白质的代谢 144
四、三羧酸循环的阐明 145
五、示踪元素的应用和代谢的动态研究 147
第三节 生物能的探讨和ATP的发现 148
第四节酶和辅酶的研究，生物氧化特点的揭示 149
一、酶和辅酶的研究 149
二、生物氧化特点的揭示 151
第五节光合作用研究的进展 153
一、20世纪早期的研究 154
二、希尔反应 154
三、光合碳循环 155
四、光合磷酸化 157
五、两种光反应系统与光合作用中心 158
第六节生命起源的探索 159
一、地球外物质及生命起源 159
二、米勒的模拟实验及其他重要发展 160
三、团聚体和微球体的研究 162
四、最早的细胞及其进化途径 163
一、科学基础和理论前提 165
第一节现代遗传学的产生 165
第八章遗传学的产生和发展及其对进化论的影响 165
二、孟德尔确立的遗传规律及其意义 167
第二节遗传学的建立及其与细胞学的结合 169
一、初创10年 169
二、遗传的染色体学说 170
第三节 向分子水平过渡阶段的生化和微生物遗传学 174
一、基因通过酶控制代谢 174
二、几项重要发现 176
三、DNA是遗传物质 178
第四节在分子水平上的巨大进展 179
一、DNA的结构和自我复制 179
二、基因的细微结构 180
三、DNA决定RNA,RNA决定蛋白质合成 181
四、基因突变及基因损伤的修复 182
五、基因工程的出现 183
六、基因概念的演变 183
第五节遗传学与进化论 184
一、孟德尔的发现对进化论的意义 185
二、遗传学与达尔文主义的对立 185
三、遗传学与达尔文主义的结合 186
四、现代进化论——综合进化论 187
第九章生物学的划时代突破——分子生物学和细胞生物学的诞生和发展 192
第一节分子生物学的诞生和发展 192
一、分子生物学的孕育阶段 193
二、DNA双螺旋结构的建立及其生物学含义 196
三、蛋白质和核酸的测序和人工合成 198
四、遗传密码的破译 199
五、中心法则的建立和发展 201
六、基因的调节控制——半乳糖操纵子理论的建立 202
七、重组DNA技术的建立和关于生物危害的争论 203
八、人类基因组计划的制定和实施 205
九、糖类的细胞识别作用的发现 206
十、核酸三螺旋的发现 207
第二节细胞生物学的产生和发展 209
一、关于细胞概念的发展 210
二、细胞膜的结构和功能研究 211
三、染色体结构的研究 213
四、线粒体的结构和功能的研究 215
五、细胞骨架和核骨架的研究进展 216
第十章神经生物学的进展 219
第一节神经系统结构的研究 220
一、神经元理论的建立 220
二、对突触的认识 221
第二节神经兴奋传导的研究 222
一、神经的电传导 222
二、膜电位和动作电位离子机理的揭示 223
三、神经化学递质的研究历史 224
四、受体和离子通道的研究 228
一、反射学说的发展 229
第三节人和高等动物脑功能的研究 229
二、功能区的定位 230
三、脑电活动的发现和进展 233
四、感觉的研究 234
第四节简单神经系统的研究 237
一、对海螺（Aplsia）的研究 237
二、对视网膜的研究 238
第十一章地球科学的发展 240
第一节从大陆漂移说到板块构造说 240
一、大陆漂移理论的历史渊源 240
二、魏格纳大陆漂移说的兴衰 242
三、板块构造说 244
第二节 自然地理综合体研究的兴起 248
一、长期存在的自然地理综合体思想及近代地理学危机 248
二、自然地理综合体研究的兴起 249
三、对自然地理综合体的精确研究 251
第三节天气预报的进展 254
第十二章20世纪天文学的发展 261
第一节从光学天文学到全波天文学 261
第二节观测设备、技术和方法 263
一、望远镜的大型化 263
二、望远镜的新原理和新技术 263
三、辐射接收器的高效化 264
四、分辨率的提高 265
第三节太阳系天体 266
五、空间技术和计算机的引进和应用 266
第四节太阳 270
第五节恒星和星际物质 272
第六节星系和其他河外天体 278
第七节宇宙及其大尺度结构 280
第十三章20世纪的数学 284
第一节上半世纪的数学 284
一、关于数学基础的争论 284
二、抽象代数学的兴起 286
三、解析数论的发展 288
四、拓扑学的发展 289
五、微分几何学 290
六、古典分析的进步 292
七、泛函分析的诞生 293
八、动力系统 295
九、概率论 296
十、回顾与前瞻 298
第二节第二次世界大战之后数学的发展 299
一、代数拓扑学及微分拓扑学 299
二、代数几何学 302
三、不定方程 306
第十四章20世纪的应用数学 309
第一节数理科学 310
第二节计算数学与计算机科学 313
第三节统计数学 317
第四节运筹学 320
一、数学规划 321
二、具有随机模型的运筹问题 322
三、对策论 323
四、决策理论和决策分析 324
五、组合数学 325
第二部分 331
第十五章新兴技术的关键——电子学的发展 331
第一节 电子器件、元件和电路 332
一、真空电子器件 332
二、电子元件和电子管电路 334
三、固态电子器件、微电路和纳米电子学 335
四、真空微电子器件的兴起 337
第二节通信 338
一、概述 338
二、微波接力通信 339
三、卫星通信 340
四、光纤通信 341
六、综合业务数字通信网 343
五、移动通信 343
七、信息高速公路 344
八、正在发展中的新型通信系统 345
第三节广播与电视 346
一、广播 346
二、电视 348
第四节雷达 349
一、早期发展阶段 349
二、相干雷达体制的发展 350
三、星载雷达和数字处理技术的发展 350
第五节遥感、遥测与遥控 351
一、遥感 351
二、遥测 352
三、遥控 353
结语——电子学的广泛应用和发展前景 353
第一节计算机的产生和早期的发展 356
第十六章第三次技术革命的标志——计算机的发明和发展 356
一、先驱者的道路 357
二、从机电计算机到电子计算机 359
三、ENIAC,EDVAC和计算机革命 360
第二节通用计算机的世代更迭 363
一、第一代计算机 363
二、第二代计算机 363
三、第三代计算机 364
四、第四代计算机 365
五、巨型机的研究与发展 367
六、计算机发展史上的第三次革命——微处理器的诞生、发展及其深远影响 374
第十七章第三次技术革命的标志——计算机的发明和发展（续） 385
第三节软件的发展 385
一、早期的探索 386
二、软件危机 387
三、软件工程概念的形成 391
四、软件开发工程化技术的进一步发展 395
五、近期软件的发展趋势 399
第四节计算机与社会 402
一、对经济的影响 403
二、数据库应用及其对社会的影响 404
三、对军事的影响 405
四、对教育的影响 406
五、社会对计算机发展的影响 407
第十八章 自动化技术科学的形成和发展 413
第一节 自动化技术的形成 414
一、自动装置的雏形 414
二、自动调节装置的稳定性 415
三、自动化学科初步形成 416
第二节局部自动化 416
一、单一过程的局部自动化（单机自动化） 416
二、自动调节系统与经典控制理论 417
三、初步形成自动化技术工具的体系 419
一、最优控制与现代控制理论 420
第三节综合自动化 420
二、多机和机组自动化向综合自动化过渡 422
三、遥测遥控向遥技术发展 424
第四节 向广度发展，实现大系统和复杂系统的控制 425
一、大系统 425
二、复杂系统与巨系统 426
第五节 向深度发展，实现智能控制 427
第十九章人工智能的发展道路 432
第一节 人工智能的历史背景 432
一、历史渊源 432
二、重要事件 432
第二节启发程序→专家系统 433
一、启发程序 434
二、专家系统 435
第三节神经细胞模型→神经网络模型 436
一、神经细胞模型 436
二、神经网络模型 437
第四节控制论动物→智能机器人 438
一、控制论动物 438
二、智能机器人 439
第五节人工智能的学派分析 440
一、“符号主义”学派 440
二、联结主义学派 441
三、行为主义学派 441
四、总结与展望 442
第二十章激光技术的产生和发展 444
第一节激光器的诞生 445
一、受激辐射概念的提出 445
二、微波波谱学的创立 447
三、微波激射器的问世 448
四、激光器的诞生 450
一、激光谱线越来越丰富 452
第二节激光器件与技术的发展 452
二、大能量激光器 454
三、短脉冲和超短脉冲激光技术 455
第三节激光应用的发展 456
一、工业材料加工 457
二、光盘 457
三、激光照像排版 458
四、医疗诊断 458
五、光通信 459
六、全息照相 460
七、激光分离同位素 461
八、激光核聚变 461
九、激光高能武器 462
十、准直、测距和制导 463
十、计量基准 463
十二、在基础科学——物理学、化学、生物学中的应用 464
第一节空间运输工具的进步 467
一、气球 467
第二十一章人类探索和利用空间的历史 467
二、火箭 469
三、航天飞机 476
第二节卫星、飞船、空间站技术的发展 479
第三节利用空间为人类造福 484
一、应用卫星 485
二、科学卫星与空间探测器 489
三、载人飞行与地球轨道空间站 493
第四节遥感技术的发展 494
第二十二章信息论、控制论和系统论的产生和发展 499
第一节信息论 499
第二节控制论 503
第三节系统论 508
第四节信息论、控制论和系统论的关系和展望 512
第二十三章材料生产技术和材料科学 514
第一节金属材料生产和研制的新进展 515
一、钢的生产和技术 516
二、合金钢及镍铬合金 518
三、铝、镁、钛及其合金 519
四、稀有金属和稀土元素 521
第二节新型材料——高分子合成材料 521
一、高分子科学的建立和发展 521
二、合成橡胶 523
三、塑料 524
四、化学纤维 526
第三节重放异彩的无机非金属材料 527
一、陶瓷制品 528
二、玻璃 530
三、水泥 532
第四节复合材料 533
第五节关于材料科学基础研究的进展 535
第二十四章能源开发和利用的历史 539
第一节能源结构的转变 539
一、煤炭 540
第二节化石能源的发展 540
二、石油 543
三、天然气 544
第三节 电能的发展 546
一、火力发电 546
二、水力发电 548
三、核能发电 549
第四节新能源的发展 551
一、太阳能 551
二、风能 553
三、地热能 554
四、海洋能 555
五、生物质能 557
第五节节约能源 558
一、节能立法 559
二、节能政策 559
四、建筑物节能 560
三、工业节能 560
五、运输节能 561
第二十五章发动机和机械制造技术的发展 563
第一节发动机技术的发展 563
一、蒸汽发动机 563
二、内燃机 565
三、燃气轮机和喷气发动机 568
第二节机械制造技术的发展 571
一、毛坯 571
二、机床 572
三、柔性制造和计算机集成制造系统 578
四、刀具材料和涂层技术 581
五、量具 582
六、机械手和机器人 583
第三节标准化、系列化和通用化的产生和发展 585
一、标准化 585
三、通用化 586
二、系列化 586
第二十六章建筑技术的发展 588
第一节建筑材料的发展 588
一、水泥和混凝土 588
二、钢材 589
三、钢筋混凝土 590
四、塑料建筑材料 590
第二节建筑结构的发展 591
五、其他 591
一、大跨度结构 592
二、高层结构 594
第三节建筑工艺的发展 596
第二十七章交通运输技术的发展 598
第一节水上运输 598
一、动力装置 599
二、船的结构、性能和制造技术 600
四、新型船 601
三、专用船 601
五、导航、航海仪表和安全技术 602
第二节铁路运输 603
一、机车和动力装置 604
二、列车的结构和安全技术 605
三、路基和轨道 606
四、桥梁和隧道 606
五、新型高速列车 607
第三节公路运输 608
一、客车 609
二、货车 610
第四节航空运输 611
一、运输机的发展 611
二、导航和安全技术 613
第五节管道运输 614
第二十八章现代军事技术的发展 616
第一节第一次世界大战 617
一、一般武器的发展 618
二、海战武器的发展 619
三、空战武器的出现 621
第二节第一次世界大战后至第二次世界大战 623
一、传统武器的改进 623
二、新武器的出现 625
第三节第二次世界大战以后 627
一、常规武器的发展 627
二、导弹和反导弹技术的发展 629
三、军用卫星与反卫星作战 632
四、核武器的新发展 634
五、化学武器与基因武器 636
六、1991年海湾战争所显示的军事技术 637
第四节现代军事技术对战争实践的影响 639
一、从直接实践到间接实践 639
二、从体力对抗到智能对抗 640
三、从无限战争到有限战争 641
第二十九章医学科学的迅速发展革新了卫生事业的面貌 643
第一节历史回顾和20世纪医学发展的概况 643
第二节化学治疗和抗生素治疗 646
第三节 免疫疗法和免疫学的发展 647
一、免疫疗法 648
二、免疫化学的发展 649
三、细胞免疫的发展 650
四、免疫理论的发展 650
五、免疫遗传学的发展 652
第四节 内分泌紊乱和激素调节 653
第五节营养缺乏病与氨基酸和维生素 656
第六节 医学技术工程装备的发展 658
一、X射线技术 658
二、核医学技术 659
三、核磁共振技术 660
四、超声技术 660
六、医用光学技术 661
五、医用电子技术 661
七、电子计算机在辅助诊断和医院管理中的应用与发展 662
第七节中医中药 663
第八节临床医学的重大发展 663
一、输血和麻醉 664
二、器官移植和人工器官 665
三、心脑血管性疾病 666
四、恶性肿瘤 667
五、遗传性疾病 668
六、精神病和身心医学 670
第九节 人口问题和计划生育 671
第三十章现代农业科学技术的巨大进展 674
第一节农业 674
一、农业机械化 675
二、选育良种 676
三、改善作物营养 680
四、病虫害和杂草防除 683
第二节林业 685
一、营林科学技术的迅速发展 687
二、森林工业的机械化与现代化 688
三、林业与森林工业的综合经营 689
第三节畜牧业 689
一、良种的选育 690
二、人工授精及其他技术的应用 691
三、动物营养研究和配合饲料的发展 692
四、畜禽疾病防治 693
第四节渔业 694
一、海洋渔业迅速发展 695
二、增、养殖业日益受到重视 697
第三十一章环境问题与环境科学的发展 701
第一节环境问题与环境科学的产生 701
一、环境科学产生于环境问题 701
二、当前环境问题发展的状况 704
一、从《寂静的春天》到《只有一个地球》 707
第二节 环境科学分支学科体系的形成 707
二、环境科学著作出版和相关机构建立 708
三、环境科学分支学科体系形成 709
第三节环境科学从多学科到跨学科的发展 712
一、环境科学的定义 712
二、80年代环境科学的发展 713
三、环境科学发展第二阶段的特点 714
第四节现代环境科学在三个层次上的形成和发展 715
一、环境科学在现代技术思想基础上形成 715
二、环境科学在现代科学思想基础上发展 716
三、环境科学在现代哲学思想基础上发展 720
第五节环境科学发展展望 721
第三十二章李森科事件和20世纪科学的厄运 723
第一节苏联早期科学的不幸遭遇 723
第二节冷战前期苏联意识形态对科学的干扰 727
第三节李森科的浮沉 730
一、李森科的发迹——1935年开始批判遗传学到1941年瓦维洛夫被捕 731
二、李森科的顶峰——1948年全苏列宁农业科学会议的前前后后 732
三、遗传学在苏联一度复苏（1952年底至1958年） 734
四、赫鲁哓夫重蹈斯大林覆辙，宠幸李森科（1958年底至1964年10月） 734
第四节李森科事件的国际影响 736
第五节东欧和中国所受的影响 738
结束语——历史的经验和教训 742
一、科学的源泉及其发展的外部条件 742
二、科学发展的内在规律：继承、积累—革命、突破 743
三、科学、技术、生产在历史上的关系 747
四、科学是“最高意义上的革命力量” 749
五、自然科学没有阶级性，也没有国界，它是全人类共同创造的精神财富 750
六、政治民主和学术自由是科学繁荣的必要保证 753
七、科学工作的准则和科学精神 756
附 录 758
1901～1996年度诺贝尔物理学、化学、医学或生理学奖获奖者名单和授奖理由 758
人名索引 777