第1章 绪论 1
1.1自然科学的概念、研究对象和特征 1
1.1.1科学的概念和特征 1
1.1.2技术的概念和特征 2
1.1.3科学与技术的关系 3
1.2自然科学的功能与作用 5
1.2.1科学技术是社会发展中的一种历史现象 5
1.2.2科学技术既是一种物质力量，又是一种精神力量 6
1.2.3科学技术是推动历史发展的革命力量 7
1.3自然科学的体系结构与发展趋势 7
1.3.1科学和技术的形成与发展 7
1.3.2现代自然科学的体系结构 8
1.3.3现代科学和技术的发展趋势 10
1.4科学结构的革命——自然科学与人文社会科学走向统一 10
1.4.1自然科学与人文社会科学的不同特点 10
1.4.2自然科学与人文社会科学分离 11
1.4.3自然科学与人文社会科学统一的基础 11
1.4.4对自然科学及人文社会科学统一的理解 12
1.4.5自然科学与人文社会科学走向统一的途径 13
第2章 物理学 15
2.1物理学的学科特点与研究方法 15
2.1.1物理学简介 15
2.1.2物理学的学科特点 15
2.1.3物理学的研究方法 17
2.2物理学革命的背景及其发展模式 18
2.2.1物理学革命前夜的三大发现 18
2.2.2物理学革命前夜飘荡在物理学上空的两朵乌云 19
2.2.3物理学革命进行曲——物理学发展模式 20
2.3相对论的建立及其时空观上的革命 22
2.3.1狭义相对论的建立 22
2.3.2狭义相对论及其所引出的全新的观念 25
2.3.3广义相对论简介和意义 30
2.4量子力学的发展及其全新的物理概念 32
2.4.1能量子、波粒二象性与测不准原理 32
2.4.2量子力学的基本概念和理论 34
2.4.3量子力学的意义及其引起的思想争议 37
2.5物质结构基本单元的理论及其应用 39
2.5.1物质结构的基本单元及相关理论简介 39
2.5.2重核裂变及其原子弹与核反应堆 48
2.5.3轻核聚变及其氢弹与核聚变的应用展望 51
第3章 化学 55
3.1化学的基本知识 55
3.1.1化学的基本概念 55
3.1.2化学的萌芽 55
3.1.3化学的中兴 56
3.1.4化学的作用 58
3.1.5化学的学科分类 59
3.2现代化学理论 60
3.2.1原子结构与元素学说的新发展 60
3.2.2现代化学键理论与量子化学 64
3.2.3现代化学动力学理论 68
3.3现代实验和分析化学方法 72
3.3.1光学分析法 72
3.3.2电化学分析法 73
3.3.3色层分析法 73
3.3.4现代结构化学与X射线衍射法 75
3.4现代化学的发展特点和趋势 79
3.4.1现代化学的发展特点 79
3.4.2现代化学的发展趋势 80
第4章 生命科学 83
4.1生命科学概述 83
4.1.1生命科学的基本概念 83
4.1.2生命科学发展简史 83
4.1.3生命科学的学科分类 86
4.2生命科学的研究方法 87
4.2.1科学观察 87
4.2.2假说和实验 88
4.2.3模型实验 88
4.3现代生命科学理论与应用 89
4.3.1细胞与细胞克隆 89
4.3.2基因与基因工程 93
4.3.3人类遗传与优生 101
4.3.4致病微生物与人体免疫 104
4.3.5生物多样性与保护 107
4.4现代生命科学的发展趋势及特点 110
4.4.1现代生命科学不断向微观方向深人 110
4.4.2现代生命科学继续向宏观方向发展 111
4.4.3现代生命科学与其他学科渗透融合 111
4.4.4现代生命科学的基础研究与应用的统一 112
4.4.5现代生命科学与社会进步密切相关 112
第5章 天文学 113
5.1天文学概述 113
5.1.1研究天文学的意义 113
5.1.2研究对象和领域 113
5.1.3天文学的研究方法与手段 114
5.1.4天文学的学科分支 114
5.1.5天文学的发展历程 114
5.1.6天文学发展展望 115
5.2宇宙 115
5.2.1宇宙年龄 116
5.2.2宇宙的产生 116
5.2.3宇宙的层次结构 117
5.2.4宇宙物质多样性 117
5.3星系 118
5.3.1星系的相关定义 118
5.3.2星系的特征 119
5.3.3主要星系类型 119
5.4银河系 120
5.4.1形状 120
5.4.2特征 120
5.4.3银河系的未来 121
5.5太阳系 121
5.5.1轨道概述 121
5.5.2结构和组成 121
第6章 地学 125
6.1地球环境系统 125
6.1.1太阳及其运动 125
6.1.2月球及其运动 128
6.1.3地球及其运动 130
6.2地球演化的假说 131
6.2.1大陆漂移说 131
6.2.2海底扩张说 132
6.2.3板块构造说 134
6.3地球的圈层构造 136
第7章 数学 137
7.1数学发展史概要 137
7.1.1古代数学发展简史 137
7.1.2近现代数学发展简史 139
7.2数学分支领域介绍 141
7.2.1代数学范畴 141
7.2.2几何学范畴 142
7.2.3分析学范畴 144
7.3 20世纪数学发展的特点 146
7.3.1 20世纪数学研究的特点 147
7.3.2 20世纪数学应用的特点 151
7.3.3 21世纪数学展望 153
7.4应用类数学分支介绍 154
7.4.1概率论与数理统计学 155
7.4.2运筹学 156
7.4.3计算数学 158
7.4.4模糊数学 159
7.5数学问题介绍 161
7.5.1世界四大数学难题 161
7.5.2近代三大数学难题 162
7.5.3七大千年数学难题 165
第8章 系统科学 169
8.1概述 169
8.1.1古今系统思想概述 169
8.1.2系统科学的形成和发展 171
8.2系统的结构和分类 180
8.2.1系统的概念 180
8.2.2系统的结构与子系统 181
8.2.3系统的层次 182
8.2.4结构效应与整体涌现性 183
8.2.5系统的分类 184
8.3系统的环境、边界、特性、功能 184
8.3.1系统的环境 184
8.3.2系统的边界 185
8.3.3系统的开放性与封闭性 186
8.3.4系统的功能 187
8.4系统的状态、演化 188
8.4.1系统的状态 188
8.4.2系统的演化 188
8.5系统的模型方法 190
8.5.1系统的原型和模型 190
8.5.2系统的数学模型 190
8.5.3基于计算机程序的系统模型 191
第9章 发展中国的科学技术事业 193
9.1中国古代的科技成就 193
9.1.1天文学 193
9.1.2数学 194
9.1.3医药学 195
9.1.4农学 196
9.1.5指南针、火药、造纸术和印刷术的发明 197
9.2中国近代科学技术落后的原因 198
9.2.1社会历史原因 199
9.2.2中国传统文化及科学自身的原因 201
9.3我国科技事业的发展 202
9.4从迎接新技术革命到走科技自主创新之路 205
9.4.1我国面临的新挑战 205
9.4.2借以起飞的好机会 206
9.4.3迎接新挑战 207
第10章 课余阅读材料 210
10.1关于原子是否存在的争论 210
10.2在发现电子道路上的遗憾 214
10.3普朗克的“悲剧” 216
10.4制造永动机梦想的破灭 220
10.5明代数学的停滞 223
10.6王夫之的物质不灭思想为什么没有发展为物质不灭原理 224
参考文献 226
后记 228