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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