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目录1

第一讲 人类在宇宙中的位置1

1.1 人类在宇宙空间中的位置1

1.1.1 速率法测量距离1

1.1.2 反射法测量距离1

1.1.3 三角视差法测量距离6

1.1.4 光学法测量距离7

1.2 人类在时间中的位置18

1.2.1 时间的间接估算18

1.2.2 利用放射性计测时间20

1.2.3 利用陨石计测太阳系年龄25

1.2.4 利用光推算星体年龄25

1.2.5 宇宙的历史26

1.3 现实社会中的人类28

1.4 有限资源、有限地球环境制约下，人类历史进步的新思考34

2.1 中世纪宗教势力的专横与亚里士多德经院主义哲学体系的禁锢37

第二讲 物理学发展史上的首次大综合及物理学发展初期的几种思辨方法介绍37

2.2 物理学初始发展时期的几种思辨方法42

2.2.1 悖论的思辨方法42

2.2.2 理想实验——理性思维与实验检验相结合的方法49

2.2.3 牛顿力学建立与机械观的形成56

2.3 天体运动的日心说和开普勒行星运动定律58

2.3.1 地心说与日心说58

2.3.2 开普勒行星运动定律63

2.3.3 牛顿运动定律和万有引力定律的建立67

2.4 牛顿力学的发展及其哲学思考71

第三讲 作为科学基础的牛顿力学78

3.1 质点运动学78

3.2 质点动力学88

3.3 力的时间和空间累积效应94

3.4 动能定理功能原理机械能守恒定律98

3.5 刚体的运动108

3.6 力学中的守恒定律与对称性115

3.7 振动与波动117

3.8 牛顿力学的方法论及其哲学思考126

第四讲 热学与能源工程132

4.1 热学发展简史132

4.2 热力学物理基础145

4.2.1 几个基本物理概念145

4.2.2 热力学第一定律147

4.2.3 气体状态方程与等值过程148

4.2.4 循环过程与卡诺循环153

4.2.5 热力学第二定律158

4.3 “热寂论”问题168

4.4 能源工程170

4.4.1 机械能间的转换工程170

4.4.2 热能和机械能间的转换173

4.4.3 化学能源的利用178

4.4.4 电能变为其他能181

4.4.5 光能变为其他能184

4.4.6 核能189

5.1 可逆与不可逆194

第五讲 自然界的秩序和方向性194

5.2 熵的微观讨论及推广195

5.3 耗散结构理论201

5.3.1 耗散结构理论201

5.3.2 耗散结构中熵的变化问题203

5.3.3 耗散结构形成的条件204

5.3.4 耗散结构理论的一般意义205

5.3.5 时间箭头的讨论205

5.3.6 熵概念的深化与发展207

5.3.7 熵理论的深化和演化214

第六讲 近代科学的重要基础——电磁学217

6.1 电磁学发展的轨迹217

6.1.1 “天上”与“人间”和“定性”与“定量”217

6.1.2 “静”与“动”的电磁互生223

6.1.3 伟大的综合——电磁场理论的建立228

6.1.4 从局域于电路到辐射向空间235

6.2.1 静电场236

6.2 电场与磁场的基础知识236

6.2.2 磁场245

6.3 电磁感应与电磁波250

6.3.1 电磁感应基本定律250

6.3.2 动生电动势与感生电动势252

6.3.3 电磁场方程与电磁波257

6.3.4 作为物质一种形态的电磁场262

第七讲 信息科学的进步265

7.1 电子工程发展的新潮流265

7.2 个人计算机与网络269

7.2.1 个人计算机（微机）的应用和发展269

7.2.2 网络技术的发展275

7.2.3 互联网网络和社会279

7.2.4 下一代的互联网288

第八讲 物理学发展中的革命风暴292

8.1 引言292

8.2.1 伽利略相对性原理和坐标转换301

8.2 相对论简介301

8.2.2 迈克耳孙实验与洛伦兹解释304

8.2.3 爱因斯坦相对论的建立309

8.2.4 广义相对论提出的问题319

8.3 量子论的产生和量子力学的发展327

8.3.1 量子论的产生327

8.3.2 原子光谱的规律334

8.3.3 玻尔的氢原子模型336

8.3.4 量子力学的发展341

第九讲 新世纪对材料科学提出的挑战和期望350

9.1 材料科学是科学创新的基础350

9.2 材料工程中几种常用材料的介绍351

9.2.1 金属材料（metallicmaterials）352

9.2.2 无机材料（inorganicmaterials）354

9.2.3 有机材料（organicmaterials）355

9.2.4 儿种特殊功能材料357

9.3.1 复合材料（compositematerials）359

9.3 材料的复合化359

9.4 结构材料361

9.5 特殊用途材料366

9.5.1 能源相关的材料366

9.5.2 环境保护相关的材料368

9.5.3 与信息通信相关联材料371

第十讲 原子核与基本粒子381

10.1 核结构与核裂变381

10.2 “基本”粒子的性质及其规律388

第十一讲 我国科学家在基础物理研究方面的介绍406

第十二讲 社会科学中的分形425

12.1 应运而生的分形论425

12.2 分形论基础知识430

12.3 自然分形与社会分形442

第十三讲 21世纪科技发展新趋势：生物－物理大融合451

引言451

13.1 从物质到生命452

13.2 生物技术464

13.3 “Bio-x”的介绍478

第十四讲 物理现象的非物理思考与非物理事件的物理思考491

14.1 物理现象的非物理思考491

14.2 非物理事件的物理思考501

第十五讲 物理学研究中的常用思想方法介绍523

15.1 分析与综合523

15.1.1 分析与综合的关系523

15.1.2 物理学中常用的几种分析方法525

15.2.1 归纳和穆勒五法529

15.2 归纳与演绎529

15.2.2 演绎法545

15.3 类比547

15.3.1 类比推理的两个基本环节547

15.3.2 类比在科学认识中的作用549

15.4 从原型到模型的方法557

复习思考题与习题560

参考书目576