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绪论 1

第一节 自然科学的研究对象和特点 1

一、自然科学的研究对象 1

二、自然科学的特点 2

第二节 自然科学的社会功能 5

一、自然科学是知识形态的生产力 6

二、自然科学是促进社会发展的革命力量 12

三、自然科学能推动社会意识形态的变革 15

第三节 自然科学的体系结构 17

一、科学和技术的形成与发展简况 17

二、现代自然科学的体系结构 19

第一篇 历史上的自然科学 23

第一章 数学 23

第一节 数学的对象和特点 23

一、数学研究的对象 23

二、数学的特点 24

三、数学发展的分期 25

第二节 初等数学 26

一、算术 26

二、初等代数 26

三、欧几里德几何学 29

第三节 变量数学 30

一、解析几何学 30

二、数学分析 33

第四节 线性代数 44

第二章 天文学 48

第一节 古代天文学 49

第二节 天体力学 54

第三节 天体物理学的诞生 58

第三章 经典力学 61

一、古代力学 61

二、伽利略对经典力学的贡献 63

三、牛顿建立了经典力学体系 66

四、经典力学的其他基本定律 75

第四章 经典物理学 79

第一节 热力学与统计物理学 79

一、热现象的早期研究 80

二、热力学定律 82

三、统计物理学的建立 87

第二节 电磁学 89

一、古代对电磁现象的认识 89

二、静电学 91

三、稳恒电流 94

四、稳恒电流的磁场 95

五、电磁感应现象 97

六、电磁场和电磁波 99

第五章 化学 102

第一节 化学的产生和发展 102

一、化学的起源 102

三、化学向科学的转化 103

二、化学的原始形式--炼丹术和炼金术 103

第二节 19世纪的化学 107

一、无机化学和有机化学 107

二、物理化学 113

三、分析化学 116

第六章 生物学 118

第一节 生命的基本单位--细胞 120

一、细胞学说的提出 120

二、细胞的基本结构和功能 121

三、细胞分裂 127

第二节 生物的起源与进化 131

一、关于生命起源的学说 132

二、生物进化论 134

第七章 地学 153

第一节 地理学的产生和发展 153

第二节 经典地质学 156

第一章 物理学革命和现代物理学(上) 167

第二篇 20世纪以来的自然科学 167

第一节 相对论 170

一、狭义相对论产生的历史背景 170

二、狭义相对论的基本原理和主要内容 174

三、广义相对论的主要内容及其验证 181

四、相对论的意义 188

第二节 量子力学 189

一、量子论的提出 189

二、爱因斯坦的光量子理论 194

三、原子结构模型 197

四、德布罗意的物质波理论 199

五、量子力学的建立 201

六、量子力学的几个基本概念 203

七、对原子结构的新认识 205

八、量子力学的科学意义和哲学意义 206

第二章 物理学革命和现代物理学(下) 207

一、原子的质量、大小 208

第一节 原子物理学 208

二、原子光谱的规律性 209

三、原子中的电子分布 210

第二节 原子核物理学 214

一、原子核的基本性质 214

二、原子核的组成、核力和结合能 216

三、原子核的衰变规律和人工核反应 219

一、粒子的性质和分类 220

第三节 粒子物理学 220

二、强子的内部结构 224

三、粒子运动转化的规律 226

四、相互作用的统一理论 232

第三章 现代化学 235

第一节 现代化学理论 235

一、原子电子层结构和周期系理论 235

二、现代化学键理论 238

一、物理、数学方法的应用 244

第二节 现代化学研究方法 244

二、现代分析测试方法 245

三、化学仿生方法 246

第三节 现代化学的发展 247

一、基本研究领域的扩大 248

二、理论学科的发展 249

三、大量分支学科的产生 249

第四章 现代生物学 251

第一节 生理学和生物化学 251

一、生命的物质基础 251

二、生物的新陈代谢 261

三、血液 275

四、生物的机能调节 278

第二节 遗传学 285

一、遗传的基本规律 285

二、遗传的物质基础及其作用机理 291

第三节 现代达尔文主义 299

一、进化论与遗传学的结合 300

二、突变为进化提供大量原材料 301

三、自然选择在进化中的主导作用 302

四、隔离是生物进化的重要条件 305

第五章 现代天文学 306

第一节 恒星物理学和恒星天文学 308

第二节 射电天文学和空间天文学 314

第三节 天体演化学 318

一、太阳系的起源和演化 318

二、恒星的起源和演化 320

三、恒星系的起源和演化 323

四、宇宙演化的大爆炸模型 324

第六章 现代地学 327

第一节 地球物理学和地球化学 327

第二节 海洋地质学与大地构造理论的新进展 335

第三节 遥感地质学、数学地质学、环境地质学和天文地质学 342

第一节 数学的基础 349

第七章 现代数学 349

第二节 20世纪的纯粹数学 354

一、抽象代数 354

二、泛函分析 357

三、代数拓扑与微分拓扑 358

四、微分几何与代数几何 361

第三节 20世纪的应用数学 364

一、概率论与数理统计 364

二、运筹学 366

三、计算数学 369

四、模糊数学 370

第八章 环境科学 372

第一节 环境科学的产生 372

一、什么是环境科学 372

二、环境科学的产生和发展 373

一、环境科学的分支 375

第二节 环境科学的内容和分支 375

二、环境科学的基本内容 377

第三节 环境管理 387

一、环境管理的含义、特征和方针 387

二、环境管理的基本办法 388

第九章 系统科学 390

第一节 系统科学产生的历史背景 390

一、系统思想的历史渊源 392

第二节 系统论--研究一般系统的理论 392

二、系统论的产生和主要内容 394

三、系统论的基本原则 397

四、系统方法的作用 398

第三节 信息论--研究通讯系统的理论 401

一、人类对信息的认识和利用的发展史 401

二、仙农信息论的基本内容 402

三、信息的概念和本质 404

四、信息论的发展与信息方法的作用 405

第四节 控制论--研究控制系统的理论 410

一、控制论的创立和发展 411

二、控制论产生的启示 413

三、功能模拟方法 415

四、反馈与反馈方法 418

第五节 “三论”的相互关系及发展趋势 421

一、“三论”的相互关系 421

二、“三论”的发展趋势 422

第三篇 新的技术革命的兴起 425

第一章 电子计算机技术 425

第一节 电子计算机的产生 425

第二节 电子计算机的原理和结构 428

一、二进制与电子计算机的逻辑运算 428

二、电子计算机的基本结构和工作原理 434

三、电子计算机的程序系统 443

第三节 电子计算机的应用 446

一、电子计算机的功能 446

二、电子计算机的应用 447

第四节 电子计算机的发展趋势 451

第二章 能源科学技术 455

第一节 人类利用能源的简史 455

第二节 能源的分类及评价 457

一、能源的分类 458

二、能源质量的评价 460

第三节 能源利用 462

一、概况 462

二、几种新能源 463

三、能源的有效利用 470

第三章 材料科学技术 473

第一节 材料科学技术的发展历史 473

第二节 材料科学技术的研究对象和内容 477

一、什么是材料科学技术 477

二、材料科学技术研究的内容 478

第三节 新兴材料 480

一、半导体材料和超导材料 481

三、新型陶瓷 482

二、光导纤维 482

四、金属玻璃 483

五、记忆合金材料 484

第四章 空间科学技术 486

第一节 空间科学技术发展概况 486

一、空间科学技术研究的主要对象 486

二、空间科学技术的产生和发展 487

三、空间技术的简况 489

第二节 空间科学技术的基本内容 491

一、空间飞行原理 491

二、人造天体 495

第三节 空间科学技术的发展 503

一、宇宙空间工厂 503

二、宇宙空间电站 504

三、开发月球和小行星 505

四、宇宙城市 506

一、激光的原理及激光器 508

第一节 激光技术 508

第五章 激光技术和光纤通信技术 508

二、激光的特性及应用 512

三、激光的前景 518

第二节 光纤通信技术 520

一、光通信简史 520

二、光纤 521

三、光纤通信的原理和线路的组成 523

四、光纤通信的特点 524

五、光纤通信的应用 525

第六章 生物工程 527

第一节 发酵工程和酶工程 528

一、发酵工程 528

二、酶工程 532

第二节 细胞工程和遗传工程 533

一、细胞工程 534

二、遗传工程 538

一、海洋科学技术的发展 542

第七章 海洋科学技术 542

第一节 海洋科学技术发展概况 542

二、海洋里的资源 544

第二节 海洋开发的现状和未来展望 546

一、海洋开发的研究 546

二、海洋开发展望 553

第八章 系统工程 555

第一节 什么是系统工程 556

一、系统工程的实质 556

二、系统工程的形成 557

第二节 系统工程的理论基础 558

第三节 系统工程的内容和步骤 560

一、系统工程的内容和要素 560

二、系统工程的方法步骤 562

第四节 系统工程与科学管理 565

一、系统工程与科学研究的管理 565

二、系统工程与国民经济管理 566

三、系统工程与生活管理 567

结论--自然科学发展的规律 569

第一节 社会诸因素对自然科学发展的作用 569

一、生产实践是自然科学发展的基础 569

二、政治因素对自然科学发展的影响 572

三、哲学对自然科学发展的影响 576

第二节 自然科学内部的矛盾运动 580

一、科学实验和科学理论的关系 580

二、不同观点、学派之间的争论 584

三、自然科学的分化和综合 585

第三节 现代自然科学发展的特点和趋势 587

一、科学技术加速度地发展 588

二、科学技术的社会化和社会的科学技术化 588

三、科学技术数学化 590

四、科学技术和生产一体化 591

五、自然科学和社会科学的相互渗透和结合 592