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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