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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