本书以人类认识自然、改造自然的史实为基础，以历史进程为线索，以学科为主线，侧重介绍产生过重大影响的历史事件，介绍部分重要学科领域的历史与现代发展状况，以不同社会发展阶段的自然科学成就和著名科学家具有划时代意义的发现、发明及学说为主要内容，概括地分析和阐明自然科学及其学科的对象、特点、发展规律与历史作用，粗略地介绍自然科学的知识体系。本书共10章，内容包括绪论及物理学、化学、生命科学、天文学、地学、数学、系统科学等自然科学的主要学科方向，并提供了部分供教学参考的资料。
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目录
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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巾的一种历史现象 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 9
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 12
第2章 物理学 14
2.1 物理学的学科特点与研究方法 14
2.1.1 物理学简介 14
2.1.2 物理学的学科特点 14
2.1.3 物理学的研究方法 16
2.2 物理学革命的背景及其发展模式 17
2.2.1 物理学革命前夜的三大发现 17
2.2.2 物理学革命前夜飘荡在物理学上空的两朵乌云 18
2.2.3 物理学革命进行曲——物理学发展模式 19
2.3 相对论的建立及其时空观上的革命 21
2.3.1 狭义相对论的建立 21
2.3.2 狭义相对论及其所引出的全新的观念 24
2.3.3 广义相对论简介和意义 29
2.4 量子力学的发展及其全新的物理概念 31
2.4.1 能量子、波粒二象性与测不准原理 31
2.4.2 量子力学的基本概念和理论 33
2.4.3 量子力学的意义及其引起的思想争议 36
2.5 物质结构基本单元的理论及其应用 38
2.5.1 物质结构的基本单元及相关理论简介 38
2.5.2 重核裂变及其原子弹与核反应堆 43
2.5.3 轻核聚变及其氢弹与核聚变的应用展望 46
第3章 化学 51
3.1 化学的基本知识 51
3.1.1 化学的基本概念 51
3.1.2 化学的萌芽 51
3.1.3 化学的中兴 52
3.1.4 化学的作用 54
3.1.5 化学的学科分类 55
3.2 现代化学理论 56
3.2.1 原子结构与元素学说的新发展 56
3.2.2 现代化学键理论与量子化学 60
3.2.3 现代化学动力学理论 64
3.3 现代实验和分析化学方法 68
3.3.1 光学分析法 68
3.3.2 电化学分析法 69
3.3.3 色层分析法 69
3.3.4 现代结构化学与X射线衍射法 71
3.4 现代化学的发展特点和趋势 75
3.4.1 现代化学的发展特点 75
3.4.2 现代化学的发展趋势 76
第4章 生命科学 79
4.1 生命科学概述 79
4.1.1 生命科学的基本概念 79
4.1.2 生命科学发展简史 79
4.1.3 生命科学的学科分类 82
4.2 生命科学的研究方法 83
4.2.1 科学观察 83
4.2.2 假说和实验 84
4.2.3 模型实验 84
4.3 现代生命科学理论与应用 85
4.3.1 细胞与细胞克隆 85
4.3.2 基因与基因工程 89
4.3.3 人类遗传与优生 97
4.3.4 致病微生物与人体免疫 100
4.3.5 生物多样性与保护 103
4.4 现代生命科学的发展趋势及特点 106
4.4.1 现代生命科学不断向微观方向深入 106
4.4.2 现代生命科学继续向宏观方向发展 107
4.4.3 现代生命科学与其他学科渗透融合 107
4.4.4 现代生命科学的基础研究与应用的统 108
4.4.5 现代生命科学与社会进步密切相关 108
第5章 天文学 109
5.1 天文学概述 109
5.1.1 研究天文学的意义 109
5.1.2 研究对象和领域 109
5.1.3 天文学的研究方法与手段 110
5.1.4 天文学的学科分支 110
5.1.5 天文学的发展历程 110
5.1.6 天文学发展展望 111
5.2 宇宙 111
5.2.1 宇宙年龄 112
5.2.2 宇宙的产生 112
5.2.3 宇宙的层次结构 113
5.2.4 宇宙物质多样性 113
5.3 星系 114
5.3.1 星系的相关定义 114
5.3.2 星系的特征 115
5.3.3 主要星系类型 115
5.4 银河系 116
5.4.1 形状 116
5.4.2 特征 116
5.4.3 银河系的未来 116
5.5 太阳系 117
5.5.1 轨道概述 117
5.5.2 结构和组成 117
第6章 地学 121
6.1 地球环境系统 121
6.1.1 太阳及其运动 121
6.1.2 月球及其运动 124
6.1.3 地球及其运动 126
6.2 地球演化的假说 127
6.2.1 大陆漂移说 127
6.2.2 海底扩张说 128
6.2.3 板块构造说 130
6.3 地球的圈层构造 132
第7章 数学 133
7.1 数学发展史概要 133
7.1.1 古代数学发展简史 133
7.1.2 近现代数学发展简史 135
7.2 数学分支领域介绍 137
7.2.1 代数学范畴 137
7.2.2 几何学范畴 138
7.2.3 分析学范畴 140
7.3 20世纪数学发展的特点 142
7.3.1 20世纪数学研究的特点 143
7.3.2 20世纪数学应用的特点 147
7.3.3 21世纪数学展望 149
7.4 应用类数学分支介绍 150
7.4.1 概率论与数理统计学 151
7.4.2 运筹学 152
7.4.3 计算数学 154
7.4.4 模糊数学 155
7.5 数学问题介绍 157
7.5.1 地界四大数学难题 157
7.5.2 近代三大数学难题 158
7.5.3 七大千年数学难题 161
第8章 系统科学 165
8.1 概述 165
8.1.1 古今系统思想概述 165
8.1.2 系统科学的形成和发展 167
8.2 系统的结构和分类 176
8.2.1 系统的概念 176
8.2.2 系统的结构与子系统 177
8.2.3 系统的层次 178
8.2.4 结构效应与整体涌现性 179
8.2.5 系统的分类 180
8.3 系统的环境、边界、特性、功能 180
8.3.1 系统的环境 180
8.3.2 系统的边界 181
8.3.3 系统的开放性与封闭性 182
8.3.4 系统的功能 183
8.4 系统的状态、演化 184
8.4.1 系统的状态 184
8.4.2 系统的演化 184
8.5 系统的模型方法 186
8.5.1 系统的原型和模型 186
8.5.2 系统的数学模型 186
8.5.3 基于计算机程序的系统模型 187
第9章 发展中国的科学技术事业 189
9.1 中国古代的科技成就 189
9.1.1 天文学 189
9.1.2 数学 190
9.1.3 医药学 191
9.1.4 农学 192
9.1.5 指南针、火药、造纸术和印刷术的发明 193
9.2 中国近代科学技术落后的原因 194
9.2.1 社会历史原因 195
9.2.2 中国传统文化及科学自身的原因 197
9.3 我国科技事业的发展 198
9.4 从迎接新技术革命到走科技自主创新之路 201
9.4.1 我国面临的新挑战 201
9.4.2 借以起飞的好机会 202
9.4.3 迎接新挑战 203
第10章 课余阅读材料 206
10.1 关于原子是否存在的争论 206
10.2 在发现电子道路上的遗憾 210
10.3 普朗克的“悲剧” 212
10.4 制造永动机梦想的破灭 216
10.5 明代数学的停滞 219
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 220
后记 224
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