第一章 两种文化的历史演变

1-1 源远流长的中华文明

一、五千年光辉历史的回眸——夏商周断代工程

二、中国四大发明对世界文明作出伟大贡献

1-2 探讨我国科学在历史上逐渐落后的原因——“李约瑟难题”

1-3 试论东方哲学与西方哲学的异同

一、哲学是什么？——东西方不同的“开局”

二、从《易经》到老庄哲学和元气论

三、西方哲学为何对近代科学起促进作用？

1-4 文艺复兴和科学革命 两种文化的分裂

1-5 可持续发展呼唤东西方文化的融合

1-6 21世纪需要科学文化与人文文化的融合

附录1 谁最早发现美洲？

思考题

参考资料

第二章 经典力学的建立和发展

2-1 坐标系 位置矢量 速度

2-2 从哥白尼到开普勒

一、向地心说挑战——哥白尼创立日心说

二、开普勒行星运动三定律

2-3 伽利略和近代力学的诞生

一、坚持真理 支持哥白尼学说

二、斜面实验 提出自由落体定律和惯性运动概念

三、伽利略对科学方法的贡献

2-4 牛顿和经典力学的成熟

一、牛顿简历

二、牛顿运动三定律

三、万有引力定律的创立过程

四、牛顿的自然哲学思想

五、站在巨人肩上的牛顿

六、牛顿物理学的局限性

2-5 动量守恒定律 机械能守恒定律

一、动量 力的冲量 动量守恒定律

二、机械运动的两种量度——动量和动能

三、重力势能 功 机械能守恒定律

四、进一步讨论几个问题

2-6 振动与波

一、胡克定律和弹性势能

二、振动的描述

三、波的描述

2-7 角动量 角动量守恒定律

一、从开普勒第二定律引进角动量概念

二、角动量守恒定律及其应用

思考题

习题

参考资料

第三章 从静电现象到电磁波

3-1 静电和静磁现象的研究

一、静磁和静电现象的早期研究

二、库仑定律

三、从库仑定律的建立看类比方法的重要性

3-2 电流的产生及其磁效应

一、从动物电研究到伏打电堆发明

二、奥斯特发现电流磁效应

三、安培对电流磁效应的深入研究

3-3 电磁感应定律

一、电磁感应现象的发现

二、创造性的科学思维——磁感线与场概念的引入

三、带电粒子在电场和磁场中所受的力和场强的定义

四、磁通量

五、楞次定律

六、法拉第电磁感应定律及其应用

七、做一个“平凡的法拉第”

3-4 麦克斯韦电磁场理论的建立与电磁波的发现

一、一场伟大的变革

二、麦克斯韦方程组的建立

三、预言电磁波实现第三次大综合

思考题

习题

参考资料

第四章 光的本性是什么？

4-1 光的微粒说

一、牛顿对光的色散的研究

二、牛顿的微粒说

4-2 光的波动说

一、惠更斯的波动说

二、光的反射

三、光的折射

四、光的全反射

4-3 光的干涉 衍射 偏振

一、双缝干涉和薄膜干涉

二、单缝衍射和单孔衍射 仪器分辨率

三、光的偏振

4-4 光的波粒二象性

一、光电效应和爱因斯坦的“光子”假设

二、康普顿效应

4-5 多普勒效应和激波

一、声波多普勒效应

二、电磁波多普勒效应及雷达

三、激波和切连科夫辐射

4-6 光的共振吸收 激光原理和激光冷却

一、两能级原子与光的相互作用

二、爱因斯坦关于受激辐射的预言和激光的发明

三、激光冷却 玻色-爱因斯坦凝聚

附录4 光速的测量

思考题

习题

参考资料

第五章 热力学基础 熵与概率 统计规律性

5-1 热的本质 热功当量

一、从燃素到热质

二、伦姆福的发现 热的动力说

三、焦耳实验 热功当量的测定

5-2 温度 热力学温标 理想气体物态方程

一、温度

二、热力学温标与理想气体物态方程

5-3 相变 相变潜热 临界点和三相点

5-4 热力学第一定律及其应用

一、等温膨胀过程中体系对外做功内能

二、热力学第一定律

三、气体的比定容热容和比定压热容

四、卡诺循环与热机效率

5-5 卡诺定理 热力学第二定律与熵的玻耳兹曼公式

一、卡诺定理

二、热力学第二定律的几种主要表述

三、熵熵增加原理

四、宏观不可逆性与洛施密特佯谬

五、概率与熵 玻耳兹曼公式

5-6 麦克斯韦分布和玻耳兹曼分布

一、麦克斯韦速度分布律

二、玻耳兹曼分布

5-7 信息与概率的关系——信息量的定义

一、信息量定义与平均信息量

二、概率相同的n个同类事件的平均信息量举例

附录5A混沌

附录5B 气候变化引发全球危机

思考题

习题

参考资料

第六章 打开微观世界研究大门的三大发现

6-1 X射线的发现

一、阴极射线的发现及其本性的争论

二、一种新射线的发现

三、偶然中有必然

四、X射线的本性和应用

6-2 放射性的发现

一、贝可勒尔的一个惊人的意外发现

二、贝可勒尔的“先验观念”和居里夫人的新的突破

三、α、β和γ 三种射线

四、放射性衰变规律

6-3 电子的发现

一、阴极射线本性之争宣告结束

二、敢于突破传统观念

三、电子发现对现代科学和技术发展的深远意义

附录6卡文迪许实验室

思考题

习题

参考资料

第七章 物质观的革命——量子论

7-1 开创物理学新时代的“量子”概念的提出

一、背景——两朵乌云

二、观念的根本突破——“能量量子化”假设

三、量子观念在“非难”中得到发展

7-2 第一个钻到原子中心的人——卢瑟福

一、J.J.汤姆孙的原子模型

二、α粒子探针的奇迹

三、卢瑟福的“原子核式结构”模型的提出和遭遇

四、卢瑟福的预言和“中子”的发现

7-3 和谐的乐章——玻尔模型

一、行星模型的鉴赏家

二、玻尔原子结构模型的基础

三、玻尔模型

四、玻尔模型的贡献与困难

五、玻尔研究所的倡建

7-4 德布罗意与物质波

一、一个从文科转到理科的博士生

二、物质波的提出

三、电子波动性的实验验证

7-5 描写物质波动的方程及波函数的统计解释

一、薛定谔波动方程

二、波函数的统计解释 薛定谔对生命科学的新贡献

三、对量子力学作出重要贡献的其他物理学家

四、一场在20世纪传为佳话的科学争论

附录7哥本哈根精神

思考题

习题

参考资料

第八章 时空观的革命——相对论

8-1 光速不变性和同时性的相对性

一、力学相对性原理和伽利略变换

二、测量“以太风”的迈克耳孙-莫雷实验

三、爱因斯坦的追光佯谬 狭义相对论的两个基本原理

四、由光速不变原理导出时间延缓

8-2 洛伦兹收缩 洛伦兹变换速度相加定律

一、由光速不变原理导出洛伦兹收缩

二、洛伦兹变换

三、速度相加定律

8-3 质能关系

一、质-能等价关系的导出

二、狭义相对论中的多普勒效应

三、核的聚变和裂变 太阳能

8-4 广义相对论简介

一、等效原理和广义协变原理

二、有引力场的空间-时间是弯曲的

三、广义相对论的实验验证

四、一位伟大的科学家和思想家

附录8 关于天体物理学和宇宙学若干问题的对话

思考题

习题

参考资料

第九章 物理亦文化

9-1 现代物理学的认识论

一、认识论的相对性原理

二、什么实验最美？

三、测量与信息

四、物质结构观的演变

9-2 观代物理学的方法论

一、模型方法的实质

二、对称性在物理学中的地位

9-3 从相对真理到绝对真理人择原理

附录9 人类社会历史所引发的思考

思考题

参考资料

结束语 人类从何处来？向何处去？

参考资料

［附篇］ 关于治学之道的若干思考

参考资料

习题答案

附表