绪论

上篇 经典物理基础

第一章 时空与运动的经典表述

1 绝对时空观的形成

1.1 哥白尼革命

1.2 伽利略的贡献

1.3 牛顿的绝对时空观

1.4 物质世界的空间尺度和时标

2 牛顿与经典力学

2.1 牛顿力学的建立

2.2 牛顿运动三定律

2.3 伽利略和牛顿的科学方法

2.4 伽利略相对性原理和伽利略坐标变换

2.5 万有引力定律的建立

3 守恒定律和航天原理

3.1 动量守恒和火箭推进原理

3.2 机械能守恒定律与宇宙速度

3.3 角动量守恒与航天器的运动

3.4 搜寻地外文明

第二章 场和波

1 法拉第的贡献

1.1 奥斯特实验的启示

1.2 法拉第电磁感应定律的建立

1.3 法拉第力线和场的概念

2 麦克斯韦电磁场理论的建立

3 电磁波

3.1 电磁波的发现

3.2 电磁波谱

3.3 无线电波的应用

4 光的波动性

4.1 波动说与微粒说的对立

4.2 波动说的复兴

4.3 光的颜色与光谱学

4.4 光的散射

4.5 光学与电磁学的统一

4.6 电磁场的物质性

第三章 温度 能量 熵

1 温度

1.1 热力学第零定律——测温原理

1.2 生理热平衡

1.3 温度大观

1.4 绝对零度的探索

2 热力学第一定律

2.1 能量守恒定律的确立

2.2 热力学第一定律的表述

2.3 地球表面的温度与温室效应

3 热力学第二定律

3.1 自然现象的不可逆性

3.2 热力学第二定律的表述

3.3 熵和熵增加原理

3.4 玻尔兹曼熵

3.5 熵与人口

3.6 熵与信息

3.7 熵与社会、经济和管理

4 气体动理论

4.1 气体动理论的建立

4.2 布朗运动与分形

4.3 布朗运动与股票、期权

第四章 19世纪物理学的成就和危机

1 经典物理框架的完善

1.1 19世纪物理学发展的特征

1.2 经典物理框架的完善

2 世纪之交物理学的三大发现

2.1 电子的发现

2.2 X射线的发现

2.3 放射性的发现

3 世纪之交的两朵乌云

3.1 “以太漂移”的探索

3.2 黑体辐射规律的探索

中篇 现代物理基础

第五章 时空理论的变革之秀——相对论

1 什么是相对论

1.1 从延拓相对性原理的涵义说起

1.2 狭义相对论的建立

1.3 时空可变释义

1.4 相对论动力学的主要结论

2 引力场中的时空结构

2.1 等效原理和马赫原理

2.2 相对性原理的再延拓

2.3 时空结构的变更——弯曲时空概念的确立

3 相对论时空观——现代文明的奇丽瑰宝

3.1 时空与物质运动

3.2 时空的动力学机制

3.3 相对性原理的延拓与物理学理论的发展

3.4 相对论建树对现代文明建设的影响

第六章 茫茫玉宇谁主沉浮——相对论宇宙学概述

1 广义相对论的大尺度印证

1.1 光线弯曲和引力透镜效应

1.2 引力辐射

1.3 天文新发现和广义相对论的再度辉煌

2 标准宇宙模型

2.1 宇宙学原理和宇宙膨胀假说

2.2 宇宙红移及其哈勃定律

2.3 有限无界动态宇宙模型与现代宇宙观的确立

3 黑洞探索方兴未艾

3.1 黑洞、白洞，交相衬映

3.2 黑洞与时空结构的奇异性

3.3 黑洞探索的宇宙学意义

第七章 现代物质观的理论基石——量子论

1 量子概念，量子物理之灵魂

1.1 能量子和光量子

1.2 量子（定）态和量子跃迁

1.3 物质波和微观粒子的波粒二重性

1.4 波函数的概率解释和概率波概念

1.5 海森伯不确定性原理

2 量子真谛，明乎霭乎

2.1 量子论的统计特色和测量特征

2.2 玻尔互补原理与观测概念之认定

2.3 “薛定谔猫佯谬”之解析与“物理实在”定义之修改

2.4 作用量子h释义

3 量子场——物质存在的基本形式

3.1 场量子化与量子场论

3.2 真空——量子场的基态

3.3 相互作用描述方式的演变

4 量子论与相对论的形式结合

4.1 相对论量子力学与正电子预言

4.2 用量子理论讨论时空结构的奇异性

4.3 时空量子化

4.4 现代物质观要义

第八章 探深入微堪与评说——物质结构简论

1 物质层层分割：分子→原子→原子核→核子

1.1 分割原子——物质微观结构探索的起始

1.2 原子核的构成

1.3 核力、强相互作用以及介子理论

1.4 弱相互作用以及中微子理论

1.5 核反应、核裂变和核聚变以及核能开发的理论依据

2 亚核层次的美学特征

2.1 “粒子世界”概貌

2.2 粒子和反粒子

2.3 对称性和对称性破缺

2.4 美哉，夸克模型

2.5 “基底”粒子的对称性

3 相互作用及其统一性探讨

3.1 爱因斯坦对统一场论的探讨

3.2 规范协变原理开辟作用场统一的通途

3.3 弱作用和电磁作用的成功统一

3.4 “大统一”和“超统一”

3.5 对于物质世界统一性之探索概况

3.6 宇宙极早期的统一性描绘

4 堪与评说：对物质结构及其理论描述的再认识

4.1 “夸克禁闭”简介

4.2 对物质结构及其理论描述的再认识

4.3 现代理论物理的百年总结

下篇 物理学与现代科技

第九章 物理学与新材料

1 新材料与人类文明

1.1 晶体

1.2 非晶固体

1.3 液体

2 超导材料

2.1 超导电性

2.2 迈斯纳效应

2.3 BCS理论

2.4 高温超导

2.5 超导的应用

2.6 富勒烯-C60

3 人工设计材料

3.1 超晶格材料

3.2 光子晶体

4 纳米材料

4.1 纳米微粒材料

4.2 纳米多孔材料

第十章 激光与信息科学

1 激光的发现和机理

1.1 现代通讯史话

1.2 激光原理

2 激光器的种类和应用

2.1 普通激光器的种类

2.2 激光的应用

3 光纤通讯网络

3.1 信息高速公路

3.2 光纤网络传输

3.3 数字信号技术

4 激光器的新发展

4.1 自由电子激光器

4.2 准分子激光器

4.3 X射线激光器

第十一章 物理学与新能源

1 能源利用与能源危机

1.1 能源的利用和发展

1.2 能源危机及其前景

2 留住太阳能

2.1 光电导和光生伏特效应

2.2 太阳能电池

3 核裂变能的应用

3.1 原子核的裂变

3.2 链式反应与临界质量

3.3 原子弹

3.4 核电站

4 核聚变能的应用

4.1 原子核的聚变

4.2 氢弹

4.3 磁约束聚变

4.4 惯性约束聚变

5 氢能源

5.1 干净的氢燃料

5.2 氢的制备

5.3 氢的储存

第十二章 物理学与生命科学

1 力学与生命科学

2 非平衡态热力学与生命现象

3 生物电现象

4 生物磁现象

5 量子力学与生命科学

结语

附录 教学辅助手段

后记

人名索引

主题索引