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一、物理学研究的内容1

二、物理学理论的建立2

三、物理学发展简史4

四、物理学的社会教育和思想文化功能6

五、物理学前沿与高新科学技术9

第1章 百年科技发展回顾与展望11

1.120世纪是科学革命的世纪11

1.1.1量子论和相对论的创立与发展，堪称20世纪最伟大的科学革命11

1.1.2DNA双螺旋结构模型的建立，宣告人类在揭示生命遗传的奥秘方面迈出了具有里程碑意义的一步11

1.1.3信息理论的发展为20世纪的通信技术、计算机和智能机器，以及生命与认知行为的研究等奠定了理论基础11

1.220世纪也是技术革命的世纪12

1.2.120世纪新能源技术发展迅速、能源结构向液化、汽化、原子化方向发展12

1.1.5新的宇宙演化观念的建立使人类对宇宙有了全新认识12

1.1.420世纪地球科学中最伟大的成就首推大陆漂移学说和地球板块构造理论12

1.2.220世纪材料科技的发展为科技发展提供了丰富多彩的物质材料基础13

1.2.3信息技术的发展使人类迈入信息和网络时代13

1.2.4飞机和火箭技术拓展了人类的活动空间13

1.2.520世纪医学与生物技术的进展极大地提高了人类的生存能力14

1.320世纪科学技术发展的启示15

1.4新世纪展望16

1.4.121世纪仍将是信息革命的时代16

1.4.221世纪也将是生命科技的世纪17

1.4.321世纪将是新材料、先进制造技术迅速发展和广泛应用的时代17

1.4.721世纪将是科学技术发生重大变革、继续取得突破性进展的时代18

1.4.621世纪还将是继续向空间、海洋、地球深部不断拓展的世纪18

1.4.421世纪将是发展和利用高效、洁净和安全新能源的时代18

1.4.521世纪将是人、自然、社会协调发展的世纪18

第2章 高能（粒子）物理与加速器20

2.1粒子物理的概况20

2.1.1概况20

2.1.2基本粒子的分类24

2.1.3基本粒子间的相互作用25

2.2表征粒子特性的物理量26

2.3对称性和守恒定律28

2.3.1“对称性”方法的基本思想和意义29

2.3.3几种常见的对称性和守恒定律30

2.3.2“对称性”方法的用法30

2.3.4几种守恒量33

2.3.5同位旋35

2.3.6宇称38

2.3.7电荷共轭与时间反演42

2.4强子结构模型45

2.4.1SU（3）对称性45

2.4.2二层子模型46

2.5加速器与高技术49

2.5.1加速器发展历程49

2.5.2加速器与高技术的相互促进57

2.5.3加速器构成了多种高技术的主体58

2.5.4我国加速器发展概况59

第3章 航空航天技术64

3.1飞人之梦64

3.1.模仿鸟类的探索64

3.1.2风筝和滑翔机65

3.1.3动力飞机的诞生66

3.1.4重飞行器67

3.1.5轻飞行器67

3.1.6小结69

3.2万有引力定律69

3.2.1月亮为什么不掉下来69

3.2.2万有引力定律的建立70

3.2.3海王星的发现71

3.3火箭推进原理与动量守恒定律72

3.3.1动量守恒定律72

3.3.2火箭推进原理72

3.4机械能守恒定律与三个宇宙速度73

3.4.1机械能守恒定律73

3.5三个宇宙速度74

3.6运载火箭技术76

3.6.1运载火箭76

3.6.2多级火箭77

3.6.3各国运载火箭发射情况78

3.7人造地球卫星及其应用86

3.7.1人造地球卫星发射概况86

3.7.2人造地球卫星的发射87

3.7.3人造地球卫星等航天器的返回88

3.7.4人造地球卫星的应用——应用卫星89

3.7.5中国卫星技术现状91

3.8航天器的运动与角动量守恒93

3.8.1椭圆轨道与角动量守恒定律93

3.8.2失重现象及其解释94

3.9空间探测器95

3.9.1月球探测器95

3.9.2行星际探测器98

3.10载人航天器100

3.10.1载人飞船100

3.10.2航天飞机和空天飞机107

3.10.3空间实验室108

3.10.4载人机动装置109

3.10.5空间站109

第4章 相变、低温、超流与超导116

4.1相变116

4.1.1相变116

4.1.2单元系一级相变的普遍特征117

4.2气液相变119

4.2.1蒸发与凝结、饱和蒸汽压119

4.2.2沸腾121

4.2.3等温相变122

4.3.1焦耳汤姆逊效应124

4.2.4气液二相图124

4.3临界温度很低的气体的液化、低温的获得124

4.3.2绝热膨胀法125

4.3.3液化气体的方法126

4.3.4降低蒸汽压方法126

4.4固液相变126

4.4.1熔解126

4.4.2结晶127

4.5固气相变、三相图128

4.5.1固气相变128

4.5.2三相图129

4.6.1液氦Ⅱ130

4.6超流130

4.6.2环流量子化134

4.6.3玻色——爱因斯坦分布135

4.6.4玻色——爱因斯坦凝聚137

4.7超导139

4.7.1超导特性139

4.7.2超导电性的探寻143

4.7.3超导电性微观量子理论——库珀对和BCS理论147

4.8伦敦方程和磁通量子化149

4.8.1超导基态的半经典描述149

4.8.2伦敦方程150

4.8.3磁通量子化151

4.9.1超导体单粒子隧道效应152

4.9约瑟夫森效应和超导量子干涉器件152

4.9.2费曼方程153

4.9.3约瑟夫森效应154

4.9.4超导量子干涉器件155

第5章 材料科学158

5.1物质结构的基础知识158

5.1.1材料的基本构成最小单位是元素158

5.1.2分子结构158

5.1.3晶体的结构160

5.1.4晶体特性161

5.1.5非晶凝聚态物质162

5.2.1什么是半导体163

5.2半导体163

5.2.2本征半导体和杂质半导体165

5.2.3半导体硅材料165

5.2.4半导体材料的应用简介166

5.2.5半导体材料研究与开发168

5.3新型材料170

5.3.1先进陶瓷170

5.3.2新型金属171

5.3.3举世瞩目的C60171

5.4纳米材料172

5.4.1跨世纪崭露头角的纳米新科技172

5.4.2纳米材料的基本性质176

5.4.3纳米材料的特性178

5.4.4纳米材料的应用180

5.4.5纳米研究进展及在21世纪的战略地位184

5.5原子的直接观察与操纵189

5.5.1扫描隧道显微镜189

5.5.2原子力显微镜192

第6章 能源科学技术及应用195

6.1能源概况195

6.1.1能源及其分类195

6.1.2能源科学与物理学196

6.1.3能源与环境196

6.2.1热能及其到机械能的转换197

6.2能源的利用和开发197

6.1.4能源危机197

6.2.2电能199

6.2.3机械能200

6.2.4太阳能201

6.2.5干净的氢能202

6.3原子核能202

6.3.1质量亏损202

6.3.2原子核（的结合）能203

6.3.3原子核平均（比）结合能203

6.4原子核反应能205

6.4.1原子核反应中的守恒定律205

6.4.2二体反应中的能量、动量守恒，反应能206

6.5原子核裂变能208

6.5.1裂变的发现及裂变能的释放208

6.5.2链式反应的可能性及可控性210

6.5.3可控链式反应的实现210

6.5.4核电站简介212

6.5.5核电的优势及发展概况213

6.5.6新一代核电站的研究开发214

6.6可控热核聚变反应214

6.6.1如何实现自持的聚变反应215

6.6.2太阳中的热核聚变反应——引力约束216

6.6.4惯性约束核聚变——激光核聚变217

6.6.3磁约束装置217

第7章 海洋物理学概貌220

7.1海洋声学220

7.1.1海洋声学的发展简史220

7.1.2海洋声学的研究内容221

7.1.3声波在海洋中传播的规律221

7.1.4水声的应用224

7.2海洋光学224

7.2.1海洋光学的发展简史224

7.2.2海洋光学的研究内容225

7.2.3海洋光学的基本问题226

7.2.4海洋光学的应用228

7.3海洋电磁学228