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第1章 经典力学与混沌1

1.1 绝对时空观1

1.1.1 时间与空间1

1.1.2 参照系与惯性系2

1.2 万有引力定律3

1.2.1 开普勒行星运动三定律的发现4

1.2.2 落体运动定律——重力的发现5

1.2.3 万有引力定律的发现6

1.2.4 伽利略的科学思想方法9

1.2.5 开普勒的科学思想方法10

1.3 经典力学11

1.3.1 牛顿运动定律13

1.3.2 伽利略相对性原理与伽利略变换14

1.3.3 牛顿绝对时空概念的局限和惯性的起源16

1.3.4 关于运动量度的争论18

1.3.5 牛顿的科学思想方法22

1.4 守恒律24

1.4.1 动量守恒与火箭24

1.4.2 机械能守恒与宇宙速度27

1.4.3 角动量守恒与航天器的运动28

1.4.4 航天简史28

1.4.5 地外生命探索39

1.4.6 守恒律与对称性40

1.5 混沌43

1.5.1 混沌现象43

1.5.2 吸引子46

习题49

第2章 电磁学与电磁波50

2.1 电磁学发展简史50

2.2 静电学与静磁学54

2.2.1 静电学55

2.2.2 静磁学56

2.3 电磁感应定律57

2.3.1 电磁感应定律的建立57

2.3.2 电磁场理论62

2.3.3 近距作用与超距作用之争64

2.3.4 法拉第的科学思想方法67

2.3.5 麦克斯韦的科学思想方法71

2.4 电磁波应用73

2.4.1 电报的发明与现代通信73

2.4.2 广播与电视84

2.4.3 微波应用87

2.4.4 遥感技术89

2.4.5 无线电导航91

2.4.6 电子对抗94

习题97

第3章 光学与光电信息技术99

3.1 几何光学101

3.2 波动光学102

3.2.1 光的干涉102

3.2.2 光的衍射105

3.2.3 光的偏振107

3.3 光电信息技术109

3.3.1 光学信息处理109

3.3.2 光学存储技术115

3.3.3 光纤通信技术125

3.3.4 光电显示技术134

习题142

第4章 热学与熵143

4.1 热力学第零定律与热平衡143

4.2 热力学第一定律与能量守恒定律145

4.2.1 热力学第一定律145

4.2.2 热动说与热质说之争147

4.2.3 能量转化与守恒定律的获得152

4.3 热力学第二定律与熵155

4.3.1 热力学第二定律155

4.3.2 永动机157

4.3.3 熵与信息159

4.3.4 熵与生命161

4.3.5 熵与社会、经济和管理162

4.4 热力学第三定律与绝对零度164

4.4.1 热力学第三定律164

4.4.2 低温物理与低温技术166

4.4.3 超导技术168

4.5 分子运动论与布朗运动171

4.5.1 分子运动论171

4.5.2 布朗运动与分形172

4.5.3 布朗运动与股票、期权173

习题175

第5章 相对论与宇宙观176

5.1 狭义相对论176

5.1.1 “以太”零漂移176

5.1.2 狭义相对论的创立177

5.1.3 狭义相对论创立的意义和历史地位181

5.1.4 爱因斯坦相对论思想发展的线索182

5.2 广义相对论186

5.2.1 广义相对论的诞生186

5.2.2 广义相对论的实验验证187

5.2.3 爱因斯坦的科学思想方法190

5.3 现代宇宙观192

5.3.1 哥白尼“太阳中心说”的建立192

5.3.2 相对论天体物理196

5.3.3 相对论宇宙学202

5.3.4 标准宇宙模型与现代宇宙观205

习题214

第6章 量子论与物质观215

6.1 19世纪末物理学的三大发现215

6.1.1 奇妙的阴极射线215

6.1.2 19世纪末物理学界的三大发现216

6.1.3 三大发现打开了通往微观世界的大门221

6.1.4 围绕电子的一场论战223

6.2 量子论和量子力学的诞生226

6.2.1 热辐射与“紫外灾难”227

6.2.2 普朗克的量子论228

6.2.3 光的粒子性230

6.2.4 玻尔的量子理论232

6.2.5 波粒二象性234

6.2.6 量子力学简介235

6.2.7 光的微粒说与波动说的争论240

6.2.8 玻尔与爱因斯坦的争论245

6.2.9 薛定谔猫佯谬251

6.2.10 普朗克的物理思想253

6.2.11 玻尔与互补性的美学意义254

6.2.12 薛定谔的科学美学思想258

6.2.13 海森堡的科学美学思想261

6.2.14 狄拉克的科学美学思想268

6.3 激光275

6.3.1 发展简史276

6.3.2 产生激光的基本原理276

6.3.3 激光的特点277

6.3.4 激光的应用278

6.4 核物理与核技术281

6.4.1 核物理简介281

6.4.2 核技术应用284

6.4.3 核裂变与核聚变290

6.4.4 核磁共振302

6.5 粒子物理学与粒子标准模型305

6.5.1 粒子物理学简介305

6.5.2 粒子标准模型312

6.5.3 杨振宁、李政道和吴健雄对宇称美的研究313

6.5.4 丁肇中和J粒子的科学美学价值318

6.5.5 层子模型中的科学美学思想321

6.5.6 现代物质观322

6.6 纳米技术323

6.6.1 纳米科技的基本概念和内涵323

6.6.2 纳米技术研究的对象和发展的历史325

6.6.3 纳米材料与其它学科的交叉、渗透329

6.6.4 纳米材料在高科技中的地位330

6.6.5 纳米结构和纳米材料的应用330

习题344

第7章 物理学与美345

7.1 经典力学的简单与和谐美345

7.1.1 一座新宇宙体系的华美宫殿345

7.1.2 用乐谱写成的“行星协奏曲”346

7.1.3 数学美与实验美合一的伽利略体系348

7.1.4 经典物理学的美学珍品——牛顿力学349

7.2 热力学理论体系的美学因素351

7.2.1 热能的转化与守恒美351

7.2.2 “卡诺热机”与“卡诺循环”的理想实验美351

7.2.3 因果律与统计规律并协互补美352

7.2.4 热力学理论体系的逻辑结构美353

7.3 完美雅致的经典电磁学理论353

7.3.1 各种自然力的统一与和谐美353

7.3.2 完美的数学归纳——麦氏方程组354

7.4 相对论与美356

7.4.1 狭义相对论的美学标志357

7.4.2 科学的艺术珍宝——广义相对论359

7.5 原子王国中的美学追求363

7.5.1 绝顶奇异美的普朗克能量子363

7.5.2 波粒并协互补美的光量子论364

7.5.3 大宇宙与原子行星模型匹配美364

7.5.4 神奇美妙的玻尔氢原子世界365

7.6 量子力学的美学评价366

7.6.1 海森堡矩阵力学的和谐与简朴美366

7.6.2 薛定谔方程美的光辉368

7.6.3 形式优美的狄拉克系列方程370

7.7 统一场论的美学观372

7.7.1 爱因斯坦的统一场论假说372

7.7.2 杨—密尔斯规范场理论的审美价值373

7.7.3 弱电统一与规范统一场论新探索374

7.8 混沌之美378

7.8.1 从一滴水中见太阳378

7.8.2 分数维形态384

7.8.3 混沌的图像388

习题393

参考资料394