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第一编 绪论——走进科技1

第一章 科学技术的性质和结构1

第一节 科学技术的概念1

一、科学的涵义1

二、技术的涵义5

三、科学与技术的关系5

第二节 科学技术是第一生产力7

一、马克思主义关于“科学技术是生产力”的观点7

二、邓小平关于“科学技术是第一生产力”的论断8

三、“科学技术是第一生产力”的内涵8

第三节 现代科技的体系结构13

一、科学技术的分类13

二、现代科技的体系结构17

三、自然科学三大门类的学科梗概18

第二章 科学技术发展的历程24

第一节 古代的科学技术24

一、古希腊科学和古罗马技术25

二、中国古代的科学技术27

第二节 近代科学的发展和技术革命31

一、太阳中心学说和天体演化理论32

二、生命世界中多种联系的发现与有机统一34

三、物理学理论的综合与技术革命的兴起36

四、化学学科的建立与代工技术革命39

第三节 现代科学技术的发展40

一、基础科学理论的巨大进展41

二、现代科技的迅猛发展44

第四节 对未来科技的展望47

一、酝酿自然科学基础理论的重大突破47

二、高新技术进一步蓬勃发展48

第三章 现代科技发展的特点51

第一节 现代科技发展的高速度51

一、现代科技研究开发的高投入和高产出51

二、现代科技知识的高增长53

三、现代科技成果的应用周期越来越短54

四、科技事业发展的高速度55

第二节 现代科技的高度分化与高度综合56

一、现代科技发展的高度分化56

二、现代科技发展的高度综合57

三、现代科学与技术日益结合的整体化发展58

第三节 现代科技与人文社会科学的日益结合60

一、数学和计算机技术的发展为双方的结合创造了条件60

二、综合课题的研究促进了双方的结合61

三、科学技术与人文社会科学日益结成有机整体62

第二编 当代自然科学的重大基本问题——永无止境的探索64

第四章 宇宙的起源和演化64

第一节 人类宇宙观的演变65

一、牛顿的经典宇宙观65

二、爱因斯坦的相对论宇宙模型66

三、标准宇宙模型67

第二节 宇宙的起源和演化73

一、宇宙的起源和演化过程73

二、今日宇宙的年龄76

第三节 宇宙结构的形成76

一、星系和星系团的起源与演化76

二、恒星的起源与演化79

三、我们的太阳系81

第四节 宇宙的未来85

一、宇宙的临界密度85

二、宇宙未来的命运86

第五节 人类探索宇宙的新手段87

一、地基巨型光学望远镜87

二、空间轨道天文望远镜89

三、自适应光学系统和射电天文观察90

第五章 地球的诞生和演变93

第一节 地球及其起源93

一、地球概况93

二、地球的起源问题94

第二节 地球圈层的形成和演变97

一、地球的圈层结构98

二、地球内部圈层的形成和演变101

三、大气圈和水圈的形成和演变102

四、生物圈的形成和演变104

第三节 地球表面的演变105

一、地表形态及其变化105

二、影响地表形态变化的因素108

第四节 地球科学111

一、地球科学的使命和发展111

二、板块构造学说113

三、地球表层学117

四、地球系统科学119

第六章 生命的本质和智慧的起源122

第一节 生命的本质122

一、生命的基本特征122

二、染色体、DNA和基因组125

三、基因是生命的核心128

第二节 生命的起源129

一、化学进化130

二、RNA的世界133

三、基因进化的分子机制133

四、真核生物的起源134

第三节 物种的进化136

一、物种的形成136

二、适应和进化形式138

三、生物进化论的建立和发展140

第四节 人类的起源和心智的发展144

一、人类的特征144

二、人类的起源147

三、人类心智的起源和发展149

第七章 物质的结构层次探索152

第一节 敲开原子世界的大门152

一、向微观世界进军152

二、原子结构的经典模型154

三、玻尔原子模型和量子理论155

第二节 质子、中子和原子核模型157

一、原子核的性质158

二、几种原子核模型160

第三节 强子的内部结构和夸克模型162

一、基本粒子及其分类162

二、强子结构模型164

第四节 统一相互作用的前景169

一、粒子间的相互作用169

二、统一相互作用之路172

三、超弦和M理论176

第五节 揭示物质密码的新武器179

一、加速器180

二、探测器183

第八章 非线性科学与复杂性研究186

第一节 非线性科学的兴起187

一、线性与非线性概念187

二、线性科学与非线性科学189

三、非线性科学的长期探索与知识积累190

四、非线性科学的重大突破及研究热潮192

第二节 混沌现象概述194

一、混沌概念的演化194

二、确定性动力学系统的典型混沌现象196

三、自然界中的一般混沌现象203

四、混沌的定性特征207

第三节 分形与分维210

一、分形几何学的创立210

二、分形的基本特征与分类211

三、分形的定量表征——分维212

四、分形与分维举例213

第四节 孤立子与相干结构217

一、孤立波传奇217

二、相干结构探索220

第五节 耗散结构理论与自组织现象221

一、“时间之箭”的再发现222

二、非平衡多体系统的自组织现象224

三、耗散结构理论的建立227

第三编 现代高新技术发展的重要前沿——社会发展的阶梯232

第九章 现代信息技术232

第一节 历史的回顾233

一、语言233

二、文字和印刷233

三、电信和广播233

四、计算机和网络234

第二节 现代信息技术的基础——微电子技术235

一、从电子管到三极管到集成电路236

二、集成电路的应用237

三、集成电路的设计和制作239

四、微电子技术展望241

第三节 现代信息技术的核心——计算机技术241

一、微型计算机和PC计算机的诞生242

二、CISC和RISC之争244

三、新思路和新结构247

第四节 现代信息传输技术的主干——通信与网络技术252

一、通信系统252

二、综合业务数字网255

三、计算机网络和资源共享256

四、计算机网络的分类257

五、网络与分布式计算260

六、三网合一的大趋势262

第五节 现代信息科技的崭新页面——多媒体技术264

一、声音信息的数字化和压缩264

二、图像、视频信息的数字化和压缩267

三、多媒体计算机网络269

第六节 现代信息科技在教育中的应用271

一、教材的多样化和多媒体化271

二、新型的课堂教学环境273

三、新型的仿真、模拟实验教学环境274

四、信息化的学校276

五、网上远程教学277

第十章 现代生物技术281

第一节 基因工程和人类基因组计划281

一、基因工程282

二、人类基因组计划(HGP)284

第二节 细胞工程289

一、植物细胞工程290

二、细胞融合技术291

三、胚胎工程293

四、克隆羊多莉294

五、胚胎干细胞294

第三节 微生物工程295

一、微生物工程的发展295

二、微生物工程的应用296

第四节 酶工程299

一、什么是酶工程299

二、酶的家族和酶制剂300

三、酶的应用300

第十一章 新材料与新能源307

第一节 材料是人类社会发展的物质基础307

一、庞大的材料家族307

二、人类社会发展的基石308

三、科学技术与新材料309

第二节 现代新材料技术311

一、高性能金属材料311

二、新型有机高分子材料315

三、无机非金属材料318

四、特殊功能的复合材料320

五、纳米材料322

第三节 能源与人类社会324

一、地球上的能源324

二、能源与人类社会327

三、能源更迭与科学技术330

第四节 当代新能源技术332

一、核能与核电站332

二、太阳能的开发和利用335

三、生物质能与氢能337

四、风能、地热能和海洋能338

第十二章 空间技术与海洋技术341

第一节 空间技术发展概况341

一、空间技术和外层空间341

二、空间技术的特点及其意义342

三、世界空间技术发展概况344

四、我国空间技术的主要成就及展望351

第二节 运载火箭和空间飞行器353

一、实现空间飞行的条件353

二、单级火箭和多级火箭355

三、航天飞行器364

第三节 海洋——人类未来的希望367

一、人类和海洋367

二、海洋生物资源369

三、海洋矿产资源370

四、海洋化学资源372

五、海洋空间资源374

六、深海研究376

七、中国海洋21世纪议程378

第十三章 激光与光电子技术380

第一节 揭开激光的神秘面纱380

一、激光的奇异特性380

二、激光简史381

三、激光产生原理384

第二节 激光的高超本领387

一、工业上的能工巧匠387

二、生物和医学上的新生力量389

三、战争中的神秘武器390

四、分离同位素和激光核聚变391

第三节 光电子技术及其应用393

一、从电子技术到光电子技术394

二、光电子技术基础395

三、神奇的信息载体396

四、巴掌大的图书馆——光盘399

五、太阳能电池带来新能源401

六、光计算机402

第四节 一种全新的光源——同步辐射光源403

一、何为同步辐射光源404

二、同步辐射光源发展历程406

三、中国的同步辐射工作进展408

四、同步辐射光源和应用409

第四编 人与自然的协调发展——人类进步的理性抉择411

第十四章 人口发展与生存环境411

第一节 人口发展与科学进步411

一、人口增长的发展阶段412

二、人口再生产类型和转变过程413

三、科技进步与人口剧增416

第二节 人口分布与生存环境417

一、人口分布特征417

二、影响人口分布的因素419

第三节 环境人口容量421

一、环境人口容量的涵义421

二、人口增长与资源耗减422

三、人口—资源关系类型423

第四节 人口问题对对策424

一、人口问题424

二、人口理论426

三、人口问题对策427

四、大力开发人力资源428

第十五章 自然资源利用与环境保护431

第一节 自然资源是有限的431

一、自然资源的基本概貌431

二、自然资源是有限的433

三、掠夺式的开发留下的思考435

第二节 合理利用自然资源437

一、合理开发利用自然资源437

二、建立资源节约型国民经济体系438

第三节 现代社会发展与环境439

一、人类社会发展与环境439

二、当代环境问题440

三、现代环境变迁的因素444

第四节 环境保护与环境工程444

一、保护环境是人类共同的责任444

二、环境工程和环境治理445

三、环境教育448

第十六章 自然灾害与减灾防灾450

第一节 自然灾害与人类社会450

一、当前自然灾害的基本特点450

二、自然灾害与人类社会的关系453

第二节 自然灾害的分类和特征455

一、自然灾害分类455

二、主要自然灾害457

三、自然灾害的群发性460

第三节 自然灾害的成因462

一、自然灾害的天文因素462

二、自然灾害的地球内部因素464

第四节 减灾防灾与科学技术466

一、减灾防灾与发展经济的关系466

二、自然灾害对策467

三、科学技术在灾害预测预报中的作用468

第十七章 共享未来——走可持续发展之路470

第一节 可持续发展观概述470

一、可持续发展观的形成470

二、可持续发展战略的总体目标472

三、可持续发展战略体系的本质特征472

第二节 中国的可持续发展战略473

一、中国的可持续发展的战略目标和战略要求474

二、中国的可持续发展战略的阶段目标475

三、中国实施可持续发展战略的工作进程476

附录 专业名词和词组中英文对照479