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宇宙篇2

第1章 恒星世界2

1.1 恒星的性质2

1.1.1 恒星距离的度量2

1.1.2 恒星的尺度和质量3

1.1.3 恒星的能源4

1.1.4 恒星的星等和光度4

1.1.5 恒星的运动5

1.2 恒星的诞生与演化5

1.2.1 赫罗图5

1.2.2 恒星的演化与分类7

1.3 星系和星系团12

1.3.1 银河系12

1.3.2 星系及分类14

1.3.3 星系的特征16

1.3.4 星系群、星系团、超星系团16

1.4 宇宙奇观18

1.4.1 宇宙空洞及宇宙长城18

1.4.2 类星体和γ射线暴18

第2章 黑洞20

2.1 科学家的预言20

2.1.1 拉普拉斯等人预言的黑洞20

2.1.2 史瓦西预言的黑洞21

2.1.3 两种力量的较量23

2.1.4 奥本海默极限23

2.2 黑洞的观测与发现23

2.2.1 观测黑洞的方法24

2.2.2 黑洞候选者25

2.2.3 致密恒星（黑洞）的喷流27

2.3 黑洞的类型28

2.3.1 史瓦西黑洞（基态的黑洞）28

2.3.2 克尔黑洞（旋转的黑洞）29

2.3.3 雷斯勒-诺斯特朗姆黑洞（带电的黑洞）30

2.3.4 克尔-纽曼黑洞（旋转而带电的黑洞）30

2.3.5 超级大黑洞（星系级巨型黑洞）30

2.3.6 原始黑洞31

2.3.7 微质量黑洞33

2.4 白洞、虫洞34

第3章 宇宙的起源与演化37

3.1 人类对宇宙的认识37

3.1.1 古代的宇宙说37

3.1.2 日心说思辨38

3.1.3 从太阳系到广阔的恒星世界39

3.1.4 有限还是无限40

3.1.5 无限和静态宇宙引发的佯谬41

3.2 膨胀的宇宙42

3.2.1 现代宇宙学的诞生42

3.2.2 多普勒效应 红移和紫移44

3.2.3 发现宇宙膨胀、哈勃定律45

3.3 宇宙大爆炸47

3.3.1 宇宙之始——а、β、γ47

3.3.2 宇宙学原理47

3.3.3 热大爆炸模型（标准宇宙模型）48

3.3.4 支持大爆炸理论的事实50

3.3.5 标准宇宙模型的疑难50

3.3.6 非标准宇宙模型51

3.4 宇宙的未来51

3.5 至大和至小的汇合53

第4章 20世纪60年代的四大发现54

4.1 射电天文学的兴起54

4.1.1 电信工程师央斯基的发现54

4.1.2 射电天文学的诞生55

4.2 神秘的类星体55

4.2.1 观测特征56

4.2.2 谜团重重56

4.2.3 对类星体的一些探讨57

4.3 星际空间的有机分子57

4.4 微波背景辐射58

4.4.1 预言与发现58

4.4.2 结论的验证59

4.5 脉冲星60

4.5.1 “小绿人”的射电脉冲60

4.5.2 高速自转与强磁场60

第5章 太阳系62

5.1 太阳63

5.1.1 熊熊烈焰百亿年64

5.1.2 太阳能量的来源64

5.1.3 太阳的结构与成分65

5.2 类地行星68

5.2.1 水星69

5.2.2 金星71

5.2.3 火星73

5.3 类木行星75

5.3.1 木星75

5.3.2 土星77

5.3.3 天王星79

5.3.4 海王星80

5.4 矮行星81

5.4.1 冥王星82

5.4.2 冥卫“卡戎”83

5.4.3 新发现的冥外行星——“厄里斯”和“塞德娜”83

5.4.4 国际天文学联合会大会对大行星、矮行星和太阳系小天体的定义85

5.5 小行星带86

5.5.1 提丢斯-波德定则与发现小行星86

5.5.2 近地小行星87

5.5.3 几个小行星实例87

5.6 彗星及奥尔特云89

5.6.1 彗星概述89

5.6.2 彗星的结构91

5.6.3 彗星仓库——奥尔特云92

5.6.4 彗星与生物灭绝92

宇宙篇思考题94

地球篇96

第1章 地质学概述96

1.1 产生与发展96

1.1.1 地质学的产生96

1.1.2 地层学97

1.1.3 地槽学99

1.1.4 地球物理学和地球化学99

1.2 地球的构造99

1.3 大陆漂移与板块学说102

1.3.1 大陆漂移102

1.3.2 海底扩张102

1.3.3 大陆漂移与海底扩张的证据103

1.3.4 板块构造学说108

1.3.5 大陆的演变109

第2章 地震112

2.1 最早的地震记录112

2.2 地震学概要112

2.2.1 地震学及其用途112

2.2.2 地震灾害研究113

2.2.3 地震的基本名词和术语114

2.3 大地震115

2.4 地震分布116

2.4.1 环太平洋地震活动带116

2.4.2 地中海—喜马拉雅地震活动带116

2.4.3 大洋中脊地震活动带117

2.4.4 大陆裂谷系地震活动带117

2.5 地震的成因118

2.6 预报与防范120

2.6.1 预报的种类120

2.6.2 预报的方法121

2.6.3 地震灾害的防范123

第3章 海啸124

3.1 海啸124

3.1.1 什么是海啸124

3.1.2 海啸的传播124

3.2 海啸的起因125

3.2.1 地震海啸125

3.2.2 海下山崩引起的海啸126

3.2.3 火山爆发引起的海啸126

3.2.4 风暴海啸126

3.2.5 水下核爆炸引发海啸126

3.2.6 天体撞击产生海啸127

3.3 海啸的破坏力127

3.4 重大海啸回顾128

3.4.1 中国128

3.4.2 国外129

3.5 预报与防范130

3.5.1 海啸的预报130

3.5.2 海啸的防御130

第4章 天体撞击地球的灾变132

4.1 灾变的地质学证据132

4.1.1 恐龙的消失132

4.1.2 K—T界层的铱异常与巨大的陨石坑133

4.2 K—T大灭绝135

4.3 来自太空的威胁136

第5章 资源与环境140

5.1 地球资源140

5.1.1 能源140

5.1.2 矿藏144

5.1.3 土地145

5.1.4 水资源146

5.1.5 绿色与物种的消退146

5.2 环境问题149

5.2.1 来自人类的污染149

5.2.2 沙尘与荒漠化152

5.2.3 臭氧层空洞154

5.2.4 温室效应155

5.2.5 “厄尔尼诺”与“拉尼娜”156

地球篇思考题158

物质篇159

第1章 物态的多样性159

1.1 固态160

1.2 液态160

1.3 气态161

1.4 非晶态161

1.5 液晶态161

1.6 等离子态161

1.7 超固态162

1.8 中子态162

1.9 超导态162

1.10 超流态163

第2章 原子与核子164

2.1 发现原子世界164

2.1.1 打开原子世界的大门164

2.1.2 几种原子结构模型166

2.1.3 原子结构的深入探索169

2.2 探秘原子核169

2.2.1 放射性的发现170

2.2.2 人工核反应与质子的发现172

2.2.3 中子的发现173

2.2.4 原子核的结构174

2.2.5 超重元素175

第3章 核反应与放射性177

3.1 人工放射性177

3.1.1 人工放射性的发现177

3.1.2 费米的慢中子177

3.2 核裂变的发现178

3.2.1 “铀x”是什么？178

3.2.2 发现核裂变179

3.2.3 链式反应的实现180

3.3 核裂变的应用181

3.3.1 原子弹181

3.3.2 核反应堆及核电站183

3.3.3 核动力的广泛应用184

3.4 核聚变反应184

3.4.1 氢核聚变185

3.4.2 人为核聚变的实现186

3.4.3 可控核聚变的条件186

3.5 放射性同位素188

3.5.1 放射性同位素14C189

3.5.2 辐射技术的应用190

第4章 粒子世界192

4.1 探索基本粒子的历程192

4.1.1 正电子与反粒子的发现192

4.1.2 β衰变与中微子194

4.1.3 π介子的发现195

4.1.4 强子的结构模型195

4.1.5 夸克196

4.2 基本粒子家族197

4.2.1 第一代基本粒子198

4.2.2 第二代基本粒子198

4.2.3 第三代基本粒子200

4.3 四大相互作用及其大统一200

物质篇思考题203

生命篇205

第1章 生命起源与生物进化205

1.1 生命起源的论争205

1.1.1 巴斯德的肉汤实验205

1.1.2 化学进化说206

1.1.3 宇宙胚种说208

1.2 达尔文的生物进化论209

1.3 达尔文之后的进化论212

1.4 寒武纪生命大爆发214

1.4.1 “寒武爆发”的发现215

1.4.2 “寒武爆发”起因探讨215

第2章 生命系统的层次结构217

2.1 生命的特征与生物多样性217

2.1.1 生命的基本特征217

2.1.2 生物多样性219

2.2 生态系统的结构220

2.2.1 生态系统的层次221

2.2.2 生态系统的食物链221

2.3 细胞的作用222

2.3.1 细胞学说222

2.3.2 细胞的类别224

2.4 探索遗传的奥秘225

2.5 生命的分子基础227

2.5.1 蛋白质228

2.5.2 核酸228

第3章 现代生物技术232

3.1 生物技术的兴起232

3.1.1 科学基础和社会背景232

3.1.2 生物技术的特点233

3.1.3 生物技术的主要内容233

3.2 基因工程及其应用235

3.2.1 基因235

3.2.2 基本原理与方法236

3.2.3 基因工程的应用237

3.3 克隆技术239

3.3.1 小羊多莉的身世239

3.3.2 克隆技术带来的震撼240

3.3.3 围绕克隆技术的纷争242

3.4 生物技术面临的问题243

3.4.1 转基因技术的安全问题243

3.4.2 人类生存环境的异化244

3.4.3 基因治疗的权限问题245

3.4.4 个人基因信息的隐私权问题246

3.4.5 对生物技术的理性思考247

第4章 人类基因组计划248

4.1 启动与实施248

4.2 后基因组时代的生命科学与生物技术250

4.2.1 基因组的基础研究仍然是一个热门话题250

4.2.2 新兴交叉学科应运而生251

4.2.3 生物技术产业化的前景251

生命篇思考题253

技术篇255

第1章 纳米技术255

1.1 纳米与纳米技术的概念255

1.2 纳米材料的奇异性质258

1.2.1 纳米微粒的特性258

1.2.2 纳米材料的奇异性质259

1.3 纳米技术的应用263

第2章 激光技术266

2.1 激光原理266

2.1.1 粒子的能态与辐射跃迁266

2.1.2 自发辐射、受激吸收、受激辐射267

2.2 激光器268

2.2.1 激光器的诞生268

2.2.2 激光器的工作原理269

2.2.3 激光器的分类270

2.3 激光的应用272

第3章 低温与超导275

3.1 低温超导现象及特性275

3.1.1 完全抗磁性——迈斯纳效应275

3.1.2 临界温度、临界电流密度和临界磁场强度276

3.2 对超导机理的探索276

3.2.1 二流体模型与伦敦模型276

3.2.2 荣获诺贝尔物理学奖的BCS理论277

3.2.3 Ⅰ型超导体和Ⅱ型超导体278

3.3 超导技术的应用279

3.4 “高温”超导热和它对BCS理论的挑战280

3.4.1 “高温”超导的发现280

3.4.2 新的理论尝试281

3.5 问题与前景281

3.6 逼近绝对零度282

3.6.1 绝对零度——自然界的低温极限282

3.6.2 向低温迈进283

3.6.3 进军超低温，向OK逼近285

3.6.4 低温实验中的发现286

第4章 电子信息技术287

4.1 微电子技术287

4.1.1 从晶体管到集成电路287

4.1.2 集成电路的产业结构289

4.1.3 微电子技术的广泛应用及展望290

4.2 光电子技术292

4.3 计算机技术294

4.3.1 诞生与发展294

4.3.2 展望计算机的未来298

4.3.3 计算机发展的方向——人工智能300

4.4 网络技术303

4.4.1 计算机网络的发展303

4.4.2 因特网的组成303

4.4.3 现代通信网络技术304

4.5 自动化技术应用305

第5章 新材料技术309

5.1 新型金属材料309

5.2 新型高分子合成材料311

5.3 无机非金属材料312

5.4 新型复合材料314

5.5 生物材料316

第6章 新能源技术318

6.1 核能318

6.2 太阳能322

6.3 地热能324

6.4 氢能324

6.5 生物质能325

第7章 空间技术327

7.1 运载火箭327

7.2 人造地球卫星329

7.3 载人航天332

7.4 太空探测335

7.5 中国的崛起336

技术篇思考题341

参考文献343