本书基于美国乔治梅森大学的“科学中的重要思想”这门课程而写，共13章，内容包括力学、热学、电和磁、波、相对论、量子力学和化学键、材料等内容，由浅入深地介绍了物理学和化学的基本概念和知识。本书的特点是每章都有一个以辐射图的形式呈现的重要科学思想，并且每章开始都围绕着这个重要思想对物理学和化学的各领域进行简明阐述。本书不要求读者具备高深的专业知识，适合那些有兴趣了解物理学和化学世界的人们作为科普读物阅读，也可作为高中生、大学生入门级的物理学和化学通识教材。

第1章 科学：认知的方法
你如何知道你知道什么？
第2章 有序的宇宙
为什么行星似乎缓慢地在天空中运动？
第3章 能量
为什么动物要靠吃东西来维持生命？
第4章 热和热力学第二定律
为什么用一个鸡蛋制成一个煎蛋比用一个煎蛋制成一个鸡蛋更容易？
第5章 电和磁
闪电是什么？
第6章 波和电磁辐射
什么是颜色？
第7章 阿尔伯特·爱因斯坦和相对论
人类能以快于光速的超高速运行吗？
第8章 原子
为什么世界上有如此多的不同材料？
第9章 量子力学
电子的行为为什么既像粒子又像波？
第10章 原子结合：化学键
血液是怎样凝固的？
第11章 材料及其性质
计算机运算速度怎么变得如此之快呢？
第12章 原子核
科学家怎样确定最古老的人类化石的年代？
第13章 物质的终极结构
怎样利用反物质探测人的大脑？

你可能没想到，展现在你面前的是一部了不起的科普巨著，它就像一座壮丽的“科学大观园”。科学的核心理念其实相当简单，这些核心理念超越了学科的界限，形成了一个框架，便于我们了解宇宙万物，给我们提供了认识客观世界的方法和途径。
物理学与化学正是我们认识客观世界最重要的方法和途径之一。从微观到宏观，这两门学科为我们触及宇宙的奥秘、探索科技的发展、推动文明的进步起到了重要的作用。毫不夸张地说，这两门学科是直接影响人类命运的重要科学分支。本书中的每一章都以一幅辐射状图开始，图中列出了物理学与化学的相关概念与其他学科领域的关系。相比其他讲述物理学与化学的图书，这本书对我们而言，更加强调不同学科之间的联系。正如我们的观点，不同学科领域知识的积累和沉淀并非为了装点门面——知识的相互交融已然是现代科学研究的重心。宇宙万物呈现给我们的是一张各种现象相互作用的无缝的网，我们对科学的了解也应该如此。