本书围绕数百年来，特别是20世纪以来物理学的发展，全面介绍了物理学各个分支领域的重大突破以及它们对现代科学技术的引领作用，着重阐述了孕育现代物理学发展的科学精神、方法论和世界观。本书结合古今中外科学与人文的具体实例，将自然科学与科学精神作为一种文化进行阐述，对科学的发展规律、思维方式等作了较为开放但又不失其严谨性的探索，实现了科学与人文较为成功的结合。
本书的特色是联系实际、通俗易懂、适应面广。本书在基本没有数学推导的前提下，介绍了物理学的重大进展，包括经典物理学、量子物理学、相对论、物质结构、现代宇宙学、非线性物理学等内容，并介绍了它们的实际应用实例，如超导体、激光、晶体管、全球定位系统、量子通信、聚变能源等；把物理学中奥妙无穷的现象和规律与现代社会中的相关问题结合起来，对诸如“科学否定观”“严谨性的极限”“科技双刃剑”“条件好坏与成就大小”“真理与美”等问题进行了深入浅出的阐述。
希望本书能为广大青年学生、人文社科工作者提供一个了解科学、把握科学思维方法、培养科学精神的途径。

绪论
第1章 经典物理学
1.1 天地运动
1.1.1 天与地
1.1.2 牛顿——站在巨人的肩膀上
1.1.3 能量、动量守恒的时空对称性
1.1.4 严谨的科学方法论
1.1.5 牛顿的科学观
1.2 冷热现象
1.2.1 温度与热量
1.2.2 能量守恒的具体表述
1.2.3 自然现象演化的方向性
1.2.4 热寂说及其终结
1.3 以光速传播的电磁波
1.3.1 发现电磁波
1.3.2 电磁波谱
1.3.3 真理与美的关联
1.3.4 名师指点与自身感悟
1.3.5 光是一种电磁波
1.3.6 三维全息照相
参考文献
第2章 量子物理学
2.1 原子模型
2.1.1 原子概念
2.1.2 发现电子
2.1.3 汤姆孙原子模型
2.1.4 卢瑟福原子模型
2.2 量子假说
2.2.1 普朗克量子假说
2.2.2 爱因斯坦光子假说
2.2.3 玻尔假说
2.2.4 德布罗意波粒二象性假说
2.2.5 互补性原
2.2.6 上帝是在掷骰子吗
2.3 海森伯不确定性原理
2.4 泡利不相容原理
2.5 量子纠缠——“幽灵般的超距作用”
2.6 科学的否定与创新
参考文献
第3章 量子力学——现代高科技的基石之一
3.1 趋向导电极限的超导体
3.1.1 超导体的奇异特性
3.1.2 超导根源——同性相吸
3.1.3 迎接超导时代的到来
3.2 绚丽多彩的激光
3.2.1 无可比拟的激光特性
3.2.2 产生激光的条件
3.2.3 激光——射向现代社会的各个领域
3.3 晶体管——构筑智慧的细胞
3.3.1 半导体的物理特性
3.3.2 PN结
3.3.3 晶体三极管——放大人类的智慧
3.3.4 晶体管——微电子产业的基本单元
3.4 冲刺元器件小型化的极限
3.4.1 量子点——人造原子
3.4.2 介观
3.4.3 分子电子学
参考文献
第4章 相对论与现代时空观
4.1 狭义相对论的创立
4.2 狭义相对论的基本原理
4.2.1 光速不变原
4.2.2 相对性原
4.3 狭义相对论的主要结论
4.3.1 同时的相对性
4.3.2 时间延缓
4.3.3 长度收缩
4.3.4 质能关系
4.4 新引力理论——广义相对论
4.4.1 广义协变原理
4.4.2 等效原理
4.5 广义相对论的主要结论
4.5.1 引力大的地方时钟走得
4.5.2 引力导致空间弯曲
4.6 广义相对论的部分预言
4.6.1 星光的引力偏
4.6.2 雷达回波延迟
4.6.3 水星近日点的进
4.7 相对论的实验验证及实际应用
4.7.1 μ子的寿命
4.7.2 孪生子效应
4.7.3 全球定位系
4.8 相对论的时空观
4.9 相对论中的科学方法论
参考文献
第5章 物质结构宇宙之砖
5.1 物质结构
5.1.1 电子的发现与原子构成
5.1.2 越来越多的新粒子
5.1.3 夸克模型
5.2 基本相互作用及其统一
5.2.1 四种基本相互作用
5.2.2 奇妙的对称性
5.2.3 标准模型
5.3 原子能及其应用
5.3.1 原子核的结合能
5.3.2 原子能的可能释放模式
5.3.3 原子能的和平利用
5.3.4 核武器与世界和平
参考文献
第6章 膨胀着的宇宙
6.1 传统宇宙观及其不足
6.1.1 永恒的宇宙与热力学的矛盾
6.1.2 夜空为什么是黑暗的——奥伯斯佯谬
6.1.3 问题的解决
6.2 哈勃的发现
6.2.1 波的多普勒效应
6.2.2 恒星距离的测定
6.2.3 哈勃的发现
6.3 宇宙的起源
6.3.1 大爆炸模型
6.3.2 宇宙哥白尼原理
6.3.3 大爆炸模型的观察证据
6.4 宇宙的命运
6.4.1 宇宙整体的命运
6.4.2 恒星的产生与命运
6.4.3 神奇的天体——黑洞
6.4.4 人类的命运
6.5 21世纪宇宙学面临的问题
6.5.1 暗物质问题
6.5.2 正反物质的不对称问题
6.5.3 微观与宇宙世界的统一
参考文献
第7章 非线性科学及科学认识论
7.1 非线性系统及其普遍性
7.2 混沌的本质
7.2.1 虫口模型
7.2.2 倍周期分岔
7.2.3 混沌的基本性质
7.2.4 混沌理论的应用
7.3 自然界的几何——分形
7.3.1 分形维数
7.3.2 来自简单规律的复杂系统
7.4 特殊的非线性系统——可积系统
7.5 混沌因果律及科学认识论
参考文献
第8章 物理学在未来科技和社会中的作用
8.1 20世纪物理学遗留的问题及其展望
8.1.1 引力量子化与大统一理论
8.1.2 超高能物理及宇宙的起源与演化
8.1.3 复杂系统的研究
8.1.4 极端条件下的物理现象
8.2 物理学在其他自然科学及高新技术中的应用
8.2.1 生命科学与物理学
8.2.2 21世纪的信息技术
8.2.3 21世纪的能源与环境
8.3 物理学与国防现代化
参考文献
第9章 科学技水与人类文明
9.1 重大的发现重要的提示
9.2 科学技

本书是大学生科学文化
素质教育课程教材，以人类
科学发展进程为背景，结合
现代社会的诸多相关问题，
交叉科学与人文，融合东方
与西方文化，将人类重大科
学成就以及科学精神作为一
种文化进行阐述。本书既区
别于一般的科普介绍，也区
别于传统的“科技史”或“科
技哲学”教材。
作者力图既通俗易懂、
深入浅出，又严谨求实地阐
述物理学发展的重大成就、
发展规律、思维方式、研究
方法以及科学精神与人类文
明的关系，努力使本书成为
普及科学基础知识，培养创
新、严谨和踏实的科学作风
，提升人生观和价值观，弘
扬爱国主义精神，进行大学
生科学文化素质教育的精品
教材。
与本书相对应的“物理学
与人类文明”课程自1998年
在浙江大学作为通识课程开
设至今，受到了广大学生的
热烈欢迎，该课程先后被教
育部评选为“国家精品课程”
和“国家级精品资源共享课”
，2018年该课程联合“数学
与人类文明”和“化学与人类
文明”课程，获得国家级教
学成果二等奖。
按照国家级一流本科课
程建设的要求，在本书第一
版和第二版（分别于2000
年和2006年由浙江大学出
版社出版）的基础上，我们
根据二十多年来的教学实践
经验和人文社会科学专业学
生的特点，结合物理学的最
新发展，对教材作了比较全
面系统的修订和补充，使内
容更加具有系统性、前沿性
。并加强了对有关科学精神
与人类文明的关系等问题的
探讨。本书与前两版教材相
比，更加突出了文理交叉的
特色，更加符合大学生科学
文化素质教育的需求，以求
立德树人。
由于作者水平所限，书
中不完善之处在所难免，欢
迎广大读者批评指正。
最后，作者衷心感谢高
等教育出版社编辑在出版过
程中给予的大力帮助，感谢
浙江大学中国语言文学系颜
恰茂教授通读初稿并提出的
建设性意见，感谢浙江大学
物理学院沙健、罗民兴、许
祝安、鲁定辉和金洪英教授
，陶向明和杨波博士以及广
大学生在教研和教学过程中
的支持和讨论。
盛正卯 叶高翔
2022年3月干浙江大学