为了使读者看清人类在自然界的位置，看清今天的科学在人类历史上的地位，本书特别介绍了地球上文明的起源和进化，介绍了自然科学的诞生和发展。本书以哥白尼、伽利略、牛顿和爱因斯坦的贡献为主线，来描述自然科学的重大成就和重要思想。以霍金和彭若斯的贡献为核心，来阐述当代的物理与天文知识，介绍相对论和量子论研究的最新成果。书中还包含了作者本人的一些研究心得。

本书是一本为提高大学生科学素质编写的教材。作者试图把物理学的内容融入自然科学史和人类文明史的长河中，使读者了解物理学与人类文明之间的依存关系和相互影响。为了提高学生的创新能力及本书的可读性，书中主要介绍了物理学与天文学发展的不平凡历程和一些最新成果。特别是有关相对论、黑洞和宇宙演化的知识；也收集了许多科学家的珍闻趣事，介绍了一些重大科学发现的曲折过程。本书内容深入浅出，具有中学数学基础的读者即可学习。

本书可作为高等学校文科类专业学生的物理教材，也可供有兴趣的其他专业学生或读者阅读。

第一讲 文明的曙光

 1.文明的起源

 2.海洋文明

 3.大河文明

 4.美洲文明

 5.文明的演进

 6.交流与繁荣

 思考题

第二讲 远古的辉煌

 1.地球与中心火

 2.苏格拉底、柏拉图与亚里士多德

 3.亚历山大科学院

 4.欧几里得与几何学

 5.阿基米德，杠杆原理与浮力定律

 6.希腊文明的衰落与东移

 思考题

第三讲 科学的诞生

 1.地心说

 2.地理大发现

 3.文艺复兴与宗教改革

 4.哥白尼与日心说

 5.布鲁诺与无限的宇宙

 6.望远镜与土星的光环

 7.伽利略的“认罪”声明

 8.第谷的精密观测

 9.开普勒与正多面体宇宙

 10.行星运动定律的发现

 思考题

第四讲 物理的初创

 1.自由落体定律

 2.惯性定律

 3.相对性原理

 4.上帝说：让牛顿去吧

 5.经典物理学的“圣经”

 6.牛顿与苹果落地的故事

 7.万有引力定律

 8.伏尔泰与思想启蒙

 9.这片空间会荒废吗？

 10.走下神坛的牛顿

 思考题

第五讲 热学与统计

 1.历史的火车头

 2.热的本质是运动

 3.第一定律：能量守恒

 4.第二定律：不可逆性与时间箭头

 5.第三定律：绝对零度不可抵达

 6.第零定律：热平衡的传递性

 7.玻耳兹曼与统计力学

 8.麦克斯韦妖与信息熵

 9.普里高津与耗散结构

 思考题

第六讲 认识电与光

第七讲 走进相对论

第八讲 弯曲的时空

第九讲 原子与核能

第十讲 量子的世界

第十一讲 粒子与对称

第十二讲 恒星的演化

第十三讲 黑洞的启示

第十四讲 辽阔的星空

第十五讲 演化的宇宙

第十六讲 时间的性质

结束语

主要参考文献