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第一篇 天地之间3

1.大地悬空——我们站在哪里？3

大地下面竟然没有任何支持物3

大地是球形的4

地球有多大？5

我们脚下的大地在飞奔6

为什么感觉不到大地在运动？7

地球不过是一丸微不足道的小球8

2.大陆漂移——一个惊世骇俗学说的曲折经历9

魏格纳其人10

大陆漂移说的基本思想11

激烈的反对和严厉的批评12

人走茶凉12

真理终究会闪光13

感言14

3.天外有天——我们并不是宇宙的中心15

古人以为地球是宇宙的中心15

原来，太阳才是太阳系的中心16

其实，太阳也不是太阳系的中心，更不是宇宙的中心18

宇宙根本就没有一个中心18

话说回来19

4.仰望星空——层次分明，秩序井然的宇宙20

太阳系巡礼20

银河系揽胜21

河外星系和星系团远眺24

宇宙疑云25

5.皓月当空——告诉你一个真实的月球26

月亮，千古吟咏的对象26

月球，深入探索的天体27

月球，死寂世界28

月球资源，值得开发的宝藏29

对月亮的错觉30

对月相的误解30

月食的成因32

理解潮汐32

6.开天辟地——宇宙大爆炸和宇宙学34

多普勒效应和红移现象35

哈勃定律36

我们的宇宙在膨胀37

宇宙大爆炸和宇宙学37

热大爆炸宇宙模型的前提假设和理论基础38

宇宙大爆炸的过程39

宇宙大爆炸的证据41

几个疑难问题42

7.前途未卜——宇宙将走向何方？45

三种可能的宇宙模型难于取舍45

宇宙正在加速膨胀47

极大熵一说47

恒星的起源和演化49

宇宙能否“万寿无疆”？53

8.幸运人生——善待生命，珍惜资源53

严格控制的宇宙演化初始条件54

精确调整的物理参数55

得天独厚的地球条件56

恰到好处的地球公转56

艰难曲折的生物进化历程57

极度复杂的生命结构58

多次博弈的传宗接代过程59

9.拯救家园——满目疮痍话地球61

危哉地球61

淡水紧缺，水质恶化62

我国水资源的窘况63

土地荒漠化65

温室效应危害66

臭氧层空洞66

核战争的威胁67

未雨绸缪应对大劫难68

如果人类真的消失了69

拯救地球家园刻不容缓70

第二篇 物含妙理75

10.落体之争——一场挑战常识与权威的论战75

独立的思考和有力的反诘75

错误的成见从何而来76

物体下落的快慢为什么与它的质量无关？77

关于方法论的一个诠释79

11.动者恒动——不受力的物体也会运动吗？80

一个持续了几千年的误解81

变速运动和加速度81

牛顿的力学定律81

牛顿的力学定律为什么与我们的生活常识相冲突？82

牛顿力学在什么坐标系中成立？83

12.振动与波——无处不在的一种运动方式84

单摆及其振动85

弦上的波动87

音乐与振动89

机械波种种91

13.动静有别——莫把动态当静态92

什么是动态问题92

动态系统的复杂响应方式94

动态系统操控中的危险所在95

动态系统的超常性97

14.苹果树下——万有引力遐思98

地心引力和万有引力98

万有引力定律的深远含义100

料事如神的天体力学103

15.挑战引力——通向太空之路105

地心引力的强度105

挣脱地球的引力需要高速度106

抗衡地球的引力也需要高速度107

挑战引力需要巨大的能量108

火箭是提供巨大的发射速度的理想工具109

航天和航空大不相同110

16.兼视则明——奇妙的双目视觉112

眼睛和针孔相机112

人和动物的双目视觉113

立体画，受欺骗的视觉113

光泽感的实质115

计算机双目视觉技术115

单眼也能够产生立体视觉效果吗？117

注记118

17.探微发隐——窥视微观世界的奥秘119

从宇观进入微观的台阶119

分子世界120

激荡磅礴说气体122

阵列整齐话晶格124

敲开原子探究竟126

物质的结构层次有无止境？128

18.光行有速——光速及其深远含义128

伽利略测定光速的尝试129

测定光速的天文观测方法129

测定光速的机械方法132

基于电磁波理论推断和测定光速133

光速的特异秉性134

19.波粒之争——光是什么？139

前奏139

风波骤起，波粒之争拉开帷幕，微粒说暂居强势141

证据迭出，波动说开始反击142

光电效应，微粒说绝处逢生144

电子是波，微粒说后院起火146

微观世界的波粒二象性147

20.时空漫谈——先哲聚首话时空（上）149

惯性坐标系与伽利略变换150

惯性坐标系与洛伦兹变换152

四维时空连续区159

21.时空漫谈——先哲聚首话时空（下）160

狭义相对性原理的困难160

牛顿万有引力定律的局限性和不足162

等效原理及其推论163

高斯坐标和广义相对性原理168

基于广义相对性原理的引力理论170

结语：时空观的革命171

进一步阅读的书籍173

跋语177