1 物理學的研究范圍 001～014
1.1　物理學的研究對象 003
1.2　物理學研究的空間尺度 003
1.3　物理學研究的時間尺度 006
1.4　物理學研究的速率尺度 006
1.5　宇宙中的物質(zhì)分布 007
1.5.1　宇宙中物質(zhì)分布的規(guī)律 007
1.5.2　力的平衡 007
1.5.3　黑洞區(qū) 009
1.5.4　量子區(qū) 010
1.6　地球的大小 011

2 月輪繞地之理 015～030
2.1　牛頓的萬有引力定律 017
2.1.1　牛頓的思考 017
2.1.2　萬有引力定律的推導 017
2.1.3　萬有引力定律的驗證 019
2.1.4　現(xiàn)代航空航天的基礎 021
2.2　愛因斯坦的相對論 022
2.2.1　廣義相對論問世的三部曲 023
2.2.2　廣義相對論場方程的意義 024
2.2.3　廣義相對論與牛頓萬有引力理論的差別 025
2.2.4　現(xiàn)代天體物理學與宇宙探索的基礎 025
2.2.5　廣義相對論在全球定位系統(tǒng)（GPS）中的應用 027
2.3　宇宙中最大的未解之謎 029

3 精妙的平方反比定律 031～044
3.1　控制宇宙自然力的宏觀力 033
3.2　萬有引力定律 034
3.2.1　給地球稱重 034
3.2.2　卡文迪許測量萬有引力常數(shù) 035
3.2.3　最新的測量結(jié)果 036
3.2.4　認識萬有引力 037
3.3　庫侖定律 037
3.3.1　庫侖實驗 038
3.3.2　認識庫侖定律 039
3.3.3　實驗驗證 040
3.4　精妙的數(shù)量級之差 040
3.5　物質(zhì)世界精妙的設計 042

4 卓爾不凡的能量守恒定律 045～056
4.1　功 047
4.2　能（能量） 047
4.3　能量守恒定律的推導 049
4.4　能量守恒定律的卓爾不凡 050
4.4.1　康普頓效應 050
4.4.2　中微子的發(fā)現(xiàn) 052
4.4.3　水力發(fā)電 054
4.5　宇宙的法則之一 055

5 感受波動之美 057～074
5.1　機械波 058
5.2　電磁波 061
5.3　物質(zhì)波 064
5.4　引力波 065
5.5　波動之美 069
5.5.1　駐波之美 069
5.5.2　奇妙的多普勒效應 071
5.6　體會物理學之美 073

6 玻爾茲曼熵公式的憂郁美 075～086
6.1　熱力學第二定律 077
6.2　玻爾茲曼熵公式 078
6.3　熵增原理及應用 082
6.4　定律的憂郁美 084

7 麥克斯韋方程組的科學美 087～104
7.1　電磁學的產(chǎn)生與發(fā)展 088
7.1.1　定性研究 088
7.1.2　定量研究 089
7.2　麥克斯韋方程組 090
7.3　電磁波的性質(zhì) 092
7.4　電磁波的實驗驗證 093
7.5　電磁波的應用 094
7.5.1　可見光 095
7.5.2　紅外線 096
7.5.3　無線電波 096
7.5.4　紫外線 098
7.5.5　X射線 100
7.5.6　伽馬射線 101
7.6　最偉大的方程 102
7.6.1　麥克斯韋方程組的偉大意義 102
7.6.2　科學美的典范 103

8 時間的相對性——小明的時間和小紅的時間 105～120
8.1　什么是時間 107
8.2　相對性時空觀誕生 108
8.2.1　絕對時空觀 108
8.2.2　兩個基本假設 109
8.3　小明的時間與小紅的時間 109
8.3.1　同時性的相對性 109
8.3.2　時間量度的相對性 111
8.3.3　鐘慢效應 113
8.3.4　時間的屬性 114
8.4　驗證 115
8.5　應用 117
8.5.1　古人樸素的相對論思想 117
8.5.2　全球定位與導航系統(tǒng) 118
8.6　相對的人生意義 119

9 黑洞的前世 121～132
9.1　宇宙中最神秘的天體 122
9.2　科學家的預言 123
9.3　恒星的演化 124
9.3.1　赫羅圖 124
9.3.2　恒星為什么會發(fā)光發(fā)熱 126
9.3.3　恒星演化的最終產(chǎn)物 127
9.3.4　三種恒星演化產(chǎn)物的對比 129
9.4　太陽的演化 131

10 黑洞的今生 133～146
10.1　廣義相對論的建立 134
10.2　時空彎曲 138
10.3　廣義相對論預言的黑洞 140
10.4　走進黑洞 141
10.5　黑洞的性質(zhì)與觀測 142

11 相對論誕生的前夜——山雨欲來風滿樓 147～158
11.1　兩朵烏云 148
11.2　“以太”的假定 149
11.3　科學史上最成功的失敗 150
11.4　經(jīng)典物理學的困難 152
11.5　頭腦風暴——追光實驗 153
11.6　新理論建立 155

12 量子論誕生的前夜——黑云壓城城欲摧 159～174
12.1　另一朵烏云——黑體輻射實驗 160
12.1.1　實驗的歷史背景 161
12.1.2　黑體 161
12.1.3　黑體輻射的實驗規(guī)律 162
12.1.4　經(jīng)典物理學的解釋和困難 164
12.2　量子萌芽 165
12.3　發(fā)現(xiàn)電子 167
12.3.1　探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 167
12.3.2　電子的發(fā)現(xiàn)與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)理論的提出 168
12.4　玻爾原子理論 169
12.4.1　定態(tài)假設 170
12.4.2　躍遷假設 170
12.4.3　量子化條件 171
12.5　男孩物理學 171

13 波的衍射——人未到聲先到 175～188
13.1　波的衍射 176
13.1.1　惠更斯原理 177
13.1.2　菲涅耳原理 177
13.2　光波的衍射形式 178
13.2.1　狹縫衍射 179
13.2.2　圓孔衍射 180
13.2.3　圓盤衍射 180
13.2.4　邊沿衍射 181
13.3　夫瑯禾費單縫衍射 181
13.4　圓孔衍射與光學儀器的分辨本領(lǐng) 183
13.5　衍射的應用 185

14 光的反射和折射——眼見為虛的海市蜃樓 189～202
14.1　光的反射和折射 191
14.2　全反射 192
14.3　光的折射程度 192
14.4　光的折射的應用 194
14.4.1　光在水中的折射 194
14.4.2　海市蜃樓 194
14.4.3　虹與霓 196
14.4.4　星光閃爍 198
14.4.5　光導纖維 198
14.4.6　毛玻璃 200
14.4.7　燈泡 201

15 不確定原理——深情地活在不確定的世界里 203～215
15.1　兩個問題 204
15.2　實驗的迷茫 205
15.2.1　子彈實驗 205
15.2.2　電子實驗 206
15.2.3　跟蹤電子實驗 207
15.3　海森堡不確定原理 208
15.3.1　不確定性 208
15.3.2　海森堡不確定原理建立 209
15.3.3　揭開實驗的迷茫 210
15.4　不確定原理的應用 211
15.4.1　核能 211
15.4.2　激光的特性 212
15.4.3　“墨子號”的科學目標 212
15.5　不確定的世界里自主的人生意義 214

參考文獻216