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《教育部基础教育课程教材发展中心 中小学生阅

  科学史与科学哲学名著,提出“前科学→常规科学→反常与危机→科学→新的常规科学”的科学发展模式。其核心思想是,由哲学预设、理论假定、研究方和解决问题的示范所构成的理论,一旦被科学共同体所拥有,就成为科学范式。科学共同体在常规科学中用范式解难题。当旧范式不能解决实验引起的严重反常问题时,就会导致范式危机的发生,产生具有竞争性的新范式,最终通过科学即范式的转换而化解危机,新范式取代旧范式进入新常规科学发展阶段。以共同范式为基础的人,拥有共同的世界观和价值观,不同范式之间不可比较。此书改变了人们对科学的传统看法,是科学知识社会学的重要思想来源,对人文社会科学各领域产生了广泛影响。

  解析几何的奠基之作。作者认为古希腊人发明的几何学过于依赖图形,束缚了人的想象力,而且没有说明得出结论的原因;代数学则从属于法则和公式,不能成为改进智力的科学;而三段论的逻辑不能产生任何新的知识。他创造的“真正的数学”,结合三者优点,去掉它们的缺点,用自己发明的坐标系构建了几何图形与代数表达的桥梁,以此为工具研究了直线、曲线、圆和立体图的性质和作图问题,使变数进入数学,创立了解析几何学,为微积分的产生奠定了基础。全书共3章,分别论述仅使用直线和圆的作图问题,曲线的性质,以及立体及超立体问题的作图。作者是杰出的哲学家,曾提出宇宙运动不灭原理,著有《方法谈》和《探求真理的指导原则》等方名著。

  奠定整个现代科学基础的最伟大著作之一,由“定义”“运动的公理或定律”“物体的运动”“物体在阻滞介质中的运动”“宇宙体系”和“总释”几部分构成。牛顿运动三定律和万有引力定律均出自此书。深入讨论了各种运动形式与力的关系,主要思想是“由运动现象去研究自然力,再由这些力去推演其他运动现象”,即用自然中的力作为唯一的原因去解释所有物体的运动和现象。仿照欧几里得《几何原本》公理化体系写成,从最基本的定义和公理(运动三定律)出发,推导出若干普适命题,将伽利略发现的地球上物体的运动规律与开普勒发现的天体运动规律均作为特例推导出来,完成了物理学的大综合。读者可从中领略牛顿缜密的思维方式和博大精深的科学思想。

  爱因斯坦本人亲自撰写的唯一一部介绍相对论的科普著作。其他有爱因斯坦署名的相对论科普读物,实际上主要都由其他作者执笔完成。第一部分以相对性原理和光速不变原理为基础,以洛伦兹变换为核心,介绍狭义相对论,以及“同时的相对性”“动钟变慢”“动尺收缩”“质能关系”等重要推论。第二部分以等效原理和广义相对性原理为基础,以弯曲时空为标志,介绍广义相对论及其实验验证。第三部分介绍相对论在宇宙研究中的初步应用。准确反映了相对论的内容和爱因斯坦本人的思想方法,是青年学生了解爱因斯坦和相对论的最佳读物。

  结构化学的经典著作。在亚原子水平利用量子力学基本理论论述了化学键形成的本质,以及分子和晶体的结构本质。在不使用高等数学工具的条件下,借助量子力学中的一些基本原理,结合化学思想和经验证据,改进和发展化学键理论,克服经典化学键理论的困难。用作者本人发展起来的新的化学键理论,处理共价键、络合键、晶体结构、部分双键性化学键和部分络离子结构、缺电子物质、金属键、氢键、离子晶体结构等议题。对蛋白质分子所形成的空间结构进行了大胆预测,被后来的实验所确证。是理论与实验、物理学与化学、思想与方法相结合的范例,有助于读者理解20世纪中期化学家探索物质结构的思维方式和处理问题的风格。

  首次系统阐述达尔文生物演化观点的科学经典。以自然选择为中心,从变异性、遗传性、人工选择、生存竞争和环境适应等方面论述了物种形成的可能机制。引言综述34位先行者的工作。绪论介绍全书结构。第1至5章阐述自然选择学说。第6至10章化解进化论遇到的难点。第11至15章用生物时空演替证据和亲缘关系进一步论证进化论。首次出版后经过多次修订,最后一版增加“对自然选择的各种异议”一章,充分利用各种事实,逐一反驳当时反对或者怀疑自然选择学说的各种论点。开创了生物学发展史上的新,引起整个人类思想的巨大,也引发了生物学和人文社会科学各领域的诸多争论,在世界历史进程中有着广泛和深远的影响。

  基因染色体学说的奠基之作,遗传学经典。以基因为中心展开,确证了生物性状是由遗传因子(基因)决定的,而基因是稳定和颗粒性的,发现基因存在于染色体上、不同染色体上的基因可自由组合、基因以直线形式排列于染色体上、基因具有多效性、存在多基因遗传现象、染色体畸变影响遗传等生命秘密。总结了作者及其团队以果蝇为主要实验材料的遗传研究成果,以及自孟德尔遗传定律在1900年被重新发现之后的遗传学研究成果,全面阐述了染色体遗传理论,包括遗传学的基本原理、遗传的机制、染色体与基因的关系、突变的起源、染色体畸变、基因和染色体在性别决定方面的作用等。共有157幅插图。有助于读者理解遗传学划时代思想的产生和发展过程。

  理论物理学家撰写的生物学经典著作。试图从量子力学理解未知生命现象而进行的一次“天真”的“思考实验”。分析化学本质仍旧模糊不清的遗传物质(基因)的高度稳定性和稀有突变性发生的可能机制。提出染色体作为“密码本”以一种“非周期性”结构而决定着生物个体全部性状(包括发育)的假说。从热力学角度思考高度有序的生物如何避免像非生命物质那样最终走向无序的问题。认为根据已知物理规律尚无法解释全部生命现象,预言新的物理定律有待发现。语言精练,对科学假说叙述清晰,对其世界观的表述富有哲理。书中提出的多个观点为分子生物学的诞生提供了思想基础。有助于读者理解现代分子生物学的思想来源和哲人科学家的风采。

  自然科学借以宣布其独立于神学的不朽著作,提出并论证了性的日心地动说,批判并推翻了占据西方世界观统治地位一千余年的地心说。全书共6卷。第一卷扼要阐述日心地动说,论述宇宙和大地都是球形的、天体运动是均速和永恒的、天体作圆周或复合圆周运动,提出地球的三重运动说,系统批驳了地心说。第二卷解释地球的周日自转、绕日公转和赤纬运动所引起的各种现象。第三卷解释岁差。第四卷解释月球运动、月球视差和日月食。第五、六两卷论述行星运动。日心地动说简化了天文学模型,动摇了教宇宙体系,解放了思想。此书有助于读者深入了解文艺复兴时期科学的内容,学习哥白尼严谨的治学态度、清晰的逻辑思维和巧妙的分析方法。

  为电子计算机和人工智能提供思想基础的经典著作,根据作者生前部分演讲稿整理而成。随着人工智能时代的来临,人类更加关注计算机是否可以实现智能化,即像人的大脑一样工作。作者在书中用数学语言表达了他对于这个问题的思考。分“计算机”和“人脑”两个部分,共16章。第一部分描述模拟计算机和数字计算机的区别,提出混合数字和模拟两种原则的计算机模型。第二部分简述神经元、神经脉冲以及由神经元组成神经系统(神经网络)的记忆和逻辑结构等,比较其与计算机的相似和不同之处。作者站在20世纪50年代的最前沿思考计算机与人脑问题。本书有助于读者理解计算机、神经网络,乃至人工智能的基本思想。

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