本书系统介绍数学、物理、化学、天文学、地球与空间科学、生物学、统计学、计算机科学、人工智能、工程科学等各专业的历史、基本内涵、学科发展前沿与趋势以及可能的应用方向等。
李震宇，中国科学技术大学化学与材料学院教授，曾任少年班学院副院长、党委书记。入选2008年教育部新世纪优秀人才支持计划,获得科研或教学、育人等各级奖项。现主持中国科大少年班精品课“科学、技术和工程导论”。
序言（ⅰ）
绪论（ 1 ）
0．1 科学与技术简史（ 1 ）
0．2 工程实践（10）
0．3 科学、技术与工程的思维方式（12）
第1 章数学（19）
1．1 导论（19）
1．2 数量（28）
1．3 结构（43）
1．4 空间（53）
1．5 变化（65）
第2 章物理（77）
2．1 理论物理（78）
2．2 粒子物理（80）
2．3 CP 破坏（83）
2．4 量子光学（85）
2．5 凝聚态物理（87）
2．6 超导物理（90）
2．7 软物质物理（92）
2．8 生物物理（94）
2．9 医学物理（97）
2．10 加速器物理（100）
第3 章化学（105）
3．1 化学位于自然科学的中心（105）
3．2 化学从何而来：近代化学之路，原子与分子概念的确立（106）
3．3 物理学的革命：现代化学的诞生与发展（117）
3．4 超越分子的前沿：当代化学与未来化学（128）
第4 章天文学（130）
4．1 什么是天文学（130）
4．2 观天巨眼：天文望远镜（132）
4．3 系外行星探测：寻找另一个地球（142）
4．4 恒星的结构与演化（145）
4．5 黑洞与引力波（154）
4．6 物理宇宙学（165）
第5 章地球和空间科学（176）
5．1 地球和空间科学的发展历史（177）
5．2 地球和空间科学的分支领域（181）
5．3 地球和空间科学的研究方法（183）
5．4 地球和空间科学的前沿方向（186）
5．5 地球和空间科学与其他学科的交叉（203）
第6 章生物学（206）
6．1 生物学简介（206）
6．2 生物学发展及分支领域（208）
6．3 近年重大生物学研究进展例举（210）
6．4 生物学前沿研究热点（226）
6．5 生物学与应用（235）
6．6 生物学与其他学科的关系（239）
第7 章统计学（245）
7．1 什么是统计学（245）
7．2 统计学科发展（248）
7．3 统计学的应用（256）
7．4 统计学的挑战（259）
第8 章计算机科学（262）
8．1 学科研究对象、研究方法和研究问题（263）
8．2 学科演变与新型计算机（271）
8．3 计算思维（274）
第9 章人工智能（279）
9．1 人工智能：从梦想到现实（279）
9．2 人工智能：从定义到领域、流派和技术（292）
9．3 人工智能：过去未去，未来已来（312）
第10 章工程科学（316）
10．1 导言（316）
10．2 力学：工程科学的基础（317）
10．3 精密仪器与机械：没有仪器就没有精密的科学（329）
10．4 能源与动力工程（342）
10．5 安全科学与工程（345）
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