本书是一部全面介绍人类以科学的方法为工具，努力探索宇宙奥秘的科普著作。其内容涵盖了物理科学、生物科学及各个分支的发展状况和所取得的成就，阐述了各门学科之间的相互渗透和交叉。

目录

下篇 生物科学

第十一章 分子

有机物

化学结构

结构的细节

旋光性 苯环自相矛盾的现象

有机合成

第一批合成物质 生物碱和止痛药 原卟啉

新方法

聚合物与塑料

缩合作用与葡萄糖 晶型和非晶型聚合物 纤维素和

炸药 塑料和赛璐珞 高聚物 玻璃和硅酮

合成纤维

合成橡胶

第十二章 蛋白质

氨基酸

胶体 多肽链 溶液中的蛋白质 蛋白质分子的

分解 分析肽链 合成蛋白质 蛋白质分子的

形状

酶

催化作用 发酵 蛋白催化剂 酶作用

新陈代谢

把糖变成乙醇 代谢能量 脂肪的代谢

示踪剂

胆固醇 血红素的卟啉环

光合作用

光合作用的过程 叶绿素

第十三章 细 胞

染色体

细胞学说 无性生殖

基因

孟德尔学说 基因的遗传 染色体互换 遗传负

荷 血型 优生学 化学遗传学

异常血红蛋白 代谢异常

核酸

一般结构 DNA 双螺旋 基因活性

生命的起源

早期的学说 化学进化过程 最初的细胞

动物细胞

其他星球上的生命

第十四章 微生物

细菌

放大的装置 细菌的命名 病原菌学说 识别

细菌

化学疗法

磺胺药剂 抗菌素 抗药性细菌 杀虫剂

化学疗法的功效 有益的细菌

病毒

非细菌性疾病 亚细菌 核酸的作用

免疫反应

天花 疫苗 抗体

癌

辐射效应 诱发剂与致癌基因 病毒学说 可能

的治疗

第十五章 人 体

食物

有机食物 蛋白质 脂肪

维生素

营养缺乏病 分离维生素 化学组成和结构

维生素疗法 维生素为酶 维生素A

无机盐

钴 碘 氟化物

激素

胰岛素和糖尿病 甾类激素 脑下垂体和松果体

脑的作用 前列腺素 激素的作用

死亡

动脉粥样硬化 老化

第十六章 物 种

种类繁多的生物

生物的分类 脊椎动物

进化

早期的理论 达尔文学说 进化论遭到的反对

进化学说的证据

进化的过程

地质年代 生物化学上的变化 进化速率

人类的起源

早期的文明 石器时代 原始人类 辟尔唐人

种族差别 血型与种族

人类的未来

人口膨胀 海底移民 空间移民

第十七章 头 脑

神经系统

神经细胞 脑的发展 人脑 智力测验

功能的特化 脊髓

神经活动

反射作用 电脉冲

人类的行为

条件反射 生物钟 对人类行为的探索 麻醉药

的使用 记忆

自动机

反馈 早期的自动化 算术计算 计算机

人工智能

电子计算机 机器人

附录：科学中的数学

引力

牛顿第一运动定律 牛顿第二和第三定律

相对论

迈克耳孙一莫雷实验 斐兹杰惹方程

洛仑兹方程 爱因斯坦方程

人名译名对照表

然而，在将近一个半世纪以前，人们却连甚至最简单的分子的

结构都搞不清楚。19世纪早期的化学家们所能做到的，就是把所

有的物质划分为两大类。他们早就知道（甚至在炼金术士的时代

就已经知道），物质可根据其受热时的反应而分为明显不同的两大

类。其中一类，如盐、铅和水，受热后基本保持原样。一经加热，盐

会变得灼热，铅会熔化，水会蒸发，但是，当它们冷却到原来的温度

时，它们就又恢复到原来的样子。显然，这番经历并没有使它们产

生丝毫变化。但是，另一类物质，如糖和橄揽油，一经加热就会发

生永久性变化。经加热，糖会变得焦黑，冷却之后依然是焦黑；橄

揽油则被蒸发，烟雾虽经冷却也不会凝结成液体。后来，化学家们

终于认识到，抗热物质一般来自由空气、海洋和土壤构成的无生物

界，而可燃物质通常来自生物界，即或直接来自活物质，或来自生

物遗体。1807年，瑞典化学家贝采利乌斯—一他发明了化学符号

并着手编制第一个名副其实的原子重量图表（见第六章）—一将可

燃物质称为有机物（因为它们直接或间接地来自活的机体），而将

其余的所有物质称为无机物。

早期的化学主要是研究无机物。正是对无机气体性状的研

究，才导致了原子论的发展。原子论一经建立，人们很快就弄清楚

了无机分子的性质。分析结果表明，无机分子一般是由为数不多

的不同原子按一定的比例组成的。例如，水分子含有2个氢原子

和1个氧原子；盐分子含有1个钠原子和1个氯原子；硫酸含有2

个氢原子、1个硫原子和4个氧原子，等等。

当化学家们开始分析有机物时，情况就似乎大不相同了。两

种物质可以具有完全相同的成分，但却显示出截然不同的性质。

（例如，乙醇是由2个碳原子、1个氧原子和6个氢原子所组成，二

甲醚也是如此，但前者在室温条件下是液体，后者却是气体。）有机

分子比简单的无机分子含有更多的原子，而且这些原子的结合方

式似乎也令人莫名其妙。简单的化学定律能够非常圆满地解释无

机物，但对有机化合物却简直是无能为力。

因此，贝采利乌斯断言，生命化学属于另外一种学科，它遵循

自己的一套神秘莫测的规律。他认为，只有活组织才能制造有机

化合物。他的这种观点就是生机论的范例。

后来，在1828年，贝采利乌斯的学生、德国化学家维勒竟然在

实验室里制造出了一种有机物质！当时他正在加热一种叫做氰酸

铵的化合物，而当时普遍认为这种物质是无机物。维勒十分惊奇

地发现，这种物质在加热过程中变成一种在性质上与尿素（尿的一

种成分）完全相同的白色物质。按照贝采利乌斯的观点，只有活组

织才能形成尿素，然而维勒却由无机物将它制造了出来，而且仅仅

是加了一下热。

维勒将这个试验重复做了许多次，最后才敢公布他的发现。

贝采利乌斯和其他一些人起初根本不相信这是事实。然而，另外

一些化学家却证实了这一结果。不仅如此，他们还陆续由无机原

料合成了许多其他的有机化合物。第一位将元素合成有机化合物

的是德国化学家科尔贝，他于1845年按这种方式制造出了醋酸

（使醋产生味道的物质）。正是这项成就才真正地摧毁了贝采利乌

斯的生机论。事情变得越来越清楚，适用于无机分子的化学定律，

也同样适用于类似的有机分子。最后，人们对有机物和无机物之

间的区别下了一个定义：凡是含有碳的物质（个别简单的化合物如

二氧化碳例外）统称为有机物；其余的则称为无机物。

阿西莫夫

早在20世纪50年代就以创作撰写科幻小说和科普读物而声名鹊起，他那非凡的驾驭语言和概念的能力，不断对虚构世界和真实世界的新探索，以及他所取得的成就和名望，为他的作品赢得了广大的读者。