《單位》



一、開端

重新檢視國際單位的基準 2

回顧制定單位的歷史 4

Coffee Break 美國使用的美制單位 6

Coffee Break 古文明使用的庫比特單位 8



二、國際共同制定的基本單位

成為所有單位之基礎的七種單位 10

「公尺」是以光速作為基準 12

「公斤」是以光的能量來定義 14

Coffee Break 店家的磅秤是否正確 16

「秒」的定義源自原子的振動 18

「安培」的定義源自電子的流動 20

表示絕對溫度的「克耳文」 22

比星體數量還要更多的「莫耳」 24

「燭光」等同於一支蠟燭的亮度嗎？ 26

Coffee Break 以日本漢字來表示的單位寫法 28



三、用來表示力與能量等的導出單位

角度的單位「弧度」與「球面度」 30

「赫」是波在1秒內波動的次數 32

「牛頓」是表示力的大小的單位 34

表示壓力強度的「帕斯卡」 36

能量的單位「卡」與「焦耳」 38

「瓦特」是表示功率的單位 40

Coffee Break 物體的重量會因緯度而改變 42



四、用來表示電與磁力等的導出單位

與電相關的兩種單位 44

「伏特」是使電流流動的功的大小 46

表示電流流動困難度的「歐姆」 48

與磁力相關的單位「韋伯」與「特士拉」 50

用於電磁感應的單位「亨利」 52

與光的亮度相關的兩種單位 54

與化學反應相關的單位「開特」 56

與放射性衰變相關的三種單位 58

Coffee Break 「mega」與「giga」是什麼意思？ 60



五、非國際單位制的特殊單位

地震的「震度」與「規模」 62

表示資訊量的「位元」與「位元組」 64

表示宇宙距離的三種單位 66

表示酸鹼度的「pH」 68

代表聲壓變化的「分貝」 70

衡量鑽石價值的基準之一「克拉」 72

測量血壓不可或缺的mmHg 74

Coffee Break 還有更多特殊的單位 76



《定律》



一、何謂定律？

定律究竟是什麼？ 2



二、力與波的相關定律

自由落體定律 4

慣性定律 6

單擺的等時性 8

牛頓運動方程式 10

虎克定律 12

動量守恆定律 14

角動量守恆定律 16

波的反射與折射定律 18

惠更斯原理 20

Coffee Break 從踢足球看運動三定律 22



三、電與磁的定律

庫侖定律 24

歐姆定律 26

焦耳定律 28

安培定律 30

弗萊明左手定則 32

電磁感應定律 34

Coffee Break 電動機與發電機乃互為表裡 36



四、能量的定律

能量守恆定律 38

力學的能量守恆定律 40

質能相當性 42

熵增定律 44



五、相對論與量子論的奇妙原理

相對性原理 46

測不準原理 48

光速不變原理 50

等效原理 52

Coffee Break 高速移動時鏡中能看到什麼？ 54



六、宇宙的定律

克卜勒定律 56

萬有引力定律 58

哈伯－勒梅特定律 60

維恩位移定律 62



七、化學與生物的定律

亞佛加厥定律 64

理想氣體定律 66

中心法則 68

全有全無律 70

Coffee Break 煉金術是化學始祖 72



八、其他各種定律

其他各種定律 74

Coffee Break 只用一個數學式表示全宇宙 76



《維度》



一、維度是什麼

利用「點」、「線」、「面」學習維度的基本概念 2

為什麼「點」是0維度 4

我們居住的空間為何是3維的理由 6



二、2維和3維的性質

從2維開始出現「形狀」 8

利用拼圖思考維度 10

具有體積的「立體」在3維出現 12

人體在2維空間會分成兩半？ 14

立體和影子的關係成為思考4維的提示 16

我們看到的世界真的是3維嗎？ 18

Coffee Break 140年前科幻小說所描寫的2維世界 20



三、歡迎來到4維世界

維度可以隨心所欲地增加！ 22

存在於4維空間的「超立方體」是什麼 24

把超立方體切開會得到8個立方體 26

我們看到的4維物體會是什麼模樣？ 28

在高維度可以做到低維度做不到的事情 30

在4維空間發生的不可思議現象 32

Coffee Break 利用維度幫助兔子掙脫牢籠吧！ 34



四、空間和時間無法切割

只憑「空間」並無法確定事物 36

利用沙漏思考時間是什麼 38

愛因斯坦捨棄了牛頓的概念 40

空間和時間會拉長，也會縮短 42

把時空畫成圖會是什麼模樣？ 44

在時空圖上呈現出太陽、地球的運動 46

利用時空圖描繪光速會出現圓錐 48

空間和時間會扭曲！ 50

Coffee Break 若時間是2維 52

愛因斯坦闡明了重力的真相 54

我們無法感受的「空間扭曲」是什麼 56

越重的物體會造成時空越大的扭曲 58

Coffee Break 宇宙中有時間停止的地方！ 60



五、如何搜尋高維度

開啟通往高維度的大門 62

自然界的4種力是什麼力 64

重力遠比其他力還要微弱 66

在微觀世界中「比較各種力」 68

預言10維時空的「超弦理論」是什麼 70

高維度空間微小而隱蔽 72

維度能夠捲縮變小 74

「閉合弦」不受維度的束縛 76



《時間》



一、導言

越想越覺得時間真神奇！ 2



二、心理的時間和身體的時間

快樂的時光總是過得特別快 4

長大以後覺得時間過得很快的原因 6

「心理時鐘」的運作與腦的哪個部位有關？ 8

人體具有大約24小時的節奏 10

「刻畫時間的分子」真的存在！ 12

Coffee Break 感到恐怖時會覺得像慢動作 14



三、「現在」這個瞬間真的存在嗎

我們感覺到的「現在」已成為過去 16

用手打拍子的時機為什麼會一致？ 18

為何感覺不到「聲音」和「光」的落差 20

足球比賽的誤判可歸咎於預見未來？ 22

事件順序調換的神奇實驗 24

Coffee Break 決斷的瞬間真的是現在嗎？ 26



四、現代社會調整生理時鐘的祕訣

留意夜晚的手機使用及飲食 28

配合生理時鐘選擇作業時間 30

利用午睡恢復專注力 32

每個人都有自己感覺舒適的步調 34

生理時鐘會因為生活型態而改變？ 36

Coffee Break 為什麼會發生時差倦怠 38



五、思考時間的本質

超過2500年的問題「時間是什麼」 40

古代的時鐘是參考天體運動 42

伽利略發現鐘擺的祕密 44

把時間劃分為全部一致的「絕對時間」 46

時間會「伸縮」 48

時間有最小單位嗎？ 50

Coffee Break 1天的長度並不固定 52



六、時間進行的不可思議

哪一邊是過去，哪一邊是未來？ 54

時間為什麼不能往過去進行？ 56

何謂時間進行的關鍵「熵」？ 58

事物會隨著時間變得雜亂 60

違反熵法則的生命體 62

Coffee Break 時鐘能正確劃分時間到什麼程度？ 64

?

七、時間旅行有可能實現嗎

試想一下時間旅行吧 66

利用巨大星球的未來旅行 68

回到過去會發生問題 70

若過去無法改變也就不會有矛盾，那…… 72

在平行世界中，過去能被改變嗎？ 74

Coffee Break 能利用「蟲洞」回到過去嗎？ 76