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二樓書籍分類
 
愛因斯坦的宇宙

愛因斯坦的宇宙
9789571343785
郭兆林/譯
時報出版
2005年10月20日
93.00  元
HK$ 79.05
省下 $13.95
 
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* 叢書系列:科學人文
* 規格:平裝 / 256頁 / 25K / 普級 / 單色印刷 / 初版
* 出版地:台灣


科學人文


自然科普 > 物理/化學 > 其他









  2005年是愛因斯坦發表相對論一百週年,國際物理學界將今年定為「愛因斯坦年」,有一連串的紀念活動,本書在今年出版,格外有意義。作者 Michio Kaku是知名的理論物理學者,而且活躍於主持電視科普節目,善於以淺顯活潑、幽默風趣的文字,解釋艱深的科學理論。在本書中,他一方面以有趣的軼事交織出愛因斯坦的生平,二方面以近年來物理學的新發展、新角度,重新看待愛因斯坦的理論,收入諾頓出版社的「偉大發現」(Great Discoveries)系列。

  相對論如今被廣為應用,但最初構思的時後,愛因斯坦只是根據非常簡單的物理現象——加速的火車、下降的電梯、火箭、移動的分針和秒針。的確,震撼全世界的相對論,其實起源於兩幅非常簡單的畫面。第一幅畫面從愛因斯坦十六歲開始,就一直盤踞在他的腦海裡,他老是想著,如果可以跟在一道光線旁邊快速移動,光線看起來會是什麼樣子?這個想法最後發展成為相對論,以及著名的E= mc2 方程式,解開了星星移動的謎。

  有一天愛因斯坦坐在伯恩專利局的辦公室,身體往椅背靠過去,腦中突然浮起另一個畫面—他問自己,要是剛才不小心摔倒了呢?這個滑稽的畫面,最後發展出時間和空間扭曲的觀念,比牛頓的萬有引力更進一步。這幅畫面也將幫助人類發展出黑洞和大霹靂(Big Bang)理論。

  愛因斯坦至今仍是最受重視,影響力深遠的一位科學家,可惜他的生平和學說常常受到誤解。值得慶幸的是,加來道雄博士具備足夠的學養和能力,能運用日常生活的淺白語言,解釋最精煉的科學概念。這本書提供了絕佳的途徑,帶領讀者重新了解愛因斯坦的生平和思維。

◎ 國內外暢銷記錄:【94年7月好讀推薦】

  今年是愛因斯坦發表相對論一百週年,也是「國際物理年」,各種紀念愛因斯坦的活動、會議、出版可說是熱鬧滾滾。日裔美籍理論物理學家、暢銷書作者加來道雄的這本《愛因斯坦的宇宙》也是其中之一。

《愛因斯坦的宇宙》編後語

  傳說中,英國科學家艾丁頓曾被攔路問道:「據說全世界只有三個人懂得愛因斯坦的相對論,你一定是其中一人。」艾丁頓沈默不答,所以那人接著說:「艾丁頓,您別謙虛了。」只見艾丁頓聳聳肩說:「不會啊,我只是在想第三人是誰。」說實在話,我知道我們都不可能是那第三人。不過,加來道雄應該是理解的(就像霍金,就像其他我們聽都沒聽過的偉大科學家們)。這一次,我靜下了心,一氣呵成,花了一個晚上讀完校稿。在加來道雄的妙筆下(能夠把愛因斯坦寫得連我都覺得看懂了,當然是妙筆),我第一次感覺到,我們這些非科班出身的讀者,還是有機會、有能力去理解愛因斯坦,以及其他那些我們聽都沒聽過的偉大科學家們。

作者簡介

加來道雄(Makio Kaku)

  日裔美籍科學家加來道雄,為紐約市立大學理論物理學教授,也是國際公認的理論物理學權威。哈佛大學畢業,加州大學柏克萊分校物理博士,是建立「超弦理論」的科學家之一。加來道雄博士寫了幾本頗受歡迎的物理教科書,成為許多一流實驗室的指定讀物。過去十年來,他在紐約市電台主持一個現場扣應、全美播放,相當受聽眾歡迎的科普教育節目。

  作者從小喜歡閱讀科幻小說,由於當時小說充斥著交待不清的物理情節,促使他長大後立志從事理論物理研究。著作包括《財富、生命與智慧,在未來20年及之後的面貌》、《穿梭超時空——十度空間科學奇航》、《超越愛因斯坦》和《量子場論》。目前加來道雄和家人定居紐約。

譯者簡介

郭兆林

  臺灣大學物理系、物理研究所畢業,美國加州大學柏克萊分校天文物理學博士,現任加州理工學院物理系暨噴射推進實驗室博士後研究員。最新譯作包括《相對論的意義》、《比光速還快》、《如何建造時光機:一場科學家共事的愛與憎,一個漸成氣候的瘋狂點子》等。







第一篇 第一張圖象:與光束賽跑
第一章 愛因斯坦之前的物理學
第二章 年少時期
第三章 狹義相對論與「奇蹟之年」

第二篇 第二張圖象:彎曲的時空
第四章 廣義相對論與「我生命中最快樂的想法」
第五章 新哥白尼
第六章 大霹靂與黑洞

第三篇 未完成之圖象:統一場論
第七章 統一與量子挑戰
第八章 戰爭、和平與E=mc2
第九章愛因斯坦的預言遺產

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  天才。脫線教授。相對論之父。亂髮飛天、不穿襪子、衣著鬆垮、愛叼煙斗、對周遭世界渾然不覺……,艾伯特•愛因斯坦神話般的形象深植人心。傳記作家布萊恩(Denis Brian)寫道:「這位天王偶像的名氣和貓王及瑪麗蓮夢露一樣響亮,不論是在明信片、雜誌封面、T恤及大型海報上,處處可見他凝思注視。比佛利山還有經紀人專門兜售其肖象拍攝電視廣告,他肯定會恨這類事情的。」

  愛因斯坦是有史以來最偉大的科學家之一,這位科學巨人的貢獻與牛頓並駕齊驅。《時代雜誌》推選他為「世紀人物」自是眾望所歸,許多歷史學家更推崇他是千年來最具影響力的一百位人物之一。

  愛因斯坦享有崇高的歷史地位,如今更有幾點理由值得重新評價他一生的貢獻。首先,愛因斯坦的理論深遠奧妙,多年前的預測至今仍常成為斗大的新聞標題,因此對這些理論探本溯源相當重要。如今最新一代的儀器(衛星、雷射、超級電腦、奈米科技、重力波探測器等)可以探索宇宙更深處以及原子更底層,這些儀器在一九二○年代完全無從想像。愛因斯坦當年的預測,如今接連幫助科學家抱回諾貝爾獎;即使是愛因斯坦漫不經心之作,也經常為科學界開拓新視野。例如,一九九三年諾貝爾獎便歸於兩位分析雙中子星運動、間接證實重力波存在的物理學家,而愛因斯坦早在一九一六年便預測了重力波的存在。另外,二○○一年的諾貝爾獎由三名物理學家共享榮耀,他們證實「玻色-愛因斯坦凝聚效應」(Bose-Einstein condensates),愛因斯坦在一九二四年即預測,某些物質接近絕對零度時會到達這種新狀態。

  還有一些預測如今也獲得驗證。像黑洞原本被視為愛因斯坦理論的怪預測,現在哈伯太空望遠鏡及非常大陣列電波望遠鏡已經指認出黑洞了。至於愛因斯坦環與愛因斯坦鏡不僅已獲得證實,同時也是天文學家用來測量外太空不可見物體的關鍵工具。

  縱使是愛因斯坦的「錯誤」,也被認為對於人類的宇宙知識具有深遠貢獻。二○○一年科學家發現有力的證據指出,曾經被視為是愛因斯坦最大錯誤的「宇宙學常數」,其實占了宇宙總能量的最大比例,並且將決定宇宙的最終命運。隨著越來越多證據證實其預測,實驗界確實有股「復興」愛因斯坦遺產的味道。

  第二,物理學家正在重新評估愛因斯坦之遺產,特別是其思考過程。正當傳記作家滴水不漏地檢視愛因斯坦的私生活、企圖找出其理論起源的線索時,物理學家卻更加意識到,愛因斯坦的理論大多不是建立在晦澀難解的數學上(更不用說是他的愛情生活),而是建立在簡單優美的物理圖象上。愛因斯坦會說,一個新理論如果不是建立在簡單到孩童能夠明白的物理景象上,則可能是沒有價值的。

  因此,這些圖象與愛因斯坦的科學思考產物,便成為本書架構原則,依序呈現出其思考過程與偉大成就。

  第一篇談到愛因斯坦在十六歲時最先想到的景象:若是和一道光束並肩賽跑,光束看起來會如何呢?這幅圖象可能是受到一本兒童讀物所啟發,愛因斯坦藉此將當時兩大理論(即牛頓重力理論及馬克士威的場理論)對光的歧見解開了。在過程中,他知道兩項偉大的理論中必有一項是錯的,結果是牛頓錯了。基本上,狹義相對論(最終將解開恆星與核能的祕密)全部都包含在這個概念裡了。

  第二篇將會介紹另一幅圖象:愛因斯坦將行星想像成彈珠,繞著以恆星為中心的曲面運轉,藉此闡述重力起源於空間與時間彎曲的概念。他以平滑表面的曲率取代牛頓的作用力,給予重力一個全新、革命性的思考。在這個新架構裡,牛頓的「作用力」是空間自身彎曲所造成的錯覺,而這個簡單的圖象最後為我們帶來黑洞、大霹靂,以及宇宙終極命運等概念。

  第三篇沒有圖象,主要是談到愛因斯坦未能提出一幅圖象,來帶領「統一場論」(unified field theory)的發展,無法在人類兩千年來對物質與能量法則的探究上,登峰造極。愛因斯坦的直覺開始失靈,因為彼時對於支配原子核與次原子粒子的作用力幾乎一無所知。

  然而,這份未完成的統一場論與他三十年來對「萬有理論」(theory of everything)的追尋,並非全然是失敗,只不過這一點直到最近才獲得肯定。當時人們把他的追尋視為不智之舉,同為物理學家與傳記作家的培斯(Abraham Pais)感嘆道:「接下來三十年他仍然研究不輟,不過他若去釣魚的話,就算聲名不添光采,倒也不至減損。」換句話說,若是他在一九二五年便離開物理而非一九五五年的話,其名望應該更達巔峰吧!

  然而,過去十年來,隨著「超弦理論」(superstring theory)或稱「M理論」的新理論問世,尋找統一場論已登上物理世界的中心舞台,物理學家重新評價愛因斯坦晚年研究及遺產,比賽找到萬有理論也儼然成為年輕一代有抱負的科學家之最終目標了。過去,統一理論曾經被視為是老物理學家的生涯墳場,現在則成為理論物理學的主流課題了。

  藉由本書,我希望能重新檢視愛因斯坦開創性的研究,以簡單的物理圖象,更正確描繪出他留下的恆久遺產。他的洞見帶動了在外太空與高等物理實驗室裡的革命性實驗,也帶領物理學界熱烈追尋他最珍貴的夢想——萬有理論。以這種方法探究愛因斯坦的生涯與研究,我想他會最為高興的。




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