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物理早自習

物理早自習

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9789864179961
葉偉文
天下文化
2007年9月21日
97.00  元
HK$ 77.6
省下 $19.4
 
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* 叢書系列:科學天地
* 規格:平裝 / 305頁 / 20.5*14.8cm / 普級 / 單色印刷 / 初版
* 出版地:台灣


科學天地


自然科普 > 物理/化學 > 概論















  這是一本對話形式的故事書,是物理學家阿札羅夫,和不熟悉物理的妻子貝慈,每天早餐時間的閒談。閒談的內容,就從「第一位物理學家是誰?」開始,搭配了貝慈每天準備的美味早餐,例如高「質量」的班尼迪克蛋、蘋果「重力」薄煎餅、有「慣性」的熟煮蛋……

  阿札羅夫借題發揮,用 18頓早餐時間,娓娓道出四百年來、數十位大物理學家的軼事,以及他們的大發現,因此而勾勒出一部物理簡史。

  如果你以為物理學就是一堆惱人的公式和演算,這本《物理早自習》可以幫助你撥開迷霧,直接見識到物理學的精華。如果你學過物理,只知其然卻不知所以然,只要輕輕鬆鬆自修《物理早自習》,就能對「萬物之理」獲得前所未有的洞識。

作者簡介

阿札羅夫(Leonid V. Azaroff )

麻省理工學院物理博士,有四十年以上的物理和材料科學教學經驗。

  出生於俄國莫斯科,第二次世界大戰之前移民美國。1953年起,從事固態物理研究;1956年擔任伊利諾理工學院冶金工程教授,1966年出任康乃狄克大學材料科學研究所所長。1992年退休,成為康大榮譽教授。

  在忙碌的教學、研究、行政生涯,阿札羅夫共發表了大約一百篇學術論文,撰寫了七本X射線結晶學及材料科學教科書,贏得學界、校方及康州州政府的許多獎項和榮耀。退休後,阿札羅夫致力於物理學普及工作,《物理早自習》就是他最著名的科普書。

譯者簡介

葉偉文

  1950年生於台北市。國立清華大學核子工程系畢業,原子科學研究所碩士(保健物理組)。曾任台灣電力公司核能發電處放射實驗室主任、國家標準起草委員(核子工程類)及中華民國實驗室認證體系的評鑑技術委員(游離輻射領域)。現任台灣電力公司緊急計畫執行委員會執行祕書。

  譯作有《愛麗絲漫遊量子奇境》、《矽晶之火》、《小氣財神的物理夢遊記》、《幹嘛學數學?》、《物理馬戲團I ~ III》、《數學小魔女》、《統計,改變了世界》、《數學是啥玩意?I ~ III》、《葛老爹的推理遊戲 1、2》、《典雅的幾何》、《太陽系的華爾滋》、《一生受用的公式》、《看漫畫,學物理》、《詭論、鋪瓷磚、波羅米歐環》、《迷宮、黃金比、索馬立方體》、《統計你贏的機率》、《蘇老師化學黑白講》、《搞定幾何!—問數學博士就對了》、《別讓統計圖表唬弄你》、《搞笑學物理》、《費曼手札》、《刻卜勒的猜想》、《神奇數學117》《蘇老師化學五四三》、《牛頓物理駕訓班》、《蘇老師化學聊是非》、《相對世界的美麗》、《薛丁格的兔子》、《觀念化學 I》、《靈魂有多重?》、《隱藏的邏輯》、《物理早自習》、《相對世界的美麗》等三十多種書(皆為天下文化出版)。並曾翻譯大量專業作品,散見於《台電核能月刊》。



序曲 18頓美味早餐,通識一門物理課 10

第1頓早餐:有慣性的熟煮蛋 14

第一位物理學家是誰呀? 14
物理學是怎麼來的?從滾動的球開始! 18

第2頓早餐:高質量的班尼迪克蛋 26

什麼原因讓球滾來滾去? 26
序曲 18頓美味早餐,通識一門物理課 10

第3頓早餐:蘋果重力薄煎餅 33

蘋果怎麼會從樹上掉下來? 33
如何為地球秤重? 40

第4頓早餐:果麥脆片低卡路里 43

有了能量,才能繼續前進 43
熱量可不是流動的物質喔! 46

第5頓早餐:帶著能量的熱蛋糕 49

有多熱?  49
讓熱做功吧! 52

第6頓早餐:法式吐司有熱力 59

熱力學第一定律:你不可能贏! 59
熱力學第二定律:你也不可能平手! 62
熱力學第三定律:你還不能不玩! 67

第7頓早餐:冷盤不來電 69

放風箏去引閃電! 69
伏特/安培=歐姆 76

第8頓早餐:藍莓鬆糕來電了! 82

導體 VS. 非導體 82
交流電 VS. 直流電 90

第9頓早餐:蘋果油炸餅與「磁」愛 97

磁力 97
磁場 102
馬克士威寫了些什麼? 109

第10頓早餐:酥脆培根水波蛋 116

製造波動 116
波動可以搞什麼飛機? 121

第11頓早餐:燕麥粥吃光光 131

什麼是光? 131
我們為什麼能看見東西? 135
這是個萬紫千紅的彩色世界! 144

第12頓早餐:貝果相對燻鮭魚 149

光速是什麼? 149
真的是相對的嗎? 152
相對論的弔詭與黑洞 155

第13頓早餐:量子穀麥粉 162

有人相信量子嗎? 162
量子論和原子有何關係? 168

第14頓早餐:波粒丹麥酥 179

波函數是什麼? 179
玻恩和海森堡有了答案 186

第15頓早餐:原子鬆餅 192

原子也能很有趣 192
原子怎麼會互相吸引在一起? 202

第16頓早餐:固體甜甜圈&流體咖啡 210

我們被流體包圍了 210
我們得依賴固體 215

第17頓早餐:美式米花大放射 219

誰怕放射性? 219
原子核裡面有什麼故事? 224
可以為善、也能為惡的核能 228
我們的核能遺物往哪兒擺? 241

第18頓早餐:夸克玉米餅 246

亂成一團的粒子 246
什麼?還有更多的守恆律? 252
夸克,和更多夸克 259
物理學的大一統 265

終曲:前面還有什麼? 271

尋找起源 271
對稱與混沌 276
還有什麼新鮮事? 282
誌 謝 284
物理名詞注釋 285
科學家簡介 296



18頓美味早餐,通識一門物理課

  近來我已經學乖了,不再隨便跟人家說我是物理學家。每次與一個新朋友初次認識後不久,我總會碰到這樣的問題:「您是從事哪一行的?」我以前傻傻的,總是據實以告:「我是物理學家。」然後我會看到對方的眼中流露出一股憐憫的表情,令我渾身不自在。久而久之,我決心不說自己是物理學家,現在碰到同樣的問題,我總是說自己是材料科學家。

  這個答案讓問的人比較沒有壓迫感,也覺得比較有意思,通常還會引出進一步的話題。例如:「材料科學家都做些什麼?」我會說,我在康乃狄克大學負責一個研究所,而這個研究所,專門研究各種材料的特性。職業的話題通常談到這種程度就差不多了,接下來我就迅速換個話題,談些別的。

  如果朋友問的是:「材料科學是什麼?」我就回答說,是研究組成世界上所有東西(包含人在內)的材料或物質,研究這些物質的物理特性與結構。一講到這裡,通常問的人就會改變話題了。

  如果新朋友的好奇心非常強,問得更深入,我會對他解釋自己的研究興趣是找出物質裡個別原子的物理性質,以及這些原子如何影響了物質表現出來的特性。通常說到這裡,面前的新朋友常會告訴我,他(或她)有些害怕物理,也不太習慣和物理學家面對面談話,不管什麼原因,絕大部分的情況是,話題會就此打住。

  但也有極少數的例外,居然能把這個話題談得更深入。有的時候,我會說出自己還編寫過幾本物理課本。通常聽到這件事,對方的反應常常是:「如果你能寫一些我們這些外行人看得懂的書,就太好了!」

  幾年前,我親身經歷了一次我們這些物理學家最擔心的情況。當時,我在耶魯大學的紐海文醫院等待割喉嚨(應該說切脖子)。在手術前的準備室裡,負責這次頸動脈手術的外科醫生和我聊天,緩和我的焦慮。他一聽說我是物理學家,非常同情的看著我說,他知道學物理的艱辛,他在讀大學的時候,物理成績非常差,害他差一點進不了醫學院。

  我聽得冷汗直冒。現在,你們知道對陌生人承認自己是個物理學家,為什麼不是好主意了吧?

  在聊過天的朋友當中,女性朋友表達出來的同情與關切,更勝過男性朋友,尤其是未婚女性,當她們知道我仍是個單身漢時,關懷之情更是溢於言表。我一個人去搭加勒比海郵輪散心的時候,就碰上這麼一位非常關心我的女性新朋友,令我感動與心動,結果在旅程結束之前,我就忍不住向她求婚了。

  貝慈是個很有才華的心理學家,專長是學齡兒童的行為管理。而物理教授對於調皮搗蛋的小鬼,總是覺得束手無策、疲於應付。一位很成功的兒童心理學家,怎麼會喜歡我這樣的科學怪人呢?貝慈從來沒有告訴我原因,只是一再表示,她自己從來沒有把物理學好,因此非常敬佩在物理上很有成就的人。

  貝慈是明尼蘇達大學的心理博士,已經有九年沒碰物理學了,但她仍受過一些科學上的訓練,尤其她修過科學哲學課程,在這門課程裡,她發現大自然的法則是非常簡單的:對於自然現象,最簡單的解釋往往是正確的。雖然沒有真正上過物理課,貝慈卻了解,身為一門最基礎的科學,物理學對自然現象的解釋一定是最簡約的,因此她相當遺憾自己沒上過物理課。她天生好奇,樂於知道保險絲是怎麼發揮功能的,火箭是怎麼飛的,或者為什麼白天的天空是藍色的,傍晚時分卻彩霞滿天。我們一起吃早餐的時候,她總是愛問東問西,不肯離開餐桌。

  其實不僅是貝慈,很多小孩子,尤其是女孩子,在學物理的過程中,遭遇到許多挫折,而我早年學習自然科學的經驗,卻大部分是正面的。我發現所有的科目,尤其是數學,都非常簡單,我也喜歡老師慷慨給予我的關注和鼓勵,他們常誇我是「小愛因斯坦」。

  為了不辜負老師對我的期望,我從小就立志要做個像愛因斯坦的物理學家。當然,我小的時候並不知道當個物理學家是什麼意思,只知道這跟同學想當會計師、醫師、律師或棒球選手的志向是不一樣的。等我進了大學,念了物理,我才明白,物理這門學問的樂趣或挑戰,與別的同學選擇的領域一樣,但它仍讓我著迷不已。一直等到我辛苦念完所有研究所的課程,我總算知道,做個物理學家和當愛因斯坦並不是同義詞,但是生米已經煮成熟飯,我沒法回頭,只好繼續向前走。

  為什麼物理會讓這麼多的人望而生畏?事實上,物理並不比大學裡的其他課程難。物理看起來很難,可能是因為非物理學家的穿鑿附會,而物理學家又喜歡裝模作樣,故示神祕。我也發現在自己當了物理老師之後,覺得用數學語言來表達或描述某種現象,比用普通的詞彙去說明解釋,要容易多了。難怪很多物理老師會樂此不疲。可惜的是,這種風氣使得一些準備功夫下得不夠的老師,讓學生覺得物理是一門很難而沒有趣味的課。

  我在大學裡,最討厭、最害怕的課是詩歌。從那時起,我從來沒有喜歡過詩歌。但是我聽說非常高明的老師,能把詩歌講得讓人如醉如癡,吟詠不已。

  關鍵就在於,你碰到的老師高不高明。因此,和貝慈結婚之後不久,我就決定寫一本物理書,讓一般的學生,不管是念文科的、還是念理科的學生,都覺得淺顯易懂又有趣。我慢慢朝這個目標前進之際,想起來的都是我和貝慈在早餐時的閒談。就好像《一千零一夜》的故事那樣,我寫了一本物理的早餐故事。

下面,就是珍藏於我記憶裡的早餐故事……




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