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優惠組合

 

內容簡介

  史上最強、科普界全能鬼才皮寇弗力作

  一本圖文並茂的物理百科∕一本博古通今的物理歷史
  一本趣味橫生的物理故事∕一本條理分明的物理資料庫
  關於物理世界裡最重要、最有趣的故事盡在其中

本書特色

  1.豐富條目:250項物理史上重大里程碑一次收錄。
  2.編年百科:條目依年代排序,清楚掌握物理發展演變。相關條目隨頁交叉索引,知識脈絡立體化。
  3.濃縮文字:每篇700字左右,快速閱讀、吸收重要數學觀念和大師理論。
  4.精美插圖:每項條目均搭配精華全彩圖片,幫助記憶,刺激想像力。
  5.理想收藏:全彩印刷、圖片精美、收藏度高,是科普愛好者必備最理想的物理百科。

  時間旅行是可能的嗎?人類第一次瞥見月球的另一面是何時?我們有可能真的生活在電影《駭客任務》的情節中嗎?

  全能科普鬼才皮寇弗在本書中邀請讀者們與他一同進行一趟時空旅行,從數億年前的宇宙大爆炸,到數百兆年之後宇宙的終結及量子復活。跟著皮寇弗的這趟旅程,我們將一同穿梭物理史上二百五十個重大成就,物理是萬事萬物基本道理的科學,從這門學問中可以窺見宇宙事物真相的條理。除此之外,他還討論了一些難解的物理發現,像是1965年的超級球,這個題目不只牽涉到工程學和應用物理,並帶動了人類對天體運行的理解。他也討論了許多生活中的事物,如沙漏、保溫瓶、風箏、聽診器等,並解釋這些概念反應的物理概念,以及它們在人類歷史上受到注意的時間點。

  皮寇弗在書中討論的物理主題還包括暗能量、平行宇宙、都卜勒效應、土星環的引力等,也關注了古往今來的科學家們,包括牛頓、愛因斯坦、馬可士威、理查費曼和霍金等人。

  依照時間先後順序排列,每個條目都簡短到能在幾分鐘內消化吸收,一旁更附上令人炫目的全彩圖案。

  本書作者皮寇弗表示:「對我而言,不論是思想的極限、宇宙的運行,或者是人類身處、以之為家的浩瀚時空,都可以用物理來發掘當中永無止盡的驚奇奧祕。」

作者簡介

柯利弗德.皮寇弗(Clifford A. Pickover)

  他是一位多產作家,涉獵主題從科學、數學一路涵蓋到宗教、藝術及歷史,累計發行已超過四十本書,並被翻譯成數十種語言。皮寇弗在耶魯大學取得分子生物理化博士學位,在美國擁有四十多項專利,並擔任數本科學期刊的編輯委員。他的研究內容獲得CNN、《連線》(WIRED)、《紐約時報》(New York Times)等諸多媒體重視。著有《數字的異想世界:125個有趣的數學遊戲》、《光錐.蛀孔.宇宙弦》等書。個人網頁(www.pickover.com)的造訪人次更是數以百萬計。

譯者簡介

顏誠廷

  1976年生,高雄人,台大化工博士,喜歡看星星,相信一定有外星人存在的小工程師。譯有《圖解物理學》、《99%都是假設》、《數位記憶革命》、《勇闖宇宙二部曲》(合譯)、《勇闖宇宙三部曲》(合譯)。

 

目錄

大霹靂(西元前一百三十七億年)、以太陽為中心的宇宙(西元1543年)、克卜勒的行星運動定律(西元1609年)、伽俐略落體加速度(西元1638年)、氣壓計(西元1643年)、笛卡兒動量守恆(西元1644年)、波以耳的氣體定律(西元1662年)、牛頓的運動定律和萬有引力定律(西元1687年)、富蘭克林的風箏(西元1752年)、黑洞(西元1783年)、奧伯斯悖論(西元1823年)、愛因斯坦特殊相對論(西元1905年)、熱力學第三定律(西元年1905)、超導(西元1911年)、原子核(西元1911年)、波耳原子模型(西元1913年)、薛丁格方程式(西元1926年)、中子(西元1932年)、平行宇宙(西元1956年)、雷射(西元1960年)、巴克球(西元1985年)、哈伯太空望遠鏡(西元1990年)、霍金的星際奇航記(西元1993年)、宇宙的終結……共250則。
 

作者序

物理的範圍

  美國物理學會(The American Physical Society)是當今最重要的物理學家專業組織之一,這個學會是在1899年,由36名聚集在哥倫比亞大學(Columbia University)的物理學家所成立,學會的目標是促進並推廣物理學的知識。該學會在宗旨中提到:

  物理學對於了解環繞著我們的世界、我們之內的世界以及我們感知以外的世界,都非常地重要。它是最基本也最重要的科學。物理學裡的相對論與弦論等概念挑戰了我們的想像力,它還引導了電腦與雷射等改變了我們生活的偉大發現。物理學的研究範圍涵括了最大的星系到最小的次原子粒子。除此之外,物理學還是其他許多學科,例如化學、海洋學、地震學以及天文學的基礎。

  的確,今天物理學家的研究範圍又遠又廣,包含了各種酷炫的主題以及基本定理,以了解自然、宇宙以及組成真實世界最細微的結構。物理學家探討多重維度、平行宇宙以及連結不同時空的蟲洞存在的可能性。就如美國物理學會所說的,物理學家的發現經常會導致新的科技,甚至改變哲學以及我們看待這個世界的方式。舉例來說,對許多科學家來說,海森堡的不確定性原理意味著物質宇宙並非以決定論者所說的形式存在,而是一個由各種可能性所形成的神祕組合。我們對電磁學的了解導致了無線電、電視與電腦的發明。我們對熱力學的了解則導致汽車的發明。

  從這本書中,你將會發現物理學的範圍無法以年代來區分,更難以劃定界線。我採用了一個較寬廣的視角,把工程與應用物理,以及我們對天體了解的進展都納了進來,有些主題甚至還帶有哲學的意涵。儘管這樣的範圍很廣,但是大多數物理領域都有一個共通點,那就是科學家非常仰賴數學工學來了解、實驗並預測自然世界。

  愛因斯坦曾說,世界上最難以理解的事就是,這世界是可以理解的。確實我們似乎活在一個可以用簡潔的數學式與物理定律來描述或近似的宇宙中。然而除了這些自然定律之外,物理學家還鑽研一些人類所曾思考過最深奧難解的概念,例如相對論、弦論以及大霹靂宇宙論。量子力學讓我們瞥見一個如此古怪又違反直覺的世界,讓我們對空間、時間、資訊以及因果產生疑問。然而,量子力學的那些神祕指涉姑且不論,這個領域的研究成果已經被應用在雷射、電晶體、微晶片以及核磁共振造影等各式各樣的領域與科技上。

  這本書的內容也把提出那些偉大物理概念的「人」納入其中。物理學是現代科學的基石,幾個世紀以來它吸引了無數的人們投身其中。牛頓(Isaac Newton)、馬克士威爾(James Clerk Maxwell)、居禮夫人(Marie Curie)、愛因斯坦(Albert Einstein)、費曼(Richard Feynman),這些史上最偉大而迷人的心靈,都曾將自己奉獻給物理學的進展。他們改變了我們看待宇宙的方式。

  物理學也是科學中最困難的學科之一。物理學對宇宙的描述永無止盡地成長,而我們的思考與語言技巧卻有極限。每天都有新的物理被發現,因此我們也需要新的方式來思考與理解物理。德國理論物理學家海森堡(Werner Heisenberg)曾擔心人類或許永遠無法真正地了解原子;但是丹麥物理學家波耳(Niel Bohr)則在1920年代初期樂觀地回應:「我想我們還是可以辦得到,但是在這個過程中,我們或許必須學習『了解』這個字,到底意味著什麼。」今天,我們藉由電腦來分析超越我們直覺的事物。事實上,以電腦所進行的實驗已經讓物理學家得以提出在電腦普及以前無法企及的理論與洞見。

  現在有一些傑出的物理學家認為在我們的宇宙之外,還有許多像是一層層的洋蔥或是奶昔裡的泡泡一樣平行存在的宇宙。在某些平行宇宙理論裡,我們或許可以偵測到從鄰近宇宙所「洩漏」過來的重力,偵測到這些宇宙。舉例來說,來自遙遠星球的光可能會因為幾釐米外,位於平行宇宙中的不可見天體而產生扭曲。整個多重宇宙的概念並不像它表面上看起來那樣的異想天開。根據美國研究者大衛拉柏(David Raub) 在1998年對72名頂尖物理學家所做的問卷顯示,有58%的科學家,包括霍金(Stephen Hawking),都相信某種形式的多重宇宙。

  《物理之書》的內容涵括了從理論與具備卓越實用性的發現到奇特難解的主題。在其他的介紹物理的書籍裡,你可能看不到介紹完1964年的次原子粒子-上帝粒子(God Particle)後,下一篇出現的會是1965年風靡了整個美國,擁有絕佳彈跳力的超級球(Super Ball)。我們還會介紹有朝一日可能會撕裂星系,並造成可怕的大撕裂,終結宇宙的神祕暗能量(Dark Energy);以及開啟了量子力學的黑體輻射定律(blackbody radiation law)。我們將一同沉思涉及與外星生命接觸的費米悖論(Fermi Paradox);探索一座在非洲發現已經運作了20億年的史前核子反應爐。我們將會討論到創造出史上最深沉的黑-比車子的黑色烤漆還要黑上一百倍-的競賽。這種「終極的黑」未來可能可以用來更有效率地從太陽獲取能量或是設計極度靈敏的光學儀器。

  本書裡的每一節都很簡短-只有個位數的段落。這種形式可以方便讀者很快地切入一項主題,而省略冗長的說明。想知道人類最早是在什麼時候看到月球的遠側?只要翻到「月球的黑暗面」(Dark Side of the Moon)就可以獲得簡短的介紹。什麼是古老的巴格達電池(Baghdad batteries)之謎?什麼又是黑鑽石(black diamonds)?這本書裡將會提到這些與其他令人好奇的主題。我們將會懷疑真實是否其實只是人為的建構。當我們越來越了解宇宙,而且可以利用電腦來模擬複雜的世界時,即使是嚴肅的科學家也開始質疑真實的本質究竟為何。會不會我們其實都活在電腦所模擬出來的世界裡?

  在我們生存的這個小小星球上,我們已經發展出可以用軟體與數學規則來模擬類似生命的行為。有一天,我們或許可以創造出具有思考能力的生物,存活在如同馬達加斯加(Madagascar)雨林那樣複雜而多樣的豐富虛擬空間裡。也許我們還能模擬「真實」本身,而更先進的生命或許早就在宇宙的另一個角落這樣做了也說不定。

 

詳細資料

  • ISBN:9789571356983
  • 叢書系列:科學人文
  • 規格:平裝 / 264頁 / 16k / 19 x 26 x 1.32 cm / 普通級 / 全彩印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

書籍延伸內容

活動名稱

活動名稱

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內容連載

西元前一百三十七億年/大霹靂
勒梅特(Georges Lemaître,西元1894年~西元1966年),
哈伯(Edwin Hubble,西元1889年~西元1953年),
霍伊爾(Fred Hoyle,西元1915年~西元2001年)


1930年代初期,比利時神父兼物理學家勒梅特提出了我們今天所說的大霹靂理論(Big Bang theory)。根據這個理論,我們的宇宙起自一個極為緻密且高熱的狀態,空間從那時以來便不斷地膨脹。科學家相信大霹靂發生在137億年前,今天大多數的星系仍然以高速飛離彼此。這些星系與炸彈爆炸後飛射的碎片不同,他們之所以遠離彼此是因為空間本身正在膨脹。星系間距離增加的方式比較像是氣球膨脹時,畫在氣球表面上的黑點彼此會越離越遠的樣子。不管你位在哪個黑點上,都可以觀察到這種膨脹的現象。從任何一個黑點上看出去,其他的黑點都正在遠離。

觀測遙遠星系的天文學家可以直接觀察到這種現象,美國天文學家哈伯在1920年代首先發現了宇宙正在膨脹。霍伊爾則在1949年的一次廣播中首次提出「大霹靂」這個詞。大霹靂後過了40萬年,宇宙才冷卻到足以讓質子和電子結合成中性的氫原子。大霹靂在宇宙誕生的最初幾分鐘就創造出氦原子核和其他的輕元素,提供了形塑第一代恆星所需的原料。

依尚恩(Marcus Chown)的著作《神奇的大爐子》(The Magic Furnace)的說法,在大霹靂發生後,氣體團很快地開始凝聚,然後宇宙就像棵聖誕樹一樣突然間亮了起來。這些星星早在我們的銀河系出現之前就已經存在,而且已經死亡。

天文物理學家史蒂芬霍金曾經估算過,如果大霹靂之後一秒宇宙的膨脹速率再小個十萬兆分之一,宇宙就會重新塌縮,而無法演化出智慧生命。

西元1609年/克卜勒行星運動定律
克卜勒(Johannes Kepler,西元1571年~西元1630年)


天文學家歐文金格里奇說:「雖然今天克卜勒最為人所知的是他的行星三大運動定律,但這只是他對宇宙秩序的追尋的一小部分⋯⋯他留給(天文學)的是,一個比過去精確將近一百倍,物理學一以貫之的日心系統。」

克卜勒是德國天文學家、神學家及宇宙論者,發現了描述地球與其他行星如何以橢圓形軌道繞著太陽運行的克卜勒定律(Kepler’s Laws of Planetary Motion)。在克卜勒提出他的定律之前,他必須先揚棄當時盛行的看法:圓是用來描述宇宙與行星軌道的「完美」曲線。當克卜勒提出他的定律時,並沒有理論的支持。這些定律只是提供了一個優雅的方式描述了觀測到的行星軌道。大約過了七十年,牛頓才用萬有引力定律(Law of Universal Gravitation)證明了克卜勒定律。

克卜勒第一定律(也稱軌道定律,西元1609年)指出在我們的太陽系中,所有的行星都以橢圓軌道運行,而太陽就位於橢圓的兩個焦點其中一個。第二定律 (也稱等面積定律)說的是當行星離太陽較遠時,其運動速度比離太陽近時慢。如果用一條假想的線把行星和太陽連起來,則這條線在同樣時間段落內掃過的面積是相等的。有了這兩條定律,我們就可以輕易地計算出行星的軌道和位置,而且與觀測的結果一致。

克卜勒第三定律(也稱週期定律)說的是任何行星,其繞太陽公轉周期的平方與橢圓軌道的半長軸距離成正比。因此離太陽遠的行星,其公轉週期非常地長。克卜勒定律是人類所提出最早的科學定律之一,這些定律不只將天文學與物理學結合再一起,也促使後來的科學家去嚐試用簡單的方程式來描述真實世界的運作。

西元1687年/牛頓運動定律和萬有引力定律
牛頓(Isaac Newton,西元1642年~西元1727年)


牛頓說:「上帝以計數、衡重、測量創造了萬物。」牛頓是英國數學家、物理學家及天文學家,他發明了微積分、證明了白光是各種顏色的光所組成解釋了彩虹的成因,打造了第一具反射式望遠鏡,發現了二項式定理(binomial theorem),提出極座標系(polar coordinate),而且證明了使物體掉落的作用力和造成星球運轉及產生潮汐的作用力是同一種。

牛頓運動定律(Newton’s Laws of Motion)探討施加在各個物體上的作用力和這些物體的運動彼此有何關係。而萬有引力定律(Newton’s Laws of Gravitation)則說明物體間會互相吸引,且引力的大小與物體的質量乘積成正比,與物體間的距離成反比。牛頓第一運動定律(Law of Inertia,慣性定律)說,除非受到外力的影響,否則物體不會改變其原本的運動狀態:靜止的物體保持靜止;運動中的物體除非受到一個淨外力,否則會依原本的方向持續進行等速運動。牛頓第二運動定律則是說,當物體受到外力時,其動量(momentum)變化率與作用力的大小成正比。最後根據牛頓第三運動定律,當第一個物體施加一個作用力於第二個物體時,第二個物體也會施加一個大小相等方向相反的作用力於第一個物體。例如當湯匙掉落在桌子上時,湯匙向下施加於桌子的作用力,與桌子向上施加於湯匙的作用力相等。

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