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【牛津通識課30】光:傳遞訊息的使者

【牛津通識課30】光:傳遞訊息的使者

Light: A Very Short Introduction

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內容簡介

光是什麼?
光能做什麼?
 
打開牛津大學出版社最受歡迎通識讀本,
用最簡明的方式瞭解光的奧秘。
 
  光帶來能量,促成生命。
  光構築我們對於周遭事物的感知,挾帶周遭環境的訊息,
  從遙遠的星系,到我們體內的細胞,到個別的原子與分子。
 
  許多提升生活品質的技術以光為基礎,
  包括驅動網際網路、留存影像、觀察與操縱生物細胞。
  光更揭示全然陌生的量子世界,激發我們對世界的想像。
 
  人類真正開始理解光的時間不到一百年,
  各種研究與洞見至今仍不斷推陳出新。
  本書從光的奇異特性出發,涵蓋光漫長的歷史,
  和各種生活、醫療與科學上的廣泛應用,最終抵達量子光學領域。
 
  透過簡明的敘述與圖表,
  領略光的力量,了解光的各種面向。
 
  【你是知識控嗎?關於牛津通識課】
 
  用最簡明直白的方式,了解現代人最需要知道的大問題。
 
  牛津通識課(Very Short Introductions,簡稱VSI)是英國牛津大學出版社(Oxford University Press)的系列叢書,秉持「為所有讀者提供一個可讀性強且包羅萬千的工具書圖書館」的信念,於1995年首次推出,多年來已出版近700本讀物,內容涉及歷史、神學、藝術、哲學、文學、醫學、自然科學、政治等數十多種領域。每一本書對應一個主題,由該領域公認的專家撰寫,篇幅簡潔精煉,並提供進一步深度閱讀的建議,確保讀者讀完後能建立該主題的專業級知識框架。
 

作者介紹

作者簡介
 
伊恩‧沃姆斯利Ian Walmsley
 
  牛津大學聖休學院(St. Hugh's College)副校長和牛津大學虎克實驗物理教授(Hooke Professor of Experimental Physics at the University of Oxford)。從事光學研究三十餘年,主要研究領域為超快雷射科學、量子光學與訊息處理、光學相干控制等。
 
譯者簡介
 
胡訢諄
 
  英國愛丁堡大學翻譯研究所畢業。譯作包括《創傷清潔工:與死屍、腐屋、精神疾病交手,擁抱生命中的混亂失序》、《理想的告別:找尋我們的臨終之路》、《下一個家在何方?驅離,臥底社會學家的居住直擊報告》、《嘉年華的誕生:慶典、舞會、演唱會、運動會如何翻轉全世界》等。
 

目錄

引言
第一章:光是什麼?
第二章:光線
第三章:波
第四章:波粒二象性
第五章:光物質
第六章:光、空間、時間
第七章:光的先端研究
第八章:量子光學
第九章:天光
延伸閱讀
 

引言
 
  光,讓我們看見事物。這句再顯然不過的話是個起點,帶領人們踏上一條漫長而迷人的旅程。人們在從趟旅程中展開超卓的視野,不僅一窺自然世界的運作,更從中發展出各種現代科學依賴的工具和方法,啟發無數理論與實驗。
 
  光承載了關於我們周遭環境的訊息,從遙遠的恆星與星系,到我們體內的細胞,甚至是單個原子與分子。許多提升生活品質的技術也以光為基礎:網際網路由光驅動;世界上最精準的時鐘依賴光;最微小的物體,從一個個原子到活的生物細胞,都能透過光來觀察與操縱;而與光息息相關的圖像和顯示器更是無所不在。此外,光揭示了全然陌生的量子世界,激發我們對世界的想像。或許你會感到訝異,因為我們真正理解光是什麼,其實還不到一百年。甚至現在,我們仍然在這其中尋找新的見解。
 
  這本書梳理了人們理解光是什麼、光能做什麼的思考脈絡。這是一個很棒的故事,從古代開始,對光有貢獻的人來自全世界:雅典的歐幾里德和巴格達的哈桑(Al-Hazen)提出光線的概念;美國洛杉磯的泰德.梅曼(Ted Maiman)和日本德島的中村修二開發新的雷射器;巴黎的菲涅爾(Fresnel)和倫敦的湯瑪斯.楊格(Thomas Young)則是研究光的波動;亞伯丁的詹姆斯.克拉克.馬克士威(James Clerk Maxwell)與柏林的海因里希.赫茲(Heinrich Hertz)從前人的這些想法中,發展出電磁場的概念;而最後,伯恩的亞伯特.愛因斯坦(Albert Einstein)和劍橋的保羅.狄拉克(Paul Dirac)以全新的概念—量子場,解釋這些顯然互不相容的事實,證明光如何可能同時是粒子又是波。
 
  每當對光有多一分的了解,就會帶來新應用,例如:基於對光的折射的理解,人類發明了矯正視力的眼鏡;你會發現,與光相關的技術,總是能在提出新的光學理論後就迅速被轉化應用。光對現代世界的影響力遠超乎我們想像,卻往往沒被察覺其重要性。為此,聯合國指定二○一五年為國際光之年,以頌揚光與因為光而實現的一切。
 
  特此感謝Alex Walmsley 和Latha Menon 對本書初稿提出有用的指教,感謝同事們回答了許多具體技術的問題,以及提供本書圖表與插圖的人。愛因斯坦曾說:「事情應該盡可能簡單,但不是過於簡單。」若這本書中有任何違背上述原則的論述,或因此出現錯誤,必定是我的緣故。
 

詳細資料

  • ISBN:9786267568156
  • 叢書系列:牛津通識課
  • 規格:平裝 / 208頁 / 14.8 x 20.9 x 1.35 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

第一章 光是什麼?(摘錄)
 
光,讓我們看到周圍的世界。藉由對光的感知,我們能直接接收外在世界的訊息,並且觀察到變化。事實上,光最重要、最了不起、最獨特的特質,或許就是承載以及傳遞訊息。
 
眼見為憑
 
視覺協助我們能在周遭環境中,確定自己的位置,並且幫助我們定義自身以外的東西,繼而建構出這世界的真實圖像。除此之外,視覺所激發出的想像力,其實也超越了視覺本身。英國畫家喬治.里奇蒙(George Richmond)的畫作〈光的創造〉(The Creation of Light,見圖1),具體描繪出光在我們精神中的核心地位。
 
從光的概念衍生的詞語,例如洞察力、明亮、清晰,都與人類特質以及物理世界有關。事實上,拉丁文有兩個描述光的詞──lux和lumen,分別指涉光物質與形而上的面向,而前者則是本書關注討論的重點。這番物理與詩意互相交織的結果,使得光在哲學、神學、心理學、藝與文學的領域,成為思考世界的比喻。因為這是幾乎每個人都有的直接經驗,光的物理學基礎與光對人類的啟發,使得光幾世紀以來都是哲學家與科學家熱衷研究的對象。
 
光賦予萬物生命。從字面上看,我們與地球之所以存在,全部仰賴這一連串生物與化學過程,而光則是其中不可或缺的角色。可以說,光構築我們對於周遭事物的感知。以生活經驗來看,也能說明光在這方面的重要性。我們利用光來照亮環境,無論天然的日光與月光,或人造的光。絕大多數的光源都使用電,但有時候我們也利用化學反應產生光,例如點燃蠟燭。不同特性的照明影響我們感知環境,不同光源在物理空間營造的「情緒」各有差異。

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