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工程之書 (電子書)
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內容簡介

史上最強系列第7集《工程之書》
從拋石器到好奇號火星車

  250則趣味故事+詳解歷史+精采圖片
  從閱讀中學習工程知識的百科

  圖文並茂的豐富百科.博古通今的中外歷史
  趣味橫生的常識故事.條理分明的資料寶典

  「我希望你能從本書找到250個令人驚歎、可讓你看清全貌的工程典範,
  這樣就能領會工程師為我們所做的一切。」──馬歇爾.布雷恩

  工程師一手打造我們的現代世界。他們在各自崗位,多半隱身幕後,不會大張旗鼓。要是少了這些工程師,我們就會回到石器時代。

  工程師如何讓一棟大樓安全夷為平地?
  哪三件過失造成車諾比核電廠爆炸?
  人造衛星如何隨時朝著正確方向?

  這些值得深思的問題,只是這本圖文並茂的書中提及的幾個例子。現在我們就要跟著作者布雷恩展開一趟迷人的旅程,踏進工程的世界,探索250個最重要且耐人尋味的工程大事:弓箭(西元前3萬年)、狩獵採集工具(西元前3300年)、吉薩大金字塔(西元前2550年)、指南針(西元1040年)、拋石器(西元1300年)、比薩斜塔(西元1372年)、萬里長城(西元1600年)、機械式擺鐘(西元1670年)、動力織布機(西元1784年)、高壓蒸汽機(西元1800年)、伊利運河(西元1825年)、拇指湯姆型蒸汽火車頭(西元1830年)、電報系統(西元1837年)、隧道鑽鑿機(西元1845年)、縫紉機(西元1846年)、大笨鐘(西元1858年)、電梯(西元1861年)、自由女神像(西元1886年)……

  這些令人著迷的工程史涵蓋五花八門的主題,像是古羅馬輸水道、中國的萬里長城、蒸汽火車頭、空調、巴拿馬運河、登陸月球、Prius油電混合動力車、智慧型手機,以及哈利波特禁忌之旅的遊樂裝置。

  本書內容依年代順序撰寫,每則史上工程大事包含一幅令人驚豔的全彩圖像,並附上圖說與參照條目,提供更深入的資訊,是工程知識入門的最佳讀物。
 
本書特色

  ‧豐富條目:250則工程史上重大里程碑一次收錄。
  ‧編年百科:條目依年代排序,清楚掌握工程發展演變;相關條目隨頁交叉索引,知識脈絡立體化。
  ‧濃縮文字:每篇約700字,快速閱讀、吸收重要工程觀念和大師傑作。
  ‧精美插圖:每項條目均搭配精美全彩圖片,幫助記憶,刺激想像力。
  ‧理想收藏:全彩印刷、圖片精緻、收藏度高,是科普愛好者必備最理想的工程百科。
 

作者介紹

作者簡介

馬歇爾.布雷恩(Marshall Brain)


  美國北卡羅萊納州立大學工程創業學程教授、HowStuffWorks.com網站創辦人,How Stuff Works系列書籍暢銷作家,上過《歐普拉秀》、《奧茲醫生秀》(Dr. Oz)、《早安美國》節目、《現代奇蹟》(Modern Marvels)節目及CNN等許多媒體,向大眾闡述生命的奧祕。他也是《國家地理頻道》The Factory Floor 節目主持人。

譯者簡介

畢馨云


  清華大學數學系畢業,曾任科普書編輯十多年,目前為業餘交響樂團團員。譯有《這才是數學》、《科學酷媽的育兒大探險》、《氣候危機大預警》、《學數學,弄懂這39個數字就對了》,另有譯作刊於《BBC知識》雜誌。

  Email: vanessabee@hotmail.com
 
 

目錄

序文

條目
西元前3萬年/弓箭
西元前3300年/狩獵採集工具
西元前2550年/吉薩大金字塔
西元前2000年/因紐特技術
西元前1400年/混凝土
西元前625年/瀝青混凝土
西元前438年/巴特農神殿
西元前312年/古羅馬輸水道
西元前100年/水車
西元79年/龐貝
西元1040年/指南針
西元1144年/聖丹尼聖殿
西元1300年/拋石器
西元1372年/比薩斜塔
西元1492年/木造橫帆船
西元1600年/萬里長城
西元1620年/甘特鏈
西元1670年/機械式擺鐘
西元1750年/耶茨磨坊的簡單機械
西元1773年/爆破拆卸
西元1784年/動力織布機
西元1790年/棉紡廠
西元1794年/軋棉機
西元1800年/高壓蒸汽機
西元1823年/桁架橋
西元1824年/壬色列理工學院
西元1825年/伊利運河
西元1830年/拇指湯姆型蒸汽火車頭
西元1835年/聯合收割機
西元1837年/電報系統
西元1845年/大量生產
西元1845年/隧道鑽鑿機
西元1846年/縫紉機
西元1851年/美國杯帆船賽
西元1854年/水處理
西元1855年/柏思麥法
西元1856年/塑膠
西元1858年/大笨鐘
西元1859年/油井
西元1859年/現代下水道系統
西元1860年/路易維爾水塔
西元1861年/瓦姆蘇塔煉油廠
西元1861年/電梯
西元1869年/美國橫貫鐵路
西元1873年/纜車
西元1876年/電話
西元1878年/電力網
西元1879年/碳纖維
西元1885年/增壓器與渦輪增壓器
西元1885年/華盛頓紀念碑
西元1886年/自由女神像
西元1889年/艾菲爾鐵塔
西元1889年/霍爾-埃魯煉鋁法
西元1890年/蒸汽渦輪機
西元1891年/卡內基音樂廳
西元1891年/須德海工程
西元1893年/二衝程柴油引擎
西元1893年/摩天輪
西元1897年/柴油機車
西元1899年/去纖維顫動器
西元1902年/空調系統
西元1903年/心電圖
西元1903年/萊特兄弟的飛機
西元1905年/人造板
西元1907年/專業工程師認證
西元1908年/內燃機
西元1910年/腹腔鏡手術
西元1912年/鐵達尼號
西元1913年/伍爾沃斯大樓
西元1914年/巴拿馬運河
西元1917年/雷射
西元1917年/胡克望遠鏡
西元1919年/婦女工程協會
西元1919年/下摩擦雲霄飛車
西元1920年/金索棧橋
西元1920年/無線電台
西元1921年/機器人
西元1926年/心肺機
西元1927年/電冷凍
西元1931年/帝國大廈
西元1935年/磁帶錄音
西元1936年/胡佛水壩
西元1937年/金門大橋
西元1937年/興登堡號
西元1937年/渦輪噴射發動機
西元1937年/磁浮列車
西元1938年/一級方程式賽車
西元1939年/諾頓投彈瞄準器
西元1939年/彩色電視
西元1940年/塔科馬海峽吊橋
西元1940年/雷達
西元1940年/鈦
西元1941年/摻雜矽
西元1942年/展頻技術
西元1943年/透析機
西元1943年/水肺
西元1944年/直升機
西元1945年/鈾濃化技術
西元1945年/「三一」核彈
西元1946年/ENIAC:第一部電腦
西元1946年/上開式洗衣機
西元1946年/微波爐
西元1946年/輕水反應器
西元1947年/AK-47突擊步槍
西元1947年/電晶體
西元1948年/有線電視
西元1949年/塔式起重機
西元1949年/原子鐘
西元1949年/積體電路
西元1950年/會下棋的電腦
西元1951年/噴射發動機測試
西元1952年/中樞灌溉系統
西元1952年/3D眼鏡
西元1952年/「常春藤麥克」氫彈
西元1953年/汽車安全氣囊
西元1956年/硬碟
西元1956年/第一條跨大西洋海底電纜
西元1957年/冷凍披薩
西元1957年/人造衛星
西元1958年/機艙增壓系統
西元1959年/海水淡化
西元1960年/無塵室
西元1961年/T1線路
西元1961年/綠色革命
西元1962年/SR-71偵察機
西元1962年/原子鐘無線電波發射台
西元1963年/開闔式體育場屋頂
西元1963年/輻照加工食品
西元1964年/頂級燃油直線加速賽車
西元1964年/滴灌技術
西元1964年/天然氣載運船
西元1964年/子彈列車
西元1965年/聖路易大拱門
西元1965年/集束彈藥
西元1966年/複合弓
西元1966年/翼傘
西元1966年/球燃料床核反應器
西元1966年/動態隨機存取記憶體
西元1967年/汽車排放控制系統
西元1967年/阿波羅一號
西元1967年/農神五號火箭
西元1968年/C-5「銀河」運輸機
西元1968年/波音747巨無霸客機
西元1969年/登陸月球
西元1969年/ARPANET網路
西元1969年/太空衣
西元1970年/液晶螢幕
西元1970年/阿波羅13號
西元1970年/光纖通訊
西元1971年/防鎖死煞車系統
西元1971年/月球車
西元1971年/微處理器
西元1971年/加拿大氘鈾反應器
西元1971年/電腦斷層掃描
西元1971年/發電廠洗滌塔
西元1971年/克維拉
西元1972年/基因工程
西元1973年/紐約世貿中心
西元1975年/路由器
西元1976年/協和式客機
西元1976年/加拿大國家電視塔
西元1976年/VHS錄影帶
西元1977年/人力飛機
西元1977年/調諧質量阻尼器
西元1977年/航海家號太空船
西元1977年/阿拉斯加輸油管
西元1977年/磁振造影
西元1978年/氧化亞氮加速系統
西元1978年/採礦車Bagger 288
西元1979年/「海上巨人號」超級油輪
西元1980年/快閃記憶體
西元1980年/M1戰車
西元1980年/體育場電視螢幕
西元1981年/大腳怪獸車
西元1981年/太空梭
西元1981年/V-22「魚鷹」旋翼機
西元1982年/人工心臟
西元1982年/釹磁鐵
西元1983年/無線射頻辨識標籤
西元1983年/F117匿蹤戰機
西元1983年/行動電話
西元1983年/吉姆利滑翔機
西元1983年/乙太網路
西元1984年/3D印表機
西元1984年/網域名稱系統
西元1984年/外科手術機器人
西元1984年/貨櫃海運
西元1984年/伊泰普水壩
西元1985年/巴斯郡抽蓄發電
西元1985年/國際熱核融合實驗反應器
西元1985年/虛擬實境
西元1986年/車諾比事故
西元1986年/阿帕契直升機
西元1990年/全球資訊網
西元1990年/哈伯太空望遠鏡
西元1991年/鋰離子電池
西元1991年/生物圈二號
西元1992年/省水型馬桶
西元1992年/暴雨管理
西元1993年/凱克望遠鏡
西元1993年/「毀滅戰士」遊戲引擎
西元1994年/英法海底隧道
西元1994年/數位相機
西元1994年/全球定位系統
西元1994年/關西國際機場
西元1995年/動畫電影《玩具總動員》
西元1996年/Ariel Atom賽車
西元1996年/高畫質電視
西元1997年/Prius油電混合動力車
西元1998年/國際太空站
西元1998年/大型強子對撞機
西元1998年/智慧電網
西元1998年/銥衛星系統
西元1999年/Wi-Fi
西元2001年/賽格威電動代步車
西元2003年/創新世紀
西元2004年/米約高架橋
西元2005年/布加迪威龍
西元2005年/喬治亞水族館
西元2006年/棕櫚群島
西元2006年/AMOLED螢幕
西元2007年/智慧型手機
西元2008年/四旋翼飛行器
西元2008年/碳封存
西元2008年/工程大挑戰
西元2008年/馬丁噴射背包
西元2008年/三峽大壩
西元2009年/美國國家點火裝置
西元2009年/耐震建築
西元2009年/美國總統座車
西元2010年/太陽動力號太陽能飛機
西元2010年/英國石油公司漏油事故
西元2010年/哈里發塔
西元2010年/哈利波特禁忌之旅
西元2010年/阿爾塔風能中心
西元2010年/平板電腦
西元2010年/X2和X3直升機
西元2011年/福島核災
西元2011年/無人自駕車
西元2011年/速成摩天大樓
西元2011年/超級電腦「華生」
西元2012年/好奇號火星車
西元2012年/人力直升機
西元2013年/北卡州立大學BookBot系統
西元2014年/伊萬帕太陽能發電系統
西元2016年/威尼斯防洪系統
約西元2020年/真空管列車
約西元2024年/複製人腦
約西元2030年/火星殖民地
約西元3000年/尚未設計出來的東西
 
 

序文

  只要環視四周,不論你現在坐在哪裡,你的周圍多半會是經過工程設計的物品。假如你坐在普通的辦公椅上,這張椅子的誕生就要仰仗工程師。椅子的布料,布料底下的海綿,把布料和海綿組在一起的骨架,構成扶手的塑膠元件,讓椅子能上下調整前傾後仰的機械零件,椅子底座,讓椅子自由滑動的滾輪,這些都需要工程師幫忙設計製造。

  你所在的室內,牆上的漆連同油漆覆蓋住的牆板,也可能是經過工程設計。牆板內的石膏可能來自發電廠,發電廠裡有工程師負責設計洗滌塔,可把煙囪內的硫轉變成石膏,利用這個方法為煙囪脫硫,其他工程師負責設計工廠,取石膏製成牆板。你在房間裡呼吸到的空氣,很有可能經過空調系統中的空氣過濾器淨化,而空調系統又是受恆溫器控制,因此溫度可以保持適中。空調機件中的風扇從工程設計過的微電網獲得電力,微電網則連回可能生產出石膏的發電廠。

  你身旁可能有一些電子產品,全都出自不同領域的工程師之手。比方說,在你桌上可能有智慧型手機或平板電腦,牆上有高畫質電視,還有自動與無線電台發射訊號對時的電子鐘。電機工程師、軟體工程師、工業工程師和機械工程師,讓這些事物化為現實。

  走到室外,你會看見馬路上川流而過的車輛,也許正好有一架安全無虞的噴射客機以時速885公里飛越頭頂。路面底下是下水道、總水管、暴雨排水溝、電話線及有線電視纜線、瓦斯管線,這些也都經過工程師設計。

  此外還有無線電波,雖然完全看不見,但有成千上萬的無線電波訊號環繞在你周圍,也都是拜工程師之賜。你家所在地區的每個調幅(AM)電台、調頻(FM)電台、電視台,都正以不同頻率的無線電波形式從你身旁流過,每支手機也正與當地的天線塔保持連繫。智慧型手機通常有提供語音通話的多重無線電波,以及單獨提供給Wi-Fi和藍牙的無線電波系統。附近其他的Wi-Fi熱點和藍牙裝置,以及使用Wi-Fi的每一台平板電腦、筆電、桌上型電腦,也會讓你籠罩在無線電波之中。不僅如此,頭頂上還有很多人造衛星,傳輸GPS訊號、衛星電視訊號、銥衛星電話訊號、氣象衛星訊號等等。再加上外面的一大堆無線電波:警消無線電波、水表無線電波、氣溫及雨水感應器無線電波、車庫門開關遙控,以及汽車遙控鑰匙。如果認真想,你會甚為驚訝。倘若沒有工程師去實踐,沒有監管結構讓所有的無線電波訊號不會互相干擾,這一切都不可能成真。

  工程師一手打造我們這個現代世界。在美國,約有兩百萬名工程師在各自的崗位上,多半隱身幕後,不大張旗鼓。要是少了這些工程師,我們就會回到石器時代。

  現在我們就要一起展開一趟迷人的旅程,踏進工程的世界。先想一想以下這個問題,或許會有些幫助:工程究竟是什麼?《蘭登書屋韋氏大詞典》(Random House Webster’s Unabridged Dictionary)可算是很好的起點,它是這麼定義工程的:「把物理、化學等純科學的知識拿來實際應用的技術或科學,例如建造引擎、橋梁、建築物、地雷、船舶和化工廠。」

  以下則是出自《韋氏大學詞典》(Merriam Webster’s Collegiate Dictionary)的定義:「應用到科學與數學,而使物質性質和自然能源對人有用。」

  要理解工程,還有個好方法,就是去想一想會在工業界找得到的所有工程學科,或是找一找大型工科大學裡會開設的學科。比方說,如果我們看一下美國北卡羅萊納州立大學的工學院,會找到以下這些科系:

  生物及農業工程 森林生物材料工程
  生物醫學工程 整合製造系統工程研究所
  化學及生物分子工程 材料科學與工程
  土木、建築與環境工程 機械與航太工程
  計算機科學    核子工程
  電機與電腦工程 作業研究
  工業及系統工程 紡織工程、化學及科學

  另外也有一些專業領域,譬如石油工程師負責鑽油及煉油,奈米工程師在奈米技術這個新興領域工作等等。

讀到這些定義和學科,你的腦袋裡可能會浮現工程師對社會有所貢獻的畫面。好比設計橋梁的土木工程師,他們受過訓練,懂數學、軟體工具、最佳作業方式及法規,這些都與設計建造出安全可靠、屹立不搖的橋梁有關。他們的成果處處可見,美國舊金山的金門大橋和法國的米約高架橋,都是大家公認的工程傑作。不過,工程師偶爾會鑄成大錯,就像美國華盛頓州塔科馬海峽吊橋的案例,工程師從這些疏失吸取教訓,納入知識體系,應用到往後所有的橋梁新建工程。在工程這一行,每個人都會不斷交流,彼此學習,使技術持續進步。

  有些經過工程設計的物品非常單純。舉例來說,鑄鋁車輪這個單件,要能應付汽車的負載,以及來自轉彎、緊急煞車、路面坑洞的所有作用力。其他物品可就十分複雜,譬如汽車或飛機,有數不清的組成零件,要精準可靠地共同操作。還有一些系統,像防鎖死煞車系統或安全氣囊系統,是靠著彼此連結的組成零件,來完成操作或解決問題。

  另外也有一些大型工程系統,我們稱之為架構。電腦工程師經常用「電腦架構」一詞,來代表許多零件和其相互關係。或是想一想阿波羅登月任務。為數眾多的人員和組件聚在一起,為這項任務打造出架構,許多組成部分彼此相關:農神五號運載火箭、指揮及勤務艙、登月小艇、太空衣、月球車,及其他一切東西。要是其中有任何一環無法正常運作,整項任務就有可能失敗,太空人命懸一線,就像電影《阿波羅13》的情節一樣。同樣的,電力網的架構裡包括發電廠、輸電網、配電網,手機系統也有自己的架構,其中包含天線塔、手持話機,以及把這些組件連在一起的複雜信號傳輸協定。

  透過大量生產,以及運用技術節省不必要的材料、時間和程序,來使成本下降,在這方面工程師也扮演重要角色。我們所穿的衣服就是很好的例子,以前的人做衣服,每樣工作都要自己來,種植棉花、鋤地、採收棉鈴,然後把棉纖維裡的棉籽去掉,一切都靠雙手。接著,他們清洗棉花、染色、梳棉、紡絲、在手工梭織機上織成布,再用針線把布縫製成衣服。因為每件衣服都代表幾百小時的人工勞力,所以價格昂貴。今天,工程師幾乎已經把程序裡的每個環節機械化了,同時讓大家有各種合成纖維可用,衣服也就變得物美價廉。各類用品都發生過同樣的轉變,所以我們現在才買得起智慧型手機,大家都能隨身帶著這些有高解析度螢幕和強大拍照功能、隨時能連上網路、從無數伺服器查到幾乎任何疑問解答的小小電腦。要是沒有工程師,這一切都不會發生。

  科學家和工程師有什麼不同?大家寄望科學家了解宇宙運作之道,他們做研究,解答與自然界有關的基本問題。舉例來說,可能有位科學家發現弧形的玻璃會使光線偏折,後來找出數學方程式描述這種偏折,而從這項科學發現,我們就有了透鏡。接著,也許有某位科學家或發明家會把透鏡組合起來,變成光學裝置,譬如顯微鏡或望遠鏡,終將邁出下一步。如果你想以合理的價格做出一百萬架望遠鏡,或是想打造一架好幾公噸重的巨大望遠鏡,希望它能轉動自如,在地球自轉時依然能自動追蹤某顆恆星,這時就需要工程師接手。

  科學家發現,鐵加了適量的碳可造出鋼,而工程師利用鋼建造橋梁、摩天大樓、汽車、超級油輪。鋼太重或是太脆弱,工程師還有許多其他的材料可用:鋁、鈦、碳纖維、克維拉、塑膠等等。

  你經常會聽到有人驚呼:「這設計真美!」或者「那真是一件設計周全的用具!」例子不勝枚舉,包括SR-71偵察機、Ariel Atom賽車,或巴特農神殿。但也可能是更加單純的東西,譬如汽車傳動系統裡的換檔裝置,甚至像是重量適中、如絲般順手的控制旋鈕。當工程師的巧妙設計達到極高境界,重複利用和精簡的程度令人印象深刻,精細化的能力讓人初次使用就驚歎不已,或是做到形式與功能完美結合,這時就會引發眾人讚歎。就像藝術品和大自然,我們在工程設計裡看見美。

  工程師從這些不同的方面,讓社會前進。他們發展新技術,讓我們生活得更舒適,他們讓成本下降,使更多人能夠參與,他們打造出令人驚奇的事物,使我們以生而為人感到自豪,他們創造出現代生活所依託的物品。
 
 

詳細資料

  • ISBN:9789571368139
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 檔案格式:EPUB流動版型
  • 建議閱讀裝置:手機、平板
  • 檔案大小:55.2MB

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