物理之書

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 ●高涌泉、黃小玲專業審訂 ●中央研究院院士重量推薦 　于靖（中央研究院院士／國立台灣大學講座教授） 　李羅權（中央研究院院士／地球科學所特聘研究員） 　陳力俊（中央研究院院士／國立清華大學校長） 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。」

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。

13.7 Billion B.C. 大霹靂 Big bang 喬治勒梅特(Georges Lema?tre, 1894-1966) 艾德溫哈伯 (Edwin Hubble, 1889-1953) 弗雷德霍伊爾 (Fred Hoyle, 1915-2001) 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。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至今。科學家相信大霹靂發生在137億年前，到了今天，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(譯註：除了氫hydrogen和氦helium之外，還包括了鋰lithium、鈹beryllium與硼boron)，提供了形成第一代恆星時所需的原料。 依馬克思尚恩(Marcus Chown) (《神奇的大爐子》(The Magic Furnace)的作者) 的說法就是，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過並且死亡。 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。 延伸閱讀：Olber's Paradox (1893), Hubble's Law of Cosmic Expansion (1929), CP Violation (1964), Cosmic Microwave Background (1965), Cosmic Inflation (1980), Hubble Telescope (1990), Cosmological Big Rip (36 Billion) 20,000 B.C. 回力鏢Boomerang 我小時候聽過一首查理德雷克(Charlie Drake, 1925-2006)唱的無厘頭歌曲，歌詞是有關一個澳洲土著哀號著「我的回力鏢回不來了」。回力鏢回不來實際上並不是甚麼大問題，因為獵袋鼠或是作戰用的回力鏢是沉重的彎曲木棒，投出去的目的是擊碎獵物的骨頭而不是飛回來。 今天大多數人講到回力鏢時，腦海中浮現都是其V字型的造型。這種形狀可能是從不會飛回來的回力鏢演變而成的，或許是由於獵人注意到某些形狀的樹枝在飛行時更穩定，而且呈現一些有趣的軌跡。返回型的回力鏢事實上是在狩獵時用來驚嚇鳥禽好讓牠們飛起來的工具，雖然我們不知道這類的回力鏢究竟是何時發明的。這種回力鏢的翼剖面類似於飛機的機翼，其中一面成圓弧狀，另一面則較平坦。空氣在通過弧狀翼面的速度比通過平坦翼面時來得快而產生了升力。和飛機不同的是，回力鏢在V字型的兩側都具有翼剖面前緣，使得回力鏢能在飛行時產生旋轉。也就是說前翼和尾翼的翼剖面前緣朝向不同的方向。(譯註: 其中一翼的剖面前緣朝向V型的前端，另一翼的剖面前緣朝向V型的開口端。) 投擲回力鏢的方式是讓V型開口端朝前，沿著接近垂直的方向擲出。當回力鏢沿著投擲的方向旋轉時，上翼的速度比下翼快，這種方式也可以提供升力。陀螺進動(gyroscopic precession) (指旋轉物體的轉動軸指向不斷改變的現象)讓回力鏢在正確地擲出時能夠回到投擲者的手上。這些因素合力造就了回力鏢那複雜的圓弧形飛行路徑。 延伸閱讀：Crossbow (341 B.C.), Trebuchet (1200), Gyroscope (1852) 250BC阿基米德浮力原理 Archimedes' Principle of Buoyancy 阿基米德 Archimedes (c.287 BC-c.212BC) 想像你現在要秤個東西－例如一顆沉在水槽裡的新鮮雞蛋。你會發現雞蛋浸泡在水中時，磅秤上顯示的重量比雞蛋離開水槽時所量到的輕。這是因為水在雞蛋上施加了一個向上的力量，支撐了它的部分重量。如果我們拿個密度更低的物品－例如軟木塊－來進行相同的實驗，結果會明顯：你會發現它半浮在水面上。 水施加在軟木塊上頭的作用力叫做浮力。當軟木塊被壓進水中時，產生的浮力會大於軟木塊的重量。浮力與液體密度以及物體體積的大小有關，但是和物體的形狀、組成材質無關。因此雞蛋是圓的或方的，並不會影響我們的實驗結果。而體積相同的雞蛋或木頭，在水中所感受到的浮力是一樣的。 讓我們再舉個例子。當我們把一小顆鉛球放進浴缸裡，由於鉛球的重量大於它所排開的水的重量，因此鉛球會下沉。而木製的小船會浮起，則是因為它排開了夠重的水。潛艇在水面下航行時，排開的水重正好就等於潛艇的重量。也就是說，潛艇的總重－包括人員、金屬船殼以及潛艇內的空氣，和潛艇所排開的海水重量相等。 延伸閱讀：Archimedean Screw (250BC), Stokes' Law of Viscosity (1851), Lava Lamp (1963)