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超乎想像的化學課:原來,拉瓦節、道耳頓、亞佛加厥,還有許多科學家,竟然和我們想得不一樣!
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作者阿洛.賈將帶領我們踏上雙重旅程: 一是極地之旅——我們將搭乘海洋研究船, 冒著狂風巨浪,遠征南冰洋與南極洲, 去看那裡的巨大冰山、冰原、冰冠、企鵝與海豹, 以及影響全球天氣的南冰洋,如何展現水的威力與重要性。 一是科學之旅——我們將從大霹靂後的水之源頭出發, 途經地球上的生命伊始、人類傍水發展的文明,再返回太空; 我們將在月球、火星、太陽系外行星,搜尋生命的跡象, 而水,正是關鍵性的指標。 一般來說,同一種物質的固體比液體密度大, 但是,冰為什麼會反常的浮在水面上? 而且這種異常特性,竟保護了水底生物免於寒冬凍死。 每三千年,地球會完成一次水的「乾坤大挪移」, 把水從地表移到大氣層、又移回地表, 所處理的水量,相當於世界上所有的海水, 因而造就了全球的天氣和氣候系統。 我們幾乎是水做的軀體? 請看這些數據:成人身上平均含有60%至70%的水, 其中,神經系統有84%是水,肝臟73%、肌肉77%、 皮膚71%、脂肪則是30%左右, 血漿、唾液和胃液,幾乎完全是水。 難怪生物學家說:「生命從沐浴在水裡開始。」 你知道嗎? 種植一杯咖啡所需的咖啡豆,要用掉二百公升的水; 你愛吃的牛排大餐,每公斤牛肉的成長, 要用掉一萬五千公升的水; 而為了生產每個人一整天的食物, 要用掉超過三萬五千公升的水。 是水,推動了農業,(水蒸汽)推動了工業革命, 推動了文明,滋潤了我們的生活。 《水之書》是一本拓展你科學視野的奇書,囊括了與水相關的科學: ★ 水的物理學(室溫下呈液態、冰的密度比水小、氫鍵帶來的黏性、溶解度帶來的導電性) ★ 水的化學與生物化學(水的極性使細胞膜得以存在、氫鍵讓蛋白質摺疊成三維形狀) ★ 水的宇宙學(水分子如何在宇宙中生成、為何能存留在地球上) ★ 大氣科學與海洋學(水文循環、季風、環流、全球大洋輸送帶) ★ 環境科學(水足跡是一種類似碳足跡的環保概念) ★ 還有地球科學(冰河與冰山)、古氣候學(冰芯研究)、晶體學(冰晶)、天文學與太空科學(衛星與行星的形成、地外水源,如何以水來定義生命)。
阿洛.賈(Alok Jha) 印度裔記者、節目主持人,落腳在倫敦。目前是英國獨立電視臺(ITN)科學記者,之前擔任《衛報》(Guardian)科學記者,曾在英國廣播公司第二臺(BBC2)及廣播四臺(BBC Radio 4)主持科學節目。曾獲美國物理學會頒發的科學寫作獎(2014年)、當選年度歐洲科學作家(2008年),並曾入圍英國科學作家協會及醫療記者協會獎項。
黃靜雅 臺南市人,臺灣大學大氣科學碩士(主修大氣環境),著有《臺灣天氣變變變》(合著),譯有《看雲趣》、《觀念地球科學》(合譯)、《地震與文明的糾纏》、《大口一吞,然後呢?》、《第六次大滅絕》(榮獲第八屆吳大猷科普翻譯類佳作)、《如果這樣,會怎樣?》、《勇往直前》、《即興力》。除了大氣科學專長,也曾出版音樂專輯「看月娘」、「生活是一條歌」;創作兒童音樂專輯「春天佇陀位」及「幸福的孩子愛唱歌」等。2002年之後定居加拿大溫哥華,卻心繫臺灣的一舉一動,自稱是「用母親的眼睛與關懷萬物的心,跨界地球大氣與原創音樂」的家庭主婦。
TABLE OF CONTENT
序 最平凡的物質,最超凡的故事 第一篇 水圈 第1章 出發 第2章 南冰洋 第3章 水的起源 第4章 水圈 第二篇 生物圈 第5章 生命 第6章 水足跡 第三篇 冰圈 第7章 冰 第8章 極地 第四篇 太空 第9章 月球 第10章 火星 第11章 太陽系衛星 第12章 太陽系以外 第13章 水的替代物 後記 飄浮在太空的黑暗中 誌謝 參考資料
CONTENT PREVIEW OF THE BOOK
在一個寒冷、明媚的午後,我們離開了紐西蘭的最南端。籌備半年之久,這是一趟畢生難忘的旅程:一個月的航行,造訪地球上最偏遠的大陸——南極洲,去到最偏遠的地方繞一圈。在我們超連結的世界裡,這地方依舊遙不可及,正如它本身的位置一樣,暗喻著孤立、寂寞。 我們即將展開的旅程,一個世紀前專屬於幾支男子漢隊伍,為首的英雄青史留名——史考特、莫森、夏克頓、阿蒙森。這些男子漢帶回(如果他們回得來)淒涼無助、富戲劇性、悲慘壯烈的故事。他們發現了新大陸,在嚴酷的非人類環境中生存,令一個世紀前的文明社會驚嘆著迷。 現在進出這塊大陸比較方便了,但還是很不容易,訪客主要限於來自世界各地的小支科學家團隊,以及每年都會去南極洲的一群學者和探險家。為了更瞭解地球的天氣與氣候系統,他們去查訪地球最原始、最純淨的地方,或是去仰望那裡清澈的天空,以便深入探究宇宙的歷史。在12月到翌年2月這段夏季月份期間,僅有的其他旅客是達官貴人、補給船隊、荷包充裕的遊客,這些有錢遊客只能在安全距離以外看看海岸線,情況允許的話,偶爾可以冒險在冰面上走一走。 我來到這冰世界(The Ice)探險,乃是一支私人科學考察隊的部分行程,追隨偉大的英裔澳洲探險家暨地質學家莫森留下的足跡。1908年,他和夏克頓首度遠征南極大陸,到了1912年,他又想辦法籌錢率領自己的探險隊,那時他尚未滿三十歲。他常有創新之舉,他是第一個開飛機到南極的人,也是第一個在南極設置、使用無線通訊設備發送訊息回家的人。莫森插著澳洲的旗幟航行;在這塊冰封大陸上,澳洲宣稱擁有主權的領土,大多可追溯至莫森在1912年及1929年的遠征。 下午兩點,我們的船響起單調的汽笛長聲,從紐西蘭布拉夫港(Port Bluff)的碼頭朝後方移動。我們背後的海港,在兩片狹長的綠地中間綿延好幾公里。一道懸崖出現在我們的右舷側遠處,那是福沃海峽(Foveaux Strait)起點的地標。地標以外及地平線上,鋪展著廣大南冰洋的滾滾波滔。 船一拉上船錨,便開始同時在三維方向移動。很玄的是,這是一種心知肚明的感覺,而不是我看見了什麼,但我感覺得到,腳下的堅實地板變得不太平穩。我感到微微的不舒服,保持平衡有點困難。我把這種奇怪的感覺先拋在腦後,走到船上的瞭望甲板,位置就在船橋的正上方,幾十名考察隊隊員早已在那裡圍著弧形船頭排排站。我們第一次互相報上姓名,握手、歡呼、拍照。有些人拚命用手機發簡訊,試著以無線電波發出最後一次訊號,因為接下來這一個月,誰也收不到訊號,得利用最後這幾格收訊,跟親朋好友道別。 等到船通過懸崖,我們已經搖晃了大半個鐘頭。陸地依然安安穩穩的在後方不遠,前方卻是一望無際的蔚藍。在這艘船上,我已經感覺自己好渺小。 然後,開始噁心反胃。暈船不是你控制得了的。早在我準備遠征之前,在我進入船的百里範圍內之前,醫師已經告訴我,這暈船哪,連最有經驗的水手也不放過,令他們動彈不得、無法進食,動不動就想吐。暈船會變得多嚴重、誰會受罪、有什麼好辦法可以應付這種苦頭,全是未知數。 水不肯遵守液體常規 噁心反胃是大腦對「突發陌生事物」的反應,無論你正在嘗試什麼未知的新事物,這種反應會阻止你做這件事情,免得你惹出了麻煩。當大腦懷疑有什麼事情不對勁,當它的各種感知互相對應不上,而且沒有時間調適,它就會用它唯一知道的方式,來奪取身體的控制權。噁心反胃總是與「悖離已知事物」有關,所謂「已知事物」,比方說:腳底下穩穩的地面便是。當最熟悉的事物竟然變得令人震驚又陌生,這種不安更是倍增。我們的主角——水,也正是「已知事物」之一。 地球上的物質中,唯有水的化學式已成為我們的口語。然而,H2O的簡單性,掩蓋了其化學作用的複雜性。「在所有已知的液體中,」化學家法蘭克斯(Felix Franks)寫道:「水可能是人們研究最多、卻瞭解最少的。」 如果這句話現在聽起來很奇怪,那你就有伴了。水這麼普遍、這麼常見,以致簡直有點無聊。把水想得太深入,似乎毫無意義,浪費的時間還不如拿來解決其他的謎團。但這種物質背後潛藏著陰影,那游移不定的黑暗,把任何膽敢端詳過久的人都難倒了。