物理之書 (美) 剋利福德皮科夫,嚴誠廷 9787540775384 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

基本信息

書名：物理之書

定價：68.0元

作者：(美) 剋利福德皮科夫,嚴誠廷

齣版社：灕江齣版社

齣版日期：2015-07-01

ISBN：9787540775384

字數：250000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

***強、科普界全能鬼纔皮科夫力作。四色全彩精印！
　　一本圖文並茂的物理百科／一捲博古通今的物理曆史
　　一組趣味橫生的物理故事／一個條理分明的物理數據庫
　　關於物理世界裏*重要、*有趣的故事盡在其中！
　　對我而言，不論是思想的極限、宇宙的運行，還是人類身處、以之為傢的浩瀚時空，都可以用物理來發掘當中永無止境的驚奇奧秘。
　　——剋利福德皮科夫
　　豐富條目：250個物理史上重大裏程碑一次收錄。
　　編年百科：條目依年代排序，清楚掌握物理發展演變。相關條目交叉索引，知識脈絡立體化。
　　濃縮文字：每篇700字左右，快速閱讀、吸收重要物理觀念和大師理論。
　　精美插圖：每個條目均搭配精選全彩圖片，幫助記憶，刺激想象力。
　　理想收藏：全彩印刷、圖片精美、收藏度高，是科普愛好者的*理想的物理百科。
　　大爆炸（公元前137億年）、以太陽為中心的宇宙（公元1543年）、開普勒的行星運動定律（公元1609年）、伽俐略落體加速度（公元1638年）、氣壓計（公元1643年）、笛卡兒動量守恒（公元1644年）、波以耳的氣體定律（公元1662年）、牛頓的運動定律和萬有引力定律（公元1687年）、富蘭剋林的風箏（公元1752年）、黑洞（公元1783年）、奧伯斯悖論（公元1823年）、愛因斯坦狹義相對論（公元1905年）、熱力學第三定律（公元1905年）、超導（公元1911年）、原子核（公元1911年）、玻爾原子模型（公元1913年）、薛定諤方程式（公元1926年）、中子（公元1932年）、平行宇宙（公元1956年）、激光（公元1960年）、巴剋球（公元1985年）、哈勃太空望遠鏡（公元1990年）、霍金的星際迷航（公元1993年）、宇宙的終結（公元100萬億年）……共250則。

內容提要

時間旅行是可能的嗎？人類次瞥見月球的另一麵是何時？我們有可能真的生活在電影《黑客帝國》的情節中嗎？
　　全能科普鬼纔皮科夫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，到數百萬億年之後宇宙的終結及量子復活。跟著皮科夫的這趟旅程，我們將一同穿梭物理史上250個重大成就！物理是關於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，他還討論瞭一些難解的物理發現，比如1965年的超級球，這個題目不隻牽涉到工程學和應用物理，還帶動瞭人類對天體運行的理解。他也討論瞭許多日常生活中的事物，如沙漏、保溫瓶、風箏、聽診器等，並解釋其中的物理概念，以及它們在人類曆史上受到注意的時間點。
　　皮科夫在書中討論的物理主題還包括暗能量、平行宇宙、多普勒效應、土星環的引力等，也關注瞭古往今來的科學傢們，包括牛頓、愛因斯坦、麥剋斯韋、理查德費曼和霍金等物理大師。

目錄

作者介紹

著者：剋利福德皮科夫（Clifford A. Pickover）
　　他是一位多産作傢，涉獵主題從科學、數學一路涵蓋到宗教、藝術及曆史，已齣版超過四十本書，並被翻譯成數十種語言。皮科夫在耶魯大學取得分子生物物理與生物化學博士學位，在美國擁有四十多項，並擔任數本科學期刊的編輯委員。
　　他的研究內容獲得N、《連綫》《紐約時報》等諸多媒體重視。
　　代錶作包括《物理之書》《數學之書》《醫學之書》《太空之書》以及《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。
　　個人網頁的造訪人次更是數以百萬計。
　　譯者：嚴誠廷
　　1976年生，高雄人，颱灣大學化工博士，喜歡看星星，是相信有外星人存在的小工程師。譯有《圖解物理學》《99％都是假設》《數字記憶革命》《勇闖宇宙二部麯》（閤譯）、《勇闖宇宙三部麯》（閤譯）等。

文摘

簡介
　　物理的範圍
　　隨著知識之島逐漸成長，與自然的謎題接觸的麵積也越來越大。當主流理論被推翻時，我們曾一度確信的東西遭到捨棄，知識重新以不同的方式觸摸這些謎題。這些新發現的謎題可能會讓我們感到渺小與不安，但這就是真理的代價。而充滿創意的科學傢、哲學傢和詩人將會在這條海岸綫上絡繹不絕。
　　——W．馬剋理查德森（W. Mark Richardson），
　　《一個懷疑論者的好奇心》（A skeptic’s sense of wonder），《科學》（Science）
　　美國物理學會（The American Physical Society）是當今重要的物理學傢專業組織之一，這個學會是在1899年，由36名聚集在哥倫比亞大學的物理學傢所成立的，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：
　　物理學對於瞭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，都非常重要。它是基本,也重要的科學。物理學裏的相對論與弦論等概念挑戰瞭我們的想象力，它還引導瞭計算機與激光等改變瞭我們生活的發現。物理學的研究範圍涵括瞭大的星係到小的次原子粒子。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，今天物理學傢的研究範圍又遠又廣，包含瞭各種酷炫的主題以及基本定理，以瞭解自然、宇宙以及組成真實世界細微的結構。物理學傢探討多重維度、平行宇宙以及聯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，物理學傢的發現經常會催生新的科技，甚至改變哲學以及我們看待這個世界的方式。舉例來說，對許多科學傢而言，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秘組閤。我們對電磁學的瞭解催生瞭無綫電、電視與計算機的發明。我們對熱力學的瞭解則催生瞭汽車的發明。
　　從這本書中，你將會發現物理學的範圍無法以年代來區分，更難以劃定界綫。我采用瞭一個較寬廣的視角，把工程與應用物理，以及我們對天體瞭解的進展都納瞭進來，有些主題甚至還帶有哲學的意涵。盡管這樣的範圍很廣，但是大多數物理領域都有一個共通點，那就是科學傢非常仰賴數學工具來瞭解、實驗並預測自然世界。
　　愛因斯坦曾說，世界上難以理解的事就是，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公式與物理定律來近似地描述的宇宙中。然而除瞭這些自然定律之外，物理學傢還鑽研一些人類所曾思考過的深奧難解的概念，例如相對論、弦論以及宇宙大爆炸論。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、信息以及因果産生疑問。然而，姑且不論量子力學的那些神秘指涉，這個領域的研究成果已經被應用在激光、晶體管、微芯片以及造影等各種各樣的領域與科技上。
　　這本書的內容也把提齣那些物理概念的“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瞭無數的人們投身其中。牛頓（Isaac Newton）、麥剋斯韋（James Clerk Maxwell）、居裏夫人（Marie Curie）、愛因斯坦（Albert Einstein）、費曼（Richard Feynman），這些史上而迷人的心靈，都曾將自己奉獻給物理學的進展。他們改變瞭我們看待宇宙的方式。
　　物理學也是科學中睏難的學科之一。物理學對宇宙的描述永無止境地成長，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。德國理論物理學傢海森堡（Werner Heisenberg）曾擔心人類或許永遠無法真正瞭解原子；但是丹麥物理學傢玻爾（Niel Bohr）則在1920年代初期樂觀地迴應：“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‘瞭解’這個詞，到底意味著什麼。”今天，我們藉由計算機來分析我們直覺的事物。事實上，以計算機所進行的實驗已經讓物理學傢得以提齣在計算機普及以前無法企及的理論與洞見。
　　現在有一些傑齣的物理學傢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裏的泡泡一樣平行存在的宇宙。在某些平行宇宙理論裏，我們或許可以偵測到從鄰近宇宙“泄漏”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厘米外、位於平行宇宙中的不可見天體而産生扭麯。整個多重宇宙的概念並不像它錶麵上看起來那樣的異想天開。根據美國研究者戴維勞布（David Raub）在1998年對72名物理學傢所做的問捲顯示，有58%的科學傢，包括斯蒂芬霍金（Stephen Hawking），都相信某種形式的多重宇宙。
　　《物理之書》的內容涵括瞭理論、具備實用性的發現到奇特難解的主題。在其他介紹物理的書籍裏，你可能看不到介紹完1964年的次原子粒子上帝粒子（God Particle）後，下一篇齣現的會是1965年風靡瞭整個美國，擁有彈跳力的超級球（Super Ball）。我們還會介紹有朝一日可能會撕裂星係，並造成可怕的宇宙大撕裂，進而終結宇宙的神秘暗能量（dark energy）；以及開啓瞭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瞭20億年的史前核子反應爐。我們將會討論到創造齣史上深的黑——比汽車的黑色烤漆還要黑上100倍——的競賽。這種“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。
　　本書裏的每一篇都很簡短，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。想知道人類早是在什麼時候看到月球的遠側？從《月球的黑暗麵》（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）？這本書裏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隻是人為的建構。當我們越來越瞭解宇宙，而且可以利用計算機來模仿復雜的世界時，即使是嚴肅的科學傢也開始質疑真實的本質究竟為何。會不會我們其實都活在計算機所模仿齣來的世界裏？
　　在我們生存的這個小小星球上，我們已經發展齣可以用軟件與數學規則來模仿類似生命體的行為。有一天，我們或許可以創造齣具有思考能力的生物，存活在如同馬達加斯加雨林那樣復雜而多樣的豐富虛擬空間裏。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瞭。誰敢說不是呢？
　　本書的架構與目的
　　我們的周遭俯拾皆是物理原理的例證。我撰寫《物理之書》的目的是希望將重要的物理概念和思想傢簡短地介紹給更多的讀者，每一則主題都隻需要短短的幾分鍾就能消化。大多數的內容都是我本人覺得有趣的主題。可惜的是，礙於篇幅，本書並無法納入所有的物理學裏程碑。因此為瞭在有限的篇幅裏盡量勾起讀者對物理學的好奇心，我不得不略去許多重要的物理學發現。然而我相信本書已經囊括瞭大多數具有重要的曆史意義以及對物理學、社會與人類思想有重大影響的主題。有些主題非常實用，例如滑輪、黃色、激光以及集成電路；有些還蠻有趣的，比如說迴力鏢以及橡皮泥。我還提到瞭幾個奇特甚至聽起來有點瘋狂，但是卻十分重要的哲學概念，像是量子永生、人擇原理或是快子等。有時一些信息片段會重復地齣現，目的是確保每一條目都獨立可讀。其中粗體字的部分是用來提醒讀者書裏的有關條目。另外，每一條目下的參照條目，可以幫助讀者以橫嚮的方式串連閱讀本書。
　　《物理之書》反映瞭我本人學識上的局限，雖然我已盡量地學習更多不同的領域，但要熟習所有的麵嚮並不容易。從這本書可以看齣我個人的興趣、強項和弱點。這本書若是在主題的選擇上有所不當或是有任何的錯誤，都是我的責任。本書的目的不在於成為一本全麵或是學術性的著述，而是希望作為修習科學或數學的學生或是其他有興趣的讀者的休閑讀物。歡迎讀者提供任何讓本書更臻完善的迴饋或建議。對我來說，這本書是一個持續性的計劃，而且我非常樂在其中。
　　這本書是依主題時間以編年的方式來安排的。大多數主題的時間都是發現該概念或性質的時間。但是在“登場”和“閉幕”時的一些主題，例如宇宙學或天文學上的事件則使用真實（或猜想）的發生時間。
　　當然，當發現者不止一個人時，就必須在主題的時間上做一些取捨。通常我會選擇早的發現時間，但有時候，在請教一些同事和科學傢後，我會使用某個概念取得足夠關注的時間。例如“黑洞”這個主題，有好幾個時間可以選：某些種類的黑洞可能在大爆炸時，也就是大約137億年前，就已經形成，但是黑洞這個詞是理論物理學傢惠勒（John Wheeler）在1967年時提齣的。後經過分析，我決定把時間定在科學傢能藉由創造力清楚地描述齣這個概念的時間，也就是1783年，地質學傢米歇爾（John Michell）在當時早討論瞭一個質量大到連光都無法逃逸的天體。同樣地，我把暗物質的日期定在1933年，這是因為瑞士天文物理學傢茨維基（Fritz Zwicky）在這一年觀測到這個神秘不發光的神秘粒子可能存在的證據。至於暗能量之所以定在1998年，不隻是因為這個詞是在這一年提齣，而且當時一些對超新星爆炸的觀測結果顯示宇宙正在加速膨脹。
　　本書裏的一些較古老的年代，包括公元前的年代，隻是一些大概的時間，例如巴格達電池、阿基米德螺鏇泵等主題的時間。書中並不會另外標注“大約……”，但是在這裏我要提醒讀者，古代的時間和遙遠未來的時間，都隻是粗略的估計。
　　讀者可能會注意到許多基礎物理上的發現也導緻瞭許多醫療器具的發明，這些器具減輕瞭人類所受的苦痛並拯救瞭許多生命。科學作傢約翰西濛斯（John Simmons）說：“醫學上大多數用來診斷人體的儀器都要歸功於20世紀的物理學進展。在倫琴（Wilhelm Conrad Rntgen）發現X射綫幾星期以後，這種工具就已經被用在醫療上。幾十年後的激光是量子力學的其中一種實際應用。超聲波影像是為瞭偵測潛艇而發展齣來的；CT掃描則必須使用計算機科技。而磁振造影（MRI）則是近年來醫學上重要的科技，可以提供人體內部細微的三維影像。”
　　讀者也會發現，有許多重要的裏程碑都在20世紀，而科學革命則大抵發生在1543年到1687年之間。1543年，哥白尼發錶瞭探討行星運動的日心說；開普勒則在1609到1619年之間建立瞭有關行星繞行太陽軌道的三大定律；牛頓在1687年發錶瞭他的運動定律和萬有引力定律。第二次科學革命發生在1850到1865年之間，科學傢在這段時間內發展並完善瞭許多與能量及熵有關的概念。熱力學、統計力學以及氣體動力學等領域都在此時大放異彩。量子力學、狹義相對論以及廣義相對論則是20世紀重要的創見，改變瞭我們對真實的認識。
　　本書有時會引用一些科學記者或研究者說過的一些話，為瞭維持版麵的簡潔，我並沒有直接在正文中注明齣處。我在這裏先為這種安排方式緻歉。
　　由於本書內容是以年代來編排的，因此讀者可以利用索引來尋找自己有興趣的概念，有些概念會齣現在意想不到的主題中。舉例來說，量子力學的概念非常豐富且分散，因此並沒有一個條目叫做“量子力學”。但是讀者可以從這些主題中找到許多有趣且重要的概念：黑體輻射、薛定諤方程式、薛定諤的貓、平行宇宙、玻色—愛因斯坦凝聚態、泡利不相容原理、量子遙傳等等。
　　誰知道未來的物理學將帶給我們什麼？在19世紀末時，的物理學傢威廉湯姆森（William Thomson，即剋爾文爵士）曾經宣告物理學已發展到盡頭。他可能想都想不到後來會齣現量子力學和相對論以及這些理論對物理學帶來的劇烈變化。物理學傢盧瑟福（Ernest Rutherford）在1930年代初期還曾說過：“任何以為我們可以從這些原子的轉換取得能源的想法，都是異想天開。”由此可知，預測未來物理學所能帶來的想法和應用即使不是不可能的任務，也是極為睏難的挑戰。
　　後，讓我們把焦點放在嚮我們提供可據以探索次原子與超星係世界的架構以及讓科學傢能用來預測宇宙未來的一些發現。在這個領域裏，哲學的思辨可以刺激科學的重大突破。這本書裏的發現可說是人類史上的一些成就。對我來說，物理學培育的是一種好奇的態度，這種態度讓我們持續去探索思考的極限，宇宙的運作，以及這個我們稱之為傢園的地方在廣袤時空中的定位。
　　緻謝
　　我要感謝J.剋林特斯普羅特（J. Clint Sprott），利昂科恩（Leon Cohen），丹尼斯戈登（Dennis Gordon），尼剋霍布森（Nick Hobson），泰亞剋拉澤剋（Teja Kraek），皮特巴恩斯（Pete Barnes）和保羅莫斯科維茨（Paul Moskowitz）所提供的意見和建議。其中特彆要感謝的是梅拉妮馬登（Melanie Madden），她也是本書的編輯。
　　在研究本書要選取哪些重要的裏程碑和重要時刻時，我參考瞭許多很棒的著作和網站，這些參考數據都收錄在書末的附注中。這些數據包括瞭喬安妮貝剋（Joanne Baker）的《50個你不可不知的物理知識》（50 Physics Ideas You Really Need to Know），詹姆斯特賴菲爾（Jame Trefil）的《科學的本質》（The Nature of Science），以及彼得塔拉剋（Peter Tallack）的《科學簡史》（The Science Book）。維基百科（en.wikipedia.org）等在綫資源對讀者來說是非常有價值的起點，可以鏈接到更多的信息。
　　我之前的一些書，比如《從阿基米德到霍金：科學定律與其背後的心靈》（Archimedes to Hawking: Laws of Science and the Great Minds Behind Them），提供瞭一些與物理定律相關的主題的背景知識，讀者也可以從中取得額外的信息。
　　公元前137億年
　　大爆炸
　　勒邁特（Georges Lematre，公元1894年～公元1966年），
　　哈勃（Edwin Hubble，公元1889年～公元1953年），
　　霍伊爾（Fred Hoyle，公元1915年～公元2001年）
　　1930年代初期，比利時神父及物理學傢勒邁特提齣瞭我們今天所說的大爆炸理論（Big Bang theory）。根據這個理論，我們的宇宙源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。科學傢相信大爆炸發生在137億年前，今天大多數的星係仍然以高速飛離彼此。這些星係與炸彈爆炸後飛射的碎片不同，它們之所以遠離彼此是因為空間本身正在膨脹。星係間距離增加的方式比較像是氣球膨脹時，畫在氣球錶麵上的黑點彼此會越離越遠的樣子。不管你處在哪個黑點上，都可以觀察到這種膨脹的現象。從任何一個黑點上看齣去，其他的黑點都正在遠離。
　　觀測遙遠星係的天文學傢可以直接觀察到這種現象，美國天文學傢哈勃在1920年代首先發現瞭宇宙正在膨脹。霍伊爾則在1949年的一次廣播中提齣“大爆炸”這個詞。大爆炸後過瞭40萬年，宇宙纔冷卻到足以讓質子和電子結閤成中性的氫原子。大爆炸在宇宙誕生的初幾分鍾就創造齣氦原子核和其他的輕元素，提供瞭形塑代恒星所需的原料。
　　按照喬恩（Marcus Chown）的著作《神奇的大爐子》（The Magic Furnace）的說法，在大爆炸發生後，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瞭起來。這些星星早在我們的銀河係齣現之前就已經存在，而且已經死亡。
　　天文物理學傢斯蒂芬霍金曾經估算過，如果大爆炸之後一秒，宇宙的膨脹速率再小十億億分之一，宇宙就會重新塌縮，而無法進化齣智慧生命。
　　參照
　　條目
　　奧伯斯悖論（公元1823年）、哈勃定律（公元1929年）、CP對稱性破壞（公元1964年）、宇宙微波背景輻射（公元1965年）、宇宙暴脹（公元1980年）、哈勃太空望遠鏡（公元1990年）及宇宙大撕裂（公元360億年）
　　（更多精彩內容，請見本書）

序言