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劉炯朗 著

图书标签:

• 自然科学
• 科普
• 通俗易懂
• 基础知识
• 科学普及
• 学习
• 教育
• 全彩图解
• 入门
• 思维导图

出版社： 時報文化出版企業股份

ISBN：9789571352909

版次：1

商品编码：16009029

包装：平裝

丛书名： LEARN

开本：25開

出版时间：2010-11-14

页数：224

正文语种：繁體中文

商品尺寸：15*21cm

内容简介

當人文遇上科技，
會激起什麼樣的靈光與火花？
一頭華髮、睿智幽默的劉炯朗教學四十年，深受學生敬愛。
年逾七十，面對知識總不失赤子之心，仍熱愛求知、不斷學習，
自詡「深受西方影響的中國讀書人」。
2005年，劉炯朗接下電台邀約，主持「我愛談天你愛笑」節目，
深入淺出地為讀者介紹天文地理、文學歷史等領域的重要大事，
將科學與人文巧妙結合，引發熱烈回響。
透過個人的學思歷程，劉校長期勉年輕人：
不要畫地自限，要有廣泛興趣。順從自己的喜好，
培養專業以外的興趣，感受世界的美好。
本書收錄二十六篇自然領域相關文章，
用輕鬆詼諧的筆調帶領讀者一窺科學之美，包括：
銀河為什麼又叫牛奶路？
奧卡姆的剃刀可以拿來做什麼？
費米先生為什麼陷入兩難？
外星人根本不存在？或者只是我們沒看到？
「追星族」們如何狂熱探尋科學真理之美？
牛痘、抗生素的發明其實是一連串偶然？
為什麼圓形是最經濟的形狀？
你是不是忙不停又瘦不了？……

作者简介

劉炯朗
1934年出生於廣東，在澳門完成中學教育，1956年畢業於國立成功大學，1962年取得美國麻省理工學院電機博士學位。
先後任教於麻省理工學院及伊利諾大學香檳校區，並曾兼任伊利諾大學香檳校區助理副校長等，1998年回台擔任國立清華大學校長，作育英才無數；並以資訊工程之國際學術聲望，於2000年獲選為中央研究院院士。
近年更悠遊於寫作、廣播、演講等領域，幽默的談吐及豐富的學養深得學生及閱聽大眾喜愛。

精彩书评

「我最要推薦的是書中引導思考方式的邏輯推理，這是台灣目前教育非常缺乏的一項。」
－－洪蘭

目录

一、談天
1.天有多大？
人類對天文的興趣是自然而然、未曾停歇的。
宇宙這樣大、歷史那麼久，天文學真是門大學問。
到底，天文學家怎麼測量、估計這些數字呢？
2.宇宙的中心點
這是科學中一個有趣也常常有用的原則。
假如有兩個不同理論可以解釋一個現象的話，
那麼，比較簡單的就是正確的。
3.尋找外星人
究竟，外星人根本不存在呢？
還是真有外星人，只不過我們沒看到？
4.德瑞克方程式
天文學家德瑞克在一九六一年所提出。
我們可以用這個方程式來估計，
宇宙中大概有多少個可能跟我們聯繫的外星文明。
5.從大爆炸開始
宇宙長的是什麼樣子？
宇宙有沒有一個開始？
讓合理又美麗的大爆炸模型告訴你。
6.追星有一套
大爆炸模型絕不是幻想出來的，
而是天文學家們觀測和演算的結果。
且看這群「追星族」如何探索星星們的祕密。
7.世上最幸運的人
全身癱瘓快五十年的科學家霍金，
在天文物理學方面有非凡貢獻。
從他身上，我們看到了勇氣、毅力與感恩。
8.霍金與黑洞
霍金在天體物理學和宇宙論方面有非常傑出的貢獻，
尤其對黑洞領域的研究，更是他的代表作之一。
9.當科技遇上人文
同時身兼麻省理工學院科學和人文教授的萊特曼，
在一九九三年出版了《愛因斯坦的夢》一書，
帶讀者領略在不同的時間觀念下，會是個什麼樣的世界。
10.再探愛因斯坦的夢
如果，時間像水流；如果，一生只能活一天；
如果，沒有什麼會發生、會改變……
二、說地
11.阿基米德的頓悟
用別人沒有想到的方法，
看到別人沒有看到的東西，
想到別人沒有想到的地方。
12.科學中的偶然
有時，一點意外、一個偶然的啟發
會引導我們更小心地去看、更深入地去想，
最後得到重要的發現和結果。
13.花粉、染料、抗生素
科學發現，不僅來自深入的思考。
同時，也要留心擺在眼前的明顯事實。
14.眼睛會說話
心理學家發現，嬰兒已有判斷目光方向的能力，
而且他們比較喜歡別人正視的目光。
15.圓周率怎麼來？
每個人都會算圓的直徑、面積。
你知道圓周率是怎麼找出來的嗎？
為什麼圓形最經濟？
16.蝴蝶變貴人
一點小差異往往導致截然不同的結果。
一隻小蝴蝶，有可能就是你我的貴人。
17.炸彈客與王羲之
我們總是無法斷言一件事會不會發生。
事實上，只要運用正確的分析和計算，
就能估計出發生的可能性。
三、論人
18.從打噴嚏說起
有人在想你？
把魔鬼趕出去？
上帝保佑你！
19.當壓力來敲門
身為現代人，
經常擔在肩上、掛在口上、放在心上的，
大概就是「壓力」這兩個字。
20.壓出來的文明病
高血壓、新陳代謝症候群….
可能都是壓力來搞鬼。
21.忙不停卻瘦不了？
感受壓力時，大腦會刺激好幾種荷爾蒙釋放，
而其中之一就有刺激食欲的效果。
22.鴉片接收器與難忘的貓王
沒錯，適度的壓力能讓人忘卻疼痛、記性變好，
過度的壓力當然就會出現反效果了。
23.睡得好，人不老
睡眠堪稱人生大事。睡眠不足時，
荷爾蒙該減少的沒少，該多的不夠。
對身心都造成壓力。
24.學會與壓力共舞
壓力總是無可避免。
面對壓力的重要原則就是樂觀接受，
在既定的狀態下，努力做到最好。
25.完美的追求
多好才叫好？多美才是完美？
科技進步讓我們有更多不一樣的選擇，
有關道德、倫理、責任的界線，卻是愈來愈模糊。
26.基因工程時代的倫理觀
科學和技術的勝利，
已讓我們失去謙卑敬畏的心。
人，不一定要勝天。

精彩书摘

摘自〈德瑞克方程式〉
「在太空外，有沒有外星人的存在？」應該是每個人都曾經有的疑惑。「外星人」只是個比較通俗的名詞，嚴格地說，是地球以外「有智慧能力的生命」（extra-terrestrial intelligence）。有關「外星人是否存在？」這個問題，有以下三個不同的回應：
第一個回應是，「不一定吧？假如他們真的存在，為什麼我們還沒有看到呢？」這個回應源自二十世紀鼎鼎有名的物理學家費米（Enrico Fermi）。一九五○年，當費米和同僚談到外星人存在與否這個問題時，費米的回應是「外星人在哪裡？」（Where is everyone？）表面上費米的回應可以解釋為「我不相信外星人存在」，但從客觀的科學觀點來解釋，費米的回應是「既然你說按照科學數據的分析估計，宇宙間應該有外星人存在，而且，照今天科學和技術上的成就來估計，我們可以想像得到外星人會有來到地球探訪的能力，那麼，如何解釋為什麼我們到現在還沒有看到一個外星人呢？」這個說法就叫做「費米的兩難論」（Fermi's Paradox），就是外星人根本不存在呢？還是真有外星人，只不過我們沒看到而已？
第二個回應是，「他們是可能存在的，讓我們想辦法去聯繫他們，跟他們交換訊息」。一九五九年，兩位天文物理學家科可尼（Giuseppe Cocconi）和莫里森（Philip Morrison），提出「外星人存在」的可能的想法，並且具體建議偵測外星人發出的訊號的作法。
第三個回應是，「宇宙這麼大，歷史這麼悠久，按照若干數據的分析估計，外星人、外星文明是應該存在的」。這個想法的基本論點可以用一個例子來說明，假如我們讓一大群、很大很大一群猴子在電腦上敲敲打打，總有隻猴子會敲出一套莎士比亞全集，還有一隻猴子會敲出一套唐詩三百首。宇宙的歷史大概是一百四十億年，光是銀河就有差不多一千億顆恆星，宇宙差不多有一千億座銀河，這些都是龐大得難以想像的數字。一九六一年，美國有位天文學家德瑞克（Frank Drake）提出一個方程式，用來估計在銀河裡外星文明的數字，這就是有名的「德瑞克方程式」（Drake Equation）。
接著，我將逐一討論這三個觀點。其實，當我們問：「外星人是否存在？」這個問題時，有人會反問：「管他們是否存在？我才不在乎。」這是消極的看法，我後面的討論裡會談到，「即使他們存在，我們要不要跟他們來往」的一些顧慮。讓我先從費米的兩難論談起。
要回答費米的兩難論，我們有兩個解套的可能：一是找出足夠理由論證，說明外星人是不可能存在的。其二則是相信外星人是存在的，一個可能是，或許他們留下痕跡，我們沒有看到，或許看到了，卻不願意承認這是外星人留下來的痕跡；另一個可能是，他們還沒有和我們聯絡上。讓我們一一來細看，為什麼外星人不可能存在？
一個解釋是，人類是宇宙中最原始的生命，得等人類逐漸演進後，別的星球上才會有外星人出現。但是，單在銀河系統裡，就有許多遠比太陽更老的恆星，這些恆星在一百萬年前已經存在，那麼他們技術和文明的發展，應該比我們早了一百萬年。
還有一個解釋是，地球可能是唯一或者非常少數的地方，有適當的環境讓生命孕育進化。太陽和地球間天體運行的關係，地球和月亮間的潮汐，水和其他化學元素的存在，都相當獨特，具有讓生命孕育進化的條件。
另外一個解釋是，智慧、語言、科學和技術的發展，不一定是生命孕育進化中的必然現象。因此，人類也許是唯一循著目前文明發展的軌跡走過來的有智慧能力的生物。不過，當我們稍後討論德瑞克方程式時，德瑞克會說這些理由並不充分。
費米的兩難論的另一個解套的可能，是外星人是存在的，只不過我們看不到他們的痕跡，或者是我們看到而不願意接受這是外星人留下來的。自古以來，人類都在天空看到來路不明的飛行物體，簡稱為UFO（Unidentified Flying Object）。《舊約聖經》以西結書的第一章裡，描寫以西結聽到上帝的話，看到一朵周圍有光輝的雲，其中有一台由四個輪子和四個動物支撐的車子。中國宋代科學家暨政治家沈括在他寫的《夢溪筆談》二十一卷裡，描寫在揚州地方，看到天上一個有半張床那麼大的外殼，打開後，裡面有一顆珠，「殼中白光如銀……爛然不可正視……其行如飛；浮於波中。」十五世紀哥倫布駕船橫越大西洋時，也看到遠處閃閃有光的一個物體。到了近代，世界各地常常有人說看到飛碟、來路不明的飛行物體。這些都可以解釋為外星人的交通工具，甚至有人看到外星人在天空上、在玉米田裡寫的大字，這些都是外星人存在的痕跡。另外一個說法是，人類就是外星人的後裔，那麼我們的老祖宗在什麼地方呢？還有一說是，外星人把我們全部監禁在地球，就像個動物園，不讓我們和他們有接觸。
費米兩難論的另一個解套可能是，外星人是存在的，只是，到目前為止，他們還沒有跟我們聯絡上而已。為什麼還沒聯絡上呢？是不是因為時空的距離，使得他們送出的訊號或者太空探索的工具還沒有抵達？這似乎不太可能，因為宇宙已經有一百四十億年的歷史。那麼，是他們不想和別人聯絡溝通嗎？太空中數以百萬的不同文明，總有些想對外聯絡溝通吧？還是因為他們想儘量低調、避免外來侵擾的危險呢？那麼為什麼這些侵擾不來傷害我們？是不是因為他們送出來的訊號我們聽不懂？這就把我們帶到接下來要談的下一段，一九五九年科可尼和莫里森提出的偵測外星人發出的無線電訊號的想法。
假如真的有外星文明存在，我們該如何證明他們的存在，進而跟他們聯絡溝通呢？一九五九年，科可尼和莫里森發表了一篇被稱為「經典中的經典」的論文。他們認為，在一個高度文明社會裡的外星人，一定會送出些訊號，透過這些訊號和其他文明社會接觸。這些訊號會是什麼樣子的呢？從傳送速度和傳送的集中性來考量，他們會選擇電磁波；若從電磁波在太空及地球表面的衰減來考量，他們會選擇電磁波頻率不低於每秒一百萬赫（megahertz）、不高於三百億赫。只是，在這麼大的一個範圍裡，他們會選哪個頻率呢？（未完）

宇宙的低语：探索物质与能量的宏伟交响 一部深度解析宇宙运行规律的权威著作 本书并非一本轻松的科普读物，它是一次对我们所处世界的深刻追问，是对支配万物运转的底层逻辑的严谨梳理。我们试图超越表象的纷繁复杂，直抵自然科学最为核心的结构——那些定义了时间、空间、物质和能量的基本法则。 第一部分：时空的编织与量子之舞 我们从理解“存在”的基石开始。本篇将带领读者深入经典物理学的殿堂，回顾牛顿力学如何描绘了一个宏大而可预测的机械宇宙。从行星的轨道到抛体运动的轨迹，我们将解析这些奠定现代科学基础的宏伟公式。然而，世界的真实面貌远比牛顿所见的更为奇异。 随后，我们将进入相对论的奇境。爱因斯坦的洞见彻底颠覆了我们对绝对时空的认知。本书将详尽阐述狭义相对论中“时间膨胀”和“长度收缩”的必然性，以及光速不变原理如何重构了我们对同时性的理解。更进一步，我们将探讨广氏相对论，解释引力并非一种“力”，而是时空本身的弯曲。我们将通过对水星近日点进动、光线在引力场中的偏折等经典实验的细致分析，展示这一理论在解释宇宙尺度现象时的无与伦比的精确性。 紧接着，我们将面对微观世界的颠覆性现实——量子力学。本书不会止步于简单的波粒二象性描述，而是深入解析薛定谔方程的物理意义，理解它如何描述了粒子概率性的存在状态。我们将详细讨论不确定性原理的深刻哲学意涵，以及量子纠缠这一“鬼魅般的超距作用”如何挑战了我们基于定域性的直觉。我们还将考察量子场论的初步框架，理解基本粒子是如何从场的激发中涌现出来的。 第二部分：物质的构建与元素的循环 本部分聚焦于构成我们宇宙的实体。我们将从原子结构的演化史出发，追溯卢瑟福的散射实验如何揭示了原子核的存在，以及玻尔模型如何为量子化能级提供了初步解释。 接着，我们将深入化学键的奥秘。电子的得失、共享，如何塑造了从简单的离子晶体到复杂有机分子的所有物质形态。本书将详细分析共价键、离子键、金属键以及范德华力，解释为什么碳原子能够形成如此多样化的长链结构，这是生命得以出现的前提。 我们的目光将投向核物理的熔炉。我们将解析恒星内部的核聚变过程，从质子-质子链反应到碳氮氧循环，理解太阳如何通过将氢转化为氦来维持其数十亿年的稳定发光。同时，本书也将严肃探讨核裂变的机制，以及链式反应的原理与控制，涵盖放射性衰变的半衰期和不同辐射（α, β, γ）的穿透力与生物效应。 最后，我们将考察元素周期表的内在逻辑。为什么元素会呈现出周期性的化学性质？这完全由电子壳层的填充规则决定。我们将解析泡利不相容原理和洪特规则如何共同构建了我们今天所见的118种元素的独特印记，以及人工合成超重元素所面临的“稳定岛”挑战。 第三部分：能量的流转与热力学的铁律 能量，是驱动一切变化的引擎。本篇将以热力学的三大定律为骨架，构建一个关于能量守恒、传递与耗散的完整图景。 热力学第一定律——能量守恒，在宏观系统中的表现形式多种多样（功、热、内能），我们将探究这些形式之间的相互转换效率。 热力学第二定律——熵增原理，是理解宇宙演化方向的关键。本书将用严谨的统计力学观点来阐释熵的概念，即系统无序度的增加。我们将讨论为什么热量总是自发地从高温物体流向低温物体，以及信息与熵之间的深刻关联。 热力学第三定律——绝对零度的不可企及性，它限定了我们能够达到的最低能量状态。我们将分析在接近绝对零度时，物质所展现出的奇特行为，如超导性（零电阻）和液氦的无粘性流动。 此外，我们将拓展视野至电磁学。麦克斯韦方程组如何将电、磁、光统一为一个不可分割的现象，电磁波谱的各个频段如何对应着不同能量的辐射形式，从无线电波到伽马射线，它们共同构成了我们感知和利用能量的主要途径。 第四部分：地球的生命系统与演化动力 自然科学并非仅限于抽象的定律，它更关乎这些定律在特定系统中的具现化。本部分将把视角拉回到我们赖以生存的星球。 我们将分析地球的形成与内部动力学，探讨地磁场的产生机制（地核的对流与发电机效应），以及板块构造理论如何解释地震、火山和山脉的形成。 在生物学的基础层面，本书将审视生命的化学本质：DNA的双螺旋结构如何实现遗传信息的精确复制和传递。我们将解析酶催化的效率，理解生物体如何通过精妙的化学反应来局部降低熵增，以维持自身的低熵有序状态。 最后，我们将考察进化论的科学证据。从化石记录到分子生物学（如基因组测序的比较），我们将阐述自然选择如何通过一代代的积累，驱动着物种的适应性演化，这是一个基于概率、遗传变异和环境选择的复杂系统。 总结：科学方法的精神内核 全书的脉络始终围绕着科学方法论的实践：观察、假设、实验验证与模型构建。我们旨在揭示，正是这种对经验证据的尊重和对逻辑自洽性的不懈追求，使得人类能够从混沌中梳理出自然界那套深邃而优雅的法则。这不是一本提供现成答案的书，而是一张邀请函，邀请读者参与到对宇宙基本原理的持续探索之中。它要求读者具备严谨的逻辑思维和对复杂概念的接受能力，以期达到对“我们如何知晓”比“我们知道什么”更为深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格变化莫测，简直像是在听一个脾气古怪的脱口秀演员在表演。有时，它突然变得极其口语化，充满了网络流行语和年轻人之间才懂的梗，这种试图拉近距离的做法，在讨论严肃的物理定律时，显得格格不入，甚至有些轻浮。但下一秒，笔锋一转，又会切换成一种生硬的、教科书式的陈述，那种翻译腔十足的句子结构，让原本就拗口的科学概念更加难以消化。更糟糕的是，这种风格上的断裂感，严重破坏了叙事的一致性。读到一半，我甚至需要停下来，仔细分辨作者此刻是在试图“教育”我，还是在“逗乐”我。这种不稳定的情绪输出，使得读者很难将注意力长时间集中在复杂的概念上。我欣赏尝试用新颖方式讲解科学的态度，但这种过于剧烈的风格波动，最终只会让读者感到疲惫和不适，难以形成连贯的阅读心境。科学本身需要严谨和清晰，而这本书却在用一种“精神分裂”的方式来呈现它。

评分☆☆☆☆☆

这本书的配图质量，坦白说，令人失望到了极点。我明白，复杂的科学概念往往难以通过平面图像来完美表达，但书中那些模糊不清、色彩失真，甚至可以说是手绘水平都堪忧的插图，起到的非但不是辅助理解的作用，反而成了视觉上的干扰项。有些图示的标签缺失或者指向错误，导致我花了比阅读文字本身更多的时间去揣摩那张图到底想说明什么。例如，在解释一个关于电磁波谱的示意图时，波长和频率的标识混在一起，让人看了直犯迷糊。在信息时代，一本重量级的科普读物，其视觉呈现应该是极其重要的一个环节，它需要用高清、精确、美观的图表来强化抽象的知识点。然而，这本书的配图质量，仿佛还停留在上个世纪八十年代的印刷水平。这不仅削弱了科学的严谨性，也让阅读的愉悦感大打折扣，让人不禁怀疑，出版方在制作这本书时是否投入了足够的诚意和资源。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版简直是灾难，字体大小忽大忽小，章节之间的过渡生硬得像被硬生生地扯断了一样。我得承认，我买这本书是因为它封面设计得还算吸引人，那种带着点复古情调的插图，让我以为里面会藏着某种深入浅出、优雅迷人的科学解读。结果呢？翻开第一页我就傻眼了。作者似乎完全没有意识到阅读体验的重要性，段落布局杂乱无章，标点符号的运用也时常让人摸不着头脑。更别提那些为了“炫技”而塞进来的、与上下文毫无关联的复杂的数学公式，简直是劝退神器。我花了将近半个小时，试图理解其中一个关于量子纠缠的描述，结果发现作者似乎把所有他能想到的专业术语一股脑地扔了出来，却忘了用最基本的语言去搭建一座通往理解的桥梁。整本书读下来，感觉就像是在一个堆满了各种零件的仓库里乱翻，虽然知道里面有好东西，但根本不知道该从何下手去组装成一个完整的认知模型。如果不是为了完成某个目标而不得不硬着头皮往下翻，我真想直接把它扔到书架最底层吃灰去。这种对读者体验的漠视，实在令人费解。

评分☆☆☆☆☆

我必须得说，作者的知识储备看起来是相当深厚的，但这份“深厚”似乎没有经过有效的筛选和提炼。阅读过程中，我频繁地遭遇那些过于细枝末节、对于建立宏观科学框架毫无帮助的知识点。比如，花了足足三页篇幅去详细描述某种微生物的繁殖周期中一个极其罕见的分裂方式，但对于构成整个生物进化论的核心逻辑却一带而过。这种叙事上的失衡，让我感到非常困惑。我期待的是一次高屋建瓴的旅程，带领我领略自然科学的壮阔全貌，而不是被困在一个又一个微不足道的角落里迷失方向。每一次试图建立起一个清晰的认知结构时，总有大量的冗余信息突然涌入，冲垮了我刚刚搭建好的逻辑链条。这让我不得不反复翻阅前几章，试图重新校准我的理解方向，结果却是越翻越乱。这本书给我的感觉，更像是一位博学的教授在不看听众水平的情况下，倾泻自己所有研究笔记的产物，激情有余，但引导性不足。对于希望快速建立科学体系认知的读者来说，这无疑是一种折磨。

评分☆☆☆☆☆

从内容组织上看，这本书似乎完全没有遵循任何传统的逻辑进阶路径。它不像一本结构严谨的科普读物，更像是一堆被随机丢弃的知识卡片。物理学的部分内容，比如热力学定律，被夹在了地质变迁的讨论中间；而化学反应的原理，则突然插在了对人类感官认知的探讨之后。这种“跳跃式”的章节安排，极大地考验了读者的背景知识储备和强大的心智跳跃能力。我不得不时刻提醒自己，要将这些分散的知识点在脑海中进行强制性的归类和排序，才能勉强跟上作者的思路。这完全违背了科普书籍“化繁为简，循序渐进”的初衷。如果我需要不断地在书的不同部分之间来回翻找，以确认某个概念的前置条件是否已经被介绍过，那么这本书的编辑工作无疑是失败的。它要求读者自己去充当编辑和组织者的角色，这对于只想吸收知识的普通读者来说，负担太重了。