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劉炯朗 著

圖書標籤:

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• 教育
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齣版社： 時報文化齣版企業股份

ISBN：9789571352909

版次：1

商品編碼：16009029

包裝：平裝

叢書名： LEARN

開本：25開

齣版時間：2010-11-14

頁數：224

正文語種：繁體中文

商品尺寸：15*21cm

內容簡介

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，麵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，劉炯朗接下電颱邀約，主持「我愛談天你愛笑」節目，
深入淺齣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閤，引發熱烈迴響。
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？或者隻是我們沒看到？
「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瞭？……

作者簡介

劉炯朗
1934年齣生於廣東，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年迴颱擔任國立清華大學校長，作育英纔無數；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。

精彩書評

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

目錄

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，天文學傢怎麼測量、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，隻不過我們沒看到？
4.德瑞剋方程式
天文學傢德瑞剋在一九六一年所提齣。
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？
讓閤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齣來的，
而是天文學傢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傢霍金，
在天文物理學方麵有非凡貢獻。
從他身上，我們看到瞭勇氣、毅力與感恩。
8.霍金與黑洞
霍金在天體物理學和宇宙論方麵有非常傑齣的貢獻，
尤其對黑洞領域的研究，更是他的代錶作之一。
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，
在一九九三年齣版瞭《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，一生隻能活一天；
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
心理學傢發現，嬰兒已有判斷目光方嚮的能力，
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、麵積。
你知道圓周率是怎麼找齣來的嗎？
為什麼圓形最經濟？
16.蝴蝶變貴人
一點小差異往往導緻截然不同的結果。
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，隻要運用正確的分析和計算，
就能估計齣發生的可能性。
三、論人
18.從打噴嚏說起
有人在想你？
把魔鬼趕齣去？
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.壓齣來的文明病
高血壓、新陳代謝癥候群….
可能都是壓力來搞鬼。
21.忙不停卻瘦不瞭？
感受壓力時，大腦會刺激好幾種荷爾濛釋放，
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齣現反效果瞭。
23.睡得好，人不老
睡眠堪稱人生大事。睡眠不足時，
荷爾濛該減少的沒少，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。
麵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
多好纔叫好？多美纔是完美？
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。

精彩書摘

摘自〈德瑞剋方程式〉
「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」隻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，有以下三個不同的迴應：
第一個迴應是，「不一定吧？假如他們真的存在，為什麼我們還沒有看到呢？」這個迴應源自二十世紀鼎鼎有名的物理學傢費米（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，費米的迴應是「外星人在哪裡？」（Where is everyone？）錶麵上費米的迴應可以解釋為「我不相信外星人存在」，但從客觀的科學觀點來解釋，費米的迴應是「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，隻不過我們沒看到而已？
第二個迴應是，「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，兩位天文物理學傢科可尼（Giuseppe Cocconi）和莫裏森（Philip Morrison），提齣「外星人存在」的可能的想法，並且具體建議偵測外星人發齣的訊號的作法。
第三個迴應是，「宇宙這麼大，歷史這麼悠久，按照若乾數據的分析估計，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，總有隻猴子會敲齣一套莎士比亞全集，還有一隻猴子會敲齣一套唐詩三百首。宇宙的歷史大概是一百四十億年，光是銀河就有差不多一韆億顆恆星，宇宙差不多有一韆億座銀河，這些都是龐大得難以想像的數字。一九六一年，美國有位天文學傢德瑞剋（Frank Drake）提齣一個方程式，用來估計在銀河裡外星文明的數字，這就是有名的「德瑞剋方程式」（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？我纔不在乎。」這是消極的看法，我後麵的討論裡會談到，「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。
要迴答費米的兩難論，我們有兩個解套的可能：一是找齣足夠理由論證，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，或許看到瞭，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，別的星球上纔會有外星人齣現。但是，單在銀河係統裡，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，應該比我們早瞭一百萬年。
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剋方程式時，德瑞剋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，隻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，其中有一颱由四個輪子和四個動物支撐的車子。中國宋代科學傢暨政治傢瀋括在他寫的《夢溪筆談》二十一捲裡，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，裡麵有一顆珠，「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。到瞭近代，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，隻是，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，使得他們送齣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？是不是因為他們送齣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裏森提齣的偵測外星人發齣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，科可尼和莫裏森發錶瞭一篇被稱為「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，一定會送齣些訊號，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錶麵的衰減來考量，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。隻是，在這麼大的一個範圍裡，他們會選哪個頻率呢？（未完）

宇宙的低語：探索物質與能量的宏偉交響 一部深度解析宇宙運行規律的權威著作 本書並非一本輕鬆的科普讀物，它是一次對我們所處世界的深刻追問，是對支配萬物運轉的底層邏輯的嚴謹梳理。我們試圖超越錶象的紛繁復雜，直抵自然科學最為核心的結構——那些定義瞭時間、空間、物質和能量的基本法則。 第一部分：時空的編織與量子之舞 我們從理解“存在”的基石開始。本篇將帶領讀者深入經典物理學的殿堂，迴顧牛頓力學如何描繪瞭一個宏大而可預測的機械宇宙。從行星的軌道到拋體運動的軌跡，我們將解析這些奠定現代科學基礎的宏偉公式。然而，世界的真實麵貌遠比牛頓所見的更為奇異。 隨後，我們將進入相對論的奇境。愛因斯坦的洞見徹底顛覆瞭我們對絕對時空的認知。本書將詳盡闡述狹義相對論中“時間膨脹”和“長度收縮”的必然性，以及光速不變原理如何重構瞭我們對同時性的理解。更進一步，我們將探討廣氏相對論，解釋引力並非一種“力”，而是時空本身的彎麯。我們將通過對水星近日點進動、光綫在引力場中的偏摺等經典實驗的細緻分析，展示這一理論在解釋宇宙尺度現象時的無與倫比的精確性。 緊接著，我們將麵對微觀世界的顛覆性現實——量子力學。本書不會止步於簡單的波粒二象性描述，而是深入解析薛定諤方程的物理意義，理解它如何描述瞭粒子概率性的存在狀態。我們將詳細討論不確定性原理的深刻哲學意涵，以及量子糾纏這一“鬼魅般的超距作用”如何挑戰瞭我們基於定域性的直覺。我們還將考察量子場論的初步框架，理解基本粒子是如何從場的激發中湧現齣來的。 第二部分：物質的構建與元素的循環 本部分聚焦於構成我們宇宙的實體。我們將從原子結構的演化史齣發，追溯盧瑟福的散射實驗如何揭示瞭原子核的存在，以及玻爾模型如何為量子化能級提供瞭初步解釋。 接著，我們將深入化學鍵的奧秘。電子的得失、共享，如何塑造瞭從簡單的離子晶體到復雜有機分子的所有物質形態。本書將詳細分析共價鍵、離子鍵、金屬鍵以及範德華力，解釋為什麼碳原子能夠形成如此多樣化的長鏈結構，這是生命得以齣現的前提。 我們的目光將投嚮核物理的熔爐。我們將解析恒星內部的核聚變過程，從質子-質子鏈反應到碳氮氧循環，理解太陽如何通過將氫轉化為氦來維持其數十億年的穩定發光。同時，本書也將嚴肅探討核裂變的機製，以及鏈式反應的原理與控製，涵蓋放射性衰變的半衰期和不同輻射（α, β, γ）的穿透力與生物效應。 最後，我們將考察元素周期錶的內在邏輯。為什麼元素會呈現齣周期性的化學性質？這完全由電子殼層的填充規則決定。我們將解析泡利不相容原理和洪特規則如何共同構建瞭我們今天所見的118種元素的獨特印記，以及人工閤成超重元素所麵臨的“穩定島”挑戰。 第三部分：能量的流轉與熱力學的鐵律 能量，是驅動一切變化的引擎。本篇將以熱力學的三大定律為骨架，構建一個關於能量守恒、傳遞與耗散的完整圖景。 熱力學第一定律——能量守恒，在宏觀係統中的錶現形式多種多樣（功、熱、內能），我們將探究這些形式之間的相互轉換效率。 熱力學第二定律——熵增原理，是理解宇宙演化方嚮的關鍵。本書將用嚴謹的統計力學觀點來闡釋熵的概念，即係統無序度的增加。我們將討論為什麼熱量總是自發地從高溫物體流嚮低溫物體，以及信息與熵之間的深刻關聯。 熱力學第三定律——絕對零度的不可企及性，它限定瞭我們能夠達到的最低能量狀態。我們將分析在接近絕對零度時，物質所展現齣的奇特行為，如超導性（零電阻）和液氦的無粘性流動。 此外，我們將拓展視野至電磁學。麥剋斯韋方程組如何將電、磁、光統一為一個不可分割的現象，電磁波譜的各個頻段如何對應著不同能量的輻射形式，從無綫電波到伽馬射綫，它們共同構成瞭我們感知和利用能量的主要途徑。 第四部分：地球的生命係統與演化動力 自然科學並非僅限於抽象的定律，它更關乎這些定律在特定係統中的具現化。本部分將把視角拉迴到我們賴以生存的星球。 我們將分析地球的形成與內部動力學，探討地磁場的産生機製（地核的對流與發電機效應），以及闆塊構造理論如何解釋地震、火山和山脈的形成。 在生物學的基礎層麵，本書將審視生命的化學本質：DNA的雙螺鏇結構如何實現遺傳信息的精確復製和傳遞。我們將解析酶催化的效率，理解生物體如何通過精妙的化學反應來局部降低熵增，以維持自身的低熵有序狀態。 最後，我們將考察進化論的科學證據。從化石記錄到分子生物學（如基因組測序的比較），我們將闡述自然選擇如何通過一代代的積纍，驅動著物種的適應性演化，這是一個基於概率、遺傳變異和環境選擇的復雜係統。 總結：科學方法的精神內核 全書的脈絡始終圍繞著科學方法論的實踐：觀察、假設、實驗驗證與模型構建。我們旨在揭示，正是這種對經驗證據的尊重和對邏輯自洽性的不懈追求，使得人類能夠從混沌中梳理齣自然界那套深邃而優雅的法則。這不是一本提供現成答案的書，而是一張邀請函，邀請讀者參與到對宇宙基本原理的持續探索之中。它要求讀者具備嚴謹的邏輯思維和對復雜概念的接受能力，以期達到對“我們如何知曉”比“我們知道什麼”更為深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版簡直是災難，字體大小忽大忽小，章節之間的過渡生硬得像被硬生生地扯斷瞭一樣。我得承認，我買這本書是因為它封麵設計得還算吸引人，那種帶著點復古情調的插圖，讓我以為裏麵會藏著某種深入淺齣、優雅迷人的科學解讀。結果呢？翻開第一頁我就傻眼瞭。作者似乎完全沒有意識到閱讀體驗的重要性，段落布局雜亂無章，標點符號的運用也時常讓人摸不著頭腦。更彆提那些為瞭“炫技”而塞進來的、與上下文毫無關聯的復雜的數學公式，簡直是勸退神器。我花瞭將近半個小時，試圖理解其中一個關於量子糾纏的描述，結果發現作者似乎把所有他能想到的專業術語一股腦地扔瞭齣來，卻忘瞭用最基本的語言去搭建一座通往理解的橋梁。整本書讀下來，感覺就像是在一個堆滿瞭各種零件的倉庫裏亂翻，雖然知道裏麵有好東西，但根本不知道該從何下手去組裝成一個完整的認知模型。如果不是為瞭完成某個目標而不得不硬著頭皮往下翻，我真想直接把它扔到書架最底層吃灰去。這種對讀者體驗的漠視，實在令人費解。

評分☆☆☆☆☆

從內容組織上看，這本書似乎完全沒有遵循任何傳統的邏輯進階路徑。它不像一本結構嚴謹的科普讀物，更像是一堆被隨機丟棄的知識卡片。物理學的部分內容，比如熱力學定律，被夾在瞭地質變遷的討論中間；而化學反應的原理，則突然插在瞭對人類感官認知的探討之後。這種“跳躍式”的章節安排，極大地考驗瞭讀者的背景知識儲備和強大的心智跳躍能力。我不得不時刻提醒自己，要將這些分散的知識點在腦海中進行強製性的歸類和排序，纔能勉強跟上作者的思路。這完全違背瞭科普書籍“化繁為簡，循序漸進”的初衷。如果我需要不斷地在書的不同部分之間來迴翻找，以確認某個概念的前置條件是否已經被介紹過，那麼這本書的編輯工作無疑是失敗的。它要求讀者自己去充當編輯和組織者的角色，這對於隻想吸收知識的普通讀者來說，負擔太重瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的配圖質量，坦白說，令人失望到瞭極點。我明白，復雜的科學概念往往難以通過平麵圖像來完美錶達，但書中那些模糊不清、色彩失真，甚至可以說是手繪水平都堪憂的插圖，起到的非但不是輔助理解的作用，反而成瞭視覺上的乾擾項。有些圖示的標簽缺失或者指嚮錯誤，導緻我花瞭比閱讀文字本身更多的時間去揣摩那張圖到底想說明什麼。例如，在解釋一個關於電磁波譜的示意圖時，波長和頻率的標識混在一起，讓人看瞭直犯迷糊。在信息時代，一本重量級的科普讀物，其視覺呈現應該是極其重要的一個環節，它需要用高清、精確、美觀的圖錶來強化抽象的知識點。然而，這本書的配圖質量，仿佛還停留在上個世紀八十年代的印刷水平。這不僅削弱瞭科學的嚴謹性，也讓閱讀的愉悅感大打摺扣，讓人不禁懷疑，齣版方在製作這本書時是否投入瞭足夠的誠意和資源。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格變化莫測，簡直像是在聽一個脾氣古怪的脫口秀演員在錶演。有時，它突然變得極其口語化，充滿瞭網絡流行語和年輕人之間纔懂的梗，這種試圖拉近距離的做法，在討論嚴肅的物理定律時，顯得格格不入，甚至有些輕浮。但下一秒，筆鋒一轉，又會切換成一種生硬的、教科書式的陳述，那種翻譯腔十足的句子結構，讓原本就拗口的科學概念更加難以消化。更糟糕的是，這種風格上的斷裂感，嚴重破壞瞭敘事的一緻性。讀到一半，我甚至需要停下來，仔細分辨作者此刻是在試圖“教育”我，還是在“逗樂”我。這種不穩定的情緒輸齣，使得讀者很難將注意力長時間集中在復雜的概念上。我欣賞嘗試用新穎方式講解科學的態度，但這種過於劇烈的風格波動，最終隻會讓讀者感到疲憊和不適，難以形成連貫的閱讀心境。科學本身需要嚴謹和清晰，而這本書卻在用一種“精神分裂”的方式來呈現它。

評分☆☆☆☆☆

我必須得說，作者的知識儲備看起來是相當深厚的，但這份“深厚”似乎沒有經過有效的篩選和提煉。閱讀過程中，我頻繁地遭遇那些過於細枝末節、對於建立宏觀科學框架毫無幫助的知識點。比如，花瞭足足三頁篇幅去詳細描述某種微生物的繁殖周期中一個極其罕見的分裂方式，但對於構成整個生物進化論的核心邏輯卻一帶而過。這種敘事上的失衡，讓我感到非常睏惑。我期待的是一次高屋建瓴的旅程，帶領我領略自然科學的壯闊全貌，而不是被睏在一個又一個微不足道的角落裏迷失方嚮。每一次試圖建立起一個清晰的認知結構時，總有大量的冗餘信息突然湧入，衝垮瞭我剛剛搭建好的邏輯鏈條。這讓我不得不反復翻閱前幾章，試圖重新校準我的理解方嚮，結果卻是越翻越亂。這本書給我的感覺，更像是一位博學的教授在不看聽眾水平的情況下，傾瀉自己所有研究筆記的産物，激情有餘，但引導性不足。對於希望快速建立科學體係認知的讀者來說，這無疑是一種摺磨。