物理之书

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原文作者: Clifford A. Pickover
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具体描述

  史上最强、科普界全能鬼才皮寇弗力作

  一本图文并茂的物理百科∕一本博古通今的物理历史
  一本趣味横生的物理故事∕一本条理分明的物理资料库
  关于物理世界里最重要、最有趣的故事尽在其中

本书特色

  1.丰富条目:250项物理史上重大里程碑一次收录。
  2.编年百科:条目依年代排序,清楚掌握物理发展演变。相关条目随页交叉索引,知识脉络立体化。
  3.浓缩文字:每篇700字左右,快速阅读、吸收重要数学观念和大师理论。
  4.精美插图:每项条目均搭配精华全彩图片,帮助记忆,刺激想像力。
  5.理想收藏:全彩印刷、图片精美、收藏度高,是科普爱好者必备最理想的物理百科。

  时间旅行是可能的吗?人类第一次瞥见月球的另一面是何时?我们有可能真的生活在电影《骇客任务》的情节中吗?

  全能科普鬼才皮寇弗在本书中邀请读者们与他一同进行一趟时空旅行,从数亿年前的宇宙大爆炸,到数百兆年之后宇宙的终结及量子复活。跟着皮寇弗的这趟旅程,我们将一同穿梭物理史上二百五十个重大成就,物理是万事万物基本道理的科学,从这门学问中可以窥见宇宙事物真相的条理。除此之外,他还讨论了一些难解的物理发现,像是1965年的超级球,这个题目不只牵涉到工程学和应用物理,并带动了人类对天体运行的理解。他也讨论了许多生活中的事物,如沙漏、保温瓶、风筝、听诊器等,并解释这些概念反应的物理概念,以及它们在人类历史上受到注意的时间点。

  皮寇弗在书中讨论的物理主题还包括暗能量、平行宇宙、都卜勒效应、土星环的引力等,也关注了古往今来的科学家们,包括牛顿、爱因斯坦、马可士威、理查费曼和霍金等人。

  依照时间先后顺序排列,每个条目都简短到能在几分钟内消化吸收,一旁更附上令人炫目的全彩图案。

  本书作者皮寇弗表示:「对我而言,不论是思想的极限、宇宙的运行,或者是人类身处、以之为家的浩瀚时空,都可以用物理来发掘当中永无止尽的惊奇奥祕。」

作者简介

柯利弗德.皮寇弗(Clifford A. Pickover)

  他是一位多产作家,涉猎主题从科学、数学一路涵盖到宗教、艺术及历史,累计发行已超过四十本书,并被翻译成数十种语言。皮寇弗在耶鲁大学取得分子生物理化博士学位,在美国拥有四十多项专利,并担任数本科学期刊的编辑委员。他的研究内容获得CNN、《连线》(WIRED)、《纽约时报》(New York Times)等诸多媒体重视。着有《数字的异想世界:125个有趣的数学游戏》、《光锥.蛀孔.宇宙弦》等书。个人网页(www.pickover.com)的造访人次更是数以百万计。

译者简介

颜诚廷

  1976年生,高雄人,台大化工博士,喜欢看星星,相信一定有外星人存在的小工程师。译有《图解物理学》、《99%都是假设》、《数位记忆革命》、《勇闯宇宙二部曲》(合译)、《勇闯宇宙三部曲》(合译)。

著者信息

图书目录

大霹雳(西元前一百三十七亿年)、以太阳为中心的宇宙(西元1543年)、克卜勒的行星运动定律(西元1609年)、伽俐略落体加速度(西元1638年)、气压计(西元1643年)、笛卡儿动量守恆(西元1644年)、波以耳的气体定律(西元1662年)、牛顿的运动定律和万有引力定律(西元1687年)、富兰克林的风筝(西元1752年)、黑洞(西元1783年)、奥伯斯悖论(西元1823年)、爱因斯坦特殊相对论(西元1905年)、热力学第三定律(西元年1905)、超导(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)、哈伯太空望远镜(西元1990年)、霍金的星际奇航记(西元1993年)、宇宙的终结……共250则。

图书序言

西元前一百三十七亿年/大霹雳
勒梅特(Georges Lemaître,西元1894年~西元1966年),
哈伯(Edwin Hubble,西元1889年~西元1953年),
霍伊尔(Fred Hoyle,西元1915年~西元2001年)


1930年代初期,比利时神父兼物理学家勒梅特提出了我们今天所说的大霹雳理论(Big Bang theory)。根据这个理论,我们的宇宙起自一个极为致密且高热的状态,空间从那时以来便不断地膨胀。科学家相信大霹雳发生在137亿年前,今天大多数的星系仍然以高速飞离彼此。这些星系与炸弹爆炸后飞射的碎片不同,他们之所以远离彼此是因为空间本身正在膨胀。星系间距离增加的方式比较像是气球膨胀时,画在气球表面上的黑点彼此会越离越远的样子。不管你位在哪个黑点上,都可以观察到这种膨胀的现象。从任何一个黑点上看出去,其他的黑点都正在远离。

观测遥远星系的天文学家可以直接观察到这种现象,美国天文学家哈伯在1920年代首先发现了宇宙正在膨胀。霍伊尔则在1949年的一次广播中首次提出「大霹雳」这个词。大霹雳后过了40万年,宇宙才冷却到足以让质子和电子结合成中性的氢原子。大霹雳在宇宙诞生的最初几分钟就创造出氦原子核和其他的轻元素,提供了形塑第一代恆星所需的原料。

依尚恩(Marcus Chown)的着作《神奇的大炉子》(The Magic Furnace)的说法,在大霹雳发生后,气体团很快地开始凝聚,然后宇宙就像棵圣诞树一样突然间亮了起来。这些星星早在我们的银河系出现之前就已经存在,而且已经死亡。

天文物理学家史蒂芬霍金曾经估算过,如果大霹雳之后一秒宇宙的膨胀速率再小个十万兆分之一,宇宙就会重新塌缩,而无法演化出智慧生命。

西元1609年/克卜勒行星运动定律
克卜勒(Johannes Kepler,西元1571年~西元1630年)


天文学家欧文金格里奇说:「虽然今天克卜勒最为人所知的是他的行星三大运动定律,但这只是他对宇宙秩序的追寻的一小部分⋯⋯他留给(天文学)的是,一个比过去精确将近一百倍,物理学一以贯之的日心系统。」

克卜勒是德国天文学家、神学家及宇宙论者,发现了描述地球与其他行星如何以椭圆形轨道绕着太阳运行的克卜勒定律(Kepler’s Laws of Planetary Motion)。在克卜勒提出他的定律之前,他必须先扬弃当时盛行的看法:圆是用来描述宇宙与行星轨道的「完美」曲线。当克卜勒提出他的定律时,并没有理论的支持。这些定律只是提供了一个优雅的方式描述了观测到的行星轨道。大约过了七十年,牛顿才用万有引力定律(Law of Universal Gravitation)证明了克卜勒定律。

克卜勒第一定律(也称轨道定律,西元1609年)指出在我们的太阳系中,所有的行星都以椭圆轨道运行,而太阳就位于椭圆的两个焦点其中一个。第二定律 (也称等面积定律)说的是当行星离太阳较远时,其运动速度比离太阳近时慢。如果用一条假想的线把行星和太阳连起来,则这条线在同样时间段落内扫过的面积是相等的。有了这两条定律,我们就可以轻易地计算出行星的轨道和位置,而且与观测的结果一致。

克卜勒第三定律(也称週期定律)说的是任何行星,其绕太阳公转周期的平方与椭圆轨道的半长轴距离成正比。因此离太阳远的行星,其公转週期非常地长。克卜勒定律是人类所提出最早的科学定律之一,这些定律不只将天文学与物理学结合再一起,也促使后来的科学家去尝试用简单的方程式来描述真实世界的运作。

西元1687年/牛顿运动定律和万有引力定律
牛顿(Isaac Newton,西元1642年~西元1727年)


牛顿说:「上帝以计数、衡重、测量创造了万物。」牛顿是英国数学家、物理学家及天文学家,他发明了微积分、证明了白光是各种颜色的光所组成解释了彩虹的成因,打造了第一具反射式望远镜,发现了二项式定理(binomial theorem),提出极座标系(polar coordinate),而且证明了使物体掉落的作用力和造成星球运转及产生潮汐的作用力是同一种。

牛顿运动定律(Newton’s Laws of Motion)探讨施加在各个物体上的作用力和这些物体的运动彼此有何关系。而万有引力定律(Newton’s Laws of Gravitation)则说明物体间会互相吸引,且引力的大小与物体的质量乘积成正比,与物体间的距离成反比。牛顿第一运动定律(Law of Inertia,惯性定律)说,除非受到外力的影响,否则物体不会改变其原本的运动状态:静止的物体保持静止;运动中的物体除非受到一个净外力,否则会依原本的方向持续进行等速运动。牛顿第二运动定律则是说,当物体受到外力时,其动量(momentum)变化率与作用力的大小成正比。最后根据牛顿第三运动定律,当第一个物体施加一个作用力于第二个物体时,第二个物体也会施加一个大小相等方向相反的作用力于第一个物体。例如当汤匙掉落在桌子上时,汤匙向下施加于桌子的作用力,与桌子向上施加于汤匙的作用力相等。

图书试读

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