李伯伯最想告诉你的22个科学家故事 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　科学来自好奇，好奇从发问开始。
　　且看科学家们如何「问」出影响后世的非凡成就！

　　★简丽贤（北一女物理教师）审核推荐！
　　★中学生必读的22位科学家

　　从科学家身上，我们不仅可以学到科学知识，
　　更能学到－－关乎学习与人生最重要的事！

　　我一直担心我们的下一代好像不太喜欢科学，我相信我们的学生有很好的科学知识，却发现大家不太会问有趣又有深度的问题。而这22位伟大的科学家有着共同的特色：他们充满好奇心、不会装懂、很会问问题、喜欢动手实验、相当有学问，而且不过分地重视名利。

　　比方说，大家都知道万有引力，但绝对不是苹果掉在牛顿的头上，他就想出来了。在这之前，他早已研究多种自然界现象。月球为何不会飞走，而是紧跟着地球？向心力哪里来？牛顿因为好奇，问了许多问题，并参考过去多位科学家的研究，才得出万有引力的定律。所以我们不能说牛顿找出万有引力，而该说他正确解释了苹果向下掉的原因。

　　我认为，评估一个人的才能，不是看他的答案，而是看他问了什么问题。有了很好的科学知识，更要勇于面对令

　　我们困惑的地方，并提出问题。不问问题，就是不懂思考。希望这本书可以让大家明白：科学，一定要发问。

作者简介

李家同

　　台大电机系学士，美国加州柏克莱大学电机博士。历任清华大学工学院院长、教务长与代理校长、静宜大学校长、暨南大学校长，现为清华大学荣誉教授。获得许多奖项的肯定，包括国科会连续五届杰出研究奖、教育部工科部学术奖、侯金堆杰出荣誉奖、第二届东元科技奖和中华民国资讯学会资讯荣誉奖章。他非常重视人文关怀，凡事都会以爱为出发点，也特别关注弱势族群。在大学求学期间，常去台北监狱与新店军人监狱当义工，目前仍为新竹德兰中心的义工，教孩子数学与英文。长期关注教育议题的他，更在2011年获教育部颁予一等教育文化奖章。

　　他的书更深受大家的喜爱，尤其在中小学师生间广为流传，他的文章也在网路上被大量转寄；他以充满关怀、亲切又自然的文字，诉说许多温暖、发人深省的故事。着有《下一个百年，仍必须从基本做起》《从28篇经典演说学思考》《孩子，一个都不放弃》（与博幼基金会合着）《李伯伯最爱的48个电影故事》《李伯伯最爱的40本书》《一切从基本做起》（以上由圆神出版）《让高墙倒下吧》《陌生人》等畅销书籍。

〈推荐序〉阅读、思考与发问  简丽贤（北一女物理教师）005
〈自序〉为何我们的学生很会应付考试，但是在科学上的成就不够好？  009

〈李伯伯导读〉科学，你一定要发问017
科学家有什么共同特色呢？019
为什么月球不会飞走？021
微积分是怎么来的？024
如何用数学找出彗星的秘密？028
富兰克林如何倖免于雷击？029
库伦如何测量电荷？031
为何死去的青蛙腿会抽动？034
电流之间也有吸引力？037
何谓短路？038
电流如何影响磁场？040
马达是怎么来的？043
变压器是怎么来的？045
手机如何传递讯息？046
电磁波的传输速度到底有多快？048
十九世纪的人如何制造电磁波？050
天线怎么收到电磁波？052
蜡烛与植物放在玻璃罩里，烛光会不会熄灭？053
元素是如何被界定的？054
古人如何算出原子的重量？057
什么是原子序？058
老式的电视萤幕怎么来的？060
「发现」与「发明」间的谦卑差异063
「能量」究竟是什么？064
为什么度量衡很重要？066
热爱自然观察的乡下医生067
疫苗是「以毒攻毒」？068
为什么肉放久了会坏掉？070
会问问题比知道答案更重要071

〈科学家的故事〉
牛顿　从一颗苹果证明宇宙的力量076
哈雷　星空是最华丽的游乐场083
富兰克林　闪电从此与上帝分了家089
库仑　用一根毛发扭转世界095
伏特　青蛙腿的电流之争098
安培　我的右手藏了一个定则103
厄斯特　八年寒窗只为一件事109
欧姆　灵巧手艺造就精密电学113
法拉第　最会偷知识的钉书匠118
亨利　发现真理的快乐是最棒的报酬128
焦耳　若没有爱，科学将导致文明的灭亡135
马克士威　在数学公式里发现电磁波141
汤姆森　实验手作达人148
赫兹　有线电报的无线革命153
拉瓦节　根据事实，绝不猜想157
道耳吞　大石头、小石头、细石屑……再来呢？163
亚弗加厥　抽丝剥茧的科学律师169
门得列夫　会说宇宙语言的化学字母大师173
阿瑞尼士　众人的冷水也泼不灭的坚持178
居礼夫人　与放射线谈了一场恋爱184
金纳　战胜天谴的仁医193
巴斯德　酿酒桶里的秘密198

推荐序

阅读、思考与发问∕简丽贤（北一女物理教师）

　　有句话说得好：「书就像降落伞，打开才有用。」阅读一本好书，让人沉浸在思考与反刍中，令人愉悦。

　　谢谢圆神出版社，让我有缘先睹为快，阅读李家同教授的新书文稿。多年来，李教授透过写作与演讲，关切国内教育政策与人才培育的议题，字字珠玑，句句剀切，令人敬佩。本书分成两部分，其一，李教授为中学生导读科学；其二介绍牛顿、法拉第、巴斯德等知名科学家的故事。内容相当丰富，非常适合中学生阅读，也可提供中学教师上课中融入科学家故事的参考。李教授的新书传达几个概念。

　　其一，「一切从基本做起」的学习态度。魏征的名言：「求木之长者，必固其根本；欲流之远者，必浚其泉源。」学习科学不可炒短线，不能「知其然而不知其所以然」，不要只为考试和分数，「盈科后进」「学不躐等」才是正确的学习态度。

　　其二，「学习与养成发问」的习惯。学习科学就是要发问，发问前要思考，思考后要勇于发问，发问才能澄清概念。韩愈告诉我们：「人非生而知之者，孰能无惑？惑而不从师，其为惑也，终不解矣。」研读科学亦然。「锲而不舍」「不耻下问」是学习科学的基本态度，「善问者如攻坚木，先其易者，后其节目」，当我们提问前，先思考清楚疑问的关键点，只有解开疑惑，才能体悟学习的愉快。

　　其三，「哲人日已远，典型在夙昔」。李教授精心蒐集与撰写科学家的故事，隽永的文辞描述科学家的奋斗历程，期勉学子阅读科学家的故事后，能感怀「哲人日已远，典型在夙昔」，殷切期许学子「有为者亦若是」，立定目标，专心学习，以科学成就造福人类。

　　有一回，诺贝尔物理奖得主李政道教授在追念恩师吴大猷先生的专题演讲中，引用杜甫的诗句：「细推物理须行乐，何用浮名绊此身。」他解释说：「世界上除了真空外，都是由物质构成，物理就是万物之理，研究物理最基本的精神就是细推，细就是细微的观察和实验，推就是数学的逻辑演绎和推理，仔细地推敲万物的道理就是物理学的内容。」诚哉斯言，他把「细推物理须行乐，何用浮名绊此身」视为做人做事的准则，仔细推敲万事万物的道理，从事快乐的事，绝不为世间浮名所牵绊。

　　「房子再小，也要藏书；时间再少，也要读书；薪水再薄，也要买书；交情再浅，也要送书。」我鼓励学生多阅读，如刘勰《文心雕龙》所说：「操千曲而后晓声，观千剑而后识器。故圆照之象，务先博观。」广泛阅读才能积学储宝，系统地建构知识，增进理解分析的能力。

　　阅读是一件令人愉快的事，阅读李教授的书，更能体悟科学的理性与感性，引导我们思考与发问。

自序

为何我们的学生很会应付考试，但是在科学上的成就不够好？

　　我们的中学生在各种国际数理方面的考试中都表现得相当不错，但是在科学的研究成果上，却没有很多非常杰出的人。也许我们该问，这到底是什么原因？这当然不是一个简单的问题，可是如果我们仔细分析的话，会发现同学有一个特色，那就是他们很会解难题，也有考试技巧，但很少同学会问非常有趣味而有深度的问题。

　　这种不发问的现象的确很严重，也不仅限于课堂，我们整个社会就是不太喜欢问问题。举一个简单的例子来说，我们大家都看电影，也会看到很多的电影中有相当难拍摄的镜头，大家只会欣赏这种电影，而不会问究竟这种电影是如何拍出来的？比方说，很多从前拍的电影中就有狮子和人搏斗的镜头，在当时，电脑技术尚未成熟，狮子绝对不是用动画合成的，但是我们很少人对于这类问题有兴趣。

　　我们常常看到报纸上说某某跑车可以在三秒钟之内，从零加速到一小时一百公里。我们只会报导这件事，而不去解释这究竟是如何达到的。好像这不是一个有趣的事，社会上没有人会对这件事感到好奇。

　　【学问，学习发问】

　　在美国念过书的人都有过一种经验，那就是美国学生常常会发问，但是考试往往考得不好。我们的同学很少在上课时举手发问，可是考试的时候却又表现得非常好。这种不发问的现象会有什么问题呢？

　　第一个问题就是我们的学生虽然没有搞懂学问，可是因为他没有发问的习惯，他会似懂非懂地将所学的东西背起来，久而久之成了一个习惯，认为所谓念书就是将老师说的背将下来。很多同学养成了这个习惯，也就不知道自己其实没有搞懂。举例来说，在国中一年级的时候，才从小学毕业的同学，就要学关于DNA的知识。DNA与遗传学相关，但是要搞懂DNA又要懂化学，而且是还是很复杂的化学。小学才毕业，根本不知道化学为何物，也就不懂为何DNA有遗传的功能。可是我们的孩子并不知道自己不懂，只是以为背了一些名词，而且在考试中拿到高分，就表示懂了，这是一个多么严重的问题。

　　再举一个例子，我们的高一学生要学大霹雳，也就是宇宙的起源，这当然又不容易了解，而且高中一年级的学生是无法透彻了解如此深奥的学问。但是，兵来将挡，同学们不会举手发问，大霹雳的理论是如何演而来，他们会将书上讲的东西全部背下来。糟糕的是，有的学生就自以为了解大霹雳。

　　第二，不发问的结果是根本搞不懂很多最基本的学问。以电学来讲，高中生会学到库仑定律，这个定律中有一个物理量，就是所谓的电量，电量的单位是以库仑来计算。库仑定律提到了这个电量，可是在库仑的时代，科学家也许知道一个物体含有电荷，但绝对没有能力测量电荷量。能够精确地测量电荷量，乃是近代的事，所以同学们其实对于最基本的问题都没有搞清楚。同学也许会背库仑定律的公式，但并没有弄清楚库仑定律的真正含义。电磁学中的电场是根据库仑定律而来，我们如果搞不清楚库仑定律，对于电场的观念也只是一知半解。

　　我念大学的时候，念的是电机系，一直对一个问题非常困扰，那就是在电路分析的时候牵涉到一个虚数，在念傅立叶转换的时候，又牵涉到一个虚数，可是我当时有一个感觉，自然界并没有这个虚数，所以我就搞不懂这到底是怎么一回事。当时也没有问老师，我曾经和其他同学谈起我的困扰，很多同学都有同样的困扰，也都没有问，我一直到后来才搞懂这是怎么一回事。也就是说，有很长的时间，我其实连电机里一个最基本的观念都没有搞清楚。

　　第三个问题是，我们不问问题，也就不会创造新局。这是必然的现象，要创新局一定是对于一个问题感到非常困扰。我们大家都不问问题，多多少少也表示我们对于很多问题没有感到困扰，可是一些观察敏锐的人，当他看到一种现象以后，他会立刻对这种现象产生兴趣，最后发展出一套理论来解释这种现象。比方说，有人发现在牧场中成天和牛在一起的人不会得天花，如果是我们这些人看到这种现象，绝对不会问为什么他们不得天花？会问问题的人就会去研究这种现象，最后当然会有很大的突破，牛痘就是如此被发现的。

　　【会问问题，就会思考】

　　既然知道问问题很重要，为什么我们整个社会不太会问问题？

　　（一）我们往往教得太难。在国中一年级就教DNA，学生当然不懂，也无从问起。我要是小孩子，也不会问，因为我知道问了以后，老师所讲的，我仍然听不懂。高中要念的理化，中间包含一大堆艰难的学问，大霹雳只是其中之一，量子力学又是另一个不可能懂的学问。同学们根本不把这些学问当作一回事，他们除了背以外，没有任何办法。而且他们发现自己不懂是没关系的，只要会背就可以了。那些很认真念书的同学，反而会考不好，因为他们想把事情搞清楚而没有背，他们不知道我们国家「背多分」乃是最佳策略。

　　（二）我们社会的文化，从来不鼓励发问。在家里，我们总是习惯大人讲话小孩要乖乖地在旁边听，不可插嘴。这种想法使得我们的孩子从小就不会发问，主要是不敢发问，因为大人觉得孩子话太多乃是令人厌烦的事，甚至会觉得乖小孩是只听不问的。因为问问题多多少少有一种挑战大人的意味，比方说，小孩子问爸爸，你刚才讲的那个论点，在某某情况之下可能是有问题的，这个爸爸并不能欣赏这个孩子的聪明，反而认为这个小孩子有点叛逆。

　　（三）我们社会的确没有什么好奇心。对很多事情，我们不会发现其中的蹊跷。举例来说，在911事件中，为什么恐怖分子在同一个时间内可以通过好几个机场的安全检查？为什么飞行员不立刻以无线电通知地面有人劫机？更奇怪的是，飞行员为什么会驾机撞楼？因为撞大楼也一定会机毁人亡，如果说恐怖分子自己驾机，这又更加奇怪了，他们顶多学了几个月的飞行技术，不可能如此准确撞到大楼，而且他们如何能够使得飞行员将飞机的控制权全部让给了恐怖分子？驾驶员的机舱几乎不可能进得去，恐怖分子如何进去？针对许多社会事件，我们应该要有好奇心，才能抽丝剥茧地找出原因。

　　（四）我们不大知道发问的重要性。我们做老师的，只会要求学生解题目，这就够了，他究竟有没有困扰，老师

　　并不会过问。可是我们应该知道，伏尔泰曾经说过，要评论一个人，不能从他的答案，而是要看他所问的问题。我们的老师与整个社会是完全忽略了这一点，难怪我们的学生最多就是会解题，而不会发现新的研究题目，这是很可惜的事。

　　（五）我们同学之所以不问，还有一个文化上的问题，那就是同学们其实不敢挑战。假如我们觉得某一个机器不太顺手，或者某一个软体不太好，我们通常就逆来顺受，而不问一个最基本的问题：难道没有改进的空间吗？我们常常发现这些硬体也好，软体也好，都是外国有名的公司出产的，因此我们从小就养成崇拜洋人的习惯。再加上老师常常告诉学生这些发明者有多么伟大，以至于我们不敢说自己有新的想法，看到一个系统明明有问题，也不敢问是否能改善。

　　（六）我们常常认为问问题表示自己没学问，所以就不敢问。小孩子没有这种想法，所以会东问西问，从不觉得问问题是一件难为情的事。可是大了以后，反而觉得问问题表示自己不懂，乃是自曝其短，也就不问了。这种现象在教授中最为严重，教授常常很重面子，不懂的东西其实也不少，但就是不肯问人家，尤其不肯问比他年轻的人。我们有一句话叫做不耻下问，其实这句话本身就是有问题的，因为「下问」就是看不起人的说法，可见这一句话充分显示我们国人爱面子的现象。

　　不问问题，严格说起来乃是不思考的现象。我们常常看到电影上有科学家在走廊中走来走去，其实是因为他发现了一个令他非常困扰的问题。如果一个人根本没有令他困扰的问题，试问，他怎么可能在科学上有很大的成就呢？

　　【科学，从好奇开始】

　　我写这本书是希望同学们看了以后，好好地养成一个有好奇心的习惯，对于很多的事物，都要问问究竟怎么一回事。比方说，我们从小就知道万里长城在两千年前就已建造，至今长城依然健在。一个充满好奇心的学生应该会问，究竟万里长城所用的材料是什么？两千年前是没有水泥的，可是显然不需要水泥也可以建造非常坚固的建筑。像这一类的问题，我们同学却没有问，这不是一个好的现象。如果我们要成为好的科学家，就必须有强烈的好奇心。看了这本书以后，我们多多少少会知道，过去伟大的科学家都是从好奇心开始的。

　　我也写了一篇文章，算是我的导读，这篇文章对于非理工科的学生来说，可能难了一些。里面有一些数学式子与科学上的知识，对于了解这些伟大的理论有相当大的帮助，但是非理工科同学可能比较难以消化，但我们也不可能再简化这篇导读了。所以我建议理工科同学可以细细研究，非理工科的同学就当作一项挑战吧。

门得列夫
Dmitri Mendeleev
1834∼1907
李伯伯这么说

门得列夫的手稿週期表和我们现在熟知的週期表看来不太一样，一来是因为近代的科学家陆续发现好多新元素，二来现在的週期表更强调「週期」。门得列夫的週期表看起来有些乱，其实极有意思。他在无法解释的元素前面标了个问号，显示这位大师的谦逊，对于自己不懂的地方，绝不掩饰，而且勇敢承认。

门得列夫出生于西伯利亚的托博尔斯克市，他与美国的富兰克林有个巧合，他们都是家里排行第十七的老么。

原本门得列夫的家境算是不错，因为父亲是位小学校长，母亲则开了一家生意兴隆的工厂。不过，在十八岁那年，门得列夫的人生遭逢困境，他的父亲不幸过世，母亲的工厂则遭祝融之灾，毁于一旦。

尽管家道中衰，门得列夫的母亲非常重视这位小么儿的教育。她变卖家产，带着门得列夫在俄国境内到处寻找学校，最后进入圣彼得堡高等师范学校就读，还申请到一笔奖学金。但是在门得列夫顺利成为大学新鲜人后不久，母亲却生了重病，没多久便撒手人寰，留下「远离幻想，坚持成果而非夸言，耐心追求神圣科学领域」的遗言给门得列夫。

母亲过世之后，门得列夫发愤用功读书，1855年以极为优秀的成绩从大学毕业。不过毕业后，门得列夫被诊断出肺结核，被迫到克里米亚半岛休养。当时克里米亚半岛正爆发人类史上的第一次现代化战争，电报、火车、铁甲船、有火药的炮弹首次出现在战场上。

克里米亚战争迫使俄国退出克里米亚半岛，更坚定俄国改革的决心，期许成为一个现代化国家。门得列夫正好躬逢其盛，获得德国和法国的留学机会，准备大开眼界。

门得列夫先在法国雷诺实验室做研究，又去德国海德堡进行流体的毛细现象，以及光谱仪制作的研究，与德国化学家本生学习光谱学，接着又遇上义大利化学家坎尼乍若，向他学习精密原子量测量法。门得列夫的功力在两年之内突飞勐进。

回到俄国后，门得列夫完成博士论文，成为圣彼得堡大学化学系教授，出版一本五百多页的有机化学教材。门得列夫这辈子一共将这份教材前后修改八次，最后修正完毕的决定版名为《化学原理》，成了过去一百多年来，全世界最脍炙人口、最多学子阅读的化学教科书。

当门得列夫在有机化学获得成就之后，他的研究方向逐渐转向无机化学的领域。门得列夫认为化学元素是构成宇宙语言的字母，如果可以解开化学元素的结构秘密，便可解开宇宙的起源。如果可以找出所有元素与物理、化学性质有关的逻辑关联性，那么他在化学界的地位，就如牛顿之于物理学、达尔文之于生物学。

在门得列夫的年代，科学家已经发现六十三种不同的化学元素，也知道这些元素均由不同的原子构成，虽然每种原子各有其独特性，但也有些元素的性质相仿，可以归类为同一族群。尽管如此，化学元素之间依旧找不到规律性，讯息也无法条理分明，这是门得列夫一直努力的方向。