國傢地理酷科學:物理學瞭沒：認識物質與能量的世界(全新修訂版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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原文作者： Dan Green

圖書標籤:

• 物理學
• 科學普及
• 青少年科普
• 國傢地理
• 酷科學
• 物質
• 能量
• 實驗
• 趣味科學
• STEM教育

　　●扭轉傳統科學教育的思維方式，讓擬人化的科學概念一個個站齣來，用第一人稱介紹自己。
　　●彆齣心裁的科學定義方式，幫孩子一開始就建立明確而印象深刻的正確觀念，
　　●充滿熱情的主觀敘事口吻，與教科書的冰冷平淡完全相反，搭配每個觀念酷小子的超酷圖像，即使原本排斥科學的孩子也能輕輕鬆鬆進入狀況，欲罷不能，不著痕跡地愛上科學。
　　●每個觀念附有相關小知識，幫助讀者認識它在較大科學架構下的來龍去脈。

　　搞懂科學的關鍵，在於搞懂觀念──這套書把重點觀念具象化，化身成一個個會說會笑、有血有肉、能言善道的人物，以充滿個性的自我介紹，說齣他們在每一門科學中的責任義務，帶你一對一認識每個科學觀念的性質和要點。整套書完全跳脫教科書正經八百的腔調，像認識新朋友一樣認識科學！

　　本書將物理學的52個抽象觀念脫胎成個性人物，讓孩子一分鍾掌握一個關鍵科學觀念──

　　基礎觀念組：
　　質量  
　　重量  
　　密度
　　速率  
　　加速度  
　　力
　　慣性  
　　摩擦力  
　　重力

　　能量組：
　　能量
　　勢能
　　動能
　　熵
　　真空
　　黑體

　　波動組：
　　水波
　　聲波
　　地震
　　頻率
　　振幅
　　雷射
　　類比
　　數位

　　光之傢族：
　　無綫電波
　　微波
　　紅外綫
　　光
　　紫外綫
　　X射綫
　　伽馬射綫

　　原子傢族：
　　原子
　　電子
　　質子
　　中子
　　誇剋
　　微中子
　　希格斯玻色子
　　強核力
　　反物質

　　核子傢族：
　　放射性
　　α粒子
　　貝他粒子
　　光子
　　薛丁格的貓
　　弱核力

　　電磁傢族：
　　靜電
　　電流
　　磁力
　　電磁力
　　發電機
　　半導體

　　本書以擬人化的卡通人物介紹物理學的基本觀念，這些角色在文字和圖像上皆充滿瞭錶現力，能第一眼抓住孩子的注意力，並在孩子心中留下鮮明的印象。

　　書中的科學觀念依照關聯性分成幾組：「基礎觀念組」（包括質量、重量、密度等）、「熱力組」（能量、熵、真空等）、「波動組」（聲波、頻率等）、「光之傢族」（無綫電波、微波等）、「原子傢族」（質子、電子等）、「核子傢族」（放射性、阿伐粒子等）、「電磁傢族」（靜電、電流等）。介紹每一組之前都有一篇前言，說明該組成員的標準特色、如何齣現在日常生活中等等；接著成員一一現身，包含一幅充分彰顯概念特色的卡通人像，和兩段非常口語化而平易近人的自我介紹，嚮讀者說明自己的性格傾嚮、存在狀態、喜歡做哪些事，以及其他重要特徵。

英美各界專傢推薦

　　「這本書作為物理學程的補充教材非常好用！」──美國《學校圖書館期刊》（School Library Journal）

　　「這本袖珍圖片指南充滿創意和衝擊力，會改變你的思維方式。」──《泰晤士報教育副刊》（Times Educational Supplement）

　　「我愛科學……很高興看到一本讓孩子容易親近科學的書。科學本來就該是有趣的。」──達米恩‧赫斯特（Damien Hirst），英國當代藝術傢

　　「一本讀瞭就停不下來的書。」──《新科學傢》（New Scientist）雜誌

　　「……［這本書］整體很有爆點，訴求直接而且有效。內容也同樣吸引人。」──《衛報》（The Guardian）

　　「簡要說明訊息的方式非常高明。」──迪娜‧拉賓諾維奇（Dina Rabinovitch），《衛報》綫上版專欄作傢

　　「彆看到這本書的標題就轉頭離開，像我以前一樣；以前不管在哪裏，我看到「物理」兩個字隻會繼續往前走。但是這本書強烈吸引瞭我的注意，雖然一開始是因為封麵，但內容也沒有讓我失望。由於主題的關係，這本書顯然是寫給四年級以上的孩子看的，但是因為作者和繪者非常高明地創造齣一種能夠引起孩子共鳴的方式來介紹科學，所以年紀小一點的孩子也會有興趣。」──貝蒂‧加爾文（Betty Galvan），書評部落客
 

探索宇宙的奧秘：行星、恒星與遙遠星係的奇妙旅程 一部引人入勝的宇宙百科全書，帶你深入瞭解我們所處的浩瀚時空。 本書並非聚焦於地球上的基礎物理現象，而是將讀者的目光投嚮瞭廣袤無垠的宇宙深處。它是一次對天體物理學、宇宙學以及行星科學的全麵探索，旨在揭示宇宙的起源、演化以及其中蘊含的令人驚嘆的自然規律。 第一部分：恒星的誕生與生命周期 我們的旅程從恒星開始。恒星是宇宙中最基本、最壯觀的發光天體，它們是宇宙中的“煉金爐”，負責閤成構成我們身體乃至整個世界的元素。 1. 氣體雲的坍縮與原恒星的形成： 宇宙中巨大的分子雲——由氫、氦和少量塵埃組成的冰冷區域——是恒星誕生的搖籃。本書將詳細描述引力如何剋服內部壓力，導緻這些氣體雲開始收縮。隨著收縮的進行，核心溫度和密度急劇上升，直到達到點燃核聚變的臨界點。我們將剖析原恒星階段的物理過程，包括原恒星吸積盤的形成以及雙極噴流的觀測現象。 2. 主序星階段： 一旦核心的氫開始聚變成氦，恒星便進入漫長而穩定的主序階段。我們將深入探討恒星的質量如何決定其顔色、亮度和壽命。例如，質量較小的紅矮星可以燃燒數萬億年，而大質量的藍巨星則在短短數百萬年內耗盡燃料。本部分將介紹恒星結構內部的能量傳輸機製，包括對流和輻射，以及如何利用赫羅圖（Hertzsprung-Russell Diagram）來分類和理解不同年齡的恒星。 3. 恒星的終結：白矮星、中子星與黑洞： 恒星的最終命運取決於其初始質量。對於像太陽這樣的中低質量恒星，燃料耗盡後會膨脹成紅巨星，隨後拋射外層形成美麗壯觀的行星狀星雲，留下緻密的白矮星核心。對於質量更大的恒星，結局則更為劇烈：它們以超新星爆發的形式結束生命。我們將詳細解讀II型超新星的物理機製——核心的突然坍縮和反彈。如果殘留的核心質量足夠大，它將進一步坍縮形成密度無限大的中子星，或者如果質量超過奧本海默-沃爾科夫極限，則形成時空被極度扭麯的黑洞。本書將特彆關注黑洞的事件視界、奇點以及霍金輻射等前沿概念，而非局限於地球上的力學或熱學定律。 第二部分：行星係統的形成與係外行星的探索 我們的太陽係隻是銀河係中數韆億個恒星係統中的一個。本部分將把焦點從恒星本身轉移到圍繞它們運行的行星。 1. 太陽係的構建模型： 采用“星雲假說”為基礎，本書詳細闡述瞭太陽係從原行星盤中吸積形成的過程。我們將解釋為什麼內部行星（如地球和火星）是岩石質的，而外部行星（如木星和土星）是氣態或冰巨星。這一過程依賴於“雪綫”（Frost Line）的概念，即水、甲烷等易揮發物質在溫度較低的外部區域纔能凝結成冰，從而提供額外的物質用於行星的快速增長。 2. 係外行星的偵測技術： 近年來，係外行星的發現徹底改變瞭我們對宇宙中生命潛能的認知。本書係統梳理瞭目前主要的係外行星探測方法： 淩日法（Transit Method）： 通過監測恒星亮度的周期性微小下降來推斷行星的存在和軌道參數。 視嚮速度法（Radial Velocity Method）： 通過測量恒星因行星引力拖曳而産生的周期性多普勒頻移來推斷行星質量。 直接成像與引力微透鏡： 介紹這些較新的、更具挑戰性的技術，它們如何幫助我們直接看到遙遠的世界或觀測遙遠光源被前景行星彎麯的效應。 3. 宜居帶與係外行星的大氣： 什麼是宜居帶？我們如何定義一個行星是否“可能”支持液態水？本書將探討係外行星的氣候模型，以及詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）等下一代工具如何分析係外行星的大氣光譜，尋找生物信號（Biosignatures），如氧氣、甲烷和水蒸氣的存在。這不是關於地球化學的細節，而是關於遙遠行星大氣物理化學的推斷。 第三部分：宇宙的結構與演化——宇宙學基礎 本部分的宏大主題是整個宇宙：它的起源、結構和最終命運。 1. 大爆炸理論的證據： 我們將迴顧支持大爆炸模型的核心觀測證據，這些證據獨立於我們對原子或分子尺度的物理定律的理解。 宇宙微波背景輻射（CMB）： 詳細解釋CMB如何成為宇宙“嬰兒期”的快照，其溫度的微小各嚮異性蘊含著早期宇宙的物質密度波動信息。 哈勃定律與宇宙膨脹： 闡述紅移現象如何揭示星係正在互相遠離，以及這種膨脹速度與距離之間的綫性關係（哈勃常數）。 2. 暗物質與暗能量之謎： 現代宇宙學最大的挑戰是認識到構成我們所見物質的普通物質（重子物質）僅占宇宙總能量密度的約5%。本書將介紹暗物質的間接證據，主要來自星係鏇轉麯綫和星係團的引力透鏡效應，解釋為什麼我們相信它是一種不與光發生電磁相互作用的物質。隨後，我們將探討暗能量——驅動宇宙加速膨脹的神秘力量，並討論其與宇宙常數的關係。 3. 宇宙的幾何形狀與命運： 宇宙的整體麯率（是平坦的、開放的還是封閉的）決定瞭它的最終命運。本書將基於最新的普朗剋衛星數據，闡述當前觀測結果如何指嚮一個近似平坦的宇宙，並討論在暗能量持續作用下，宇宙可能走嚮的“大凍結”或“熱寂”的終極情景。 結論：連接微觀與宏觀的橋梁 雖然本書不教授牛頓定律或熱力學第一定律，但它充分展示瞭這些基礎物理原理在最大尺度上如何被應用和擴展。從星雲中的引力塌縮到宇宙尺度的加速膨脹，本書提供瞭一個全麵的、基於最新天體物理學發現的知識框架，帶領讀者領略科學探索的深邃魅力和宇宙的無盡奇觀。它是一份獻給所有對“我們從哪裏來，我們去嚮何方”充滿好奇心的讀者的邀請函。

作者簡介

丹‧格林

　　多纔多藝的作者，劍橋大學自然科學碩士，專長是地質學，畢業後編寫過許多暢銷兒童科學叢書和幽默圖書。也曾前往南美洲擔任一傢國營報社的編輯，當過旅遊作傢，並且是風靡全球的《神奇酷科學》（Horrible Science）雜誌版創刊與編輯人員。他是這個係列的說書人，以前所未見的創意嚮兒童講述自然科學概念。

繪者簡介

賽門‧貝捨

　　知名插畫傢，熱愛以當代手法設計虛擬角色，風格融閤瞭歐洲超現實主義和日本動漫，所創造的角色以綫條畫和豐富的色彩為錶現手法，兼具漫畫的酷勁和凱蒂貓的可愛。

譯者簡介

周如怡

　　英國倫敦大學學院科學與科技研究博士（STS, University College London），畢業於颱大曆史所與電機係。專攻醫療史與科學史，遊走國際學術會議暢談醫療、科學與人文的精彩互動。曾參與科技研發與免疫學研究。譯有《印度比哈瑜伽學校功法大全》、《絕對要命小百科》、《殘酷劇場》與《宇宙大思辨》。roshnii.chou@gmail.com。
 

前言  4
愛因斯坦方程式：E=mc2      6
第一章：傳統派8
第二章：熱力派28
第三章：波動幫42
第四章：光之傢族60
第五章：原子傢族76
第六章：核子傢族96
第七章：帶電小可愛110
索引124
名詞解釋126

 

前言

物理學是什麼？

　　物理學是研究能量與物質、以及兩者之間交互作用的學問
　　物理學是最基本的科學，同時也是觸及範圍最廣的科學
　　宇宙有太多地方不隻是錶麵上看到的那樣……

　　物理學的研究目標是要弄清楚宇宙運作的道理。剛開始，是一些生性好奇的人想知道身邊的現象是怎麼發生的，今天的物理學傢還是一樣，隻是過去幾百年來的進展，讓我們知道除瞭人類感官可以察覺到的世界之外，還有一個更大的世界，和一個更小的世界。

　　物理學乍看之下可能很可怕，有一大堆知識和公式，而這本書就是要剝掉這些沉悶的東西，讓你直接認識物理學的擔綱人物。你會見到每天生活上都會遇到的角色，例如摩擦力，它會讓你的腳踏車慢下來；還有彆的，例如微中子，它跑得超級快，非常奇特。這些角色一個比一個有趣，都在這本書裏等著和你見麵！

　　愛因斯坦方程式：E=mc2

　　「凡事都應該盡愈簡單愈好，但是彆簡化瞭。」－亞伯特‧愛因斯坦（1879–1955）

　　愛因斯坦這個頂著一頭亂發、經常心不在焉、滿腦子怪點子的教授，是科學傢中的超級巨星，他提齣瞭革命性的理論，讓物理學還有所有的科學整個翻天覆地。

　　物理學（還有這本書）談的都是物質和能量。物質是我們可以看到、感覺到的東西，能量則是讓物質發生變化的東西。愛因斯坦的天纔頭腦看齣瞭這兩個東西其實是一體的兩麵，用一道簡單的數學式，就把物理學的這兩部分結閤起來。他著名的方程式，E=mc2，錶示能量（E）等於質量（m）乘以光速（c）的平方，也就是說一點點的物質就可以釋放齣巨大的能量。這樣已經夠厲害瞭，但愛因斯坦還提齣非常吸引人的觀念，說明瞭時間和空間的關係。一個不喜歡上學的人能有這樣的成績真不簡單，所以我們大傢都還有機會！
 

评分☆☆☆☆☆

老實說，我一直對那些動不動就齣現一大堆方程式的物理書籍感到有點卻步，但這本《國傢地理酷科學：物理學瞭沒：認識物質與能量的世界(全新修訂版)》真的是一股清流！它的敘事方式真的非常接地氣，更像是在聽一個很厲害的朋友，帶著你一步一步探索物理世界的奧秘。我特別欣賞它對於「物質」這個概念的闡述，它不是從原子的結構開始講起，而是從我們看得見摸得著的物品齣發，像是水、空氣、石頭，然後循序漸進地引導讀者去思考它們的組成，以及為什麼它們會有不同的特性。書裡有很多有趣的實驗範例，雖然不像教科書那樣需要親手操作，但透過圖解和生動的文字描述，我彷彿也跟著一起動手做實驗，觀察到瞭許多意想不到的結果。它沒有刻意去簡化物理學的複雜性，但它有一種神奇的力量，能夠在不犧牲嚴謹度的前提下，讓這些知識變得非常容易親近。我記得有一個章節在講述「相變」，也就是物質從一種狀態變成另一種狀態的過程，像是水結冰或蒸發，它透過非常細膩的筆觸，描繪齣微觀粒子在不同溫度下的運動方式，以及這些微觀世界的變化如何影響我們宏觀世界的體驗。讀完之後，我對日常生活中司空見慣的現象，有瞭更深刻的理解和欣賞。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我對科學一嚮不是特別熱衷，尤其是物理這種聽起來就很「硬」的學科。但這本《國傢地理酷科學：物理學瞭沒：認識物質與能量的世界(全新修訂版)》完全是例外！它就像是一場精心策劃的科學探險，讓我欲罷不能。書中的圖片實在是太吸引人瞭，那種專業級的影像品質，配上豐富的視覺資訊，讓每一個知識點都變得生動立體。我尤其喜歡它探討「光」的部分，不隻是講解光的直線傳播，還深入探討瞭彩虹的形成、光的摺射和反射，甚至連雷射的原理都用非常易懂的方式呈現。書裡有很多令人驚嘆的攝影作品，像是捕捉到極光的瞬間，或是用特殊技術拍下的微觀粒子運動軌跡，都讓我看得目不轉睛。這些圖片不僅是裝飾，更是幫助我理解物理概念的絕佳輔助。它讓我意識到，我們生活中無處不在的「光」，其實蘊含著如此豐富而迷人的物理學原理。而且，書中還會探討一些前沿的物理學話題，但都會用最簡潔、最能引起共鳴的方式來錶達，不會讓人感到不知所雲。總之，這是一本能夠激發你對物理學的無限好奇心，讓你重新愛上探索這個世界的書。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本《國傢地理酷科學：物理學瞭沒：認識物質與能量的世界(全新修訂版)》真的是太太太~~~讓人驚喜瞭！我前陣子剛拿到，迫不及待翻開，裡麵的圖片品質就讓我眼睛為之一亮！那種專業攝影師拍齣來的質感，配上國傢地理一貫的精緻編排，真的不是隨便一本科普書可以比擬的。每一頁都像是在看一本迷你型的國傢地理雜誌，但內容卻是關於物理學的！我之前對物理總是有種遙不可及的感覺，覺得它充滿瞭各種公式和抽象的概念，看瞭就頭痛。但這本書完全打破瞭我的刻闆印象，它用非常生動、有趣的方式，從我們日常生活中隨處可見的現象切入，像是為什麼煮水會冒泡、為什麼下雨天地麵會濕，甚至是一些看起來很平凡的時刻，都蘊藏著有趣的物理學原理。而且，書裡的插圖和圖解更是神來之筆，把一些複雜的物理過程，像是能量轉換、粒子運動等等，畫得既清晰又充滿想像力，讓人一看就懂，甚至還會覺得「哇！原來是這樣啊！」的那種豁然開朗的感覺。我特別喜歡它探討的「能量」這個主題，它不是冷冰冰地講解熱能、動能、位能，而是用瞭很多生活化的例子，像是陽光的能量如何影響我們的生活，或是食物中的能量如何轉化為我們活動的動力，讓我對「能量」這個概念有瞭全新的認識，也更能體會到物理學其實離我們一點都不遠。

评分☆☆☆☆☆

我必須承認，我本來是對這本《國傢地理酷科學：物理學瞭沒：認識物質與能量的世界(全新修訂版)》抱持著一種「姑且看看」的心態，畢竟我對物理學的印象就是那些複雜的公式和難懂的理論。但翻開第一頁，我就被吸引住瞭！它沒有一開始就拋齣一大堆名詞和定義，而是從一個非常貼近我們生活的場景開始，像是「為什麼熱氣會往上升？」或者「為什麼有些東西會浮在水上？」。然後，書裡用一種非常親切、甚至有點像講故事的方式，一步一步引導我思考這些現象背後的物理原理。我特別喜歡它在探討「力」的部分，它不是枯燥地介紹牛頓定律，而是用瞭很多生活中常見的例子，像是踢足球時腳施加給球的力，或是推動傢具時手臂施加的力，然後去解析這些力的作用是如何改變物體的運動狀態。書中的插圖和圖錶設計更是沒話說，每一個圖都清晰明瞭，而且非常有創意，能把抽象的概念視覺化，讓我在腦海中形成圖像，而不是死記硬背。我還記得書裡有個章節在講述「動量」，它用瞭很多交通工具加速和減速的例子，讓我對動量這個概念有瞭非常直觀的理解。這本書真的讓我重新認識瞭物理學，它不隻是一門學科，更是一種理解和感知周遭世界的美妙方式。

评分☆☆☆☆☆

這本書的編排跟內容完全顛覆瞭我對物理科普書的想像！以往看到的科普書，通常會有一個主要的脈絡，然後圍繞著這個脈絡展開。但《國傢地理酷科學：物理學瞭沒：認識物質與能量的世界(全新修訂版)》更像是一本「知識集錦」，每一頁、每一個小標題，都像是一個獨立又有趣的知識點，它們互相連接，但又各自精彩。我喜歡這種跳躍式的閱讀體驗，今天想瞭解什麼，就可以直接翻到相關的篇章，不會覺得有壓力。例如，我前幾天隨意翻到一個關於「慣性」的介紹，書裡用瞭一個很有趣的比喻，把慣性想像成一個「懶惰」的物體，它傾嚮於保持原來的運動狀態。然後又舉瞭幾個生活中的例子，像是搭公車突然煞車時，身體會往前傾，或是踢齣去的球，在沒有外力作用下會一直運動下去。這些例子都非常貼切，讓我一下子就理解瞭這個抽象的概念。更讚的是，書裡經常會穿插一些「酷科學小教室」或者「物理學傢故事」，介紹一些有趣的科學傢和他們的發現，讓我覺得物理學不再是遙遠的學問，而是由一群充滿好奇心和智慧的人們所創造的。它讓我知道，學習物理學，不隻是學習公式，更是學習一種觀察世界、理解世界的方式。