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人类因无穷的想像而发现物理，物理则使人们更了解这世界的真实。

解答身旁的种种「为什么」即为物理的精随。

• 为何天空会被晚霞染红？
• 为什么救护车接近时的音高较为高亢，远去时则较低而稳定？
• 彩色电视机的原理是什么？
• 为何水里加入冰块后，不是水结冻，而是冰块溶化？
   
  物理是源自于对生活周遭的现象所产生的好奇，进而抽丝剥茧试图解答的科学。物理学不仅解释了自然界中许多有趣的、令人疑惑的现象，利用物理学的原理，人类也创造出许多实用工具，例如透过电阻加热的烤箱、诱电加热的微波炉、利用空气比重浮起来的热气球等。
   
  世界上存在着难以计数的自然现象，都能系统地被归纳于力学、热学、波动学、电学、量子学等五大领域，也是物理学发展的历史顺序。透过这五大领域可以掌握物理学的整体轮廓。《图解物理学更新版》即以不同篇章介绍这五大领域的要点及各领域之间的关系，并借由图文并列的撰述方式，使读者能轻松地建立完整且脉络清晰的基础物理概念。对于物理当中不可或缺的运算公式，则深入浅出地说明根据的原理和推演过程、带出各公式间相互套用的关联性，并透过有趣的物理知识帮助记忆，使一向被初学者视为畏途的公式也能变得易于理解。
   
  本书特色
• 具图像式思考的学习特色

以图解方式辅佐内文说明，使得学理变得更为具象、容易理解应用。

• 从根本逻辑着手

由根本的逻辑推演公式演变，不拘泥于数学公式的应用，帮助认识原理，同时了解重要应用公式的由来。

• 由生活实例出发

各单元皆有日常生活中的实例说明原理，轻松有趣、易于理解和想像。

好的，这是一份针对一本名为《图解物理学更新版》的图书，但内容上不涉及该书核心内容的详细图书简介。 --- 探索未知的边界：一部全新的宏大叙事——《星辰的低语与时间的织锦》 本书简介： 在这个信息爆炸的时代，我们渴望的不再是知识的简单堆砌，而是对世界更深层次的理解与联结。本书——《星辰的低语与时间的织锦》，正是一部旨在引领读者穿越学科壁垒，探索人类文明与宇宙图景之间深刻关联的宏大叙事之作。我们不拘泥于单一学科的精确定义，而是致力于构建一个跨越历史、哲学、艺术与前沿科学的综合性认知框架。 第一部分：文明的源流与思想的熔炉 本书的第一部分将带领读者回到人类思想的源头，探讨早期文明如何通过神话、宗教和早期的哲学思辨来描绘他们所理解的世界。我们不会停留于对古老文本的简单罗列，而是深入分析这些叙事结构如何塑造了后世科学与哲学的思维模式。 神话的几何学： 探讨古代建筑与天文观测中隐含的宇宙秩序观念，分析这些早期模型（如地心说雏形）如何在文化层面扮演了“科学”的角色，以及它们如何影响了后世的理性探索。 哲学的黎明与范式转移： 聚焦于古希腊智者们对“本原”（Arche）的追问。本书将详细剖析泰勒斯的水、赫拉克利特的火、巴门尼德的“存在”与芝诺的悖论，重点讨论这些早期的形而上学探讨如何为后来的逻辑学和数学奠定基础。我们关注的不是这些理论的物理正确性，而是其作为思想工具的开创性价值。 东方智慧的映照： 深入比较古印度、中国（特别是道家和儒家）在同一时期对自然秩序的理解。道家思想中的“道”与万物自化的观念，如何与西方强调的线性因果律形成有趣的对比，并探讨这些思想在近现代复杂性科学中的意外回响。 第二部分：艺术中的结构与美的数学 本卷旨在揭示艺术创作过程与深层结构规律之间的隐秘联系。我们相信，伟大的艺术作品不仅仅是情感的宣泄，更是对世界内在秩序的直观体现。 文艺复兴的透视革命： 详细分析透视法（Perspective）的几何学原理及其在布鲁内莱斯基和达芬奇作品中的应用。这里的重点是理解二维平面上模拟三维空间的数学法则如何重塑了人类的视觉认知，并成为一种看待世界的“新工具”。 音乐的比例与和谐： 探索毕达哥拉斯学派对音程的发现，以及这些简单的整数比如何构成了西方音乐的基础。我们将深入研究巴赫赋格曲的复调结构，解析其严谨的逻辑和对称性，将其视为一种高度精炼的“听觉算法”。 现代主义的解构与重组： 分析立体主义和抽象表现主义对传统美学框架的挑战。例如，毕加索如何通过多视角叠加来表达对时间流逝的感知，以及蒙德里安的作品中对“黄金分割”和基本线条的执着，探讨艺术如何自主地探索纯粹的结构关系。 第三部分：技术的演进与社会形态的重塑 第三部分将考察人类工具制造史，着重分析关键技术的突破如何不可逆转地改变了社会组织、权力结构以及我们与环境的关系。 从青铜到钢铁的权力转移： 探讨冶金术的掌握如何成为早期帝国崛起的决定性因素。我们分析了技术垄断如何转化为政治权力，以及资源分配对早期社会阶层固化的影响。 印刷术与知识的民主化： 详述古腾堡印刷机的革命性意义，不仅仅是复制文本的速度提升，更在于它如何打破了知识精英对信息的控制，促进了宗教改革和启蒙运动的思潮传播。本书将侧重于分析信息流通速度变化对社会认知的冲击。 蒸汽机与时间的压缩： 分析工业革命的核心驱动力——蒸汽机的发明，如何将时间和空间的概念从自然节奏中解放出来。铁路和工厂的出现如何催生了全新的劳动纪律和对“效率”的病态追求，以及这种对线性能量驱动的依赖如何塑造了现代资本主义的形态。 第四部分：未来视界：不确定性与连接的哲学 在本书的收尾部分，我们将目光投向当代与未来，探讨当前科学前沿所提出的哲学难题，以及人类如何在一个日益复杂和不确定的世界中定位自身。 信息论与意义的边界： 探讨香农的信息论如何为“信息”这一概念提供量化基础，并深入探讨在高度数字化的世界中，我们如何区分“数据”、“信息”与“智慧”。 复杂系统中的涌现现象： 分析生物学、气候模型和城市交通中普遍存在的“涌现”（Emergence）现象。本书强调，整体的行为往往无法由部分简单相加得出，这要求我们发展出新的、非线性的思维工具来理解世界。 伦理的疆域拓展： 讨论人工智能和基因编辑技术对“何为人”这一基本定义的挑战。我们不预设技术结果，而是探讨在面对超人类智能或生命本质的干预能力时，人类的伦理框架需要如何进行一次深刻的自我审视与重构。 总结： 《星辰的低语与时间的织锦》不是一本教科书，而是一幅试图将人类所有伟大成就——从抽象的数学证明到具象的艺术表达，再到对未来技术的伦理焦虑——编织在一起的挂毯。它邀请读者跳出专业领域的限制，以一种更具历史感、更富哲学思辨的视角，去重新审视我们脚下的土地、头顶的星空，以及我们自身存在于时间长河中的独特位置。阅读本书，是为了获得一种宏观的洞察力，而非精确的公式。

作者简介

山田弘
山田弘
　　1947年　生于宫城县
　　1972年　北海道大学工学院应用物理系毕业
　　1979年　取得北海道大学工学研究所电气工程专攻博士课程学分
　　1979年　岩手大学工学院电气工程系助教
　　1995年　岩手大学工学院电气电子工学系教授
　　1984～1986年　美国麻省理工学院（MIT）客座研究员

　　现任
　　岩手大学工学院电气电子工学系教授　工学博士

　　着作
　　《欢迎来到电子学的世界》（岩手日报社）
　　《固体内核反应研究》（合着，工学社）

相关着作：《图解物理学（修订版）》《图解物理学》

译者简介

颜诚廷
1976年生，高雄人。译有《给未来总统的能源课》（漫游者）等书。

相关着作：《图解物理学（修订版）》《图解物理学》

推荐序

以图像建立物理观念 以想像力登上物理殿堂.........................2

作者序

愉快学习物理　体验物理美妙之处............................................4

第1章

探访物理的世界

01 解答「为什么」即物理的精髓........................................... 12

02 为何物理中一定要有数学式............................................... 14

03 支撑物理的五大支柱........................................................... 16

04「物理入门」的第一道关卡──了解原子的构造............ 18

05 以支配自然的四种作用力为主轴来学习「物理学」...... 20

06 物理思考的原点──「克卜勒定律」............................... 22

07「万有引力定律」的推导过程............................................ 24

08 好好地融会贯通「场」的概念........................................... 26

Column1

物理天才的诞生....................................................... 28

第2章

力学为物理之钥

01 物理量的单位只有四种........................................................ 30

02 力学能借由「向量」以图像表现........................................ 32

03 较重的物体会落下得比较快吗........................................... 34

04 力与加速度及质量的关系................................................... 36

05 运动方程式的发现大幅地改变了物理............................... 38

06 「惯性定律」就是「惰性定律」？................................... 40

07 无论何时，力都是成双成对的........................................... 42

08 偏西风的产生是受到地球为球形的影响........................... 44

09 有苦就有乐──能量守恆定律............................................ 46

10 测量能量的大小................................................................... 48

11 即使物体相撞，动量还是维持不变................................... 50

12 向心力是万有引力的仲介................................................... 52

13 借由万有引力定律来思考圆周运动................................... 54

Column2

为什么万有引力是无所不能的？........................... 56

第3章

探讨波与光

01 在空间中进行传递的「波」............................................... 58

02 声音与光同样是波却完全不同！....................................... 60

03 为何会发生「都卜勒效应」............................................... 62

04 愈大型的乐器声音愈低沉................................................... 64

05 自然界中充满了共鸣........................................................... 66

06 光的特性就是「急性子」................................................... 68

07 光的折射原理....................................................................... 70

08 钻石的宝贵价值来自「全反射」....................................... 72

09 偏光泸镜使水中之物也能清楚看见................................... 74

10 可以通过狭缝的半圆形──波的绕射............................... 76

11 同心协力就是一种美？波的各种干涉现象...................... 78

Column3

为何天空会被晚霞染红...........................................80

第4 章

「热力学」一点也不难

01 当分子的运动愈来愈激烈，固体与液体就会变成气体.. 82

02 水既不容易变热也不容易冷却........................................... 84

03 温度的高低即表示分子运动的程度................................... 86

04 温度的最低下限──「绝对零度」................................... 88

05 压力可用分子的质量、速度与密度来表示...................... 90

06 分子的动能与绝对温度成正比........................................... 92

07 能量可以转变成各种形式................................................... 94

08 热力学第一定律即「能量守恆定律」............................... 96

09 获得的热能有两种瓜分方式............................................... 98

10 在无火的情况下点火──绝热变化.................................100

11 覆水难收即「热力学第二定律」.....................................102

12 熵只会不断增大.................................................................104

Column4

为什么保温瓶里的热水不会冷掉？.......................106

第5 章

到底什么是「电」？

01「电」是因为缺乏电子而产生..........................................108

02 静电作用力非常地强大.....................................................110

03 在电的世界里，占据高点同样较为有利.........................112

04 当相同的电荷互相靠近时…….........................................114

05 原子核是储存电能的罐头.................................................116

06 电也会受到来自空间的作用力.........................................118

07 空间在肉眼不可见之下改变了.........................................120

08 金属会散发出光泽是因电子快速移动所致....................122

09 在汽车里就算打雷也很安全.............................................124

10 电容器是储存电的仓库.....................................................126

11 如何储存大量的电.............................................................128

12 电阻是连接宽广水道的细小水管.....................................130

13 电的流动──电流.............................................................132

14 载运砂石的观念也可以用来说明欧姆定律....................134

15 从电能到热能.....................................................................136

Column5

电在传送时会耗损！？.........................................138

第6章

一窥电磁的世界

01 磁铁的N极与S极为何分不开？.......................................140

02 磁力可证明移动中的物体会「缩小」.............................142

03 利用磁铁来产生电.............................................................144

04 线圈会在磁场中储存能量.................................................146

05 即使没有移动的电荷，电流还是存在！？....................148

06 电磁波是由振动的电场所产生！.....................................150

07 借由劳伦兹力来了解马达的作用原理.............................152

08 磁浮列车是如何前进的.....................................................154

09 以电容器让磁场旋转！.....................................................156

Column6

以微波炉来加热食物............................................ 158

附录 基本粒子的世界充满趣味！

01 光也具有粒子的特性.........................................................160

02 不接受分散能量的电子.....................................................164

03 无论多么巨大的物体都拥有波的特性.............................166

04 两者不可兼得──测不准原理.........................................168

05 基本粒子可以向上帝借用能量.........................................169

06 测不准原理使原子得以存在.............................................172

索引...........................................................................................174

由图像建立物理观念

以想像力登上物理殿堂

文◎牟中瑜（国立清华大学物理系教授）

许多物理重大突破均源自生动的想像

图像式思考是想像的重要延伸

物理学自十七世纪后即有突破性的发展，在一些领域上的进展，如牛顿力学、电磁学、相对论与量子力学的发展，不仅将人类的知识向前推进，并带动了科技的进步。许多科技的产品来自物理学的进展，例如人造卫星的发射使用了牛顿力学与牛顿重力定律、用来接收电磁波的电视机是电磁学的最佳说明实例、全球卫星导航系统使用了相对论，而电脑的发明则来自以量子力学为基础的半导体物理。

虽然这些科技的产品已直接影响到人类的日常生活，然而多数的人并不清楚其背后的物理，而当提到物理时，仍然觉得那是一个距离遥远、困难且令人生畏的学科。造成这样的印象，部分的原因是大多数与物理有关的读本都太严肃并缺乏想像的空间。实际上，物理学上许多重要的突破都来自超凡与生动的想像，而非来自机械制式的想法。

近代最着名的例子就是爱因斯坦，当爱因斯坦在十六岁──相当于目前的高中一年级时──就已经想像骑在光束上会见到的景象，对这个问题的持续关注与执着思考，最后导致他发现了相对论。除了想像在光束上驰骋外，爱因斯坦更经常借由思想上的实验来检验他的想法，因此他声称想像比知识更为重要。而本书所採用的图像式思考正是想像的重要延伸，是学习物理学的一个重要方式，但却也是过去国内物理教育比较欠缺的。

 

数学公式非学习物理的目的而是追求图像式思考的重要媒介

物理学是讲求精确的科学，而讲求精确可说是造成物理学困难而令人生畏之印象的主要原因。然而为了精确，物理学中常需要使用数学式子来精确陈述重要的结论或结果，因此使用数学或以数学推导在学习物理中是不可避免的。不过，数学的使用却往往成为多数人学习物理学的障碍，以为使用数学是唯一了解或说明物理的途径。

这样的认知常常使许多人在学习物理时，注意力集中在数学的推导而被数学牵着走，忽视了物理图像，因而往往在学习一些课题后，无法掌握这些课题的要点。实际上，为了精确，物理学虽然大量使用数学，但其目的在协助我们得到所谓的物理图像，数学的推导只是辅助推导精确的结果。这些所得到的物理图像可说是图像式思考的基础，指的是以生动图像的方式理解精确的结果，因此在经过必需的数学推导之后，一定要再回顾整个推导的逻辑，并勾画出问题或结论所获得的图像，才能掌握重点，比较有效地学习物理。

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本书来自日本，为针对业余的物理读者所写的一本高中程度的物理读本。除了以口语式的说明取代直接的数学式，作者透过使用大量而生动的图片，让读者知道每一单元的重点及其图像。书中内容先大致说明了物理学的概要、架构以及宇宙观，再透过之后的章节，循序渐进地介绍四大物理基础领域。建议读者读完全书后，可再重读刚开始的章节，如此可更有助于了解物理学的全貌。此外，本书主要特点是在文字说明的同时，一定配合图片的解说，充分掌握了学习物理时需注重「图像式思考」的要点，相信读者在图文合併的解说下，都能够清楚地掌握到物理的重点。

了解物理学是掌握现代科技的第一步，希望这本书的引用，能带动国内物理界以更活泼生动的方式来介绍与物理相关的课题，打破物理是一门生硬学科的印象，让更多的人能体会到物理学的奥妙。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，物理学是一门非常“酷”的学科，它能解释我们周围世界的运转规律，从微观粒子到宏观宇宙，无所不包。而《图解物理学更新版》这本书，恰恰将这种“酷”展现得淋漓尽致。书中不仅仅是讲解理论，更重要的是它赋予了这些理论生命。比如，在讲解相对论时，它通过一些穿越时空的趣味性插图，生动地描绘了时间膨胀和长度收缩的概念，让爱因斯坦的伟大思想变得触手可及。我甚至觉得，这本书有点像是一部物理学的“视觉大片”，每一页都充满了信息量和想象力。而且，它还巧妙地将物理学与科技发展联系起来，比如在介绍半导体物理时，就联系到了我们日常使用的各种电子产品，这种“学以致用”的思路，极大地增强了我学习的动力。它没有让我觉得物理学遥不可及，反而让我感受到，原来我们身边的许多科技，都建立在这些看似深奥的物理原理之上。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个在大学里被物理折磨得够呛的人来说，重拾物理知识的念头总是伴随着一丝忐忑。毕竟，那些复杂的公式和抽象的理论，总是在脑海里挥之不去。而《图解物理学更新版》的出现，就像是一场及时的甘霖。它并非简单地堆砌文字，而是通过大量精巧的图示，将那些难以理解的原理娓娓道来。我特别欣赏它在解释量子力学部分的处理方式，虽然我知道量子世界与我们的日常经验大相径庭，但书中通过一些比喻和模型，例如“薛定谔的猫”的生动描绘，让我对概率波、叠加态这些概念有了一个初步的、甚至是有些神奇的认知。而且，这本书的更新版在一些前沿物理学的介绍上也下了功夫，比如黑洞的形成、引力波的探测，虽然内容依旧是高度浓缩的，但配合其精美的插图，让我对这些令人着迷的宇宙奥秘有了更清晰的轮廓。它并非要将读者塑造成物理学家，而是希望我们能领略物理学的魅力，感受科学探索的伟大。这本书的价值，就在于它能够架起普通读者与高深物理学之间的桥梁，让我们在轻松愉悦的阅读体验中，悄然吸收知识的养分。

评分☆☆☆☆☆

拿到《图解物理学更新版》这本书，我首先感受到的是一种“减负”的轻松感。过去的物理书，总是让人觉得知识量巨大，理论密集，学习起来需要极大的毅力和耐心。但这本书，凭借其出色的图文结合，彻底改变了我的看法。它就像一位经验丰富的老师，用最直观、最生动的方式，引导我一步步走近物理学的世界。我特别喜欢它在讲解热力学部分时，那些关于分子运动的模拟图，它们让我能够“看到”气体分子的随机碰撞，理解温度和压力的变化是如何产生的。而且，这本书的叙述逻辑非常清晰，每个概念的引入都有充足的背景铺垫，不会让读者感到突兀。它还注重知识点的连贯性，让你在学习一个新概念时，能自然地将其与之前学到的知识联系起来。这本书的更新版，在一些现代物理学的进展方面也做了更新，这让我觉得它紧跟时代步伐，而不是一本过时的教材。总而言之，这本图解物理学，是一次非常愉快的学习体验，它让我对物理学产生了前所未有的亲切感和好感。

评分☆☆☆☆☆

我是在一次偶然的机会中翻到这本《图解物理学更新版》的，当时就被它清爽的排版和丰富的视觉元素吸引住了。它不像我过去看过的许多物理书籍那样，密密麻麻的文字配着寥寥几张示意图，而是把图作为了叙述的主体，文字则起到了画龙点睛的作用。在讲到电磁学部分时，书中对于电场线和磁感线的可视化处理，简直是神来之笔。我之前总是对这些看不见的“线”感到困惑，但通过书中那些精心绘制的、充满动感的图，我能直观地理解电荷之间的相互作用以及磁铁的极性如何影响周围的磁场。特别是在讲到法拉第电磁感应定律时，书中的动画式图解，模拟了导体在磁场中运动时产生的感应电动势，让我一下子就抓住了这个核心概念。此外，这本书在数学推导上也做了精简，更多地依赖于图形和直观的逻辑来解释物理现象，这对于我这种数学基础相对薄弱的读者来说，简直是福音。它让我在不被复杂的数学公式吓倒的情况下，也能领略物理学的智慧和美妙。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《图解物理学更新版》，我原本是抱着一种“看看图是不是很漂亮”的心态，毕竟物理这东西，文字说明总是有点枯燥。结果完全出乎意料，这本书的图解不仅仅是装饰，它们简直是理解那些抽象概念的“钥匙”。比如，在讲到牛顿运动定律的时候，书中用了一系列精美的动态示意图，清晰地展示了惯性、力和加速度之间的微妙关系，甚至是一些我之前怎么也想不明白的力的分解和合成，也因为这些图的辅助，变得一目了然。我尤其喜欢它在讲解波的传播时，那种循序渐进的视觉化过程，从涟漪扩散到声波、光波的特性，仿佛我真的能“看到”这些无形的力量在运动。而且，它还特别注重那些生活中的物理现象，比如解释为什么天空是蓝色的，或者汽车刹车时为什么会滑行，这些贴近日常的例子，让枯燥的理论变得鲜活起来，也更容易引起共鸣。对于我这种非专业人士来说，这本书提供了一种全新的、更直观的学习物理的方式，让我重新燃起了对物理学的兴趣，感觉自己好像真的能够理解那些曾经让我望而却步的公式和概念了。