50則非知不可的物理學概念(2版)

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Joanne Baker
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具体描述

  Joanne Baker在《50則非知不可的物理學概念》中,以連續五十篇清晰而簡明的短文,說明了掌管我們物理世界如何運作的發現、定律、原理和理論。

  Baker不但概述並解釋了像「克卜勒行星運行定律」以及「牛頓萬有引力定律」這些人類對物理世界瞭解的歷史性突破,而且還拆解了現代科學理論中,有時常令人感到十分迷惘的複雜內容——從「普朗克定律」到「包立不相容定律」,還有像是「薛丁格的貓」以及「弦理論」。在本文之外,另附有一系實用有趣的內容,包含物理學家的生平簡介、相關概念的大事記、說明用圖表,以及大師引言。

  這本清楚、好讀,又容易理解的《50則非知不可的物理學概念》,是非專業人士一窺現代物理學的最佳入門書,Baker最擅長將最複雜、最具挑戰性的概念,輕易地寫成一般人都看得懂的文字。
 
好的,以下是一部不包含您提及的《50則非知不可的物理學概念(2版)》内容,且字数大约1500字的图书简介。 --- 寰宇探秘:宏观与微观的交织史诗 一部跨越宇宙尺度,探索物质本源,重塑我们对存在理解的深度科普巨著。 卷首语:在无限的尺度间追寻真理 人类对世界的好奇心是永恒的驱动力。我们仰望星空,试图捕捉遥远恒星的光芒;我们也俯身探究微尘,试图揭示粒子世界的深层结构。本书并非对现有教科书内容的简单重复或重新编排,而是一次更为宏大、更具哲学思辨深度的探索之旅。它聚焦于那些定义了我们宇宙框架、驱动了技术革命,却常常在基础教育中被割裂或浅尝辄止的核心议题。 我们试图搭建一座桥梁,连接起宏观的星系运动与微观的量子纠缠,揭示隐藏在看似不相关现象背后的统一性。这不是一本仅仅告诉你“是什么”的书,更是一本引导你思考“为什么会这样”和“接下来会怎样”的思维工具箱。 --- 第一部:时空的结构与引力的本质(从古典到相对论的飞跃) 本部分深入剖析了我们赖以生存的时空结构,并追溯了牛顿经典力学向爱因斯坦革命性理论的演变历程。我们不满足于简单介绍引力定律,而是着重探讨了引力的几何学本质。 1. 欧几里得视界之外的几何学: 我们将详细审视黎曼几何如何在广阔的宇宙尺度上取代了平直的欧几里得空间。探讨弯曲时空如何精确地描述了行星轨道、潮汐现象,乃至光线的偏折。书中将通过丰富的历史背景和思想实验,解释测地线(Geodesics)的概念,即物质在时空中遵循的“最短”或“最直”路径,是如何成为引力的真正表现形式。 2. 动量的深层含义: 经典物理学中对动量和能量的讨论是基础,但本书进一步探讨了在非惯性参考系中,我们如何引入虚构力(如科里奥利力和离心力)来维持动力学方程的形式。这不仅仅是数学技巧,更是理解地球自转对天气系统、导弹制导产生影响的关键。 3. 引力波:时空涟漪的实证: 从理论预测到LIGO的首次直接探测,引力波天文学开辟了观测宇宙的全新窗口。本书将详细解析双黑洞并合产生的时空扰动,及其信号的特征。我们将讨论如何从这些极其微弱的信号中提取出关于极端天体物理过程的宝贵信息,以及这对检验广义相对论的极限构成了何种挑战。 --- 第二部:物质的边界与量子世界的怪诞(探索不可分割的基石) 当我们深入到原子核的尺度,经典物理学的直觉彻底失效。本部分致力于剖析量子力学如何彻底颠覆了我们对实在性的认知,并构建了现代物理学的微观支柱。 4. 量子场论的优雅与必要性: 我们超越了早期的波函数理论,直奔量子场论(QFT)的核心。解释为什么粒子不再被视为独立的“小球”,而是激发态的“场”。重点解析狄拉克方程如何将狭义相对论引入量子力学,并自然地预言了反物质的存在。 5. 纠缠现象的哲学意涵: 贝尔不等式的实验验证终结了局域实在论的希望。本书深入探讨“鬼魅般的超距作用”(Spooky Action at a Distance)的真正含义,即非定域性(Non-locality)是宇宙的基本属性之一。我们不探讨如何用它进行“超光速通讯”,而是聚焦于它对信息、测量和实在性本质的深刻挑战。 6. 夸克与强相互作用的禁闭: 探索质子和中子的内部结构——夸克。着重解释量子色动力学(QCD)中“渐近自由”与“禁闭”这一对看似矛盾的现象是如何通过胶子与夸克的相互作用来实现的。理解为什么我们永远无法观测到孤立的夸克,是理解强核力的关键。 --- 第三部:能量的转化与守恒的极限(热力学与信息时代的交汇) 本部分关注能量的流动、耗散与转化,从宏观的热机效率到微观的信息熵,揭示了热力学第二定律在宇宙命运中的核心地位。 7. 熵的宇宙学意义: 熵不仅仅是混乱程度的度量,它更是时间之箭的指示器。我们将探讨热力学第二定律如何定义了时间的方向性,以及它在宇宙膨胀、恒星死亡和黑洞形成过程中所扮演的角色。 8. 耗散系统与复杂性的涌现: 偏离平衡态的开放系统如何能自发地产生高度有序的结构(如湍流、生命现象)?本书将介绍普里高津(Prigogine)的耗散结构理论,解释在远离热平衡的条件下,系统的非线性演化如何导致复杂性的“涌现”(Emergence)。 9. 信息、熵与计算的物理学: 信息的本质是物理的。我们将追溯香农的信息论,并将其与玻尔兹曼的统计力学熵联系起来。深入讨论兰道尔原理(Landauer's Principle),即擦除一个比特信息所必须付出的最小能量代价,这为我们理解计算的物理极限提供了基石。 --- 结语:未竟的统一场——基础物理学的未来方向 本书的终点,也是更宏大问题的起点。我们将回顾当前物理学面临的几大未解难题:引力如何量子化?暗物质和暗能量的本质是什么?标准模型的局限性在哪里? 本书旨在提供一个清晰的路线图,让读者理解物理学家们正在如何尝试构建一个能将所有已知的基本力(电磁力、弱核力、强核力以及引力)统一起来的终极理论框架。它鼓励读者以一种批判性、跨学科的视角,继续追问宇宙深层的奥秘。这不是知识的终点,而是思维的起点。 适合对象: 对宇宙学、量子力学有强烈兴趣,寻求深入理解现代物理学核心概念,并渴望将不同学科知识融会贯通的求知者。

著者信息

作者簡介

Joanne Baker


  Joanne Baker於劍橋(Cambridge)攻讀物理學,並在1995年於雪梨大學(University of Sydney)獲得博士學位。她是《科學》(Science)雜誌的物理學編輯,專長為宇宙太空和地球科學。

譯者簡介

李明芝


  畢業於台灣大學心理學研究所,曾就讀美國密西根州立大學家庭與兒童生態學系博士班。熱愛閱讀、興趣廣泛,愛好自由與文學創作,決定脫離單一學術生涯,朝多元生活邁進。目前專職翻譯、寫作及享受旅行、生活。譯有《第一次當媽媽就上手》(信誼基金出版社)、《演化的力量》(博雅書屋出版社)、《雙面好萊塢》(博雅書屋出版社)、《進入你的感官世界》(聯經出版公司)、《發展心裡學》(學富文化出版社),以及親子、心理相關之文章和會議摘要,另著有數篇短篇小說和遊記。

图书目录

緒論

物質運動

01馬赫原理
02牛頓運動定律
03克卜勒定律
04牛頓萬有引力定律
05能量守恆
06簡諧運動
07虎克定律
08理想氣體定律
09熱力學第二定律
10絕對零度
11布朗運動
12混沌理論
13白努利方程式

波的秘密
14牛頓顏色理論
15惠更斯原理
16司乃耳定律
17布拉格定律
18夫琅禾費繞射
19都卜勒效應
20歐姆定律
21弗來明右手定則
22馬克士威爾方程式

量子謎題
23普朗克定律
24光電效應
25薛丁格波動方程式
26海森堡測不準原理
27哥本哈根詮釋
28薛丁格的貓
29 EPR悖論
30包立不相容原理
31超導性

解開原子結構
32拉塞福的原子
33反物質
34核分裂
35核融合
36標準模型
37費曼圖
38上帝粒子
39弦理論

時間和空間
40狹義相對論
41廣義相對論
42黑洞
43奧伯斯悖論
44哈伯定律
45大爆炸
46宇宙膨脹
47暗物質
48宇宙常數
49費米悖論
50人擇原理

詞彙表

 

图书序言

  • ISBN:9786263176386
  • 叢書系列:EZLEARN
  • 規格:平裝 / 216頁 / 17 x 23 x 1.1 cm / 普通級 / 單色印刷 / 2版
  • 出版地:台灣

图书试读



  當我跟朋友提到這本書的時候,他們都開玩笑地說,關於物理,你真的一定得知道的第一件事情就是:物理很難。儘管如此,我們每天都還是會用到物理。當我們看著鏡子、或戴上眼鏡時,我們會用到物理的光學。當我們調鬧鐘時,我們就進入了時間的軌道;當我們使用地圖時,我們遨遊在幾何的空間。我們的手機,藉由看不到的電磁波連上衛星,讓我們彼此聯繫。然而,物理學並不全然屬於技術層面。沒有了物理,就沒有月亮、彩虹、鑽石。即便是在血管裡流動的血液,都遵循著物理定律,所以這是一門自然界的科學。

  現代物理學充滿了驚奇。量子物理透過質疑物體存在的特有概念,顛覆了我們對世界的認識。宇宙論提問的則是宇宙到底是什麼。宇宙如何形成,而我們為何在此?我們的宇宙是否很特別,或者其實是某種必然的結果?往原子內部看去,物理學家們發現一個潛藏的、幽靈般的基本粒子世界。就算是最堅硬的桃花木桌子,最主要的組成卻也是「空的空間」,其中的原子是由核力的支架來支撐。物理學源自於哲學,某種程度又因為凌駕日常經驗的新穎且意想不到的世界觀,返回到哲學。

  然而,物理學不只是虛構想法的集合,而是根植於事實和實驗。科學方法不斷地提升物理定律,就像電腦軟體會抓蟲並且增加新的模組。若有了證據可依,就能容許重大的思考轉換,但接受則需要時間。哥白尼(Copernicus)提出地球繞太陽轉的想法(日心論),花了一世紀以上的時間才被廣為接受,不過接受新知的速度已逐漸加快,像是量子物理和相對論,在十年內就加入了物理學的行列。但即便是最成功的物理定律,仍然得持續不斷地繼續接受檢驗。

  本書將帶領你來一趟短短的物理世界之旅,從基本的概念,像是地心引力、光和能量,到量子理論、混沌以及暗能量等現代物理學。希望這本書能像是一本精彩的旅遊書,吸引你去發現更多物理的奧妙。其實,物理不只是基本原則,而且還相當有趣!

用户评价

评分

最近台灣社會對於跨領域知識的渴求越來越高,尤其在科技發展日新月異的當下,對基礎科學的理解不再只是學生的功課,而是每個關心未來的人的必修課。這本《50則非知不可的物理學概念(2版)》的出版時機抓得非常準確。它似乎瞄準了一群對基礎科學有好奇心,但可能因為學生時代的陰影而對物理望之卻步的社會大眾。我猜測「2版」的出現,也代表了第一版獲得了市場的肯定,這通常意味著內容經過了時間的檢驗,並且可能針對讀者的回饋進行了修正或更新。這樣的書籍,不該只是陳述事實,更應該提供一個思考的框架。我希望它能引導讀者去質疑我們習以為常的物理現象,去思考牛頓、愛因斯坦他們在提出理論時,面對的是怎樣一個世界觀的衝擊。如果能激發出那種探索未知的熱情,它就成功了。

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坦白說,我對於市面上很多科普書的「廣度」常常感到不滿意,它們可能淺嘗輒止地提到了很多概念,但每一個都講得太淺,無法建立起紮實的知識結構。因此,我對這本書「50則」的選擇性非常感興趣。這50個概念的取捨,絕對是展現作者功力的關鍵。它會選擇多深入到粒子物理的邊緣,還是著重於經典力學的穩固基礎?是會把熱力學講得像生活指南,還是會深入到熵增的宇宙宿命論?我的期望是,這50則概念之間應該存在著某種內在的邏輯串聯,或許是以歷史發展為主軸,或許是以現象分類為依歸,這樣讀者在閱讀完第15則後,能自然而然地對第16則產生預期和連結。如果這50則知識點是零散且孤立的,那麼讀者讀完可能只會覺得知識量增加了,但整體理解力卻沒有提升。我期待這本書能提供的是一座知識的階梯,而非一堆散落的積木。

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我們都知道,物理學往往與「反直覺」畫上等號,很多時候,我們在日常生活中建立起來的經驗法則,在微觀世界或高速運動的世界裡是完全失效的。因此,對於一本旨在「非知不可」的書籍來說,如何處理這些反直覺的內容,是判斷其優劣的試金石。我希望作者在介紹例如波粒二象性或時間膨脹這些「顛覆常識」的概念時,能夠極其謹慎且有條理地鋪陳。首先,需要先建立讀者對「常識」的認知基礎,然後,再溫和地引入實驗結果如何推翻或擴展了這個基礎。如果作者只是直接拋出結論,讀者的大腦會立刻啟動防禦機制,感覺自己在被「灌輸」而不是「學習」。成功的科普書,應該是引導讀者自己「發現」科學的奇妙,而不是被動接受。這需要極高的同理心和清晰的邏輯鋪陳,我非常期待這本書在這方面能給我帶來驚喜。

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這本書的封面設計真的很引人注目,設計師選用了一種低調又不失質感的深藍色調,搭配上醒目的白色和橘色字體,讓「50則非知不可的物理學概念」這個標題在眾多科學書籍中脫穎而出。我會拿起這本書,很大一部分原因就是被它的視覺風格吸引。翻開書頁後,內頁的排版也相當用心,字體大小適中,行距也掌握得很好,閱讀起來不會感到壓迫或吃力,這對於想深入了解物理概念的讀者來說,是非常重要的細節。書中穿插的插圖或示意圖,雖然我還沒仔細看內容,但從封面和簡介就能預期,它們應該是經過精心挑選,用來輔助複雜理論的視覺化呈現,而不是隨意拼湊的裝飾品。總體來說,從包裝到內在的視覺呈現,這本書散發出一種專業且友好的氣息,讓人感覺這並非是一本艱澀難懂的教科書,而是一本真正想帶領讀者輕鬆入門的引路書。我對這樣有誠意的製作感到十分欣賞,希望內容也能同樣紮實精彩。

评分

身為一個平時不太接觸嚴肅科學的讀者,我對這類科普書籍最在意的就是作者的敘事功力。光是「50則非知不可」這個數字,就點出了它想提綱挈領、抓出核心的企圖心,這表示它必須非常擅長「篩選」和「轉譯」。我期待作者能夠用一種非常生活化、貼近日常經驗的口吻來闡述那些聽起來高深莫測的物理定律。例如,如果能將量子糾纏比喻成某種你我都能理解的社交現象,或者將相對論融入到我們每天搭乘交通工具的經驗中,那就太棒了。畢竟,物理學的樂趣就在於它解釋了我們身邊的一切,如果能避免過多的數學公式,轉而強調概念的邏輯脈絡和背後的哲學意涵,那麼這本書的價值就會大大提升。我希望讀完後,不是只背了幾個專有名詞,而是真的能對這個世界的運作方式產生更深層次的「啊哈!」時刻,那種醍醐灌頂的感受,才是科普書最迷人的地方。

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