跟大師學創造力7:愛因斯坦與相對論+21個科學練習

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傑若米.波倫
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  • 科学普及
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具体描述

  「想像力比知識更重要。
  因為知識是有限的,而想像力能裝得下整個世界。」
  ──愛因斯坦

  二十世紀物理學革命的旗手——愛因斯坦,是人類史上最富創造力的知識巨擘,更是一個具有良知、勇氣和社會關懷的思想家。

  當我們了解愛因斯坦愈多,對他的敬意就愈深!

  向愛因斯坦學好奇心與想像力,
  為你的獨立思考與科學素養奠定基礎!

  愛因斯坦小時候,是一個連話都說不好、經常遭人捉弄的孩子。五歲時,父親送他一個小指南針,激發他對萬事萬物的好奇,引領他一步步走向科學探索的天地,不僅為現代科學帶來開創性革命,更顛覆人們對宇宙與時空的認識。他的機智、善良與謙遜,甚至是一頭灰白的亂髮、俏皮的吐舌頭模樣,都讓人深深喜愛。

  本書以平易近人的筆觸、簡明易懂的趣味實驗,帶領我們更靠近這位偉大科學家的心靈,了解他對人類社會的巨大貢獻!

  ★    國小高年級以上適讀──自然、理化、數學科,補充教材首選!
  ★    收錄超過100張原文插圖或照片,兼顧人文、科學及藝術教育培養。
  ★    21個實驗活動,對照國小及國中自然、理化、數學等基礎課程內容,運用常見的材料,容易操作。包含:操作磁鐵與指南針、搭紙牌屋、觀察毛細現象、計算光的速度……等。
  ★    收錄科學家大事紀年表、重要名詞解釋、著作索引、參考網站等。

本書特色

  【跟大師學創造力】系列
  「讀寫科學史」最佳範本

  以科學家/藝術家的故事追根溯源,並設計隨手可作的簡單活動,體驗大師的發現與創造,幫助讀者「深度學習」,增進跨領域整合思考能力。本系列獲得全美科學教師聯盟推薦,更受到國內推廣科普的媒體及老師喜愛。

  五年級以上適讀。芝加哥評論出版社(Chicago Review Press)最受歡迎的跨領域人文x科學學習系列,以科學家/藝術家的故事,穿插有趣的實驗活動,獲得全美科學教師聯盟推薦!

  1伽利略的大發現+25個酷科學實驗
  2牛頓的物理學探索+21個趣味實驗
  3達爾文與演化論+21個自然實驗
  4達文西的藝術創舉+21個趣味活動
  5貝多芬與他的音樂+21個創意實驗
  6瑞秋.卡森與環境保育+21個生態實作
  7愛因斯坦與相對論+21個科學練習
  8梵谷的藝術創造+21個藝術活動
  9阿波羅登月任務+21個太空探索活動

得獎紀錄

  ★美國科學教師協會(NSTA)推薦系列
  ★系列得獎紀錄:
  【2017年OPENBOOK好書獎 最佳青少年圖書大獎】
  《跟大師學創造力1:伽利略的大發現+25個酷科學實驗》
  《跟大師學創造力2:牛頓的物理學探索+21個趣味實驗》

  【好書大家讀第74梯次推薦好書】
  《跟大師學創造力3:達爾文與演化論+21個自然實驗》

  【第41次中小學生優良讀物推介】
  《跟大師學創造力3:達爾文與演化論+21個自然實驗》
  《跟大師學創造力4:達文西的藝術創舉+21個趣味活動》
  《跟大師學創造力5:貝多芬與他的音樂+21個創意實驗》

本書媒體好評

  本書以深入淺出的方式,帶領讀者充分理解生活中的科學原理。──《學校圖書館學報》(School Library Journal)

  對國小中年級的孩子而言,愛因斯坦的「相對論」太難了嗎?只要跟隨本書清晰易懂的解釋、易於理解的類比,充滿好奇心的小讀者將一步步探索愛因斯坦的想像實驗。本書是認識愛因斯坦最好的資源!──《家庭教育雜誌》(Home Education Magazine)

  一本令人讀來興致盎然,結合了愛因斯坦個人軼事、生活史和科學成就的優質讀物。──美國科學教師協會

  你會在這本引人入勝的書中,找到大量材料來挑戰和激發你的想像力。──BookLoons書評網站
 
好的,以下是一本不包含您所提供书名的图书的详细简介: --- 书名:探索宇宙的边界:从牛顿到量子纠缠的物理学之旅 作者: [此处可填写一个虚构的或真实的物理学家名字] 出版社: [此处可填写一个虚构的或真实的出版社名称] 装帧: 精装/平装([具体尺寸,如230x160mm]) 页数: 约650页 定价: [此处可填写一个合理的定价] ISBN: [此处可填写一个虚构的或真实的ISBN] --- 内容简介 《探索宇宙的边界:从牛顿到量子纠缠的物理学之旅》是一部宏大而深入的科普著作,旨在为普通读者和对物理学有一定基础的爱好者,构建一座连接经典物理学与现代前沿理论的坚实桥梁。本书不追求碎片化的知识点罗列,而是以历史的脉络和科学的逻辑为主线,系统地梳理了人类认知自然规律的演进过程,重点剖析了从宏观世界到微观世界的两大革命性飞跃——相对论与量子力学的诞生及其深远影响。 第一部分:经典物理学的辉煌与局限(牛顿的遗产与热力学的曙光) 本书的开篇,带领读者回到十七世纪,重温艾萨克·牛顿爵士如何以其严谨的数学工具,为我们描绘了一个宏大而可预测的宇宙图景。详细阐述了万有引力定律、牛顿运动三定律的精妙之处,以及它们如何成功解释了行星运动和地球上的一切经典力学现象。 随后,视角转向十九世纪的能量与秩序问题。本部分深入探讨了热力学第一、第二、第三定律的意义,解释了熵的概念如何从一个纯粹的宏观现象描述,逐步揭示了宇宙运行的不可逆性和时间的方向性。我们审视了经典电磁学——麦克斯韦方程组的统一之美,它不仅预示了电磁波的存在,也为后续的物理学革命埋下了伏笔。这一部分的结尾,着重分析了经典物理学在面对黑体辐射、光电效应等微观现象时的“危机”,为引入下一阶段的革命性理论做好了铺垫。 第二部分:时空的重塑——狭义与广义相对论的革命 本部分是全书的重点之一,致力于以清晰的逻辑和直观的类比,解构爱因斯坦最伟大的两项成就。 首先,我们将探索狭义相对论的基石——光速不变原理和相对性原理。详细分析了洛伦兹变换如何取代伽利略变换,时间膨胀、长度收缩等反直觉的结论是如何在高速运动的世界中必然成立的。特别之处在于,本书不仅展示了 $E=mc^2$ 的惊人推论,更侧重于讨论它如何彻底改变了质量与能量之间的传统观念。 接着,本书迈入更深邃的领域——广义相对论。我们将追随爱因斯坦的思路,从等效原理出发,理解引力不再是牛顿所描述的“超距作用力”,而是时空几何的弯曲。本书将用大量的图解和思想实验,解释黑洞的形成、引力波的本质,以及宇宙学中广义相对论扮演的核心角色。我们还将讨论光线在引力场中的弯曲,以及水星近日点的进动等关键实验证据。 第三部分:微观世界的概率与不确定性(量子力学的建立) 随着人类的目光深入原子内部,经典物理学的确定性大厦开始崩塌。本部分系统地介绍了量子力学的诞生历程,从普朗克的能量量子化假设开始,到玻尔模型的成功与局限。 核心章节将聚焦于波粒二象性的阐释,解释德布罗意波的含义,以及双缝干涉实验在宏观与微观尺度下的哲学含义。本书将细致探讨海森堡的不确定性原理,阐明它并非源于测量技术的不足,而是自然界固有的基本属性。 在深入探讨薛定谔方程及其波动函数的概率解释后,本书将花费大量篇幅讨论量子力学的诠释问题,包括哥本哈根诠释、多世界诠释等,引导读者思考“观测者”在物理现实中的地位。 第四部分:量子前沿与未竟的统一 本书的最后部分着眼于现代物理学的前沿领域,特别关注量子力学在极端条件下的应用和挑战。 重点讨论了量子纠缠这一“鬼魅般的超距作用”。通过贝尔不等式实验的阐述,清晰地揭示了量子世界中非定域性的本质,及其对经典直觉的颠覆性冲击。本书将解释量子信息技术(如量子计算和量子加密)是如何从这些奇特的量子现象中汲取灵感的。 最后,本书将讨论当前物理学面临的最大挑战:寻求统一。简要介绍了弦理论、圈量子引力等试图调和广义相对论与量子力学的努力方向,并以对未来物理学可能图景的展望作结,激发读者对未知宇宙的持续好奇心。 本书特色: 1. 逻辑连贯的历史叙事: 每一项理论的提出都紧密关联于前一个理论的不足,让读者理解科学发现的内在驱动力。 2. 深入浅出的数学基础: 在不使用复杂微积分的前提下,最大限度地揭示核心物理概念的数学结构。 3. 丰富的思想实验: 穿插了大量经典思想实验,帮助读者在头脑中“演练”物理过程,培养物理直觉。 4. 超越教科书的哲学思辨: 探讨了物理学革命对人类世界观和哲学认知的深刻影响。 《探索宇宙的边界》是一次关于我们如何理解物质、能量、时间与空间的史诗般的旅程,它不仅传授知识,更旨在培养读者独立思考和质疑的能力,引领每一位探索者抵达我们已知宇宙的最前沿。

著者信息

作者簡介

傑若米.波倫(Jerome Pohlen)


  曾任小學科學教師、工程師、編輯,並設計出十幾個屢獲殊榮的科學教具,包括:《著名的實驗》、《微觀的世界》和《極端的天氣》。目前住在芝加哥。

譯者簡介

周宜芳


  自由譯者與編輯,喜歡分身於書房與廚房,領略創造的樂趣。賜教信箱:yifang.chou@icloud.com。
 

图书目录

總導讀/鄭國威
大事紀年表
謝 辭
給讀者的話:在頭腦裡做實驗
導 論:專利局專員

第1章    一個好奇又獨立的孩子
活動:羅盤與磁鐵
活動:紙牌屋
活動:從慕尼黑到米蘭

第2章    專利局時期與奇蹟之年
活動:毛細作用
活動:光電效應
活動:光的速度

第3章    狹義相對論
活動:穿越太空
活動:相對運動
活動:同時性
活動:時間膨脹
活動:雙胞胎悖論
活動:Z星球上的光速

第4章    不穿襪子的教授
活動:藍色的天空與紅色的落日
活動:加速的電梯
活動:會彎曲的光
活動:日食

第5章    廣義相對論

第6章    名氣與迫害

活動:其他星系
活動:膨脹的宇宙

第7章    美國與原子彈
活動:連鎖反應

第8章    為和平和人權挺身而出
活動:帆船挑戰
活動:等效原理
後記:永恆的愛因斯坦
參考資源
延伸閱讀
網站與景點
 

图书序言

  • ISBN:9786267069813
  • 叢書系列:STEAM
  • 規格:平裝 / 184頁 / 19 x 24 x 1 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

導讀

【跟大師學創造力】系列 總導讀
鄭國威(泛科知識 知識長)


  身為一介投身科學知識傳播與教育領域的文科生,我一直在找尋兩個問題的答案。第一個問題是,要怎樣讓比較適合文科的孩子不要放棄對理科的好奇心與興趣?第二個問題是,要怎樣讓適合理科的孩子未來能夠不要掉入「專業的詛咒」。

  選擇理科或文科,通常不是學生自己由衷的選擇,而是為了避免嘮叨跟麻煩,由環境因素與外人角力出的一條最小阻力路徑。孩子對知識與世界的嚮往原本就跨界,哪管大人硬分出來的文科或理科?更何況,過往覺得有效率、犧牲程度可接受的集體教育方針,早被這個加速時代反噬。當人工智慧加上大數據,正在代理人類的記憶與決策,而手機以及各種物聯網裝置,正在成為我們肢體的延伸,「深度學習」怎麼會只是機器的事,我們人類更需要「深度的學習力」來應對更快速變化的未來。

  根據國際學生能力評量計(PISA,Programme for International Student Assessment),臺灣學生雖然數理學科知識排名前列,但卻缺乏敘理、論證、思辯能力,閱讀素養普遍不足。這樣的偏食發展,導致文科理科隔閡更遠,大大影響了跨領域合作能力。

  文科理科繼續隔離的危害,全世界都看見了,課綱也才需要一改再改。但這樣就能解決開頭問的兩個問題嗎?我發現的確有解法,而且非常簡單,那就是「讀寫科學史」,先讓孩子進入故事脈落,體驗科學知識與關鍵人物開展時到底在想什麼,接著鼓勵孩子用自己的話來回答「如果是你,你會怎麼做?」「如果情況變了,你認為當時的XXX會怎麼做?」等問題,來學習寫作與表達能力。

  閱讀是Input,寫作是Output,孩子是否真的厲害,還得看他寫了什麼。炙手可熱的STEAM 教育,如今也已經演變成了「STREAM」—其中的R指的就是閱讀與寫作能力(Reading & wRiting)。讓偏向文科的孩子多讀科學人物及科學史,追根溯源,才能真正體會其趣味,讓偏向理科的孩子多讀科學人物及科學史,更能加強閱讀與文字能力,不至於未來徒有專業而不曉溝通。

  市面上科學家的故事版本眾多,各有優點。仔細閱讀過這系列,發現作者早就想到我尋覓許久才找到的解法。不僅故事與人物鋪陳有血有肉,資料詳實卻不壓迫,也精心設計了隨手就可以體驗書中人物生活與創造歷程的實驗活動,非常貼心。這套書並不只給孩子,我相信也適合每個還有好奇心的大人。

 

用户评价

评分

這本書的取向讓我聯想到,或許愛因斯坦的成功,有一部分歸功於他對「簡單」的執著。相對論的優美之處,就在於它用極簡的幾條基本假設,建構出一個解釋宇宙的宏大體系。我非常期待這本書能展示,他是如何從繁雜的現象中,提煉出那些核心的、普世的真理。如果書中的練習能引導我們練習這種「化繁為簡」的能力,那對於我們處理日常工作中的複雜問題,也會有極大的幫助。台灣的職場文化有時候很強調細節和流程,反而容易讓人忽略了背後最根本的原理。我希望透過這本書,能夠學習到如何像愛因斯坦一樣,退後一步,用更宏觀、更優雅的視角去看待眼前的難題。而且,既然是「大師學」,我會很在意作者在詮釋愛因斯坦的思維轉折時,是否加入了足夠的人文關懷和歷史脈絡,而不只是冰冷的知識傳輸。一個好的傳承,需要將智慧的「溫度」也一併傳遞下來。

评分

這本書光是書名就讓人眼睛為之一亮,「跟大師學創造力」這幾個字,就已經抓住了我這個對科學充滿好奇心的讀者。我一直覺得,真正的創新不是憑空想像,而是建立在紮實的基礎和對世界的深刻理解上,而愛因斯坦無疑是那個時代最頂尖的頭腦之一。我期待這本書能帶領我進入那種「跳出框架」的思維模式,讓我明白偉大的科學家是如何看待問題、如何提出看似天馬行空卻又無比精確的假設。比起那些枯燥的教科書,我更希望能透過這本書,感受那種探索未知的熱情,那種打破常規的勇氣。畢竟,在這個什麼都講求速度和效率的時代,真正有價值的創造力,往往需要時間去醞釀,需要對既有知識的不滿與挑戰。我很想知道,書中提到的那些「科學練習」,到底是如何引導我們去模仿愛因斯坦思考路徑的,是透過邏輯推演,還是更偏向於直覺的啟發?無論如何,這個主題對於想要在自己的領域有所突破的人來說,絕對是一劑強心針。

评分

老實說,我對量子力學和相對論這些東西,一直抱持著一種既敬畏又有點遙遠的態度。總覺得那是天才們的世界,我們這些凡人看看熱鬧就好。但是,「跟大師學創造力」這個標籤,立刻讓我感覺親切了許多。它暗示著,愛因斯坦的成功,或許不只在於他有多聰明,更在於他有一套獨特的工作方法或思考習慣是可以被學習和模仿的。我最感興趣的是,書中是如何將抽象的物理概念,轉化為具體的、可以操作的「創造力」練習。例如,當他提出光速不變的假設時,背後是不是有一些日常觀察被他用奇特的方式連結起來了?我希望這本書可以提供一些情境模擬,讓我們在讀完理論後,可以自己動手「玩」一下那些思考實驗,而不是光看文字敘述就覺得頭昏腦脹。這種動手做的感覺,對於深化理解來說,是文字難以取代的。如果這21個練習真的能幫我打開一點點心智的門,讓我看事情的角度多了一層深度,那麼這本書的價值就不僅僅停留在科普層面了,而是轉變成一種自我提升的工具。

评分

每次翻開一本關於物理學大師的書,我心裡總會有一點點小小的期待,那就是能不能在複雜的公式和理論背後,瞥見一點點他們身為「人」的樣子。愛因斯坦的故事,從他年輕時的沉悶工作,到後來震撼世界的理論發表,中間肯定充滿了無數次的掙扎和頓悟。我希望這本書不只是在介紹相對論的內容,更重要的是,能深入挖掘他那種獨特的「想像世界」的方式。書名裡的「21個科學練習」聽起來就蠻吸引人的,我猜測這可能不是那種讓你拿出筆來算積分的練習,而是更像是一種思維遊戲或認知訓練,引導我們如何去質疑我們習以為常的時空觀念。在台灣的教育體系裡,我們總是被教導要吸收既有的知識,很少有機會去真正「質疑」這些知識的根基。如果這本書能提供一些具體的、可以操作的方法,讓我這個理工白癡也能稍微摸到那種「偉大思維」的邊緣,那真的就太值得了。我特別好奇,這些練習會不會涉及到一些哲學層面的探討,因為我覺得真正的科學突破,往往都伴隨著深刻的哲學反思。

评分

看到這本書的組合——愛因斯坦與相對論,再加上實用的「科學練習」,我立刻聯想到這是一個非常「務實」的創造力指南。在當今社會,大家都在談論跨領域整合,而相對論本身就是物理學史上最偉大的跨領域思維展現之一,它徹底改變了我們對時間和空間的既有認知。我期望這本書能仔細梳理出,愛因斯坦是如何在既有的牛頓力學框架下,看到那些不協調的裂縫,並勇敢地提出一個全新且更宏大的結構。這中間的「創造」過程,才是最迷人的部分。我希望書中的敘事口吻可以活潑一點,不要過度學術化,畢竟目標是「創造力」,而不是培養下一位諾貝爾獎得主。我特別想知道,這21個練習中,是否有關於「如何與權威觀點對抗」的訓練?因為真正的創造往往需要顛覆現狀,而這需要極大的心理韌性。如果這本書能傳遞出那種「質疑一切的勇氣」,那對我來說,比學會任何一個公式都要來得重要。

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