跟大師學創造力2:牛頓的物理學探索+21個趣味實驗 (電子書)

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凱麗‧何理翰
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具体描述

【跟大師學創造力1-5】 系列
學習寫作與表達能力 ,「讀寫科學史」最佳範本

  以科學家/藝術家的故事追根溯源,和隨手可作的簡單活動,體驗大師的創作歷程,更能幫助讀者「深度學習」,增加閱讀能力及跨領域整合思考能力,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。

  鄭國威(泛科學總編輯及共同創辦人)總導讀
  張東君(科普作家)專文導讀
  姚荏富 (LIS線上教學平台科學史作家)驚艷推薦

  向近代物理學之父牛頓學創造力——
  物體為什麼一定會往下掉?行星為什麼會在固定軌道上運行?

  我不知道世界怎麼看我,但在我眼前的,是一片真理的浩瀚汪洋,完全還沒有探索過。

  ★ 向牛頓學創造力的10個好方法
  1.對事物保有獨特的看法。
  2.保持好奇,具備高度的專注力。
  3.擁有一本屬於自己的空白雜記本,並經常使用它。
  4.遇到問題時,習慣從每個角度思考,才能下結論。
  5.看世界的方式,永遠可以和別人不一樣。
  6.在學校生活中,交到真正的朋友。
  7.找到適合自己的導師。
  8.提出一連串的大哉問,不斷延伸有興趣的主題清單。
  9.獨處,思考和懷疑。
  10.永遠保持觀察事物的習慣。

  牛頓是個性怪異的奇才,在短短的幾年間,他在物理學、天文學和數學領域都有領先時代的新發現,他發明反射式望遠鏡,解釋行星和彗星的運動,發現光具備多重色彩的本質,並開創數學知識的嶄新領域──微積分。

  牛頓的三大運動定律影響了物理學的各個領域:研究光的光學;研究熱、能量和氣體的熱力學;還有電力學和磁力學。牛頓以隻手改變科學進展的進程,拉開啟蒙時期的序幕。牛頓不是現代科學家,而是「一腳踩在中世紀、另一腳踏在通往現代科學之路」的先鋒者。

  本書以豐富的筆觸,描繪這位精采又複雜的人物,讓我們看到一個英國小村莊的牧羊農之子,如何成為歷史上最有影響力的物理學家。

  本書附有21個實驗活動,對照國小及國中自然、理化等基礎課程內容,運用常見的材料,容易操作。包含:製作水車、製作稜鏡、三大運動定律練習、機率計算、水鐘與燭鐘……等。並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,方便查找。

本書特色

  ★5年級以上適讀──物理、化學、數學、天文,STEM補充教材首選!
  ★收錄超過200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、理化等基礎課程內容,運用常見的材料,容易操作。包含:製作水車、製作稜鏡、三大運動定律練習、機率計算、水鐘與燭鐘……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。

  跟大師學創造力1-5 系列 陸續出版
  5年級以上適讀。芝加哥評論出版社(Chicago Review Press)最受歡迎的學習系列,以科學家/藝術家的故事,穿插有趣的實驗活動,結合人文與實作活動的跨領域學習!

  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

名人推薦

  鄭國威 (泛科學總編輯及共同創辦人)
  張東君 (金鼎獎及吳大猷科普著作獎翻譯類得主、科普作家)
  姚荏富 (LIS線上教學平台科學史作家)
  全美科學教師聯盟

  全美科學教師聯盟
  《學校圖書館期刊》(School Library Journal)
  《書單》(Booklist)
  潛水鳥書店(BookLoons)
  一致推薦

  何理翰帶領讀者認識這位科學巨人的卓越成就,以及對社交的疏離。本書結合清楚易懂的文字敘述和引人入勝的編排格式,集地圖、圖表、歷史照片和物理學活動於一冊。──《書單》(Booklist)

  本書是為孩子而寫,也是教師和家長絕佳的參考資源。──《銜接》Connect)

  粉飾雕琢、政治正確的名人故事,通常讓學童倒胃口。然而,何理翰卻為中年級讀者提供一個耳目一新、詳盡而全面的觀點,一窺這位有史以來最偉大科學家的面貌。──潛水鳥書店(BookLoons)

  本書故事的時間軸從1642年牛頓雙親的婚姻展開,至1727年牛頓過逝時結束,講述牛頓的一生,以及他所生活的時代。本書述及牛頓在伍爾茲索普的童年、在劍橋的求學歲月(他在此時期寫出三大運動定律),以及擔任皇家鑄幣廠廠長和皇家學會會長的時期。藉由活動單元說明數學和物理學觀念,也揭露更多歷史細節,適用於物理課的補充教材,也是學校和公立圖書館實用的選書。──摘自《學校圖書館期刊》(School Library Journal)
《宇宙的奥秘:从古至今的科学探索》 内容简介: 本书带领读者进行一场跨越时空的科学探险,追溯人类认识宇宙的宏伟历程。我们不从单一科学家的视角切入,而是以文明发展的脉络为线索,展现科学思想是如何一步步从神话、哲学猜想到严谨的实验与数学模型。全书分为四大篇章,深入浅出地探讨了人类在不同历史阶段对自然界最本质问题的思考与突破。 第一篇:神话与哲思的黎明——早期宇宙观的形成 在文字尚未普及的时代,人类如何解释日升月落、四季更迭?本篇将聚焦于古代文明(如美索不达米亚、古埃及、以及早期中国)如何构建其世界图景。重点探讨了早期宇宙模型的特征:地心说、四元素说等概念的诞生背景及其社会功能。 随后,我们将深入古希腊的黄金时代。这里是理性思维的摇篮。我们将详细剖析柏拉图的“理念世界”对早期物理学构想的影响,以及亚里士多德的机械论宇宙观——它凭借其无可辩驳的逻辑和对日常经验的完美契合,统治了西方思想界近两千年。我们不仅阐述其理论核心(如“自然倾向”与“四因说”),还会探讨其局限性,为后来的科学革命埋下伏笔。这一部分旨在展示,早期的“科学”是哲学、数学和经验观察的混合体,其目的在于构建一个和谐、可理解的整体秩序。 第二篇:观察的突破与数学的武装——科学革命的前奏 本篇聚焦于文艺复兴晚期到十七世纪初期的关键转变。科学不再仅仅是思辨,而开始强调精确的、系统的观察。 我们将重点介绍哥白尼的“日心说”如何从根本上动摇了人类在宇宙中的中心地位,以及其背后隐藏的数学优雅性诉求。随后,我们将详细分析第谷·布拉赫的精密天文观测数据,这是革命得以发生的基础。 关键人物提香·布拉赫的出现标志着一个时代的转折。本书将细致阐述他如何整合理论与观测,最终导向了行星运动三大定律的发现。这些定律,用简洁的数学语言描述了天体的行为,极大地削弱了亚里士多德体系的根基。我们还将讨论伽利略在实验物理学上的先驱性工作,特别是他对落体运动的定量研究,以及他如何通过斜面实验巧妙地克服了观测障碍,并确立了惯性运动的初步概念。 第三篇:宏大体系的构建——经典物理学的巅峰 本篇将深入探讨人类思想史上最伟大的综合性成就之一——经典物理学的构建。这一阶段的标志是理论的统一性和预测的精确性。 核心内容将围绕万有引力定律的建立展开。我们将详述它是如何将天体的运动与地面的物体运动统一在一个普适的数学框架之下的。本书将分析该理论的逻辑结构、对潮汐现象的解释,以及它在数百年间解释和预测了绝大多数宏观现象的强大能力。 同时,我们将探讨麦克斯韦电磁理论的辉煌。本书将清晰梳理从法拉第的电磁感应实验到麦克斯韦最终写出完整的麦克斯韦方程组的全过程。我们将重点解析这四个基本方程的物理意义,它们如何预言了电磁波的存在,并将光确认为一种电磁现象,从而将光学、电学和磁学融为一体,构建了一个完美的经典物理学殿堂。本篇旨在向读者展示,当观察、实验、数学工具和理论推理完美结合时,科学能达到的震撼高度。 第四篇:超越边界的探索——现代物理学的视野与未来挑战 尽管经典物理学取得了巨大成功,但进入二十世纪后,面对微观世界和高速运动的挑战,旧的框架开始出现裂痕。 我们将用通俗易懂的方式,介绍爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论。重点阐述时间与空间的相对性、质能等价原理(E=mc²)的革命性意义,以及广义相对论如何重新定义了引力——将其描述为时空自身的弯曲。 随后,我们将触及量子世界的奇特景观。本书将介绍黑体辐射、光电效应等实验如何催生了普朗克和爱因斯坦的量子概念。我们将讨论波粒二象性、不确定性原理等核心概念,帮助读者理解微观粒子行为的概率性和非直观性。本书不会陷入复杂的数学推导,而是专注于解释这些理论对世界观的根本性冲击——确定性是如何被打破的。 结语:未竟的旅程 最后一部分将展望现代物理学的最前沿挑战,例如对统一场论的追求、暗物质和暗能量的谜团,以及宇宙学中关于大爆炸模型的最新观测证据。本书旨在强调,科学探索永无止境,每一次伟大的发现,都只是通往更深层奥秘的阶梯。 本书适合对科学史、物理学基本概念感兴趣的普通读者,以及希望了解人类如何一步步揭示宇宙奥秘的求知者。全书力求图文并茂,语言流畅自然,避免生硬的术语堆砌,让读者在阅读中获得启发与乐趣。

著者信息

作者簡介    

凱麗‧何理翰(Kerrie Logan Hollihan)


  她為青少年和孩童而寫作,她覺得年輕人應該接受從事實理解歷史的挑戰。「我在研究、寫作之時,除了描述現象,也思索如何解釋現象背後的原因。」著作曾獲得多項殊榮,如《史密森雜誌》(Smithsonian Magazine)、全國科學教師協會(National Science Teachers Association)、芝加哥公共圖書館和少年圖書指南(Junior Library Guild)等媒體或機構的肯定與讚譽。她喜歡透過學校參訪或在網站上與年輕讀者互動,也樂於走進社區中心或讀書會,接觸好奇心旺盛的成人讀者。

譯者簡介

周宜芳


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

图书目录

重要事件紀年表
序言:絕頂聰明又特立獨行的牛頓
 
第一章

不凡的少年
製作你專屬的「雜記本」
製作水車
自己做寫字用的墨水
 
第二章
在劍橋求學的歲月
月的盈缺
觀察鐘擺運動
 
第三章
特立獨行的牛崸
水鐘好?還是燭鐘好?
眼睛會騙人
你的緯度有多高?
 
第四章
牛頓的大哉問
製作防疫面具
 
第五章
牛頓靈「光」乍現
自製稜鏡
牛頓環
用光驗證反平方定律
 
第六章
牛頓的祕密歲月
破解煉金詩密碼
水晶花園
 
第七章

科學世界最重要的一本書
牛頓第一定律
牛頓第二定律
牛頓第三定律
 
第八章
尋求變化
拋物面的力量
勝算有多少?
用繩球進行力的遊戲
 
第九章

倫敦歲月
棺材板蘋果派
肖像畫裡的線索
 
第十章
獅吼聲漸歇

图书序言

  • ISBN:9789869550802
  • 規格:普通級 / 初版
  • 出版地:台灣
  • 適讀年齡:9歲~15歲
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平板
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:42.0MB

图书试读

跟大師學創造力系列 總導讀
◎鄭國威(泛科學總編輯及共同創辦人)


  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劃(PISA,Programme for International Student Assessment),台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。

序言
  
  牛頓看到事物的規則。他看到日常生活、日出到日落以及春夏秋冬的節奏。他從太陽、月亮和星星在天空的穩定運行看到了規則。儘管他觸摸不到「遠在天邊」的任何東西,他仍思索著天體的運行是否依循「近在眼前」的一切所遵照的同一套定律。
  
  牛頓會製作小風車、水鐘、日晷和風箏,並從中看到風力、水力和日照如何使其作用。這個小男孩透過雙眼和手指的觸覺,感知到宇宙天地同為一體。牛頓開始推想,宇宙萬物運作的背後,必然有某個共通的道理。
  
  當牛頓還是個小男孩時,太陽、月球和星星都繞著地球轉的說法正要開始被推翻。在學校上課的日子以及週日上教堂,牛頓或許都曾聽說一種說法,上帝把地球以及地球上的人類安置在宇宙中心。然而,在離伍爾斯索普很遠的地方,有少數幾個人大膽質疑地心說這種核心信念。
  
  等到牛頓上大學時,地心說已經站不住腳。但是,一如所有的大學生,牛頓還是要研讀古典學,尤其是古希臘文。希臘思想家很少質疑地心說。最重要的希臘哲學家亞里斯多德相信,宇宙像個一層套著一層的透明球,月球、太陽和星星在專屬層圈裡各安其位。根據亞里斯多德的學說,在月球層之外,一切是恆常不變的。此外,牛頓的教授也同意亞里斯多德的看法。
  
  亞里斯多德不認為宇宙是一個整體,相反地,他認為宇宙可以分為兩個部分——「天上」和「人間」。「天上」是完美的,「人間」是混亂的。地球和蒼穹絕對不可能運行如一體。
  
  然而當牛頓逐漸長大成人後,他敢於質疑亞里斯多德的世界觀。他鑽研希臘、伊斯蘭和中世紀思想家的著作;他思索哥白尼、克卜勒和伽利略等文藝復興時期天文學家所描述的天體模型。他問道,物體,如樹上的蘋果,為什麼一定會往下掉?
  
  後來,牛頓從這個想法出發,建構出一個確切的模型,成為能夠通盤解釋這些現象的第一人。
  
  牛頓是「自然哲學家」,也就是我們通稱的科學家或物理學家。牛頓研究的是世界的體系,他的物理學成為科學革命皇冠上的寶石。西元約一五○○年至一七○○年是個變動的年代,人們學習藉由觀察、實驗和建立形式化方法以驗證各種事物的本質。
  
  牛頓發現了一套簡單俐落的法則連結「天上」與「人間」。他根據這項發現,寫出史上最有影響力的書之一:《自然哲學的數學原理》,簡稱《原理》。
  
  沒錯,牛頓不但是個好奇的人,也是個讓別人覺得好奇的怪人。推崇敬佩他的人很多,不過討厭鄙夷他的人也很多。許多人就是不喜歡他。
  
  確實,英格蘭最聰明的自然哲學家是個特異的怪人。牛頓具備高度的專注力,可以埋頭工作一連好幾個月,幾乎廢寢忘食。不過短短幾年,他在物理學、天文學、光學和數學都有驚人的發現,但卻不曾告訴過任何人。
  
  牛頓的內在世界仍然令人費解,只有他自己真正知道有什麼在他的腦袋宇宙中運行。牛頓生性孤僻、傲慢而善妒,記仇可以記一輩子(有事實為證)。到了晚年,他沒有什麼朋友。有時他會怨恨母親、敵視繼父,甚至想著該如何毀掉他們的房子。
  
  心性如此激烈尖刻的牛頓,做任何事應該都會搞砸,然而他的思想卻領先同時代的所有人。他問道:「我要如何解釋天與地的運作都是根據同一套簡明的計畫?」
  
  牛頓提出重要的大哉問,而他也找到了解答。 

用户评价

评分

總結來說,我對這本書的期待值是建立在它能否成功地連結「歷史人物的思維模式」與「現代的實踐應用」這兩端。牛頓的時代離我們很遠,但他的問題意識和解決問題的邏輯,其實是永恆的。如果這本書只是停留在讚頌牛頓有多厲害,那它就失去了意義。我更希望看到的是,作者如何解構牛頓是如何從日常的觀察(比如蘋果落地)提煉出普遍的規律,而這套「從個案到通則」的創造性過程,又是如何被現代人應用在我們的生活或工作上。這本書如果能成為一本實用的「思想工具箱」,而不只是一本歷史傳記,那我絕對會強力推薦給身邊所有對深度思考感興趣的朋友。這才是真正的「學」大師,不是學他做了什麼,而是學他怎麼思考的。

评分

最近在社群媒體上看到很多關於「跨領域學習」的討論,這本書似乎正踩在這個點上。牛頓不只是物理學家,他還涉及光學、數學,甚至鍊金術(雖然這點很有爭議)。我很好奇,作者是如何平衡地介紹這些面向的?畢竟,如果太偏重某一方面,就會讓「創造力」的主題顯得失焦。真正的天才,往往是能從看似不相關的領域中找到連結點。我期待這本書能提供的不只是牛頓的成就清單,而是他那套將不同知識體系融會貫通的「心智地圖」。這種能力在現今這個資訊爆炸的時代更加稀缺,我們都在被要求專精,但真正推動世界進步的往往是那些能看到整體結構的人。如果這本書能提供一個模範,讓我們窺探到偉大思想家是如何建立自己的知識體系的,那它的教育價值就超越了一本單純的科普讀物。

评分

從排版和編排的角度來看,我還蠻在意電子書的閱讀體驗。畢竟是物理學探索,裡面一定少不了圖表、公式或者實驗步驟的圖解。如果電子書的排版在不同裝置上(像是手機和平板)表現不一致,或者圖文對齊出現問題,那閱讀起來絕對是種折磨,更別提去「探索」複雜的物理概念了。我希望它在數位化處理上是精良的,尤其是那些實驗步驟的圖示,必須清晰到一個讓人不需要回頭重複閱讀的程度。而且,作為一本台灣出版的書籍,我還會觀察它在術語翻譯上的習慣。是沿用通用的國際標準,還是有採用本土化的、更貼近台灣教育體系的用詞?這會直接影響到我們閱讀時的順暢度。好的電子書排版,是讓你「忘記」自己在用電子閱讀器,而是完全沉浸在內容本身。

评分

這本書的封面設計真的蠻有吸引力的,那種古典又帶點現代感的排版,讓人一看就知道裡面應該是走深度內容,而不是那種浮誇的勵志書。我特別注意到「探索」這兩個字,感覺它不像只是在講一些教科書上的冷知識,而是真的會引導讀者去思考,去模仿那些偉大科學家是如何看待世界的。畢竟,現在坊間的科普書爆炸多,很多都只是把複雜的觀念用很簡單的方式包裝,但讀完後總覺得少了點什麼,像是沒有真正抓住科學精神的精髓。我希望這本書能夠提供的不只是「知道」,而是「如何知道」的方法論。如果它能深入淺出地解釋牛頓時代的思維模式,那對我來說價值就非常高了。畢竟,我們現在看牛頓的理論都覺得是理所當然,但站在他那個時代,要提出那些革命性的想法,背後的心理素質和觀察角度絕對是值得我們學習的。

评分

說實話,我對「趣味實驗」這塊比較有保留,但同時也充滿期待。通常「趣味」兩個字一出來,很多時候就變成小朋友才做的、有點幼稚的把戲,內容深度可能不夠。不過,如果這本書能把那些經典的物理概念,透過一些相對容易在家庭環境中操作的實驗來呈現,那就太棒了。重點是,這個實驗的設計不能只是「照著做然後看到結果」,而是要能讓讀者在操作的過程中,自己去質疑、去假設、去驗證,最好還能連結到書中牛頓探索時遇到的困境或 Aha Moment。如果實驗只是為了炫技,那跟網路上那些五分鐘教學影片沒什麼兩樣。我比較欣賞的是那種「設計精良的教學工具」,能讓人真正體會到科學的魅力和嚴謹性,而不是變成一場馬戲表演。希望作者在這部分的拿捏能很到位,既要有足夠的趣味性吸引人翻下去,又得保持學術上的準確性。

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