物理與頭腦相遇的地方

出版时间：2009年12月28日  出版社：天下文化  作者：K. C. Cole  页数：294  译者：丘宏義  
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前言

　　物理是一種生活方式　　──柯爾　　牛頓本人，和那些……攻擊他的人……一定會對最近的論點感到詫異，這論點說：自然哲學和「價值」無關，自然科學本身應當「無價無值」；對那些追求人生方向的人來說，從我們最好的自然事物的智識中，不會學到任何東西。即使少許的科學……對人之價值而言，卻是有無限承諾的東西。——小藍得爾（John Herman Randall, Jr），《牛頓的自然哲學》　　以前物理科學被稱為自然哲學，可是不幸的是，哲學課程中已經不教物理了。這事態令人感到驚奇。因為我所知的物理學家，在與我的談話中及他們之間的談話中，都充分瞭解這一點，即：在塑造我們人性及倫理世界的看法時，我們對於物質世界的想法，會有很深刻的影響。對這些物理學家而言，物理是文化及哲學的一部分。在本書的各章中，柯爾女士能以類似物理學家之間討論這問題的方法，以同一深思的渠道向非物理學家談及這些問題。——法蘭克．歐本海默（Frank Oppenheimer），探險博物館創辦人（探險博物館是一家在舊金山的博物館，專於科學及認知。)　　這本新版的書，以前的名字是《和應振動：反省「物理為一種生活方式」》[1]。本書已大量重新修訂過，加入了許多的新材料，許多段落都已經大筆琢磨過，或者根本取消。再者，書中的材料已經重新組織成三部分，分別討論不同的命題。　　前言〈生活在太空中〉，定下了這書的哲學框架，同時解釋了某些偏愛；本書中的闡說及語調皆導自這些偏愛。　　第一部〈瞭解的藝術〉，探索了許多物理學家的方法；他們用這些方法嘗試著去看那些看不見的東西，去瞭解實體宇宙；這個宇宙很可能在人類感官、領悟能力之外。　　第二部〈發動者及震撼者〉，討論使世界萬物運轉的力及贗力（pseudoforce）和近代物理的基礎：量子力學及愛因斯坦的狹義相對論及廣義相對論。　　第三部〈線及結〉，追蹤物質世界中某些不斷重複織出的模式（pattern）。有些是節奏，它們像和應振動：你朝任何自然萬物去看時，它們都會隨時跳出。其他的則是物理學家面對的難題，例如因與果之間的關係；解答極為困難，可是物理學家仍然不斷設法去搜尋它們的解。　　【注釋】　　[1]譯注：和應振動的原文是 sympathetic vibration。如果把兩根弦繃緊，把一根弦撥了發音，而如果第二根弦的頻率與第一根的一樣，那麼第二根弦不久也會振動而發音，這稱為和應振動。如果在橋上步行時，步行的頻率與橋的一樣，也可能引起和應振動，有時會把橋振塌。因此軍隊步行過橋時一定要亂步走。請見本書各章。　　

内容概要

　　物理是一種生活方式，相對論在談些什麼？許多人心目中的相對論就只是這句話：「所有的事都是相對的。」事實上，愛因斯坦的理念幾乎正好相反，相對論的主旨是：很多事情是絕對不變的。量子力學很玄、超現實嗎？　　其實不然。你爬樓梯時，不管是一階一階走，還是一次跳過好幾個階梯，你總不會以為樓梯像斜坡，可以隨意踏在1/2階或3/4階的地方吧？　　這就是量子力學的內涵。大自然本來就是結結巴巴的，不是很滑順。《物理與頭腦相遇的地方》蒐羅了牛頓、愛因斯坦、費曼、波耳、加莫夫、歐本海默等等物理大師的智慧，把偉大科學家推敲物理觀念的竅門與藝術，古典力學、相對論及量子力學的精髓，物理科學思想的演變，統統梳理出頭緒來。　　愛因斯坦說：「物理的書總是充滿了複雜的數學公式，可是思想及理念而非公式，才是每一個物理理論的開端。」《物理與頭腦相遇的地方》只用了E＝mc2這道著名公式，不包含任何複雜的數學，將是你的頭腦與物理歡喜相遇的開端。

作者简介

　　柯爾　　美國南加州大學安納堡傳播學院教授，《洛杉磯時報》科學專欄作家（1994年迄今），經常在《紐約客》、《紐約時報》、《新聞週刊》、《華盛頓郵報》、《哥倫比亞新聞評論》等媒體發表文章。1995年、2004年、2005年三度獲得「美國最佳科學寫作獎」，2002年獲得「美國最佳科學與自然寫作獎」。由於頻頻獲獎，而有「科學寫作界之達文西」的封號。著有《數學與頭腦相遇的地方》（The Universe and the Teacup）、《物理與頭腦相遇的地方》（First You Build a Cloud）等書。柯爾女士成長於巴西首都里約熱內盧、美國紐約州，曾在東歐待過數年，早年的寫作焦點在政治評論與女性議題。1980年代，與舊金山探險博物館（Exploratorium）創辦人法蘭克．歐本海默（Frank Oppenheimer）成為知交後，開始對科學產生濃厚興趣，從此鑽研科學，筆耕不輟。育有一女一子，目前定居在加州聖摩尼卡。

书籍目录

自 序 物理是一種生活方式 柯爾導 讀 愛情、互補、因果關係及其他 丘宏義前 言 生活在太空中像牛頓或愛因斯坦這一類的天才之成為天才的原因是：他們問很天真的問題，結果是，問題的答案卻是驚天動地的。 第一部 求知的藝術 第一章 科學如隱喻當物理學家說電子像粒子，他用的是隱喻式的比較，就如詩人寫愛情像一朵玫瑰花。 第二章 正確？錯誤？幾乎可以確定，愛因斯坦一定會錯。至少他錯的意義就如他證明牛頓力學是錯的一樣。 第三章 瞧出端倪科學是極令人興奮的探險，我們非但是觀眾，也是演員。 第四章 科學的審美觀「它很簡單，因此它美，」費曼提到重力定律時這麼說。 第五章 自然的互補解答不只一個解答，萬能的答案並不存在。 第二部 發動者及震撼者 第六章 力和贗力以四種所謂的自然界基本作用力，來瞭解贗力，那就很容易了。 第七章 量子躍遷現在大家看到的大自然，是結結巴巴的或顆粒的，從一數量跳到另一數量去，從來不橫越這二者之間。 第八章 相對說來大眾心目中的相對論就只是這句話：所有的事都是相對的。事實上，愛因斯坦理念的涵義，幾乎正好相反。 第三部 線及結 第九章 波和四濺的水花波是自然界中特別持續不斷的模式，影響遠大，四濺的水花只是曇花一現的事件。 第十章 共振的魔力共振不只是冷酷無情的放大器，它也是我們耳朵聽到的音樂。 第十一章 對稱性和影子影子是失去了的影像，但影子也和原來的光一樣，富含資訊。 第十二章 有序及無序費曼說：「在不可逆的過程中失去的不是能量，而是機會。」 第十三章 因與果如果事出必有因，那麼我們就是齒輪；如果事出不必有因，我們僅是一堆骰子而已。 第十四章 差之毫釐，失之千里如果強作用力稍弱，或者電力稍強些，原子、物質可能就不存在了。 後 記 推動力及影響力從愛因斯坦的理念，到我的「物理學家朋友」原創的洞見。 附 錄 延伸閱讀 

章节摘录

生活在太空中物理的書都充滿了複雜的數學公式。可是思想及理念，而不是公式，才是每一物理理論的開端。——愛因斯坦及殷菲德（Leopold Infeld），《物理之演化》[1]科學的發現，這個偉大房屋中的新房間，已經使人們改變了對於這屋子牆外事物的看法……我的論題是，（這些發現）真的給了我們一個有效益及有關聯的類比；在某些處於科學範疇或者其朦朧意識之外的人類問題，這些類比是很急需的。——羅伯．歐本海默，《科學與一般性的瞭解》[2]科普作家一直都在宣稱某類事件的深刻重要性，如宇宙最終的命運，或者在（宇宙創世）最初一兆分之一秒時發生的事件。我們把這些寫下，好像人們都和諺語說的一樣，徘徊不安地顛坐在椅邊，焦急地等著知道質子是否會（在1032年後[3]！）自行衰變，或者微子[4]內部是否有神神祕祕地放進去的一些質量。我們使他們屏息等待著這類的奧祕，如搜尋頂夸克或宇宙常數[5]。有時我不禁要想，有多少讀者早上起來，睡眼仍舊惺忪之際，正掙扎著去找襪子來穿的時候，是否會起疑，有沒有必要把這些遠不可及的宇宙角落看得這麼重要？確實，重要性並不很明顯。可是宇宙大尺度構造中的生動奧祕，以及原子的內臟，和我們之間的關係要比我們想像到的要大得多。科幻小說把「太空」旅行去的地方描述成，似乎這些地方有奇異及外星情調的景色，是遠而又遠的星系所在地，那裡可能是古怪生物的家。然而我們多水的世界整天整夜地就在太空中打轉，而那些古怪生物之中至少就有我們——組成是血肉及骨骼，這些血肉骨骼的最終結組成則是夸克。太空不是外星人的土地。內太空（原子內部）也不是。它們是我們居住的地方。更引人矚目的也許是，科學的理念幾乎已經溜進了我們文化及語言的每一面向。我們說，人們（就如磁石似的）互相吸引或互斥，習性的力量，因及果，無序度及量子級的躍遷，時間及空間。我們的語言中已大量撒進了科學的隱喻；而科學的語言也不可避免地滲入了日常生活印象的用語。大多數的科學家都很有理由去懷疑，是否這種嘗試有可行性，亦即：把他們很精確下了定義的理念用在捉摸不定的人類事務上。可是也有同樣多的科學家認為，科學與人文之間已經遭受了令人心痛而且也不自然的隔離。科學不僅是一些事實的綜合；科學是許多理念的綜合體，這綜合體形成了我們的文化脈絡，我們透過這脈絡去看這個世界。科學影響了幾乎所有環繞我們的事物，也受到這些事物的影響。這些事物包括從宗教到奴隸的地位。

媒体关注与评论

　　柯爾運用比擬的技巧非常神妙，她幫助我們把科學觀念給視覺化了。　　——《舊金山紀事報》　　柯爾的書會改變許多人對於物理的恐懼，這本書讓讀者打開了視野，看清楚物理科學和我們周遭物質世界間的關係……非常生動而迷人。　　——《書目》　　柯爾展示了科學理念如何給予我們數以千計的新方法，來豐富我們對於日常世界的見識。　　——霍夫史達特，《哥德爾、艾雪與巴哈》作者