一次看懂自然科學

內(nèi)容概要

當人文遇上科技，會激起什麼樣的靈光與火花？一頭華髮、睿智幽默的劉炯朗教學四十年，深受學生敬愛。年逾七十，面對知識總不失赤子之心，仍熱愛求知、不斷學習，自詡「深受西方影響的中國讀書人」。2005年，劉炯朗接下電臺邀約，主持「我愛談天你愛笑」節(jié)目，深入淺出地為讀者介紹天文地理、文學歷史等領域的重要大事，將科學與人文巧妙結(jié)合，引發(fā)熱烈回響。透過個人的學思歷程，劉校長期勉年輕人：不要畫地自限，要有廣泛興趣。順從自己的喜好，培養(yǎng)專業(yè)以外的興趣，感受世界的美好。本書收錄二十六篇自然領域相關文章，用輕鬆詼諧的筆調(diào)帶領讀者一窺科學之美，包括：銀河為什麼又叫牛奶路？奧卡姆的剃刀可以拿來做什麼？費米先生為什麼陷入兩難？外星人根本不存在？或者只是我們沒看到？「追星族」們?nèi)绾慰駸崽綄た茖W真理之美？牛痘、抗生素的發(fā)明其實是一連串偶然？為什麼圓形是最經(jīng)濟的形狀？你是不是忙不停又瘦不了？……

作者簡介

　　劉炯朗　　1934年出生於廣東，在澳門完成中學教育，1956年畢業(yè)於**成功大學，1962年取得美國麻省理工學院電機博士學位?！　∠柔崛谓天堵槭±砉W院及伊利諾大學香檳校區(qū)，並曾兼任伊利諾大學香檳校區(qū)助理副校長等，1998年回臺擔任**清華大學校長，作育英才無數(shù)；並以資訊工程之國際學術聲望，於2000年獲選為中央研究院院士。　　近年更悠遊於寫作、廣播、演講等領域，幽默的談吐及豐富的學養(yǎng)深得學生及閱聽大眾喜愛。

書籍目錄

一、談天1.天有多大？人類對天文的興趣是自然而然、未曾停歇的。宇宙這樣大、歷史那麼久，天文學真是門大學問。到底，天文學家怎麼測量、估計這些數(shù)字呢？2.宇宙的中心點這是科學中一個有趣也常常有用的原則。假如有兩個不同理論可以解釋一個現(xiàn)象的話，那麼，比較簡單的就是正確的。3.尋找外星人究竟，外星人根本不存在呢？還是真有外星人，只不過我們沒看到？4.德瑞克方程式天文學家德瑞克在一九六一年所提出。我們可以用這個方程式來估計，宇宙中大概有多少個可能跟我們聯(lián)繫的外星文明。5.從大爆炸開始宇宙長的是什麼樣子？宇宙有沒有一個開始？讓合理又美麗的大爆炸模型告訴你。6.追星有一套大爆炸模型絕不是幻想出來的，而是天文學家們觀測和演算的結(jié)果。且看這群「追星族」如何探索星星們的祕密。7.世上最幸運的人全身癱瘓快五十年的科學家霍金，在天文物理學方面有非凡貢獻。從他身上，我們看到了勇氣、毅力與感恩。8.霍金與黑洞霍金在天體物理學和宇宙論方面有非常傑出的貢獻，尤其對黑洞領域的研究，更是他的代表作之一。9.當科技遇上人文同時身兼麻省理工學院科學和人文教授的萊特曼，在一九九三年出版了《愛因斯坦的夢》一書，帶讀者領略在不同的時間觀念下，會是個什麼樣的世界。10.再探愛因斯坦的夢如果，時間像水流；如果，一生只能活一天；如果，沒有什麼會發(fā)生、會改變……二、說地11.阿基米德的頓悟用別人沒有想到的方法，看到別人沒有看到的東西，想到別人沒有想到的地方。12.科學中的偶然有時，一點意外、一個偶然的啟發(fā)會引導我們更小心地去看、更深入地去想，最後得到重要的發(fā)現(xiàn)和結(jié)果。13.花粉、染料、抗生素科學發(fā)現(xiàn)，不僅來自深入的思考。同時，也要留心擺在眼前的明顯事實。14.眼睛會說話心理學家發(fā)現(xiàn)，嬰兒已有判斷目光方向的能力，而且他們比較喜歡別人正視的目光。15.圓周率怎麼來？每個人都會算圓的直徑、面積。你知道圓周率是怎麼找出來的嗎？為什麼圓形最經(jīng)濟？16.蝴蝶變貴人一點小差異往往導致截然不同的結(jié)果。一隻小蝴蝶，有可能就是你我的貴人。17.炸彈客與王羲之我們總是無法斷言一件事會不會發(fā)生。事實上，只要運用正確的分析和計算，就能估計出發(fā)生的可能性。三、論人18.從打噴嚏說起有人在想你？把魔鬼趕出去？上帝保佑你！19.當壓力來敲門身為現(xiàn)代人，經(jīng)常擔在肩上、掛在口上、放在心上的，大概就是「壓力」這兩個字。20.壓出來的文明病高血壓、新陳代謝癥候群….可能都是壓力來搞鬼。21.忙不停卻瘦不了？感受壓力時，大腦會刺激好幾種荷爾蒙釋放，而其中之一就有刺激食欲的效果。22.鴉片接收器與難忘的貓王沒錯，適度的壓力能讓人忘卻疼痛、記性變好，過度的壓力當然就會出現(xiàn)反效果了。23.睡得好，人不老睡眠堪稱人生大事。睡眠不足時，荷爾蒙該減少的沒少，該多的不夠。對身心都造成壓力。24.學會與壓力共舞壓力總是無可避免。面對壓力的重要原則就是樂觀接受，在既定的狀態(tài)下，努力做到最好。25.完美的追求多好才叫好？多美才是完美？科技進步讓我們有更多不一樣的選擇，有關道德、倫理、責任的界線，卻是愈來愈模糊。26.基因工程時代的倫理觀科學和技術的勝利，已讓我們失去謙卑敬畏的心。人，不一定要勝天。

章節(jié)摘錄

　　摘自〈德瑞克方程式〉　　「在太空外，有沒有外星人的存在？」應該是每個人都曾經(jīng)有的疑惑?！竿庑侨恕怪皇莻€比較通俗的名詞，嚴格地說，是地球以外「有智慧能力的生命」（extra-terrestrial intelligence）。有關「外星人是否存在？」這個問題，有以下三個不同的回應：　　第一個回應是，「不一定吧？假如他們真的存在，為什麼我們還沒有看到呢？」這個回應源自二十世紀鼎鼎有名的物理學家費米（Enrico Fermi）。一九五○年，當費米和同僚談到外星人存在與否這個問題時，費米的回應是「外星人在哪裡？」（Where is everyone？）表面上費米的回應可以解釋為「我不相信外星人存在」，但從客觀的科學觀點來解釋，費米的回應是「既然你說按照科學數(shù)據(jù)的分析估計，宇宙間應該有外星人存在，而且，照今天科學和技術上的成就來估計，我們可以想像得到外星人會有來到地球探訪的能力，那麼，如何解釋為什麼我們到現(xiàn)在還沒有看到一個外星人呢？」這個說法就叫做「費米的兩難論」（Fermi's Paradox），就是外星人根本不存在呢？還是真有外星人，只不過我們沒看到而已？　　第二個回應是，「他們是可能存在的，讓我們想辦法去聯(lián)繫他們，跟他們交換訊息」。一九五九年，兩位天文物理學家科可尼（Giuseppe Cocconi）和莫里森（Philip Morrison），提出「外星人存在」的可能的想法，並且具體建議偵測外星人發(fā)出的訊號的作法?！　〉谌齻€回應是，「宇宙這麼大，歷史這麼悠久，按照若干數(shù)據(jù)的分析估計，外星人、外星文明是應該存在的」。這個想法的基本論點可以用一個例子來說明，假如我們讓一大群、很大很大一群猴子在電腦上敲敲打打，總有隻猴子會敲出一套莎士比亞全集，還有一隻猴子會敲出一套唐詩三百首。宇宙的歷史大概是一百四十億年，光是銀河就有差不多一千億顆恆星，宇宙差不多有一千億座銀河，這些都是龐大得難以想像的數(shù)字。一九六一年，美國有位天文學家德瑞克（Frank Drake）提出一個方程式，用來估計在銀河裡外星文明的數(shù)字，這就是有名的「德瑞克方程式」（Drake Equation）?！　〗又覍⒅鹨挥懻撨@三個觀點。其實，當我們問：「外星人是否存在？」這個問題時，有人會反問：「管他們是否存在？我才不在乎。」這是消極的看法，我後面的討論裡會談到，「即使他們存在，我們要不要跟他們來往」的一些顧慮。讓我先從費米的兩難論談起?！　∫卮鹳M米的兩難論，我們有兩個解套的可能：一是找出足夠理由論證，說明外星人是不可能存在的。其二則是相信外星人是存在的，一個可能是，或許他們留下痕跡，我們沒有看到，或許看到了，卻不願意承認這是外星人留下來的痕跡；另一個可能是，他們還沒有和我們聯(lián)絡上。讓我們一一來細看，為什麼外星人不可能存在？　　一個解釋是，人類是宇宙中最原始的生命，得等人類逐漸演進後，別的星球上才會有外星人出現(xiàn)。但是，單在銀河系統(tǒng)裡，就有許多遠比太陽更老的恆星，這些恆星在一百萬年前已經(jīng)存在，那麼他們技術和文明的發(fā)展，應該比我們早了一百萬年?！　∵€有一個解釋是，地球可能是唯一或者非常少數(shù)的地方，有適當?shù)沫h(huán)境讓生命孕育進化。太陽和地球間天體運行的關係，地球和月亮間的潮汐，水和其他化學元素的存在，都相當獨特，具有讓生命孕育進化的條件?！　×硗庖粋€解釋是，智慧、語言、科學和技術的發(fā)展，不一定是生命孕育進化中的必然現(xiàn)象。因此，人類也許是唯一循著目前文明發(fā)展的軌跡走過來的有智慧能力的生物。不過，當我們稍後討論德瑞克方程式時，德瑞克會說這些理由並不充分?！　≠M米的兩難論的另一個解套的可能，是外星人是存在的，只不過我們看不到他們的痕跡，或者是我們看到而不願意接受這是外星人留下來的。自古以來，人類都在天空看到來路不明的飛行物體，簡稱為UFO（Unidentified Flying Object）?！杜f約聖經(jīng)》以西結(jié)書的第一章裡，描寫以西結(jié)聽到上帝的話，看到一朵周圍有光輝的雲(yún)，其中有一臺由四個輪子和四個動物支撐的車子。中國宋代科學家暨政治家沈括在他寫的《夢溪筆談》二十一卷裡，描寫在揚州地方，看到天上一個有半張床那麼大的外殼，打開後，裡面有一顆珠，「殼中白光如銀……爛然不可正視……其行如飛；浮於波中?！故迨兰o哥倫布駕船橫越大西洋時，也看到遠處閃閃有光的一個物體。到了近代，世界各地常常有人說看到飛碟、來路不明的飛行物體。這些都可以解釋為外星人的交通工具，甚至有人看到外星人在天空上、在玉米田裡寫的大字，這些都是外星人存在的痕跡。另外一個說法是，人類就是外星人的後裔，那麼我們的老祖宗在什麼地方呢？還有一說是，外星人把我們?nèi)勘O(jiān)禁在地球，就像個動物園，不讓我們和他們有接觸?！　≠M米兩難論的另一個解套可能是，外星人是存在的，只是，到目前為止，他們還沒有跟我們聯(lián)絡上而已。為什麼還沒聯(lián)絡上呢？是不是因為時空的距離，使得他們送出的訊號或者太空探索的工具還沒有抵達？這似乎不太可能，因為宇宙已經(jīng)有一百四十億年的歷史。那麼，是他們不想和別人聯(lián)絡溝通嗎？太空中數(shù)以百萬的不同文明，總有些想對外聯(lián)絡溝通吧？還是因為他們想儘量低調(diào)、避免外來侵擾的危險呢？那麼為什麼這些侵擾不來傷害我們？是不是因為他們送出來的訊號我們聽不懂？這就把我們帶到接下來要談的下一段，一九五九年科可尼和莫里森提出的偵測外星人發(fā)出的無線電訊號的想法?！　〖偃缯娴挠型庑俏拿鞔嬖冢覀冊撊绾巫C明他們的存在，進而跟他們聯(lián)絡溝通呢？一九五九年，科可尼和莫里森發(fā)表了一篇被稱為「經(jīng)典中的經(jīng)典」的論文。他們認為，在一個高度文明社會裡的外星人，一定會送出些訊號，透過這些訊號和其他文明社會接觸。這些訊號會是什麼樣子的呢？從傳送速度和傳送的集中性來考量，他們會選擇電磁波；若從電磁波在太空及地球表面的衰減來考量，他們會選擇電磁波頻率不低於每秒一百萬赫（megahertz）、不高於三百億赫。只是，在這麼大的一個範圍裡，他們會選哪個頻率呢？（未完）

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　　「我最要推薦的是書中引導思考方式的邏輯推理，這是臺灣目前教育非常缺乏的一項?！埂　。樘m

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