從經驗法則、科學驗證到宏觀、微觀世界,
人類窮究自然事物之理,試圖更接近真理與極限。
物理的好奇,源自我們從小問不完的「為什麼」。那些浩瀚又天馬行空的思索與答案,從古典物理學至近代量子力學,隨著新的理論和思考方法推進新科技的發展,仍不斷擴延與持續探索之中……
「為什麼避震器要使用彈簧減震?」、「為什麼救護車接近時的聲音較為高亢,遠去實則較低?」、「為什麼微波爐能加熱食物?」、「為什麼天空會被晚霞染紅?」、「為什麼我們聽得見聲音、看得見顏色?」、「為什麼可以看見夜空中的星星?」這些存在生活周遭的問題、複雜的自然現象,大至宇宙小至基本粒子,都能透過物理學歸結為簡潔的道理。更因為研究進展對微觀世界的進一步理解,透過新科技的應用使我們的生活更加便利。
物理學,就是有關萬物之理的一門學問。世界上存在著難以計數的自然現象,可從力學、熱學、波動學、電學等古典物理學至近代的量子學,對於這個世界的理解得到愈來愈完整的解答。本書分章介紹這五大領域的要點,透過許多生活中的例子並搭配圖文並列的撰述方式,使讀者能輕鬆地建立完整且脈絡清晰的基礎概念,讓物理學變得有趣又簡單。
物理學上許多重要的突破都來自超凡與生動的想像,而非來自機械式的想法。⋯⋯本書所採用的圖像式思考正是想像的重要延伸,是學習物理學的一個重要方式。──牟中瑜(國立清華大學物理學系講座教授)
- 推薦序 由圖像建立物理觀念以想像力登上物理殿堂
- 作者序 愉快學習物理體驗物理美妙之處
- 第1章 探訪物理的世界
- 01 解答「為什麼」即物理的精髓
- 02 為何物理中一定要有數學式
- 03 支撐物理的五大支柱
- 04 「物理入門」的第一道關卡了解原子的構造
- 05 以支配自然的四種作用力為主軸來學習「物理學」
- 06 物理思考的原點——「克卜勒定律」
- 07 「萬有引力定律」的推導過程
- 08 好好地融會貫通「場」的概念
- Column 1 物理天才的誕生
- 第2章 力學為物理之鑰
- 01 物理量的單位只有四種
- 02 力學能藉由「向量」以圖像表現
- 03 較重的物體會落下得比較快
- 04 力與加速度及質量的關係
- 05 運動方程式的發現大幅地改變了物理
- 06 「慣性定律」就是「惰性定律」?
- 07 無論何時,力都是成雙成對的
- 08 偏西風的產生是受到地球為球形的影響
- 09 有苦就有樂──能量守恆定律
- 10 測量能量的大小
- 11 即使物體相撞,動量還是維持不變
- 12 向心力是萬有引力的仲介
- 13 藉由萬有引力定律來思考圓周運動
- Column 2 為什麼萬有引力是無所不能的?
- 第3章 探討波與光
- 01 在空間中進行傳遞的「波」
- 02 聲音與光同樣是波卻完全不同!
- 03 為何會發生「都卜勒效應」
- 04 愈大型的樂器聲音愈低沉
- 05 自然界中充滿了共鳴
- 06 光的特性就是「急性子」
- 07 光的折射原理
- 08 鑽石的寶貴價值來自「全反射」
- 09 偏光濾鏡使水中之物也能清楚看見
- 10 可以通過狹縫的半圓形──波的繞射
- 11 同心協力就是一種美?波的各種干涉現象
- Column 3 為何天空會被晚霞染紅
- 第4章 「熱力學」一點也不難
- 01 當分子的運動愈來愈激烈,固體與液體就會變成氣體
- 02 水既不容易變熱也不容易冷卻
- 03 溫度的高低即表示分子運動的程度
- 04 溫度的最低下限──「絕對零度」
- 05 壓力可用分子的質量、速度與密度來表示
- 06 分子的動能與絕對溫度成正比
- 07 能量可以轉變成各種形式
- 08 熱力學第一定律即「能量守恆定律」
- 09 獲得的熱能有兩種瓜分方式
- 10 在無火的情況下點火──絕熱變化
- 11 覆水難收即「熱力學第二定律」
- 12 熵只會不斷增大
- Column 4 為什麼保溫瓶裡的熱水不會冷掉?
- 第5章 到底什麼是「電」?
- 01 「電」是因缺乏電子而產生
- 02 靜電作用力非常地強大
- 03 在電的世界裡,占據高點同樣較為有利
- 04 當相同的電荷互相靠近時……
- 05 原子核是儲存電能的罐頭
- 06 電也會受到來自空間的作用力
- 07 空間在肉眼不可見之下改變了
- 08 金屬會散發出光澤是因電子快速移動所致
- 09 在汽車裡就算打雷也很安全
- 10 電容器是儲存電的倉庫
- 11 如何儲存大量的電
- 12 電阻是連接寬廣水道的細小水管
- 13 電的流動──電流
- 14 載運砂石的觀念也可以用來說明歐姆定律
- 15 從電能到熱能
- Column 5 電在傳送時會耗損!?
- 第6章 一窺電磁的世界
- 01 磁鐵的N 極與S 極為何分不開?
- 02 磁力可證明移動中的物體會「縮小」
- 03 利用磁鐵來產生電
- 04 線圈會在磁場中儲存能量
- 05 即使沒有移動的電荷,電流還是存在!?
- 06 電磁波是由振動的電場所產生!
- 07 藉由勞倫茲力來了解馬達的作用原理
- 08 磁浮列車是如何前進的
- 09 以電容器讓磁場旋轉!
- Column 6 以微波爐來加熱食物
- 【附錄】基本粒子的世界充滿趣味!
- 光也具有粒子的特性
- 不接受分散能量的電子
- 無論多麼巨大的物體都擁有波的特性
- 兩者不可兼得──測不準原理
- 基本粒子可以向上帝借用能量
- 測不準原理使原子得以存在
- 索引
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