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發刊日期:2009/03/20
創刊日期:1993/02/15

本•期•目•次
CONTENTS

E-ISSN 1995-8323

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Huan-chiu Ku: Dean, College of Science at NTHU
  
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物理主題館藏介紹
Collections of Physics

人社分館 劉仁傑
館長室 洪素萱
Ren-jie Liu
Su-hsuan Hung
  物理學的相關知識在早期是由與它極相像的自然哲學(Nature Philosophy)研究所組成的,直到十九世紀,物理才從哲學中分離出來成為一門實證科學。物理學中的各項定律演化至今日已經成為現代科學的基礎。

  依照物理學的發展時間,又可分為古典物理與近代物理。在1543年,哥白尼提出了「天體運行」的概念,十七世紀初,克卜勒歸納出「行星運動三定律」,繼有伽 利略撰寫《關於托勒密和哥白尼宇宙論的對話》一書,解說兩種宇宙論的觀點,在這些觀念上又發展出力學、光學、熱學、電磁學。一直到十九世紀,古典物理學的 發展已算完整。

  通常我們都將二十世紀後所發展的物理稱之為近代物理,其中又以「量子力學」與「相對 論」為兩大基石。相對論的提出,改變人們對時空的概念,從絕對時間、空間轉變成時空的相對性。而量子力學主要是講述原子、分子或更微小粒子的物理理論,自 1925年建立的量子力學物理體系,經後來學者不斷整理,可總結為四個要點:一、微觀世界物理系統,由一個波函數來表示之;二、宏觀世界的物理量是純數 值;三、系統的狀態函數及其變化是由薛丁格方程來決定的;四、量子力學在應用上的耀目成果,並未平息科學家對其哲學基礎的疑議,還引起歷史學者、哲學家等 人文學者的注意,成為人文學者與科學家對話的最好題材,影響人文文化的發展至深。

參考文獻:
•陳偉正等編著(民87)。物理與生活。 台北縣:銀禾文化。
•鄭啟明、王永雄合著(民96)。物理縱橫。 香港:中文大學出版社。
•林孝信(民84,5月)。量子力學的革命。 科學月刊,26(5),377-386。



【書籍介紹】

固、特、異的軟物質
作者:熱納(Pierre-Gilles de Gennes)、巴竇(Jacques Badoz);郭兆林、周念縈譯
台北:天下遠見,出版年:1999

  液晶、膠體、高分子聚合物等「軟物質」研究,橫跨物理、化學、生物乃至現代數學等學科領域,其超出原有固、液、氣態物理概念的複雜結構,以及微力作用產生之相變規律、高度的可塑性,帶給新世紀諸多科學發明的新契機。

   1991 年諾貝爾物理獎得主熱納,自1986年開始,研究重心即由當時盛行的固體物理轉入軟物質,成為此一領域的先行者。此書為其獲獎後,受邀至法國各地中學演講的精華整理。共分三部份,第一部份從橡膠、義大利麵、液晶、鴨毛等常見物品切入,以生活化的方式為年輕學子介紹「軟物質」的各種特性;第二部份「研究」,談論個人研究生涯獲得的心得;第三部份「教育」,指出法國教育部門及科學研究過於偏重基礎理論的弊病,強調實作的重要性及技術的開發。

   熱納演說向來以生動活潑及饒富故事性著稱,本書內容亦保留許多口語化的細節,深入淺出,配合簡單易懂的插圖說明,帶領讀者進入物理學新天地。無論對於年輕學子或一般大眾,本書皆為了解物理科學的入門良徑。

衝擊:改變世界的物理概念
作者:羅傑•瓊斯(Roger S. Jones);管琥譯,台北:正中書局,出版年:1997

  作者從十項重要物理學原理的探討,說明20世紀的近代物理學,諸如:相對論、宇宙學及量子論等重要理論的提出,遠超越了 19世紀古典物理學帶給世界的影響,不只是產業科技的躍進突破,更改變了人類社會看待世界的方式,既有的時空觀念、自然生態乃至宗教信仰、藝術美學等,表面看來距離物理學科十分遙遠的人文領域皆深受衝擊,卻鮮為人察覺。

   因此本書從近代物理學出發,切入人文學科的反省,涉及神話、藝術、人文、教育、神學等領域的探討,傳達物理學科應人文化,並普及為大眾了解的理念,強調唯有科技與人文的結合,方能使此學科對世界產生正面的效益,並為人類社會文化各層面帶來新生的契機。

  本書由專業物理學家執筆,精要介紹十項基本原理,兼及人文學科議題,無論就科普讀物或作為教育文化借鏡而言,皆深具意義。

凝體 Everywhere
作者:錢卓斯卡(B. S. Chandrasekhar);蔡信行譯,台北:天下遠見,出版年:2000

  本書嘗試透過淺白的文字、圖示及簡單的運算,取代高深數學的解說,介紹二十世紀熱門的物理學領域:凝體物理學的基本概念,試圖讓一般大眾能從生活中了解物理,從中也了解物理學正來源於生活,是非常實用的學科。

   凝體物理學為研究固體、液體物質,與原子排列的關係,發現不同的物質屬性,正根源於原子不同的排列組合,所以同樣是湯匙,用塑膠湯匙攪拌熱飲,不覺燙手,換用銀湯匙,結果卻截然不同,又例如:玻璃透明,遠比玻璃薄的鋁箔卻是不透明物……,舉凡:導熱、導電、透光與否、元素色彩、磁性、超導性等,這些普遍存在於日常生活中的物質現象,究竟是如何因原子排列、組成的過程,造成差異,在本書中皆有概要的介紹。

   理論運用方面,除基本的原子結構概說外,本書亦逐步導入量子力學及統計物理學說,深入淺說地說明物體透過原子與電子間存在的引力(電荷),保持了一定的剛性,不致輕易受外力影響而使原子崩解散落,改變屬性。此類學說雖為物理學基本原理,長期以來卻因一般大眾欠缺高深數學的運算知識,造成溝通的障礙。有鑑於此,本書作者尤其強調敘述方式及引用案例的易懂實用,並徵求語言、法律、藝文界的朋友協助審閱文稿,以為修改,使不同的讀者群皆能於此書中獲得一定的啟發。

 


【視聽資料介紹】

諾貝爾獎:世界最偉大的成就3— 宇宙大爆炸與超導物理 
台北市:百禾文化,出版年:2003

  從1901年開始逾一世紀以來,在諾貝爾「物理學獎」的部分僅184位學者獲得,而每位學者的研究成果都直接或間接影響了現代科學知識的發展。

  時間推回一百多億年前,《大爆炸理論》導出了時間與空間的誕生,宇宙中的第一批元素誕生了,就是氫、氦跟鋰,餘下的八十九種元素則在恆星的進化中陸續產生,反覆的進行融合、爆炸,在不斷的擴張冷卻後產生新的恆星,就是我們現在所處的地球。

   在低溫物理學中,原子移動的速度決定於溫度,可是當溫度越低,原子的跳動速度就越慢,在絕對零度(-273℃)的時候,原子會靜止不動。俄國學者彼得.卡皮查實驗出液態氦可以變成超流體,它的原子幾乎是不動的。而在液態氦中的電線的導電性,隨著溫度的降低,導電性也越來越好,電阻幾乎等於零。但初步只發現超導性存在少數金屬與合金,直到陶瓷被發現可以在更高的溫度出現超導性,這意味著可以用較便宜的液態氮取代液態氦成為冷卻劑,新的高溫超導體「金屬氧化陶瓷」就此出現,銅線與鋁線不再是製造電線的唯一原料,高溫超導體能有效降低耗損,提供更高的能量。日本的磁浮列車即是利用超導體磁鐵所研發出的例子。

天工開物:中國科技古文明探索
台中市 : 智匠影音,出版年:2005

  中國古代的人認為天上的星象關係著人間禍福與社稷興衰,因此,古代的欽天監被要求確實紀錄那些被認為是災難的異象,而此一詳實的記載正好提供了後世的天文學家一個有力的證據,說明星體是何時生成及消失的,在歷代的史書中,天體變化必是不可缺的一章,這些史書的記載就像是有人在千年以來不斷的觀察、紀錄,正好可作為現代天文學的有力佐證。

  「噴水魚洗」這名詞聽起來可能很陌生,其實就是用雙手摩擦帶有雙耳的水盆,盆中的水會跳起並發出聲響,像是魚兒要躍出水面一樣,這是物理學中的共振(Resonance)原理所產生的,利用波腹的地方產生震動,進而產生水面的跳動。

  北京的天壇始建於明朝永樂十八年,是明清兩代皇帝祭天祈穀的地方,古人認為天地的的結構是「天圓地方」,依據這個理念,天壇大多數的建築都呈圓形,這獨特的建築結構,都產生了一種奇妙的聲學現象-「回音」,其中又以「皇穹宇」的回音壁最明顯。我們都知道,聲音的物理特性是直線傳播,是什麼聲音傳遞得如此遙遠?透過回音壁不斷的聲波反射,人們可以在回音壁的兩端實現對話,縱使在視線範圍中是不見人影的,透過實驗證明,聲波是可以被反射的,又因為聲波的反射,不同的角度能聽到的聲音又有不同,以及不同時間的回聲波,這就是物理學中聲學的奧秘。

科技萬花筒6: 從-剎那到永琚郇芠氻l物理研究
台北市:公共電視,出版年:2004

  基本粒子中最具有傳奇性的粒子,就是夸克家族。在1964年時,普遍認為所謂的夸克有三種,分別是上夸克、下夸克和奇夸克。隨著科技的日新月異,科學家們製造出更大的加速器,產生更大的能量,來加速電子、質子或其他粒子的對撞,其方法、推論與拉瑟福的實驗是一樣的,不同的是在於能量的大小,因此粒子物理又被稱為高能物理。

   在1905年愛因斯坦所提出E=MC2的方程式,就是我們熟知的「相對論」,說明要凝聚出一定質量的物質,需要相對的能量。根據各種微小粒子的被發現,尤其是六個夸克的陸續出現,證明了能量只能凝聚成基本粒子,無法直接凝聚成我們日常生所見的物質,也就是說要直接凝聚出一隻青蛙或是一塊黃金,答案是否定的,能量只能凝聚成基本粒子,再由基本粒子經過不斷的變化,組成金的原子,然後才形成我們看到的黃金。根據英國物理學家狄拉克的推測,能量凝聚成物質的時候,必定產生一對等量的物質與反物質,所謂反物質就是和物質質量相同而其他性質相反的物質,這個推論在1932年得到證實,美國的安德森由正反電子軌跡發現反電子,證實了反物質的存在。

   假設宇宙是在因大爆炸而來的話,在爆炸之前什麼都沒有,可是因為爆炸以前什麼都沒有,在爆炸以後有物質的話,應該有同樣多的反物質,問題就在於反物質所組成的宇宙在什麼地方?這部分,尚待科學家們為我們解答。



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發行人:謝小芩   館長 召集人:張淑 主編:劉怡君 編輯委員:張敦媛,洪素萱,羅淑美,劉仁傑,賴伯仁
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