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物理才是最好的人生指南:讓宇宙定律為你效勞

Physics for Rock Stars: Making the Laws of the Universe Work for You

    ※庫存=1

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    內容簡介

    ★全國最受歡迎科普網站 泛科學Pansci.tw 推薦選書!

    在這個不確定的年代,靠山山倒,靠人人跑,還是靠物理最好!

    物理是宇宙運行的劇本,它不只是數字和方程式的堆疊,
    也展示了讓人生更美好所應遵循的法則。
    了解這些定律,即使生活再怎麼難以掌握,
    也能讓我們擁有堅實的立足點,不致迷失方向。
    喔,對了,甚至有可能拯救我們的性命。

    ■ 真愛難尋,如何不再因愛錯人而黯然流淚?你需要的是元素週期表。
    ■ 人生階段的轉換往往充滿挫折又令人心慌?去煮一壺水吧,沸騰現象會給你一些啟示。
    ■ 面對未來茫然無措?懂得畫力圖,就會知道如何踏出新的一步。
    ■ 了解壓力的特性,即使不小心把車子開進河裡,仍能逃命逃得很有型。
    ■ 想朝著自己的目標穩定前進,何不讓牛頓運動定律助你一臂之力?

    「物理學」總是令我們退避三舍,一聽到「重力」「位移」「熵」「磁力」就覺得渾身發癢不舒服。事實上,人心難測、世事難料,隨時有可能發狂失控,但重力、運動、能量和物質的行為舉止卻會以穩定且可度量的方式為之。了解這些定律,你就能在這一團混亂的世界裡擁有堅實的立足點。更棒的是,物理學除了能豐富我們的見識、改變思考方式與眼界、讓生活酷炫有型,甚至還能拯救我們的性命!

    如果你了解物理的定律並善加運用,當你的美好人生奏起搖滾旋律時,它們還會舉起小小的螢光棒跟著一起唱和。

    每個人都是具體而微的宇宙,
    了解宇宙的運行規則,就等於擁有五星級的人生指南。

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    作者介紹

    克莉絲汀.麥金利(Christine McKinley)

    除了是作家、音樂人,也是一名機械工程師,還是歷史頻道最受歡迎節目《Brad Meltzer's Decoded》的主持人。在過去20年的工作生涯中,她曾參與電力生產、工業技術,以及商業建造等重大工程。目前住在美國奧勒崗州。

    譯者簡介

    崔宏立

    以陪小孩玩耍為業、翻譯為樂,讀書為了休息,費力只求放鬆,日日逐貓暖腳,夜夜揉麵練拳。翻譯作品有《物理學才是最好的人生指南》《為什麼我們經常誤解人心?》《你的身體就是最好的健身房》《第六行者的超能力》《獵殺第四行者》《醫魂:努蘭的醫學故事集》《培養樂觀的小孩:快樂教養、憂鬱bye bye!》等書。

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    各界推薦

    【讀者好評】
    ◆ 作者成功地打破了物理和生活之間的界線,讓我們知道自己可以利用物理定律讓日子過得更有型。推薦給所有的搖滾歌手、工程師、天體物理學家、忍者,以及不屬於這些人的其他人。
    ──美國讀者 珍妮佛

    ◆ 如果老師們都能把物理講解得如此幽默有趣又易於理解,大家就不會跟討厭胡蘿蔔一樣討厭科學了。也推薦所有的父母讓孩子讀這本書……不過我可不會把書借給兒子們。要看就自己買!
    ──美國讀者 葛妏

    ◆ 這本書太有趣了,馬上就成為我個人最愛的書籍。本書充滿聰敏的幽默,以及許多人生活都曾遇過的共同經歷,不但讓我重新愛上物理學,更讓我了解如何運用宇宙的規則來圓滿我的生活!
    ──美國讀者 賈露西諾

    ◆ 以前總以為物理學是這些科學家用來表示自己多優秀的學科,讀了這本書之後才發現不是這樣,原來物理是我們從來沒有好好了解過,而且誤以為他無聊乏味的青梅竹馬! ──美國讀者 約翰威爾

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    詳細資料

    EAN / 9789861371979
    頁數 / 256
    裝訂 / 平裝
    級別 / 普
    語言 / 繁體/中文

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    目錄

    引言 沒有比物理更好用的人生模型
    1 驗證你的假設──科學方法
    2 空間是爭出來的──大自然最討厭真空
    3 數字不但實用,還很優雅──數學不是用來害怕的
    4 人生切莫空轉──能量守恆定律
    5 知道自己是哪一型──原子的吸引與鍵結
    6 別穿內衣應門──理想氣體定律
    7 大家的加速度都是一樣的──重力無所不在
    8 用工程方法規畫人生──力與力圖分析
    9 幫自己找根槓桿──機械利益
    10 愛你的一切,愛你的疤──摩擦力
    11 開車請繫好安全帶──運動與動量
    12 讓宇宙定它的規矩
    13 想辦法別讓自己沉下去──浮力
    14 即使逃命也要很有型──流體
    15 人生的混亂在所免──熱力學第二定律
    16 光速與音速也能救你一命──波
    17 一飛沖天需要累積能量──物質的相變
    18 愛迪生與特斯拉的啟示──電力與磁力
    19 培養神祕感──飄忽不定的電子
    20 尊重其他觀點──相對性
    21 享受漫漫旅程──四種基本作用力
    後記 和宇宙定律一起跳舞吧

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    沒有比物理更好用的人生模型

    人生也許是易碎而不可靠的,人們也有可能發狂失控,但另一方面,重力、運動、能量和物質的行為舉止卻會以穩定且可度量的方式為之。了解這些定律,你就能在這一團混亂的世界裡擁有堅實的立足點;企圖在令人眼花撩亂的眾多選項中尋找方向時,也能有個地方站穩腳步。當你知道該如何運用物理定律理解旋轉的齒輪和自轉的行星後,還可以進一步運用在個人生活。物理定律提供美好、有組織的決策架構,還有令人安心的感覺──讓你知道人生並不全然是機率遊戲。
    除了物理定律外,沒有更好用的人生模型。我們是由原子構成的,也應該依循它們的道理。事實上,如果你了解這些定律並善加運用,當你的美好人生奏起搖滾旋律時,它們還會舉起小小的螢光棒跟著一起唱。

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    內容試閱

    能量守恆定律

    就在同一個星期裡,艾蓮諾修女提到耶穌讓拉撒路死而復生,羅榭爾修女則表示能量無法創造也無法破壞,只能轉換形式。這兩堂課似乎有所關連。

    我腦子裡一直在想羅榭爾修女寫在黑板上的位能與動能公式。假設事情就像耶穌和修女們堅持的那樣,我們死後還有某樣東西存在,那它一定要離開我們的身體。如果靈魂不是實體,就一定是某種形式的能量。當那最後一股能量離開拉撒路的身體往天堂飄去的時候,耶穌想必攔截了這縷小小的青煙,包在手掌心裡,然後小心翼翼送回拉撒路的身體裡,讓他重新活過來。

    在我的想像中,耶穌使勁一揉,把能量推入拉撒路的胸膛,已死之人的眼睛就這樣再度張開,搞不清楚剛剛發生了什麼事。這就是改變了形式的能量,沒有創造,只是弄熱、搓揉、移動。顯然耶穌已經讀過熱力學第一定律,因為他讓這個改變形式的做法流傳下來。前一刻拉撒路死了,後一刻他坐了起來,還要了杯水。幹得好,耶穌你真是個科學家。

    我在想,艾蓮諾修女和羅榭爾修女搞不好在隔壁的修道院裡一起擬定教學計畫。我想像她們一邊喝著調酒,一邊大聲討論各種轉換:死而復生、清水變美酒、信仰化成行動,並且把這些包裹在課堂的教材裡,讓我們把一切結合起來:耶穌是科學家、牛頓是救主、上帝把戒律寫在石板的一面,另一面則寫著熱力學定律。我知道這種想法有點牽強啦,但似乎也沒有什麼不合理。

    宇宙已經擁有它所能得到的全部能量。耶穌和羅榭爾修女對於這個想法或許很滿意,但對我來說仍是個很嚇人的概念。

    我們絕對無法再造出更多能量,只能當能量變化的媒介。太陽的能量儲存在蔗糖裡,我們吃了糖,並把它的熱量轉換成接吻還有裸泳需要的能量,就像宇宙中其他生物一樣,我們都是能量轉換機。你可以把甜甜圈轉換成用美麗的雙腿跳舞、把餅乾轉換成在動個不停的腦子裡計算,但你不能創造任何新的能量。宇宙已經擁有我們所需要的一切能量。這就是熱力學第一定律。沒錯,規定就是這樣。

    提高人生的能量轉換率

    車子陷入泥巴或雪地的時候,需要將很多由汽油而來的位能轉換成動能:空轉的車輪、飛濺的泥巴,還有過熱的引擎。駕駛也會把熱量轉換成汗流浹背敲打儀表板的動能。結果並不怎麼有生產性,沒什麼價值,也不夠有氣質。

    不論是困在除夕暴風雨裡的轎車,或是一邊輪胎卡進山溝的超大貨車,都能讓我們從中學到很多東西。早在幾年前,我就下定決心不再空轉。我列出一長串感覺像是空轉的活動:杞人憂天、小題大作、抱怨、受邀參加派對但沒空去(還跟人家說我有多忙)。我不會再做這些事。如果要休息,我就休息;如果要工作,就工作。如果無法參加派對,我就禮貌婉拒,再送些花過去。我不再讓自己空轉。

    練田徑還有越野賽跑的時候,我們稱那些既沒挑戰性又休息不了的訓練叫「不上不下的訓練」。以比賽時的速度和休息時的速度交替鍛鍊,是讓跑者的身體進步最快的方式。如果每天都用不快不慢的速度練習,跑者的身體就無法感受到培養更多肺活量和肌力的必要性,還有可能冒著受傷或累壞的風險,因為從來沒有機會休息。

    雖然在跑步的時候知道「不上不下」的概念,我卻還是在工作和創意提案時犯了大忌。應該好好休息或全心衝刺的時候,反而東想西想,一直空轉。

    我必須來點不一樣的。一旦發現自己在空轉,就換件事情做。我全心全意做那些看起來完全沒用的事情,像是去電影院看場以會說話的動物為主角的電影,或是做些杯子蛋糕──最簡單的那種,用現成的預拌粉,一點都不難。等頭腦清楚了,再回去工作。如果停止空轉、真正休息,很快就能再上陣;而經過卡通和巧克力糖霜帶來的真正放鬆後,也會變得更有效率。

    人的一生就這麼幾年,一天就這幾個小時,還有那麼多的創意要發揮。如果想要運作得更有效率,就需要稍作休息。如果我們一直轉個不停,那麼這一生也就不過就是陣無用的煙塵、噪音,還有燒焦的橡膠。對我來說,不想再多花一秒鐘空轉,因為過去浪費得夠多了,想把握時間將自己的潛能充分發揮出來。我要付諸行動,不管是與生俱來或從經驗學會的任何才能、運氣、力量和幽默,都要讓它們產生動能,這樣當我嚥下最後一口氣的時候,就不會殘存任何能量。就算是手腳最快的救世主也沒辦法抓到什麼東西塞回我胸膛。

    了解自己的原子本性

    不管我們屬於哪種原子本性都很,而每種鍵結也都在世界上占有一席之地,不管是跟氖一樣單獨漂浮在大氣當中,或是像下方的碳原子鍵結享受美好的生日派對與車庫大拍賣。如今我已接受自己是鈍氣。在那之前,我試過各種方式想成為狂野且無憂無慮的氫原子,結果我累壞了。我無法忍受浴室裡的髒酒杯和內衣裡的糖果。我不是那種人。如果明明身為氫,卻想當個鈍氣,道理也是一樣。一整天都在圖書館裡看古地圖,然後直接去體育館游個幾趟泳,會讓它們無聊到爆。

    如果你是忠誠、可和別人鍵結的溴,原子核裡有三十五個質子,而周圍的軌道有三十五個電子,可能會很想加入一個質子,變成特別而孤單的氪。不過,嘗試進行任何變換之前,重要的是捫心自問:是否值得為這樣的轉換製造出蕈狀雲和放射性落塵?換工作、增加三頭肌的弧度,那都沒問題。但改變你最核心的自我──怎麼結合、過生活、談戀愛?那可要複雜得多。

    如果你發現自己對朋友說:「不知道為什麼,但我就是喜歡遙不可及的男人。」或「和我約會的那些女孩,最後都會趁我工作時把家具全都偷走。」說不定是因為你還沒找到真正的鍵結本性。我知道精神科醫生和家庭諮商師可能會說事情才沒那麼簡單,不過弄清楚自己到底是誰、想怎麼和別人結合,不是很好的開始嗎?

    和原子一樣,我們的核心有某種獨一無二的東西。把我們的核心分解,就等於進行核分裂或核融合──耗費能量、具爆炸性,而且很可能留下危險的殘餘。如果你是可靠的鐵,想要成為精明的氫或奇特的鑀,可能會把自己搞得灰頭土臉。很痛。而且沒用。如果是鐵,就做個鋼鐵人吧;如果是碳,就順著天性吧。世上每一種鍵結都有它的容身之處,就像週期表上每一種元素都剛好有一格。總有某人和你絕配──你當然也有可能是鈍氣。不管是那一種,你在宇宙裡都占有獨特位置。

    注意你的方向

    動量不僅有大小和速度,也具有方向。牛頓說「動者恆動」的時候,還加了一句「以相同方向」。
    我曾有一次受到短暫拘留的經驗,還見識到牛頓加上那句「同一個方向」到底是在講什麼東西。當時,我為一個電視調查節目工作,想要找出事情內幕的時候,不小心踩到了紅線。我的雇主忙著搞清楚「非法入侵」和「帶著攝影人員看風景」之間有什麼差別,而我已經在拘留所裡認識好幾個人。他們都是拘留所的常客,告訴我許多提供保釋金的訣竅,還有衛生禮儀。

    隨著漸漸了解這些人,我也很快就歸納出一個模式:這一群「新室友們」都不是因為做了某件蠢事而鋃鐺入獄,而是因為令人嘆為觀止的一連串蠢事!一旦他們蓄積動量,朝著反覆進出監牢的日子邁進,就很難改變方向。

    因此,我思考自己的經濟、社會還有用藥選擇,試著把眼光放在六個月後:我的所做所為對生命的榮耀與成功多有益或多有害?會讓我過著粗腰凸腹、戶頭透支或吃牢飯的生活,還是身著黑色比基尼在金黄色的夕陽襯托下玩風浪板?我記得拘留室有位好心的守衛拿了個三明治給我,還搖搖頭表示這份餐點是打工的犯人做的,說不定還加了什麼體液調味之類的,誰知道呢。當時的我多想來份美味的起司拼盤、附上填料橄欖,最好還有已經醒好的紅酒。我想像動量的箭頭朝向起司拼盤和紅酒,但它們所指的方向,和我九小時之前急忙衝過的「閒人勿入」告示完全相反。

    我跨出的或許是一小步,但每一步都前往某個特定方向,一旦開始往前走,只有在急轉彎踩煞車或撞上東西時才能改變我的路線。我心知肚明,最好一開始就好好選擇──除非想在高中畢業後成為全職囚犯,還穿著難看得要命的制服。

    動量合併的時候,「方向」的考量就變得更加重要。在教練的課堂上,我們算過物體相撞後動量改變的情況。如果汽車由後追撞貨車,兩車的保險桿彼此扭曲糾結,就成為一個物體,這表示共有的動量會變成重量合併後再乘以共有的速度。如果一開始就往相同方向前進,合併動量就會相當可觀;如果衝擊之前是彼此的方向是相反的,就會互相抵消。我跟別人合作時,總是在想這件事。首先要問的就是:「我們是不是往同一個方向?」

    就算沒人分擔你的遠大目標,也不必為此停下腳步。你可以自己一飛沖天。要記得,動量是由質量和速度組成的。你也許只是個小人物,但只要起步跑得夠快,也可以成為推動保齡球的子彈。

    當車子掉進水裡,腦袋和鞋子千萬要保住

    有天晚上,你開車參加晚宴,為了閃避在馬路上玩耍的小孩,方向盤用力一轉,沒想到直接開進湖裡,而且發現車窗全都打不開!這時別忘了,你已了解水壓的特性,它將能幫助你安全又有型地逃脫。

    如果不了解流體的相關物理特性,很可能會越弄越糟,反而陷入危險。

    你不斷拳打腳踢,嘴裡還罵著髒話;不只如此,額頭狂冒青筋、毫無優雅可言,連鞋子也弄壞了。總算打開車門後,雖然急著浮出水面,但剛剛已經嚇得半死、累得要命、分不清上下左右,根本不知道該往那個方向游,結果身體一邊在水裡掙扎,一邊卻不小心弄掉一隻鞋。

    終於,救難人員把你拉上一隻小小的橘色充氣橡皮艇,這時你要不就是衣服往上掀起,露出大塊肥肉,要不就是褲子卡在屁股上,連裡頭的內褲都看得一清二楚。更慘的是,你一副驚嚇過度的樣子,不停發抖,只能緊抓著扶手,任憑小船駛近岸上的電視臺攝影機,而前女友還剛好在當地新聞現場連線中看到你的蠢樣。

    幸好你對車子周圍那些水壓有所了解,如此一來,就能以優雅的方式處理這樣的意外。你試著打開車門,但沒辦法,於是很快決定改用B計畫。車外的水急著想衝進來,好把裡頭的空間填滿;不過它沒有手可以開門,只好頑固地緊緊靠在車上,設法擠進來。

    你知道水會把它的所有重量都壓在車上,也知道水的重量大得驚人,還知道即使自己能做出一些讓人印象深刻的瑜伽動作,仍然沒有足夠力量贏過水在車門外所施加的壓力。你心裡有數,水會透過車子內外各個沒有密封的小孔滲進來,讓水位逐漸升高。只要車子裡的水夠多,車子內外的水壓就會差不多,你就有辦法把車門打開。

    在內外水壓達到平衡前,你還有一些時間可用,就拿來準備逃脫吧。你脫下鞋子,用鞋帶或其他什麼東西固定在腰部,等到水位跟你的下巴差不多高,就是把門推開的好時機。車子裡有水,車子外也有水,車門內外的水壓都差不多,也就沒什麼阻力。你順利從車內逃脫,還不忘使出優雅的海豚踢!浮上水面後,再以長而緩慢的划水動作把身體往岸邊帶,而岸邊早就聚集一大群消防隊員,十分佩服地看著你的一舉一動。你的行動迅速而確實,他們甚至來不及把那隻小小的橘色救生艇拿出來。

    你爬上岸、穿上鞋子(因為它們是整套服裝畫龍點睛的部分),把頭髮往後順一順,再讓消防隊用毯子把你包起來。電視臺的人到了,架好燈光,把你的逃生經過以現場直播傳送出去,還加上字幕:「穿著時尚鞋款的英勇駕駛打敗死神,救了孩童一命。」那孩子的母親上前給你一個擁抱。記者提了幾個問題,你說你並不認為自己是個英雄……如果「英雄」是指有誰為了保護年幼的兒童,寧可讓自己陷入險境,接著又展現出科學知識的威力與臨危不亂的冷靜頭腦,那麼,沒錯,也許「英雄」這個說法 可以客觀地適用於這個狀況。

    個人的相變

    從青春期到成人的相變,只花了幾年時間,但感覺起來卻像是好幾十年。就像每個高中生一樣,我相當確信自己要比爸媽聰明得多。查克曾經去過越南、柬埔寨、以色列,還會講西班牙文和一點希伯來文,這都算不上什麼。我媽曾經是位空姐,跑遍全國各地,當頹廢的年輕世代還忙著在咖啡店裡搏取掌聲的時候,她已經自食其力在舊金山過日子了。但不管是其中哪一個提出建議,我還是會翻白眼。我一直在等,等到哪天他們會承認我真的更聰明、更酷。

    當時的我也跟之前一代又一代的青少年沒什麼兩樣,每天都接受爸媽的協助,卻從來沒表示什麼感激。媽媽會幫我打字、訂正拼字錯誤、加上標點符號。查克每天天還沒亮就起床,開一個小時的車去上班、修理汽車,要到我吃完晚餐很久後才回得了家。他每隔兩星期就會把薪水交給媽,拿去付房租、帳單,還有我的高中學費。週末他不用上班,有時會趴在客廳地板上,把熱敷或冷敷袋放在背上。

    有天晚上在餐桌邊,查克問我一些他正在念的東西,他搞不懂描述熱力學循環的數學。我不懂什麼熱力學循環,可是數學我會。我教他怎麼交叉相乘、消去,然後求出答案。他照著我所說的做,但在此之前,都是他教我。教他東西讓我覺得好奇怪。

    坐在他旁邊,看著他把數字寫下來,仔細一看才發現手掌的油污底下布滿傷痕。有時回家用過晚餐之後,媽會拿鑷子把他手裡的金屬碎屑夾出來。這是我這輩子第一次為他擔心。過去我一直在擔心媽媽,因為她有癲癎的狀況,如今我卻以另一個角度為她和查克煩惱。我在想,如果查克太老,或是背痛太嚴重,沒法鑽到車底下修引擎,那該怎麼辦?

    在查克和我媽結婚、收養我和姐姐前,我們的房子已被法院拍賣了。屋子前也常有警車或救護車停著,因為我和姐姐不知該如何處理媽的癲癎,只要她一發作,我們就只能報案請人來幫忙。我們常常跑到隔壁借雞蛋,藉口說要做餅乾,其實是急著下肚當晚餐。家裡會有社工人員來訪,檢查我們的廚房,確定家裡有鍋碗瓢盆,可以好好使用食物券。

    是查克讓一切都變得不一樣。現在我們這間幽靜的小房子外面有忍冬花爬上圍牆,享受著他一舉扛起的生活。他才三十三歲。我第一次覺得他似乎有點累了,看著他用滿布傷疤的雙手在橡木餐桌上寫二次方程式,我知道他沒辦法永遠扛著我們。

    我必須靠自己,說不定還得扛起查克跟我媽。我姐曾經念過大學,但待不久。全家人都要靠我了。我知道該怎麼做:首先我要拿個學位,然後幫媽和查克,讓他也去讀個工程學位。

    這是我從女孩轉變成大人的開始。轉大人並不是把爸媽抛開不顧,而是知道自己對他們有責任。我在教育程度上已經超越了他們,我必須利用這項優勢幫助他們。我知道為什麼要追求好成績、上大學,還要選個主修、挑到好工作。他們從來不曾要我提供支援,但在那個時刻,當我開始轉大人的時候,我知道自己只想做好準備。

    就像是沸騰的水溫度不會上升,也沒什麼測量得出來的立即變化。媽和查克依然幫我付高中學費和大學的學費,我還是把成績單拿給他們看;不管是誰提出建議,我還是會翻白眼。但現在我已經知道:他們需要我,我必須發揮智慧、必須出人頭地。

    高三快結束的時候,我不再期待自己成為大人。我提出入學申請,還仔細研究不同四年制學位的起薪如何。屢試不爽,只要我不再張望等待,水就會整個沸騰起來。

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