內容簡介
「深入探究大自然，然後你就更能了解萬物。」
愛因斯坦
物理學是結合其他所有學科，力求解釋宇宙本質，闡明從最小的次元子粒子到最浩瀚的星系和時空根本性質的學問。物理學代表人類最富雄心壯志的求知努力。
《物理學的故事：從自然哲學到暗物質之謎》追查物理學的發展歷程，從古代世界的自然哲學家，一路探究到量子力學的最前沿實驗。
課題包括
● 物質的本質，最早在2,500年前首次以原子理論來解釋。
● 光和光學──從單透鏡到光的波粒二象性。
● 質量和力──駕馭能量和質量來為我們工作。
● 量子力學的詭異次原子世界。
● 我們對星辰的迷戀，就是這份沈醉激發出最早的科學思想。
● 我們周遭的宇宙，從大霹靂到遙遠星系。
《物理學的故事》還介紹科學史上的偉人，從阿基米德到牛頓和伽利略，乃至於居里、愛因斯坦和霍金。
目次
緒論：宇宙之書 6
第一章：心物之辯 14
第一位物理學家？ ●原子物質和元素物質 ●固態物理學的誕生●原子和元素
第二章：讓光發揮作用──光學 34
最早的光學研究 ●掙脫黑暗 ●波前和量子 ●新的曙光──電磁輻射 ●以光速行進
第三章：運動中的質量──力學 62
力學的運用 ●動力學的問題 ●古典力學正式誕生●空氣和水 ●讓力學發揮作用
第四章：能量 場和力 82
能量守恆 ●熱力學 ●熱和光 ●發現電●電磁──電和磁的媒合 ●其他波
第五章：深入原子內部 110
解剖原子 ●量子撫慰 ●瓦解星散 ●古典原子的末日
第六章：伸手摘星 140
星辰和石塊 ●從觀測到思索 ●地球會動──舊論再現 ●看不見的變成看得見 ●伽利略，研究宇宙的大師 ●編纂天空的目錄 ●迢迢遠距之外●恆星的祕密生活
第七章：時空連續綿延 182
簡述時間的沿革 ●一切都是相對的 ●回到開端 ●從宇宙蛋到大霹靂
第八章：未來的物理學 196
打掉重做 ●接下來到哪裡找物質？
中英對照：204
插圖作者 208
導論
宇宙之書
「除非先學習認識著述成宇宙之書的語言，否則書本內容是沒辦法理解的。宇宙之書是以數學的語言寫成的，而它的文字則是三角、圓和其他幾何圖形，缺了這些，人類就完全不可能理解書中一字一句，缺了這些，我們就只能在黑暗迷宮中遊蕩。」
伽利略，《試金者》（The Assayer），1623年
物理學是支持其他所有學問的根本科學，也是我們用來探索實相的工具；其目標是要解釋宇宙從星系到次原子粒子是如何運作。我們有關物理世界的眾多發現，都是人類成就的尖峰代表作。《大人的物理課》追溯人類嘗試解讀宇宙之書的軌跡，探尋我們如何學習並使用文藝復興時期科學家伽利略．伽利萊（Galileo Galilei, 1564－1642）所描述的數學語言。這本書還坦露，我們知道的仍是多麼有限──我們掌握的整個物理學，約只處理宇宙的4%，其他96%依然是個尚待解答的謎團。
物理學的誕生
實驗法發展出現之前，早期科學家──當時他們號稱「自然哲學家」──運用推理來認識他們身邊的事物，並設想理論來解釋萬象。由於天體似乎都運行跨越天空，我們許多前輩歸結認定，地球乃是位於宇宙中心，萬物都繞著它旋轉。
〔圖說〕
仙女座星系是最靠近銀河系的星系：物理學嘗試解釋萬象，從時間的開端到宇宙的終結
〔圖說〕
構成宇宙的模式、形狀和數量，都是物理學的研究課題
少數抱持不同看法的人，必須想出良好論點來駁斥常理解答，而且兩千年來，他們都寡不敵眾，有時還遭人譏諷甚至迫害。
許多迷信和宗教信仰，都根源自我們對所觀測世界提出的解釋。好比太陽是由一位超自然馬車夫駕車載著橫越天空，所以才有日出現象。就另一方面，科學則努力尋找所觀測現象的真正本質和起因。就我們所知，古希臘人是最早嘗試以觀測與推理為本來設想解釋，並取代神祕與迷信解釋的民族。最早不仰賴宗教信仰來嘗試解釋自然界的第一人，有可能是泰勒斯（Thales），不過第一位真正的科學家，或許是徹底奉守經驗主義的希臘思想家亞里斯多德（Aristotle, 前384－前322）。他認為，經由仔細觀察和測量，我們對支配萬物的定律，就能產生一定的認識。亞里斯多德是柏拉圖（Plato, 約前428－前347）的弟子，他遵循演繹路徑（見框盒），也相信單憑推理，人類就能解答宇宙奧祕。亞里斯多德奉守「歸納推理」；亦即從觀測世界入手進行邏輯思考。他掌握了科學方法的開端。
米利都的泰勒斯（Thales of Miletus，約前624－約前546）
這第一位稱得上是科學家和哲學家，而且叫得出名字的人，2千5百年前住在現今土耳其地帶。泰勒斯在埃及從事研究，獲世人稱譽為把數學和天文學傳往希臘的人。泰勒斯列名古希臘七賢之林，咸認他絕頂聰明，說不定還教導過畢達哥拉斯（Pythagoras）和阿那克西曼德（Anaximander）兩位哲學家。泰勒斯主張，我們周遭世界萬事萬3 5 9 3 7 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 0 8 4 0 ; &# 3 7 1 1 7 ; &# 2 6 6 8 1 ; &# 2 8 3 0 4 ; &# 3 3 2 5 8 ; &# 2 6 5 7 6 ; &# 3 1 2 7 8 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 6 2 1 5 ; &# 2 2 2 4 0 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 1 9 9 8 1 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 2 0 1 6 0 ; &# 4 0 6 3 6 ; &# 3 6 2 2 9 ; &# 3 3 2 5 8 ; &# 2 8 9 8 2 ; &# 2 2 2 4 0 ; &# 3 2 0 3 2 ; &# 3 6 8 9 6 ; &# 2 5 1 0 4 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 6 0 4 4 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 2 0 1 8 2 ; &# 3 8 2 8 3 ; &# 2 2 9 8 7 ; &# 2 5 6 2 8 ; &# 2 3 5 6 3 ; &# 2 7 7 7 0 ; &# 2 3 4 5 0 ; &# 3 3 8 3 6 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 0 3 1 6 ; &# 2 9 9 9 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 6 2 1 5 ; &# 2 2 2 4 0 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 2 0 1 8 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 3 8 7 9 ; &# 3 6 8 4 8 ; &# 2 3 4 3 6 ; &# 2 0 8 4 0 ; &# 2 7 7 9 4 ; &# 2 6 3 7 7 ; &# 3 0 0 4 1 ; &# 2 3 3 8 4 ; &# 1 9 9 7 9 ; &# 2 0 3 5 8 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 4 4 5 6 ; &# 3 8 6 2 7 ; &# 3 5 4 1 3 ; &# 2 0 2 7 2 ; &# 2 0 1 8 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 0 4 9 5 ; &# 2 7 4 9 1 ; &# 3 6 0 0 2 ; &# 2 9 5 6 3 ; &# 1 2 2 9 0 ; b r / > b r / > &# 2 7 5 1 2 ; &# 3 2 0 1 3 ; &# 3 3 2 8 7 ; &# 2 8 4 3 6 ; &# 3 2 3 7 7 ; &# 2 5 5 1 2 ; &# 2 9 7 0 2 ; b r / > &# 2 8 4 3 6 ; &# 3 2 3 7 7 ; &# 2 5 5 1 2 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 3 1 2 7 8 ; &# 1 2 3 0 0 ; &# 3 0 0 0 1 ; &# 1 9 9 7 8 ; &# 3 3 2 6 7 ; &# 1 9 9 7 9 ; &# 1 2 3 0 1 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 5 5 4 2 ; &# 3 5 6 5 7 ; &# 2 7 8 6 1 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 6 5 7 5 ; &# 2 5 2 8 9 ; &# 2 2 2 9 4 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 6 8 8 4 ; &# 2 4 4 6 5 ; &# 2 3 6 0 1 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 2 0 4 9 1 ; &# 2 0 3 6 3 ; &# 3 5 6 5 7 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 3 1 1 8 5 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 2 3 4 7 8 ; &# 2 5 1 1 0 ; &# 2 1 7 4 6 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 2 3 4 7 8 ; &# 2 4 3 1 4 ; &# 2 7 0 8 3 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 5 5 4 2 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 6 8 8 0 ; &# 2 7 4 9 3 ; &# 3 0 3 3 2 ; &# 2 3 6 3 7 ; &# 2 0 5 5 1 ; &# 3 5 3 7 3 ; &# 2 0 3 5 8 ; &# 2 7 2 9 8 ; &# 3 9 5 1 1 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 5 5 4 2 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 6 9 1 4 ; &# 3 4 8 9 2 ; &# 3 5 2 6 4 ; &# 2 8 2 0 4 ; &# 2 0 0 0 6 ; &# 3 9 5 1 1 ; &# 3 5 6 5 7 ; &# 3 0 9 0 6 ; &# 3 5 4 6 9 ; &# 6 5 2 8 8 ; &# 2 5 1 1 0 ;
「深入探究大自然，然後你就更能了解萬物。」
愛因斯坦
物理學是結合其他所有學科，力求解釋宇宙本質，闡明從最小的次元子粒子到最浩瀚的星系和時空根本性質的學問。物理學代表人類最富雄心壯志的求知努力。
《物理學的故事：從自然哲學到暗物質之謎》追查物理學的發展歷程，從古代世界的自然哲學家，一路探究到量子力學的最前沿實驗。
課題包括
● 物質的本質，最早在2,500年前首次以原子理論來解釋。
● 光和光學──從單透鏡到光的波粒二象性。
● 質量和力──駕馭能量和質量來為我們工作。
● 量子力學的詭異次原子世界。
● 我們對星辰的迷戀，就是這份沈醉激發出最早的科學思想。
● 我們周遭的宇宙，從大霹靂到遙遠星系。
《物理學的故事》還介紹科學史上的偉人，從阿基米德到牛頓和伽利略，乃至於居里、愛因斯坦和霍金。
目次
緒論：宇宙之書 6
第一章：心物之辯 14
第一位物理學家？ ●原子物質和元素物質 ●固態物理學的誕生●原子和元素
第二章：讓光發揮作用──光學 34
最早的光學研究 ●掙脫黑暗 ●波前和量子 ●新的曙光──電磁輻射 ●以光速行進
第三章：運動中的質量──力學 62
力學的運用 ●動力學的問題 ●古典力學正式誕生●空氣和水 ●讓力學發揮作用
第四章：能量 場和力 82
能量守恆 ●熱力學 ●熱和光 ●發現電●電磁──電和磁的媒合 ●其他波
第五章：深入原子內部 110
解剖原子 ●量子撫慰 ●瓦解星散 ●古典原子的末日
第六章：伸手摘星 140
星辰和石塊 ●從觀測到思索 ●地球會動──舊論再現 ●看不見的變成看得見 ●伽利略，研究宇宙的大師 ●編纂天空的目錄 ●迢迢遠距之外●恆星的祕密生活
第七章：時空連續綿延 182
簡述時間的沿革 ●一切都是相對的 ●回到開端 ●從宇宙蛋到大霹靂
第八章：未來的物理學 196
打掉重做 ●接下來到哪裡找物質？
中英對照：204
插圖作者 208
導論
宇宙之書
「除非先學習認識著述成宇宙之書的語言，否則書本內容是沒辦法理解的。宇宙之書是以數學的語言寫成的，而它的文字則是三角、圓和其他幾何圖形，缺了這些，人類就完全不可能理解書中一字一句，缺了這些，我們就只能在黑暗迷宮中遊蕩。」
伽利略，《試金者》（The Assayer），1623年
物理學是支持其他所有學問的根本科學，也是我們用來探索實相的工具；其目標是要解釋宇宙從星系到次原子粒子是如何運作。我們有關物理世界的眾多發現，都是人類成就的尖峰代表作。《大人的物理課》追溯人類嘗試解讀宇宙之書的軌跡，探尋我們如何學習並使用文藝復興時期科學家伽利略．伽利萊（Galileo Galilei, 1564－1642）所描述的數學語言。這本書還坦露，我們知道的仍是多麼有限──我們掌握的整個物理學，約只處理宇宙的4%，其他96%依然是個尚待解答的謎團。
物理學的誕生
實驗法發展出現之前，早期科學家──當時他們號稱「自然哲學家」──運用推理來認識他們身邊的事物，並設想理論來解釋萬象。由於天體似乎都運行跨越天空，我們許多前輩歸結認定，地球乃是位於宇宙中心，萬物都繞著它旋轉。
〔圖說〕
仙女座星系是最靠近銀河系的星系：物理學嘗試解釋萬象，從時間的開端到宇宙的終結
〔圖說〕
構成宇宙的模式、形狀和數量，都是物理學的研究課題
少數抱持不同看法的人，必須想出良好論點來駁斥常理解答，而且兩千年來，他們都寡不敵眾，有時還遭人譏諷甚至迫害。
許多迷信和宗教信仰，都根源自我們對所觀測世界提出的解釋。好比太陽是由一位超自然馬車夫駕車載著橫越天空，所以才有日出現象。就另一方面，科學則努力尋找所觀測現象的真正本質和起因。就我們所知，古希臘人是最早嘗試以觀測與推理為本來設想解釋，並取代神祕與迷信解釋的民族。最早不仰賴宗教信仰來嘗試解釋自然界的第一人，有可能是泰勒斯（Thales），不過第一位真正的科學家，或許是徹底奉守經驗主義的希臘思想家亞里斯多德（Aristotle, 前384－前322）。他認為，經由仔細觀察和測量，我們對支配萬物的定律，就能產生一定的認識。亞里斯多德是柏拉圖（Plato, 約前428－前347）的弟子，他遵循演繹路徑（見框盒），也相信單憑推理，人類就能解答宇宙奧祕。亞里斯多德奉守「歸納推理」；亦即從觀測世界入手進行邏輯思考。他掌握了科學方法的開端。
米利都的泰勒斯（Thales of Miletus，約前624－約前546）
這第一位稱得上是科學家和哲學家，而且叫得出名字的人，2千5百年前住在現今土耳其地帶。泰勒斯在埃及從事研究，獲世人稱譽為把數學和天文學傳往希臘的人。泰勒斯列名古希臘七賢之林，咸認他絕頂聰明，說不定還教導過畢達哥拉斯（Pythagoras）和阿那克西曼德（Anaximander）兩位哲學家。泰勒斯主張，我們周遭世界萬事萬3 5 9 3 7 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 0 8 4 0 ; &# 3 7 1 1 7 ; &# 2 6 6 8 1 ; &# 2 8 3 0 4 ; &# 3 3 2 5 8 ; &# 2 6 5 7 6 ; &# 3 1 2 7 8 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 6 2 1 5 ; &# 2 2 2 4 0 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 1 9 9 8 1 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 2 0 1 6 0 ; &# 4 0 6 3 6 ; &# 3 6 2 2 9 ; &# 3 3 2 5 8 ; &# 2 8 9 8 2 ; &# 2 2 2 4 0 ; &# 3 2 0 3 2 ; &# 3 6 8 9 6 ; &# 2 5 1 0 4 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 6 0 4 4 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 2 0 1 8 2 ; &# 3 8 2 8 3 ; &# 2 2 9 8 7 ; &# 2 5 6 2 8 ; &# 2 3 5 6 3 ; &# 2 7 7 7 0 ; &# 2 3 4 5 0 ; &# 3 3 8 3 6 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 0 3 1 6 ; &# 2 9 9 9 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 2 9 2 8 9 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 6 2 1 5 ; &# 2 2 2 4 0 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 2 0 1 8 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 3 8 7 9 ; &# 3 6 8 4 8 ; &# 2 3 4 3 6 ; &# 2 0 8 4 0 ; &# 2 7 7 9 4 ; &# 2 6 3 7 7 ; &# 3 0 0 4 1 ; &# 2 3 3 8 4 ; &# 1 9 9 7 9 ; &# 2 0 3 5 8 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 4 4 5 6 ; &# 3 8 6 2 7 ; &# 3 5 4 1 3 ; &# 2 0 2 7 2 ; &# 2 0 1 8 2 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 0 4 9 5 ; &# 2 7 4 9 1 ; &# 3 6 0 0 2 ; &# 2 9 5 6 3 ; &# 1 2 2 9 0 ; b r / > b r / > &# 2 7 5 1 2 ; &# 3 2 0 1 3 ; &# 3 3 2 8 7 ; &# 2 8 4 3 6 ; &# 3 2 3 7 7 ; &# 2 5 5 1 2 ; &# 2 9 7 0 2 ; b r / > &# 2 8 4 3 6 ; &# 3 2 3 7 7 ; &# 2 5 5 1 2 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 3 1 2 7 8 ; &# 1 2 3 0 0 ; &# 3 0 0 0 1 ; &# 1 9 9 7 8 ; &# 3 3 2 6 7 ; &# 1 9 9 7 9 ; &# 1 2 3 0 1 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 5 5 4 2 ; &# 3 5 6 5 7 ; &# 2 7 8 6 1 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 2 6 5 7 5 ; &# 2 5 2 8 9 ; &# 2 2 2 9 4 ; &# 3 0 3 4 0 ; &# 3 6 8 8 4 ; &# 2 4 4 6 5 ; &# 2 3 6 0 1 ; &# 2 6 1 5 9 ; &# 2 0 4 9 1 ; &# 2 0 3 6 3 ; &# 3 5 6 5 7 ; &# 1 2 2 9 0 ; &# 3 1 1 8 5 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 2 3 4 7 8 ; &# 2 5 1 1 0 ; &# 2 1 7 4 6 ; &# 2 3 4 1 6 ; &# 2 3 4 7 8 ; &# 2 4 3 1 4 ; &# 2 7 0 8 3 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 5 5 4 2 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 6 8 8 0 ; &# 2 7 4 9 3 ; &# 3 0 3 3 2 ; &# 2 3 6 3 7 ; &# 2 0 5 5 1 ; &# 3 5 3 7 3 ; &# 2 0 3 5 8 ; &# 2 7 2 9 8 ; &# 3 9 5 1 1 ; &# 2 9 7 0 2 ; &# 3 5 5 4 2 ; &# 6 5 2 9 2 ; &# 3 6 9 1 4 ; &# 3 4 8 9 2 ; &# 3 5 2 6 4 ; &# 2 8 2 0 4 ; &# 2 0 0 0 6 ; &# 3 9 5 1 1 ; &# 3 5 6 5 7 ; &# 3 0 9 0 6 ; &# 3 5 4 6 9 ; &# 6 5 2 8 8 ; &# 2 5 1 1 0 ;