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費曼的六堂Easy課套書(共2冊)
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費曼的六堂Easy課套書(共2冊)

書籍介紹

費曼的6堂Easy物理課

《費曼的6堂Easy物理課》,是直接從《費曼物理學講義》精選出來的。原先重輯的目的,是要讓一般讀者從那部劃時代的名著內、不太複雜的頭幾章文字裡,直接見識一下費曼的教育家風采。不料這本小書遠遠超出了我們的預期,它成為非科學家的物理學入門,也被用來當作介紹費曼這位偉人的初階讀物。

本書在題材選擇上,旨意不在使它成為近代物理學的概述,而是提供一個體驗費曼物理觀的引子……第二次世界大戰後不久,物理學的基礎已經相當穩定,理論結構也漸臻成熟,唯獨的負面形勢,就是袖手旁觀、跟著起鬨的人多,真正動手動腦、從事開創的人少。費曼自甫出校門,即邁入一個充滿許多抽象概念的奇境,然後他把個人獨創品牌的思想,深植於許多世人的心中。這本書給了我們一個難得的機會,得以一窺這位偉大人物的內心世界。


費曼的6堂Easy相對論

《費曼的6堂Easy相對論》也是從《費曼物理學講義》精選出來的。它有一個跟《費曼的6堂Easy物理課》不太一樣的地方,就是《費曼的6堂Easy物理課》跨越了物理學的好幾個領域,從力學到熱力學再到原子物理。你手裡捧著的這6篇講義,則是全部圍繞著同一個焦點主題。此主題曾經引起近代物理學史上許多最革命性的發現,以及一些完全出人意表的理論。諸如從黑洞到蛀孔、從原子能到時間彎曲。

我們所說的主題當然不是別個,正是相對論。不過依我們的淺見,即使偉大的相對論之父,愛因斯坦先生本人,也似乎比不上這位來自大蘋果(紐約市)的費曼先生,能夠把愛因斯坦這套理論的內外精華、有什麼妙用、以及所涉及的基本觀念,解釋得如此完美,直教人不得不擊節讚嘆。


費曼的6堂Easy物理課

出版緣起
導讀 偉哉!費曼 戴維思

第1堂課 運動中的原子
物理該從哪兒學起?
一切物質由原子組成
原子與變化過程
化學反應

第2堂課 基本物理學
這就是科學方法
1920年以前的物理學
量子物理學
原子核與粒子

第3堂課 物理學與其他科學的關係
物理無所不包
化學
生物學
天文學
地質學
心理學
它是怎麼來的呢?

第4堂課 能量守恆
能量是什麼?
重力位能
動能
其他形態的能量
其他守恆律

第5堂課 重力理論
行星運動
刻卜勒定律
動力學之發展
牛頓的重力定律
萬有引力
卡文迪西實驗
重力究竟是什麼?
重力與相對論

第6堂課 量子行為
原子力學
子彈實驗
水波實驗
電子實驗
電子波的干涉
觀看電子
量子力學的首要原理
測不準原理

附錄一 最偉大的教師
附錄二 費曼序

費曼的6堂Easy相對論

出版緣起
導讀 費曼風格,無與倫比 潘洛斯

第1堂課 向量
物理學中的對稱
平移
旋轉
向量
向量代數
以向量記述牛頓定律
向量的純量積

第2堂課 物理定律中的對稱
對稱運作
空間與時間中的對稱
對稱與守恆律
鏡面反射
極向量與軸向量
哪隻是右手?
宇稱不守恆!
反物質
失稱

第3堂課 狹義相對論
相對性原理
勞侖茲變換
邁克生—毛立實驗
時間的變換
勞侖茲收縮
同時性
四維向量
相對論性動力學
質能等效

第4堂課 相對論性能量與動量
相對論與哲學家們
孿生子弔詭
速度的變換
相對論性質量
相對論性能量

第5堂課 時空
時空幾何學
時空間隔
過去、現在、未來
再談談四維向量
四維向量代數

第6堂課 彎曲空間
二維的彎曲空間
三維空間的曲率
我們的空間是彎曲的
時空幾何
重力與等效原理
重力場中的時鐘走速
時空的曲率
彎曲時空中的運動
愛因斯坦的重力論

附錄一 最偉大的教師
附錄二 費曼

出版緣起

這本書《費曼的6堂Easy物理課》之所以面世,乃是基於我們認為有此需要,把基礎物理知識中,一些經過費曼教授認知、篩選、整理出來的,非常重要但技術性不高的部分,能夠廣為介紹給一般讀者大眾。我們從費曼最著名的劃時代作品,發行於1963年的《費曼物理學講義》(Lectures on Physics)中,挑選出最容易叫人懂的6堂課來,彙集成此書。讀者的運氣算不錯,費曼當年在撰寫該套課程講義時,在討論一些重要議題上,他沒有依樣畫葫蘆按照教科書的慣例,全部倚賴數學的幫助來作闡釋。費曼獨樹一幟,選擇了偏重描述的方式。我們特別把這些個絕少數學式的課程單元,湊合到一塊,遂成為本書的內容。

珀修斯圖書公司(Perseus Books)藉此機會,向戴維思(Paul Davies)教授致意,謝謝他特地為這本新輯,撰寫了一篇卓有見地的導讀。我們把他這篇導讀放在書首。接下來是從《費曼物理學講義》轉載過來的兩篇序文,一篇是費曼教授本人所撰,另一篇則出自他的兩位當時同事之手。轉載的原因是這兩篇序文裡面,談到《費曼物理學講義》各章之間的來龍去脈,同時也告訴我們一些費曼個人生活細節,以及他對科學的看法。

最後,我們要感謝加州理工學院物理系所檔案室的所有工作同仁,特別是古德斯坦(Judith Goodstein)博士的鼎力相助。此外還要感謝哈特菲德(Brian Hatfield)博士,他從此書的最初起意,到終於付梓出版的這段時日中,不斷提供我們非常寶貴的參考資料和建議。

■中文版編輯說明:

1. 本書《費曼的6堂Easy物理課》與姊妹作《費曼的6堂Easy相對論》都收錄了《費曼物理學講義》轉載來的兩篇序文。為了維持這兩本衍生作品各自的連貫性,在中文版裡,轉載而來的兩篇序文皆放在書末附錄中,請見附錄一〈最偉大的教師〉及附錄二〈費曼序〉。

2. 《費曼物理學講義》英文版是一套三巨冊的巨著(中文版拆成十四冊),成書時間早於《物理之美》。本書的六堂物理課,依序取自《費曼物理學講義》第I卷〈力學、輻射與熱專輯〉的第1章、第2章、第3章、第4章、第7章及第37章(也是第III卷〈量子力學專輯〉的第1章),其中後三堂講解能量守恆、重力理論、量子行為的課,部分內容與《物理之美》略有重疊。

3. 中文版的費曼照片,均購自the Archives, California Institute of Technology(加州理工學院檔案),獲得授權使用。

理查.費曼 作者

1918年,費曼誕生於紐約市布魯克林區,1942年,從普林斯頓大學取得博士學位。

第二次世界大戰期間,他曾在美國設於新墨西哥州的羅沙拉摩斯(LosAlamos)實驗室服務,參與研發原子彈的曼哈坦計畫(ManhattanProject),當時雖然年紀很輕,卻已經是計畫中的重要角色。

隨後,他任教於康乃爾大學以及加州理工學院。1965年,由於費曼在量子電動力學的成就,與朝永振一郎(Sin-ItiroTomonaga)、許溫格(JulianSchwinger)兩人,共同獲得該年度的諾貝爾物理獎。

費曼博士為量子電動力學理論解決了不少問題,同時他首創了一個解釋液態氦超流體現象的數學理論。之後,他跟葛爾曼(MurrayGell-Mann)合作,研究弱交互作用(例如貝他衰變),做了許多奠基工作。

後來數年,費曼成為發展夸克(quark)理論的關鍵人物,提出了在高能量質子對撞過程中的成子(parton)模型。

在這些重大成就之外,費曼博士把一些基本的新計算技術跟記法,介紹給了物理學。其中包括幾乎無所不在的費曼圖,因而改變了基礎物理觀念化與計算的過程,成為可能是近代科學史上,最膾炙人口的一種表述方式。

費曼是一位非常能幹有為的教育家,在他一生所獲多得數不清的各式各樣獎賞中,他特別珍惜1972年獲得的厄司特杏壇獎章(OerstedMedalforTeaching)。

《費曼物理學講義》一書最初發行於1963年,當時有位《科學美國人》雜誌的書評稱該書為「……真是難啃,但是非常營養,尤其是風味絕佳,為二十五年來僅見!是教師及最優秀入門學生的指南。」

為了增長一般民眾的物理知識,費曼博士寫了一本《物理之美》(TheCharacterofPhysicalLaw)以及《量子電動力學》(Q.E.D.:TheStrangeTheoryofLightandMatter)。

他還寫下一些專精的論著,成為後來物理學研究者與學生的標準參考資料跟教科書。

費曼是一位建設性的公眾人物。幾乎家喻戶曉他參與「挑戰者號」太空梭失事調查工作的事跡,尤其是他當眾證明橡皮墊圈不耐低溫的那一幕,是一場非常優雅的即席實驗示範,而他所使用的道具不過冰水一杯!

比較鮮為人知的事例,是費曼博士於1960年代中,在加州大學課程委員會任上所做的努力,他非常不滿當時教科書之庸俗平凡。

僅僅重複敘說費曼一生中,於科學上與教育上的無數成就,並不足以說明他這個人的特色。正如任何讀過他即使最技術性著作的人都知道,他的作品裡外都散發著他鮮活跟多采多姿的個性。

在物理學家正務之餘,費曼也曾把時間花在修理收音機、開保險櫃、畫畫、跳舞、表演森巴小鼓、甚至試圖翻譯馬雅古文明的象形文字上。

他永遠對周圍的世界感到好奇,是位一切都要積極嘗試的模範人物。費曼於1988年2月15日在洛杉磯與世長辭。


師明睿 譯者

台灣大學化學系畢業,美國普度大學生物化學博士。曾於衛生署從事研究,參與台灣疫苗政策評估規劃、日本腦炎新款疫苗研發、以及中草藥金線蓮藥理之動物研究。

譯作有《觀念物理》(合譯)、《微積分倚天寶劍》、《費曼的6堂Easy物理課》、《萬物簡史》等。


高涌泉 審訂

加州大學柏克萊分校物理博士。

現任臺灣大學物理學系教授,專長為場論與粒子物理,認為量子力學是最奇妙的學問。

喜歡柏拉圖、達爾文、愛因斯坦、費曼、魯迅的作品,也喜歡看各式各樣的電影與棒球比賽。除了學術論文以外,著有《另一種鼓聲:科學筆記》、《武士與旅人:續科學筆記》。

翻譯本書〈再版序〉及三篇專訪。


2024/05/17

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