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固、特、異的軟物質
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固、特、異的軟物質

Les objets fragiles
書籍介紹

固特異先生如何讓橡膠樹汁成為汽車輪胎?消防隊的水柱怎樣能突破極限,拯救高樓的火災?為什麼埃及書記官要在中國墨汁裡加入阿拉伯?七彩繽紛的肥皂泡泡竟然也有生、老、病、死!?

諾貝爾物理獎得主熱納,經常受邀到法國各地中學演講,是個說故事大王,他以輕鬆活潑的方式,搭配簡明可愛的插畫,帶領讀者探尋奇妙的軟物質世界,並激發年輕朋友們的科學熱情與實驗精神,更為青年學子打開一道通往科學家之路的大門!

導讀 軟物質——新世紀跨學科的前沿科學 歐陽鐘燦

序 學校的故事 熱納

第一部 軟物質

第一章 印第安靴與固特異先生
橡膠這種物質,在巨觀上像是固體,
但在微觀尺度上卻仍保有液體的結構。

第二章 義大利麵
高分子不是硬梆梆的竿子,它是相當具有
可塑性的物體——就像我們之前比擬的義大利麵。

第三章 無管虹吸與跑得太快的船
如果把少量的聚合物加入水中,我們熟知的
虹吸現象將會有相當戲劇化的神奇效果!

第四章 埃及書記官、阿拉伯膠和中國墨汁
把阿拉伯膠溶解在墨汁中可以增加墨汁的穩定!?
這是一個聰明的書記官想出來的點子。

第五章 液晶與魚群
液晶的結構就像是一群平行排列的魚,
而魚群的指向受到外加條件的影響而改變……

第六章 鴨子羽毛和清潔劑
鴨子羽毛上的蠟有疏水性,羽毛便不會沾濕;
清潔劑分子的矛盾性格,卻成了油污和水的溝通橋樑。

第七章 肥皂泡與泡沫
泡泡的產生意味著水必須加大與空氣接觸的面積,
但這卻是水分子最討厭做的事。

第八章 脆弱的物體
軟物質就像雕塑用的黏土,
只要透過相當微弱的作用力,
就可以發生改變、塑形和組織。

第二部 研究
第一章 當個專業研究的科學家
許多人以為科學的研究是
少數心智超凡的數學天才的專利,
但這絕非事實。

第二章 發現
多產發明家愛迪生曾說:
科學所需要的是5%的靈感及95%的汗水。
這個公式到今天仍然適用。

第三章 正當的科學
任何科技產品的社會用途,
決定權在民眾身上,
科學家只能提供意見。

第四章 大環境
當科學家費盡心力完成實驗時,
總想和別人分享這份喜悅;
但文化的隔離總是難以克服……

第三部 教育

第一章 教育建言
現行科學教育忽略了真實世界,
造成可悲的扭曲,
這恐怕將變成教育的絆腳石。

第二章 數學帝國主義
有一道「定理」是這麼說的:
所有科學領域的入學考試,
最後一定會淪為數學測驗。

第三章 一點新鮮空氣
既然教育的方法和內容必須改變,
那我們能提出什麼樣的改進之道呢?

第四章 嶄新的旗幟
如果我們沒能說服下一代高舉團結旗幟,
人類必將在未來三十年內面臨全球性的衝突……

附錄 後記
名詞注釋
人物簡介

學校的故事

熱納

本書記載著我到法國各中學演講的內容。

這些中學遍及法國本土及海外屬地,最遠包括馬丁尼克島。

我一直深覺有必要和中學生談一談,但卻一直無法如願。因為很不巧地,我是「巴黎理化研究院」的院長,而該研究院在法國屬於「高等學院」之一,聽來挺神氣的。假如我向中學校長提議到他們學校做一場演講,這些校長可能會找一些說詞拒絕,好像我是懷著為研究院宣傳的目的而來,這可不是好主意。

然而,彷彿是命運安排好的,諾貝爾委員會投票決定頒獎給我。結果自1991年底起,我不斷受邀到各中學演講。其中大部分是學生主動邀請我,有些則是學生會或科學社團的邀請,另一些則是積極的教師所促成。

所以,手臂下挾著一套幻燈片,我出發了。我所講述的是科學研究者的生涯:科學家都問自己什麼問題?他們工作時的生活型態?分享他們的成功失敗、他們的歧見和錯誤。談談科學的演變:這不是一條筆直的道路,遍布著迷宮及陷阱,但是也有意料之外的捷徑。我要傳達一項訊息:做研究的科學家,既非先知也不如愛因斯坦博學,倒是比較像個猶疑、體力又透支的探險家。

從到訪的第一所學校開始,我經歷了難以言喻的喜悅。儘管有些安排上的混亂,例如禮堂裡沒有足夠的擴音設備、有的幻燈機會卡機、還有比郵票大不了多少的投影幕……,但當一個人面對著遙遠城郊學校裡一兩千名興奮的青少年時,這些都變得不重要了。

我高興的是,不管什麼狀況,只要我一開始演講,會場就會立刻安靜下來,任何人都可以感受到那股力量!演講後,由學生開始提問題,接著貨真價實的辯論就上場了;無可避免地,我總是難以脫身,尤其是教師也在場的時候。所謂「星星之火足以燎原」,一個小問題可能引起大辯論,最後我總會發現自己置身砲火之中,面對著一兩個鐘頭不停歇的問題。

學生首先提出的問題,都是比較典型的技術性問題,如有關橡膠或接著劑的種種特性;然後問題的範圍會逐漸擴大:

.如果想從事研究,該走什麼路?
.科學研究者都是同一類型的人嗎?
.學科學的人,是不是要有很強的數學能力?
.我對法國中學教育的現況作何評價?

慢慢地,問題會開始觸及到一般常見的議題:
.為何走科學的路?
.有什麼潛在的風險?
.從根本上改變我們的世界和環境,值得嗎?

最後的問題是:
.我們的世界是什麼?
.我們從哪裡來?往哪裡去?
.宇宙中還有其他的生命型態嗎?
.有來生嗎?

面對這類問題是很可怕的挑戰,因為這種難題時常有人問起,卻又沒有令人滿意的答案。(我這麼說,似乎為哲學的領域下了定義,雖然我對哲學相當陌生。)不過,能激發聽眾提出問題,又可以一起探索真理,的確讓人快樂無比。

另外一方面,可以預測的是,這些討論也與「教育」這個主題息息相關。每回我一演講,通常會先嚴辭攻擊法國的教育體系;回應是立即的,並採取三角關係進行:學生(這場競賽中,人數最多的一方)、教師(位在邊線、跟著回應的一方)和我(盡可能將球拋回場中)。

我的造訪也常以下列的方式進行:例如,有一個班級很特別地準備了一場精彩的實驗;有的則是辦科展或是研習會。這樣使我有機會和一小群人坐在實驗室裡或是在草坪上進行演講,甚至是一邊喝點小酒。

有數不清的回憶——從傳統、大型的中學,到小型職業學校(通常令人印象最深刻)。有一回,我受邀到洛歇福一所教年輕人製造塑膠的學校演講,該校沒有夠大的禮堂,所以演講得在廠房裡進行:學生們圍聚在一起,穿著藍色實驗外套的技師也在一邊。這種氣氛讓我想起凡爾納(Jules Verne, 1829-1905,《環遊世界八十天》作者)作品中的場景。

我也不會忘記安伊爾的一所中學,它最適合演講的場地是一座劇院,這場演講是由該校熱心的校長促成。我演講時的動作一向較大,而會場擁擠的程度,使我要在舞台上遍布的人群中跨來跨去。

這類故事在各式各樣的「劇場」上演——在南錫或貝桑松的正式而迷人的大演講廳、整修過的電影院,甚至是一些有名的運動場,如奧塔斯或是馬丁尼克島上的拉門廷運動場。我也忘不了安地列斯的孩子們大膽尖銳的問題;以及在實驗室中,由十六歲學生主持的歡迎會上令人動容的獻詞。

我的行囊滿載回憶,但終究我得停下來,因為我已經超載、累壞了。在一年內,我被迫拒絕所有邀約,對一百五十多個積極、熱誠、有創造力的中學(組織),只能忍痛說不。

這是我人生中相當快樂的一頁,我不可能不去捕捉所有回憶。一股衝動讓我想寫成書,這個願望雖然有點天真,但終於實現了。材料俯拾皆是:錄音帶、照片、錄影帶(通常都是以演講者為主,我期待的互動畫面較少)。幸運地,我的朋友、也是我們理化研究院裡的老師巴竇(Jacques Badoz,本書共同作者),對於這趟旅行,尤其是學生所引發的討論,十分有興趣。他重新彙整所有素材,剔除明顯的缺失和雜亂無章的部分,將整體融合為一;他的觀點和我的非常接近,所以我們合作無間且相當愉快。到此,就像凡爾納在那本感性之旅的巨著中所做過的一樣,我必須停下來提醒讀者:有些資訊在本書中是無法找到的。

因為有時手邊的資料有限,或是囿於我個人的專擅項目,對於學生提出的問題,雖然我有心想回答,卻無法盡如人意;不過,我們都盡力維持答案的原貌。例如,當問到特定的環保問題時,我只能表達觀點,而無法仔細分析這個問題,因為那可能需要一整本書。如果有人想得到進一步的學術論點,應該去查其他的書。總之,不要期望在這本書中找到圖表、最新的數字或統計資料,這只是一本單純的「回憶錄」。

記憶本身是很脆弱的。由於大多數時候沒有錄音,我們沒有辦法完全重現每一個問題。我們必須重新描述問題,甚至重塑某些特定主題的答案,儘管聽眾並不相同。但我們希望盡可能捕捉住其間好奇的火花,及校園內洋溢的熱情。

——於法國巴黎

熱納 作者
1932年出生於法國巴黎,1957年獲法國高等師範學院物理博士。曾於法國薩克雷原子能委員會、美國加州大學柏克萊分校從事固態物理與磁性物質的研究;之後,任職於法國奧塞的國家科學研究中心,並成立了著名的超導體研究小組;1971年起,擔任法蘭西學院的物理教授。1968年,他轉而研究「軟物質」,開始了液晶、聚合物物理、沾潤的動力學、黏著機制的物理化學等研究。著有《液晶物理》(The Physics of Liquids Crystals, 1974)、《聚合物物理的進階概念》(Scaling Concepts of Polymer Physics, 1979)等書。 除了1991年的諾貝爾物理獎,熱納並曾獲得以色列沃爾夫基金會獎、法英聯合物理學會哈威克獎與法國物理研究院安培獎等多項榮譽。
巴竇 作者
出生於法國巴黎。1957年獲法國高等理化學院博士,後任職於法國國家科學研究中心。1963年回到高等理化學院任職,1972年起擔任該院科學指導。他的主要研究領域為凝態物質與光的交互作用,特別是偏振現象。
周念縈 譯者
台灣大學法律系、台灣大學新聞研究所畢業,曾任《聯合報》編輯。
郭兆林 譯者
台大物理系畢業,美國柏克萊加大天文物理學博士,現任史丹佛大學物理系助理教授。最新譯作包括《相對論的意義》、《愛因斯坦的宇宙》等。

1999/03/20

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