凝體Everywhere

物理就在我們四周

錢卓斯卡

有次，有一位朋友有所感觸地對我說：「每當我聽到有人談到通才，我總會聯想到球形物體，沒什麼特色。」但再仔細去瞭解那個人，卻會發現他也有某方面的特點；不過，這些針對的好像只是指文學、藝術、音樂、哲學、歷史及其他通稱為「文科」或「人文科學」方面的修養。雖然物理學和其他領域一樣，也是心智所成就的學問，但卻沒被考慮在內。

我引述這段往事是因為，每當別人說我是一位物理學家時，我經常會聽到這種反應：「物理是我在學校感到最困難的科目，我總學不好。」與其聽了就算，我會試著對他解釋我在做的一些事情，像是超導性。我用描述、譬喻、或在餐巾紙上畫圖等方式加以說明，只用簡單的算術而不用高深數學。我這樣做之後，常在事後獲得回報，對方已被引發起興趣，而且還會想要知道得更多。

這些年來，我一直在教學和研究中學習物理，也很高興經常有上述的經歷，因而我決定把這些觀念蒐集、整理起來，出版成冊，以饗那些對物理世界好奇的人（我相信有很多），特別是當你想瞭解直接環繞在我們周圍的事物時。

■生活中的物理──凝體物理學

已經有許多書嘗試對一般讀者介紹某方面的物理學：如恆星與星系、夸克與微中子、空間與時間的本質、大霹靂、相對論等等。這些觀念吸引了大眾的想像，也經常出現在報章雜誌的科學版上。不過，卻缺乏討論那些就在我們周遭、深深影響我們日常生活的物理學，也就是凝體的物理學。它是物理學的一支，討論我們日常所見、所接觸、所用材料呈現的多樣性質。它是由三樣基本學科（量子力學、統計物理學及電磁學）所組成的美妙的綜合學問，是用以探究這些事物的絕佳工具。

凝體物理學還持續在拓展、應用於日常生活物品中，這種狀況頗使那些主張實用的科學家很欣慰。我秉持信念來完成本書，相信沒有人會因為本身不是物理學家，而否認這個具有魅力的知識領域。

寫這本書時，我極力避免使用通俗科學書籍的某些表現方法。想要在讀者不熟悉的領域做合理的說明，是需要花點功夫的，因此我略去了一些我認為無關緊要、或會引起混淆的東西。我繪出圖像，幫助讀者得以在內文中認識重點，僅此而已。那些圖像就是剛才我提到的、畫在餐巾紙上的草圖。

本書沒有印出物理學家或設備的照片；我不認為看了費米（Enrico Fermi）的照片會幫助讀者瞭解什麼是費米子，或者看了真空管、電纜、電子儀器會幫助理解光電效應。我所敘述的事物是現今存在的，而非歷史。我只提及少數有相當貢獻的物理學家，而不詳盡列舉。我不指出他們的國籍；物理學是一種不分國界的努力成果，不同於奧林匹克運動。我也不列出供進一步閱讀的書目，因為我認為讀者一旦被挑起興趣，就會去圖書館及書店翻查，由自己去發現。

有兩個原則導引我選擇本書要用的題材：第一、要能清楚說明如何應用基本觀念，第二、題材數量不超過一本便利使用的書的大小。簡而言之，這本書很精簡，而且是故意如此。

誌謝

在此感謝那些不同領域的朋友，如在語言、法律、歷史、古典文學、戲劇、音樂以及物理，他們閱讀了本書稿本並提供卓見。我在寫書時，也承蒙德國梅斯納學院（Walther Meissner Institute）的接待，並讓我利用那兒的環境。在此深摯地向院長安德斯（Klaus Andres）教授致謝。對我內人陶樂西提供許多方面的協助，我也銘感於內。

臺灣大學化學工程系畢業、美國卡內基美隆大學化學博士。曾任東海大學及靜宜大學兼任副教授、國立台灣科技大學化工系兼任教授。著有《奈米科技導論》、《石油及石油化學工業概論》等，譯有《生物世界的數學遊戲》等。