前言



Chapter 1 為什麼要學習科學？

1 生活中處處是「科學」

2 無所不在的電磁波

我們的四周遍布著電磁波

電磁波的性質隨頻率而變化

3 為什麼彩虹有7種顏色？

彩虹跟電磁波也有關

人眼看不見的「光」

4 電腦以0與1來運作

2是10，3是11？

5 機器學習與人腦的構造

人腦的訊息傳遞機制

AI以模擬人腦的方式製造

6 夏天到秋天是颱風活躍的季節

南半球的颱風與赤道的颱風

颱風的旋轉方向由地球自轉與科氏力決定

7 我們都受到密碼學的保護

應用在密碼學的質數

公開金鑰加密法以質因數分解產生金鑰

8 為什麼要用氫氣驅動汽車？

氫氣驅動汽車的原理

物質由原子構成

元素與原子的區別

9 地震對人類帶來威脅

兩種地震與日本附近的板塊構造

震級和震度表示地震的大小

為什麼要使用兩種不同的震級呢？

10 生命的機制

孟德爾法則打造遺傳學的第一步

發現傳達遺傳訊息的DNA

11 「科學」到底是什麼？

「科學家」是什麼樣的人呢？

科學與自然科學的差異

科學到底有什麼用呢？



Chapter 2 科學的歷史與科學家

1 科學由科學來證明

蘋果的掉落與偉大的發現

「萬有引力定律」曾被認為是萬能的

錯誤的理論仍可使用

2 現代文明不可或缺的電磁波是如何發現的？

電磁感應的發現出自對知識的好奇心

電磁波曾被認為是無用的

3 電腦的誕生與發展

人類完全比不上的速度

看似萬能的電腦也有不擅長的事

電腦繼續發展下去，會變成什麼樣子呢？

4 威脅人類健康的感染症之變遷

引發感染症的細菌與病毒

4大感染症

感染症的救星

5 DNA結構的發現與研究者間的競爭

DNA的研究成果是先講先贏

DNA結構的確定

6 原子論的源頭是古希臘哲學

原子結構的闡明與原子核的發現

原子核能分解到什麼程度？

7 地球的誕生與結構

地球如何誕生

地球的結構

8 地球結構的研究因地震而發展

大陸漂移說不受認同

從大陸漂移說的發展到海底擴張說的證明

板塊構造學說證明了大陸漂移說

9 相對論與愛因斯坦

創造相對論的愛因斯坦其實很懶散？

閔考斯基與愛因斯坦

10 支配微觀世界的量子力學

什麼是「量子力學」？

11 質數的魅力

質數研究始於希臘時代

為質數著迷的科學家

12 數學與音樂

小提琴與調和級數



Chapter 3 日常的科學原理與不可思議的科學

1 日常生活中不可或缺的電化產品

微波爐加熱食物的原理

用電磁爐燒開水

2 火星上的夕陽是什麼顏色？

地球白天的天空為什麼是藍色？

在抵達我們的眼睛前，光是四散的嗎？

火星和地球相似但不同

專欄 為什麼雲是白色的？

3 人臉辨識系統是如何運作的？

鏡頭照到臉即可解鎖的原理

4 遺傳學從豌豆開始

親傳子、子傳孫的遺傳法則

1.??? 分離律

2.??? 顯性律

3.??? 獨立分配律

5 我們的身體由基因構成

基因操作實驗

6 形成胺基酸的4種鹼基

DNA與RNA的結構

胺基酸的訊息由4種鹼基構成

7 遺傳只有兩個步驟

1.??? 轉錄

2.??? 轉譯

8 感染症的發病與預防

新型冠狀病毒與過去的冠狀病毒

預防感染症的疫苗

9 mRNA疫苗的機制

疫苗的種類與機制

mRNA疫苗與傳統疫苗的差異

10 GPS的原理

GPS從太空衛星取得訊息

科氏力與陀螺儀感測器

無線電波的速度與衛星的速度

光有原子鐘，GPS依然沒有用處



Chapter 4 解讀艱澀的科學理論

1-1 相對論與愛因斯坦

相對論顛覆時間與空間的常識

理應會爆炸的炸彈

即使在同一時刻，也有「過去」與「未來」

「過去」與「未來」是兩回事

廣義相對論終於建立

1-2 黑洞與廣義相對論

黑洞的結構

可能逃出黑洞嗎？

2 薛丁格的貓與量子力學

微觀世界的能量關係

實驗顯示電子是粒子也是波

存在與否是機率問題嗎？

薛丁格的貓思考微觀與巨觀的界線

3 黎曼猜想

歐拉的質數公式與高斯的觀點

高斯的質數定理與黎曼猜想

黎曼猜想也影響了物理學

高斯質數定理的形成過程

高斯質數定理的高精確度

4-1 超弦理論起於對「萬物根源」的探索

「萬物根源」論戰與原子存在的確定

微觀粒子的種類與作用力

技術的發展與粒子的分類

4-2 現代物理學家對「萬物根源」的看法與超弦理論

物質的根源是兩種基本粒子

存在於希格斯海的生命

從基本粒子的標準模型到超弦理論

時空的真正維度是什麼？

專欄 重力依循平方反比定律

結語



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前言



　　大家好，我是宇宙物理學（Physical Cosmology）家二間瀨敏史。



　　你們喜歡科學嗎？



　　我女兒在高中修習物理學分，但她常說：「如果沒有物理這種東西就好了！」我就問她：「那妳為什麼選修物理呢？」她說：「因為生物更麻煩。」



　　至於我太太，對於我是物理學家、以研究物理學為業這件事，好像完全無法理解。



　　不過，毫無疑問地，我的家人都受惠於物理學和其他科學。但或許是因為讓她們受益的科學，與學校所學的科學八竿子打不著，我女兒才會冒出那句話。



　　我也不想對各位說教，勸大家：「要深入認識科學啊！」因為生活中有許多應用科學的事物，即使不知道它的運作原理，也不會為生活帶來任何不便。



　　例如，微波爐為什麼可以加熱食物？汽車導航為什麼能帶我們到達目的地？就算我們不了解其中的作用機制，也不會有任何問題。



　　即使知道機制，大概也很難自行修理。



　　前幾天，我家的冰箱不冷了。我是物理學家，知道冰箱的運作原理，但我也不會修。不過，廠商派人過來，兩三下就修好了。我太太看了就說：



　　「你不是科學家嗎？為什麼不會修呢？」



　　平常有類似反應的不只是我的家人。



　　你可能跟我太太、女兒一樣，覺得科學在生活中並非不可或缺。但事實上，身邊到處都是科學，科學讓我們的生活更加舒適。



　　除了周遭普遍存在的科學以外，本書也會談到「相對論」、「薛丁格的貓」（Schrodingers Cat）、「超弦理論」（Superstring Theory）等艱澀難懂的科學。如果不擅長科學與喜歡科學的人讀起來都能樂在其中，那就太好了。



　　本書的內容會帶給你新的想法和觀點，改變你看待身邊事物的方式，世界也會因此看起來更有趣。

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