物理奇遇記：湯普金斯先生的新世界

名人推薦：◎ 加莫夫不但是世界著名的物理學家，更是二十世紀最傑出的科普作家。物理世界奇遇記是他在一九五○年代發表的經典名著，用湯普金斯先生夢中奇遇為線索，深入淺出的介紹了當代物理學的各主要領域，曾多次再版，有數十國文字譯本。今日中年以上的讀者於青少年時代多曾讀過。一九九九年版內容增補很多，完全合乎時代，保留了清新流暢，幽默風趣的風格，依然是二十一世紀的經典。──吳大猷科普獎評語媒體推薦：◎ 這本書不僅僅只有娛樂效果，一般讀者還能從其中學到許多關於電子、中子等的原理與知識。──英國「觀察家報」
◎ 多...

第一章　城市限速

今天是國定假日，在大型城市銀行擔任小小櫃員的湯普金斯先生睡了個懶覺，好好享受一頓悠閒的早餐。他打算規畫假日行程，首先想到的是下午可以去看電影。湯普金斯打開當地報紙，翻到娛樂版。可是沒有一部電影讓他感興趣。現在大家愛看那些描寫性與暴力的電影，他很不喜歡這種內容。剩下的片子則是假日常見的兒童片。如果能有一部與眾不同的電影，讓觀眾有身歷其境的冒險感，或許還很刺激的話，那該有多好。可惜沒有這種片子。

湯普金斯先生無意間看到版面角落的小告示。鎮上的大學公布了一系列講座，主題是現代物理學的問題。這天下午的講座主題為愛因斯坦的相對論。嘿，這可能很不錯！湯普金斯先生常聽說世上實際了解愛因斯坦理論的人，加起來可能只有一打；或許他將成為第十三個了解這理論的人！因此他決定去參加講座，搞不好這就是他想做的事。

到了大學的大會堂後，湯普金斯先生發現演講已經開始了。講堂裡滿滿都是學生。不過也有部分年紀較長的人士散坐其中，應該都是跟他一樣的一般民眾吧。一位留著白鬍子的高個子男士站在頂掛式投影機旁演講，台下觀眾很專注地聆聽著。這位男士正在向聽眾解說相對論的基本概念。

湯普金斯先生從演講知道，愛因斯坦理論的核心概念就是光速為世上最快的速度，所有實物移動的速度都無法超越光速，因此也產生了很奇特的結果。例如當物體以接近光速的速度移動時，量尺會縮短，時鐘行走的速度也會變慢。不過那位教授也說明，因為光速為每秒三十萬公里（也就是每秒十八萬六千英里），所以很難在一般生活中觀察到這種相對論的效果。

對湯普金斯先生來說，這理論完全與常識相反。他試圖想像接近光速的結果會是如何，不過他的頭也慢慢地往下垂⋯⋯

等他張開眼睛時，發現自己不是坐在講堂椅子上，而是坐在市政府為了等公車的乘客所安置的長椅上。這個小鎮的街道兩邊林列著中世紀學院建築，是個漂亮的老城市。湯普金斯先生覺得自己一定是在做夢，可是眼前景象沒什麼奇怪的地方。對面大學高塔的大鐘指針指向五點。

街上幾乎沒有人，只有一位騎自行車的人緩緩朝他騎來。當自行車騎士愈騎愈近時，湯普金斯先生驚訝地兩眼大睜。那位年輕人和他的腳踏車在行進方向上都變得扁扁的，有如用圓柱體透鏡看到的影像一樣。鐘塔上的鐘響了五響，那位自行車騎士顯然在趕時間，他更加用力地踩踏板。湯普金斯先生不覺得騎士的速度有變快，但騎士卻因此變得更扁，看來就像從硬紙板上剪下的扁平圖片一樣，沿著街道往下騎去。湯普金斯先生突然恍然大悟，自行車騎士就像剛剛聽到的演說內容一樣，因為他正在移動，所以長度也縮短了。他對自己想到的解釋非常滿意。「這裡的自然極限速度一定比較低。」湯普金斯先生做出結論。「我猜絕對不到時速三十二公里。這小鎮根本不需要測速照相機。」此刻剛好有一台救護車從旁邊疾駛而過，但速度卻比自行車騎士快不了多少；雖然救護車閃著警示燈、響著警笛，速度卻跟爬的沒兩樣。

湯普金斯先生想追上自行車騎士，問他變扁是什麼感覺。可是他該如何追上人家？這時湯普金斯先生看到大學牆邊停了一台腳踏車。他想那可能是某位參加演講的學生的腳踏車，稍微借用一下的話，那位學生應該不會在意吧？湯普金斯先生確定沒有人在看之後，就騎上腳踏車，沿著街道加速前進，想要追上那位自行車騎士。

他深信開始騎腳踏車後，自己就會立刻變扁，而且最近他對逐漸擴張的腰圍略感焦慮，所以他也很期待自己能變扁。可是讓湯普金斯先生意外的是，什麼事都沒發生，他跟腳踏車的尺寸、形狀都還是維持原樣。但周遭景象卻變得與剛剛完全不同。街道變短了，櫥窗變窄了，行人瘦削到前所未見的程度。

「哈！」湯普金斯先生興奮高喊。「我懂了！這就是相對性的意思。所有與我相對移動的物品，看來都變短了；不管是誰踩踏板，都會看到這景象！」

湯普金斯先生挺擅長騎單車，他竭盡全力想趕上剛剛的年輕人。但他發現即使他用盡所有力氣踩踏板，加速的程度還是微乎其微。湯普金斯先生的腿開始覺得痠痛，可是他現在經過轉角路燈的速度，卻比剛開始騎車時快不了多少。似乎他想要騎快的努力全付諸流水。他現在了解為什麼那台救護車的速度，會跟自行車騎士差不多了。這時湯普金斯先生想起教授說的話，想要超越光速的極限是不可能的。不過他也注意到，他騎得愈努力，感覺街區就變得更短。騎在他前面的自行車騎士現在看來沒那麼遠了，最後他終於追上那位騎士。當湯普金斯先生與騎士並肩前進時，他轉頭一看，意外發現自行車騎士和腳踏車現在看來都變正常了。

「啊，這一定是因為我們不再相對移動。」他判斷。
「不好意思，」他高喊，「你不覺得住在極限速度這麼低的城市裡，很不方便嗎？」

自行車騎士驚訝地回答：「極限速度？這裡沒有速度限制呀。我愛用多快的速度去哪裡都可以，至少用摩托車取代這台舊腳踏車的話就可以。」
「但是你剛剛從我旁邊經過時，移動速度很慢呢。」湯普金斯先生說道。

「我不覺得那很慢，」年輕人回答，「從我們開始講話到現在，已經通過五個街區了。你覺得這樣還不夠快嗎？」
「你說的也對，但那是因為街區和街道都變短了。」湯普金斯先生辯解。

「這有什麼差別嗎？我們移動速度變快，或是街道變短，結果都是一樣的。我要穿越十個街區才能到郵局。如果我騎得更快，街區就會變短，我也能更早抵達郵局。其實，我們到了。」年輕人說道，他從腳踏車上下來。

湯普金斯先生也停下來。他看到郵局時鐘顯示已經五點半了。「哈！」他得意洋洋地喊道：「我剛剛不是說了嗎？你的速度很慢。你花了整整半小時才穿過十個街區。我最初看到你時，大學鐘塔正好指向五點，現在卻已經五點半了！」

「你覺得有半小時嗎？」對方回問，「這段時間像是半小時嗎？」
湯普金斯先生必須承認感覺並沒有那麼久，似乎才經過不到幾分鐘。而且當他低頭看手錶時，手錶顯示才五點五分而已。「是嗎？」他喃喃地說，「所以是郵局時鐘太快嗎？」

年輕人回答：「也可以這樣說。當然也有可能是你手錶太慢了。手錶是與其他時鐘相對移動的，不是嗎？你到底想怎麼樣？」他有些生氣地瞪著湯普金斯先生。「你是怎麼了？怎麼說話像個外星人一樣。」說完這句話後，年輕人就走進郵局了。

湯普金斯先生覺得很遺憾，如果那位教授可以在旁邊解釋這些奇怪現象就好了。自行車騎士顯然是本地人，從小就習慣這些情況了。湯普金斯先生只好自己研究這個奇特世界。他重新把手錶時間調成與郵局時鐘相同，為了確定手錶沒有壞掉，他還在那邊等了十分鐘。手錶現在跟郵局時鐘的時間一模一樣，一切看來都沒有問題。

他走回街上，來到火車站，他決定根據火車站時鐘再檢查一次手錶。結果手錶又慢了一點，讓他很沮喪。
「天呀，又是相對性。」湯普金斯先生說道，「每次我移動的時候一定都會這樣。真是太不方便了。不管去哪裡都要重新對時，好麻煩。」

這時候，一位打扮體面的紳士從車站出口出來。這位看起來四十多歲的男士四處張望，認出了一位在路邊等待的老婦人，他走上去與老婦人打招呼。讓湯普金斯先生深感意外的是，她稱下車的紳士為「親愛的祖父」。怎麼可能？他怎麼會是她的祖父呢？

湯普金斯先生受到好奇心驅使，走向他們，有些卻步地問道：「不好意思，不知道我剛剛有沒有聽錯。你真的是她的祖父嗎？這樣問很抱歉，可是我⋯⋯」
「喔，我懂了，」男士微笑回答，「或許我該解釋一下，我的工作常常需要出差。」

湯普金斯先生看來還是很困惑，因此那位陌生男士又繼續解釋。「我大部分時間都待在火車上。所以當然我變老的速度就比住在城裡的親戚要慢了許多。每次回來看到我可愛的小孫女，都讓我很開心。抱歉，我們得先走了，不好意思。」那位男士攔下計程車，讓湯普金斯先生獨自面對心中的疑問。

在火車站餐廳吃了幾個三明治後，湯普金斯先生又覺得有精神了。他一邊喝咖啡，一邊沉思著：「對，運動當然會讓時間變慢，所以那位男士變老的速度也比較慢。而且教授也說過，所有動作都是相對的，代表那位男士看來會比親戚更年輕。好極了，一切都水落石出了。」

但他又停了下來，放下杯子。「等等，這樣不對。」他心想。「在那位男士眼中，他的孫女看來並沒有比較年輕，而是比他還老。灰髮沒有相對性呀！這是什麼意思？所有運動都不是相對的嗎？」

他決定再試最後一次，找出個中原因究竟為何。他走向餐廳中唯一一位顧客，那是一位身穿車站制服的軍人。
「不好意思，」他說道，「你可以好心回答我一個問題嗎？請問火車乘客變老的速度比留在定點的人慢那麼多，到底是誰負責的呢？」

「是我負責的。」那位軍人簡單回答。
「真的嗎？」湯普金斯先生高聲說，「怎麼⋯⋯」

「我是火車司機。」對方回答，似乎這樣就能解釋一切了。
「火車司機？」湯普金斯先生重複，「我從小就一直想當火車司機。但是⋯⋯這跟不會變老有什麼關係嗎？」他繼續說，看起來又更加困惑了。

「我不知道，」司機回答，「可是世界就是這樣。是那個大學老師說的。我們之前一起坐在那邊。」他轉頭比向門旁的桌子。「我們在那裡打發時間。他說明了一切。不過太難啦，我完全不懂。但他說那跟加速和減速有關係，至少我還記得這個。他說影響時間的不只是速度，加速也會。每次火車進站、離站，要加速或減速時，就會干擾乘客的時間。沒有坐在火車上的人就不會感到這些變化。因為當火車進入月台時，站在月台上的人不用抓住扶手之類的東西，免得自己像坐火車的人一樣跌倒。因此大家會出現老化的差異。之類的吧⋯⋯」他聳聳肩。

突然有人重重搖了搖湯普金斯先生的肩膀。他發現自己不是坐在車站咖啡廳裡，而是待在聽演講的講堂座椅上。講堂裡燈光昏暗，空無一人。搖醒他的人是工友，他說：「抱歉，先生，我們要關門了。如果你想睡覺的話，還是回家比較好。」湯普金斯先生很尷尬地站起身，走向出口。

第一章　城市限速今天是國定假日，在大型城市銀行擔任小小櫃員的湯普金斯先生睡了個懶覺，好好享受一頓悠閒的早餐。他打算規畫假日行程，首先想到的是下午可以去看電影。湯普金斯打開當地報紙，翻到娛樂版。可是沒有一部電影讓他感興趣。現在大家愛看那些描寫性與暴力的電影，他很不喜歡這種內容。剩下的片子則是假日常見的兒童片。如果能有一部與眾不同的電影，讓觀眾有身歷其境的冒險感，或許還很刺激的話，那該有多好。可惜沒有這種片子。湯普金斯先生無意間看到版面角落的小告示。鎮上的大學公布了一系列講座，主題是現代物理學的問題...