從力學看天下

書摘1
慣性參考坐標系具有一個特性，就是觀察者在慣性參考坐標系中無法確定他本身是靜止還是運動中。不可能僅以自己所處的參考坐標系進行實驗而檢測自己是否運動。這個觀念不僅對理解力學很重要，而且還是愛因斯坦相對論的最重要核心。──〈第4章　慣　性〉p. 67

書摘2
有些時候我們想要用盡可能小的力去改變物體的動量。例如當你從桌子上往地上跳，在接觸地面的時候你會本能地彎曲你的膝蓋，這個簡單的動作延長了你與地面之間碰撞的時間，因此減小了地面作用於你的力。相同地，拳擊手學會順著打擊的方向移動頭部，來「隨重擊一起脈動」。這種運動延長了與對手手套接觸的時間，減小了化解重擊的撞擊力，有助於維持清醒。──〈第19章　動量守恆〉p. 351

書摘3
如果光本身都是走曲線，那麼我們所說的直線還有什麼意義呢？愛因斯坦認為講直線是沒有意義的──空間本身就是彎曲的。不僅空間彎曲，而且宇宙的四維結構──時空──也是彎曲的。也就是說，尺和時鐘在重力場中運動時，它們的性質都會改變。──〈第29章　結語以及黑洞〉p. 509

書摘1
慣性參考坐標系具有一個特性，就是觀察者在慣性參考坐標系中無法確定他本身是靜止還是運動中。不可能僅以自己所處的參考坐標系進行實驗而檢測自己是否運動。這個觀念不僅對理解力學很重要，而且還是愛因斯坦相對論的最重要核心。──〈第4章　慣　性〉p. 67

書摘2
有些時候我們想要用盡可能小的力去改變物體的動量。例如當你從桌子上往地上跳，在接觸地面的時候你會本能地彎曲你的膝蓋，這個簡單的動作延長了你與地面之間碰撞的時間，因此減小了地面作用於你的力。相同地，拳擊手學會順著打擊的方向移動頭部，來「隨重擊一起脈...

譯序／譯者　傅昭銘、陳義裕

「科學的足跡」是部具富含科學史哲意境的物理課程影集系列，本書原著英文名稱為The Mechanical Universe，若直譯其名則為「力學世界」，是搭配「科學的足跡」影集而編撰的物理教科書，教材內容貫穿整個物理學的始終乃至力學世界。編寫特色是在每個章節的開始段落，簡介並回顧該章所涉及內容的物理歷史背景與發展軌跡，並於教材中穿插敘述著名物理學家生平事蹟及其卓越貢獻，以充滿哲理的生動科學逸事啟迪思維，對物理概念的發展歷史作出精闢的引導說明，循全書脈絡乃實至名歸為「從力學看天下」。
本書原著作者古德斯坦(David Goodstein)，是加州理工學院（California Institute of Technology）的教授，在他的倡議及阿嫩伯格／公眾廣播公司(Annenberg/CPB Project)計畫基金的資助下，編製了「科學的足跡」影集及撰寫教科書，也記錄了大學的物理教學改革理念。本教科書涵蓋了一般大學的普通物理課程，包含力學、熱力學、電磁學、光學與近代物理等，作者以人性化啟引物理思維的風格，以相關歷史背景開展、導引、發展各單元的主題，用系統化的精闢論述啟迪思維及建構概念。不僅特闢獨立章節介紹，並且在內文中循序鋪述提供發展理論模型所需的微分、積分與向量等數學工具。穿插在章節裡的例題或問題則有助於提升物理概念的理解程度。
本書可以當作大學物理課程教科書使用，亦可作為大學或資優高中學生自修之用，或可搭配「科學的足跡」影集系列，提升教學或自習效益。「科學的足跡」影集共52 集，每集三十分鐘，內容涵蓋一般大學普通物理學的課程。每集影集的開頭與結尾，通常以古德斯坦教授在課堂中，以幽默口吻陳述具啟發性的科學史哲事蹟，引領學習者進入物理世界。影集中穿插有歷史情景鏡頭，係考證了歷史文獻，模擬中古歐洲時代背景，將科學家在學院中從事研究的場景重現，以戲劇方式呈現物理理論發現的歷史，引人油然而生思古效法前賢之意。影集中配合模擬動畫及實驗，深入淺出剖析物理概念或公式。
綜觀物理教材發展，早期的內容偏重在科學知識本身，之後發展成將教材融入科學情意與技能，或與科學史哲融合。據此理念背景的教學或學習模式，並不是以科學知識當作為教學或學習目的，而是要掌握科學方法與科學精神，使學習者藉由探索思維過程來學習科學知識、情意、技能。在本書及影集中，引述許多物理重要概念發展的原文或原稿資料，不僅可掌握事件發展的準確描述，亦有助於體會科學發展的探索、科學發現的思想形成或演變的過程、及了解物理模型建構歷程與思維方法。
在國內已有許多大專校院及中學使用《科學的足跡》影集作為教學應用或提供學習參考。原文書籍在國外廣為教學使用，本書乃提供中文使用者作為教學應用或自學參考。此書編譯過程中承蒙林自奮、許華書、趙宇強等教師協助校閱部分內容及提供建議，在此謹致感謝。譯者於教學和研究之餘完成中文譯本，雖力求完整，但疏漏難免，敬請各界先進、教師和讀者，不吝指正並惠賜意見，至為感激。

譯序／譯者　傅昭銘、陳義裕

「科學的足跡」是部具富含科學史哲意境的物理課程影集系列，本書原著英文名稱為The Mechanical Universe，若直譯其名則為「力學世界」，是搭配「科學的足跡」影集而編撰的物理教科書，教材內容貫穿整個物理學的始終乃至力學世界。編寫特色是在每個章節的開始段落，簡介並回顧該章所涉及內容的物理歷史背景與發展軌跡，並於教材中穿插敘述著名物理學家生平事蹟及其卓越貢獻，以充滿哲理的生動科學逸事啟迪思維，對物理概念的發展歷史作出精闢的引導說明，循全書脈絡乃實至名歸為「從力學看天下」。
本書原著...

譯　序
序
第 1 章　《從力學看天下》引言
第 2 章　落體定律
第 3 章　微　分
第 4 章　慣　性
第 5 章　向　量
第 6 章　牛頓定律
第 7 章　積　分
第 8 章　蘋果和月球
第 9 章　圓周運動
第 10 章　力
第 11 章　引力、電與磁
第 12 章　密立坎油滴實驗
第 13 章　能量守恆定律
第 14 章　能量與穩定性
第 15 章　溫度和氣體定律
第 16 章　自然熱機
第 17 章　熵
第 18 章　探索低溫
第 19 章　動量守恆
第 20 章　簡諧運動
第 21 章　共　振
第 22 章　耦合振子與波
第 23 章　角動量
第 24 章　陀螺儀
第 25 章　克卜勒定律和圓錐曲線
第 26 章　解決克卜勒問題
第 27 章　能量和偏心率
第 28 章　太空航行
第 29 章　結語以及黑洞
第 30 章　天體的和諧：《從力學看天下》綜述
附錄 A　國際單位制
附錄 B　換算因數
附錄 C　代數、幾何與三角公式
附錄 D　天文數據
附錄 E 　物理常數
索 引

譯　序
序
第 1 章　《從力學看天下》引言
第 2 章　落體定律
第 3 章　微　分
第 4 章　慣　性
第 5 章　向　量
第 6 章　牛頓定律
第 7 章　積　分
第 8 章　蘋果和月球
第 9 章　圓周運動
第 10 章　力
第 11 章　引力、電與磁
第 12 章　密立坎油滴實驗
第 13 章　能量守恆定律
第 14 章　能量與穩定性
第 15 章　溫度和氣體定律
第 16 章　自然熱機
第 17 章　熵
第 18 章　探索低溫
第 19 章　動量守恆
第 20 章　簡諧運動
第 21 章　共　振
第 22 章　耦合振子與波
第 23 章　角動量
第 24 章　陀螺儀
第...