世界第一好懂的科學課

名人推薦：《世界第一好懂的科學課》啵棒！書裡介紹了最新的科學研究。我喜歡作者米勒輕鬆的風格跟有意思的比喻。我要確保親戚朋友都人手一本。希望米勒趕快寫下一本書。──Mrs. H. A. Taylor Nicholson

《世界第一好懂的科學課》把科學解釋得相當清楚，任何人都讀得懂。十分推薦！──stuart cavey

《世界第一好懂的科學課》裡，米勒把氣候變遷說得非常有趣，不僅是指出它很重要，氣候變遷本來就很重要，米勒讓我覺得氣候變遷很有意思，我因此跑去買了很多其他有關氣候變遷的書──結果相當後悔。 ──David Mitchell

數學家是懶人
現在回頭來看，我才發現自己選擇主修科學的一個主要原因是懶惰。畢竟，在做萬有引力的習題時，每一道題都大同小異；你只需要掌握幾個基本原理，就可以上場跟人較量了。更重要的是，你不用背任何東西；現在的考試甚至把公式直接印在試卷上，省去你考前偷偷把公式刻在塑膠尺上的工夫。

而在科學領域，固然預科課程滿無聊的，不過好酒沉甕底，真正的好東西，例如，相對論及量子理論這類無比輝煌而且有深度的課程，後來都會學到。如果你和我一樣，沒有什麼遠大計畫，只想盡可能拖延自己必須真正去工作以維持生計的時程，那麼讀科學領域的學位的確是前程光明燦爛的選項。我也愈來愈清楚，對我而言，科學領域的學位其實就是物理學士。而如果你要讀物理，那就只有一個地方可以去：劍橋。

為什麼是劍橋？嗯，坦白說，這就好像是問一個人，他為什麼到艾比路錄音室錄製唱片。劍橋之於物理就像麥迪遜花園廣場之於賽門與葛芬柯。牛頓是在劍橋發展出他的光學理論、運動學及重力理論的，他也在這裡發明了微積分。微積分是一種數學工具，直到如今，近代物理的每一個方程式幾乎都還必須用它來表示。著名的物理實驗室，卡文迪西實驗室，是某個名叫馬克士威的人在劍橋創立的。馬克士威應該可說是在牛頓與愛因斯坦之外，世界上最有影響力的物理學家，他也是第一個發現電、磁與光之間關係的人。而對我這個在1985年還滿臉粉刺的小伙子來說，更重要的一點是，霍金當時就住在劍橋。

我在BBC電台看過一個報導霍金及他在黑洞方面研究的節目，當時我還只是第六級的學生，幾乎無法想像我將來有可能跟這位像上帝般的人物在同一個屋簷下做事—即使不在同一個屋簷下，至少也是住在同一個城市裡。當時霍金是劍橋大學盧卡斯數學講座教授（牛頓之前也擔任過這個講座教授）。霍金的名聲一年比一年響亮。那時他的暢銷書《時間簡史》正要付梓，他在研究上也有非常重大的進展—透過與量子力學結合，他為廣義相對論帶來了新氣象。這樣的成就以及他與運動神經元疾病對抗的故事，使他成為媒體焦
點人物。在那部紀錄片裡，我看到霍金和許多年輕研究生密切合作，一起探究人類最尖端的知識。過程中，他總是循循善誘並且不時予以啟發。有可能我的未來也像他們這樣嗎？

有朝一日，我也能成為霍金的左右手，幫助他解開宇宙最深刻的奧祕嗎？

無巧不成書
劍橋的面試可絕不能掉以輕心。我經過兩次面試。第一次面試是由非常和藹可親的入學導師巴倫（Carl Baron）博士主持。他問我，我的預科考試分數那麼高，為什麼不考慮讀醫科或獸醫？我猜他大概是看到別人的申請表去了。我的預科考試成績有A有B也有C，將來能當脊椎指壓師就偷笑了。我只好支支吾吾說了一些我多麼喜歡物理，以及看到血我很可能會嘔吐之類的話。
平心而論，我的學科面試可說是誤打誤撞通過的。我必須先跟你解釋一下，你是不可能申請進入劍橋大學讀物理的；事實上，你不可能申請就讀自然科學的任何單一學科。

每個考生所申請的都是一個包羅了各個學科、統稱為「自然科學」的學程。校方的基本想法是：學生應該先廣泛在幾個科學領域打下基礎，然後才在大學最後一年專攻其中一科。因為第一次面試時我已經表達了我對物理的興趣，所以第二次與我面試的考官是物理學家謝克沙弗（John Shakeshaft）博
士與化學家瑞斯比（Paul Raithby）博士。一開始我就出了狀況。謝克沙弗博士問了我一個非常簡單的牛頓第二定律問題；我因為壓力太大而腦中一片空白，只好脫口說出當時閃過腦中的唯一想法：「我們學校沒教過這東西。」這有點像是跟人說，我在沙宣美容院受訓時沒人教我使用洗髮精。他試著換個角度，問我一個關於電磁學的問題；結果我還是宣稱我沒聽過那東西。接著，我想應該是基於同情，瑞斯比博士從他的口袋裡拿出兩樣東西放在我面
前的桌上：一顆壁球以及一小塊硬塑膠。他說：「如果我告訴你，這兩樣東西的化學成分相同⋯⋯」

我一時愣在那裡。我簡直不敢相信自己運氣那麼好。原來，那天早上在從柴郡到劍橋的火車上，我一直在讀一本教人怎麼通過牛津與劍橋面試的教戰手冊，裡面剛好就有這一題。答案全在於分子結構：壁球的分子又長又細，像彈簧一樣有彈性，而且只是鬆弛的束在一起；而塑膠的分子卻是堅固的晶格結構。

我停了片刻。如果我直接把那天早上讀到的答案說出來，那不算欺騙嗎？在教室外寒冷的走廊裡，還有六、七個有望進入劍橋的十八歲學生，每一位都在祈禱自己能有機會進入這間榮耀的學術殿堂。我們不是應該有公平競爭的立足點嗎？

「我必須向您承認一件事。」我聽到自己這麼回答。一陣沉默。接著我眨了眨眼。「我們在學校裡沒有教過這個東西。」我直視瑞斯比的雙眼，「不過，我願意試試看回答這個問題⋯⋯」

幾個星期後我收到一封信—他們給了我入學許可。我從來沒有這麼興奮過，一連好幾個晚上都把那封錄取通知放在枕頭下睡覺。我已經達成人生中的一個夢想：我得到了去劍橋大學讀物理的入學許可。事實上，我搞錯了；其實我得到的是到劍橋讀化學的入學許可。因為我到所屬的學院去報到的第一天就發現，我想讀物理的雄心並不盡然和這個聖凱瑟琳學院的師資與設備配
合得剛剛好。

我去找謝克沙弗報到，並且告訴他，我想要主修的科目是物理。他有點驚訝的說：「真的嗎？但是你在那個化學問題上回答得非常簡潔有力。我想瑞斯比想要收你當他的學生！」我跟他表示我還是比較想讀物理。「但是你連動量是什麼都不知道啊！」我跟他解釋，我只是那天表現失常，我其實一向是牛頓物理的忠誠擁護者。他嘆了口氣說：「好，很好，歡迎加入我們。」一直到我快走到門口時，他才再次抬起頭來叫住我。「米勒先生？」我滿懷期待轉過身去，莫非他要提供我獎學金？「那麼你們學校到底教了你們些什麼？」
（摘錄自第一課，更多精彩內容，請見本書）

數學家是懶人
現在回頭來看，我才發現自己選擇主修科學的一個主要原因是懶惰。畢竟，在做萬有引力的習題時，每一道題都大同小異；你只需要掌握幾個基本原理，就可以上場跟人較量了。更重要的是，你不用背任何東西；現在的考試甚至把公式直接印在試卷上，省去你考前偷偷把公式刻在塑膠尺上的工夫。

而在科學領域，固然預科課程滿無聊的，不過好酒沉甕底，真正的好東西，例如，相對論及量子理論這類無比輝煌而且有深度的課程，後來都會學到。如果你和我一樣，沒有什麼遠大計畫，只想盡可能拖延自己必須真正去工作以維持生計的時程，那麼...

打破傳統教法，重新給你愛上科學的機會

好吧，言歸正傳。這是一本關於科學的書。有可能單是想到這點就令你感到興奮；但也有可能你一聽就想逃之夭夭。不論是何者，且讓我向你保證：從現在開始，這本書中純粹只有好玩的東西。裡面所介紹的每一個概念都和「我們全是由死亡的恆星做成的」一樣有趣，不會有任何東西比這個簡單的想法還難。而且沒有任何概念需要你花工夫去理解；我們不是要費盡千辛萬苦，然後筋疲力盡登上科學知識之山，我們是要用降落傘直接降落在山頂，然後乘雪橇滑下山。

換句話說，我承諾的和人們通常處理這些科學知識的方式有點不一樣。從你中學時上的科學課，或從你曾經興沖沖想去讀懂的一些科普書，你應該已經知道，大多數科學都是根據一個基本框架，即學術界所謂的「第一原理」，來做介紹的。

它的概念是，科學必須從根基往上發展，一開始先打基礎（打點計時器及作圖等等），再逐漸加入複雜的內容，直到你看出整幅圖像（牛頓運動定律）。我們當中大多數人在讀中學時，老師就是這麼教我們的。但對於那些還沒開竅的人來說，這種教法經常會讓他感覺像被耍。

就拿原子理論當例子吧。教法大概像這樣：在我們剛上國一時，老師就告訴我們，一切東西，例如樹、房屋以及田納特的塑膠人偶，都是由小得不得了、稱為「原子」的東西構成的，而這些東西就是物質可被分解成的最小單元。隔年，老師又告訴我們，其實還有許多比原子更小的東西，比方說，原子核及電子等。再隔年，老師跟我們說我們又被騙了一次，原子核其實是由質子和中子構成的⋯⋯於是這個可憐的故事繼續發展下去，經過大學物理及研究所物理的階段，直到你開始 (a)對科學家失去信心，懷疑他們真的知道自己在做些什麼嗎？ (b)懷疑從事物理這一行的人是否都是嗜騙成性的老千。

我認為，若我從第一原理開始推導起，反而會毀了一般人對科學的興趣，因為他們根本不需要了解所有的細節。畢竟，如果有人對一級方程式賽車有興趣，你會送他們去蒙地卡羅看賽車，而不是請他們到北倫敦大學去學習內燃機的原理。不過我們當中那些想成為科學家的人則必須學習一些枯燥的基礎內容，例如牛頓力學中的等速與等加速直線運動，因為我們知道真正有趣的東西（弦論、多維空間、夸克、膠子等）就在前方等著，而為了能正確理解這些東西，我們需要這些基礎知識。如果你想要建造一部大強子對撞機，你最好捲起衣袖，蹲下來，找一個物理學的博士後研究工作。但如果你只是想要傻傻看著一部這樣的機器，並且想像它整個炸開會發生什麼事⋯⋯嗯，那麼你就走對地方了。

所以，這就是《世界第一好懂的科學課》的目標：把你丟到深水區，在那裡有許多已經完全成熟、令人讚嘆不已的科學，供你直接學習。原因在於，雖然一切科學的基礎—數學，對我們而言可能像是天書，但是科學家稱為「大致上比劃比劃」的許多科學知識卻不見得是如此。畢竟，不懂一個旅遊景點的語言，並不表示我們就不能在那裡度幾個星期的假，靠著比手劃腳與人溝通。

不僅如此，我對你的承諾之一是，我會給你一張「無條件出獄卡」 24 。你不需要理解任何事情。其他科普書的目的可能是教育你、啟發你或挑戰你；但是這本書的目的只是要讓你開心。放鬆心情，自在呼吸。我們不會有任何小考。我
要請你給自己許可，讓這些知識從你頭上方飛過，你只要抓住一些覺得新奇的片段，摸到大致的輪廓就可以了。如果你發現自己反覆讀著一個段落，怎麼都看不懂（我會盡一切的努力讓這樣的事不致發生），這絕對是我的錯，不能怪你，儘管跳過，繼續往下讀就對了。這不僅是最好懂的科學課，這還是一場科學狂歡派對。
（摘自第一課，更多精彩內容，請見本書）

打破傳統教法，重新給你愛上科學的機會

好吧，言歸正傳。這是一本關於科學的書。有可能單是想到這點就令你感到興奮；但也有可能你一聽就想逃之夭夭。不論是何者，且讓我向你保證：從現在開始，這本書中純粹只有好玩的東西。裡面所介紹的每一個概念都和「我們全是由死亡的恆星做成的」一樣有趣，不會有任何東西比這個簡單的想法還難。而且沒有任何概念需要你花工夫去理解；我們不是要費盡千辛萬苦，然後筋疲力盡登上科學知識之山，我們是要用降落傘直接降落在山頂，然後乘雪橇滑下山。

換句話說，我承諾的和人們通常處理這些科學知識...

搞懂最夯的科學議題，
你只要讀完這八堂課


第一課：我要讓你愛上科學 科學，我的初戀
第二課：近代物理 超級原子粉碎機
第三課：宇宙學 我們正慢慢掉進巨大的黑洞裡
第四課：演化 地球與人類從哪裡來？
第五課：分子生物 了解生物密碼DNA
第六課：化學 廚房就是實驗室
第七課：地球科學 世界末日近了嗎？
第八課：太空科學 把我送上小行星！

搞懂最夯的科學議題，
你只要讀完這八堂課


第一課：我要讓你愛上科學 科學，我的初戀
第二課：近代物理 超級原子粉碎機
第三課：宇宙學 我們正慢慢掉進巨大的黑洞裡
第四課：演化 地球與人類從哪裡來？
第五課：分子生物 了解生物密碼DNA
第六課：化學 廚房就是實驗室
第七課：地球科學 世界末日近了嗎？
第八課：太空科學 把我送上小行星！