佛光大學歷史學系系友會

譯者＼傅宗玫（台灣大學大氣科學碩士，現就讀美國哈佛大學地球與行星科學系博士班。譯作散見《科學人》雜誌、《大英百科全書》中文版。）

這本書描述的都是日常生活最尋常的事物，卻呈現出令人嘖嘖稱奇的趣味，甚至讓你覺得荒謬到不可思議的程度。希望本書能像宇宙本身一樣，同時反映出細膩微小與雄偉永恆的各種面貌，於是這一趟有趣的發現之旅，讓你每一天都變得很不平凡！

光、時間和重力，看起來都是日常生活最根本、最實在的東西，然而就算不是太神秘，往往也令人大感驚奇。在現實世界裡，許多我們平常不假思索的尋常事物，經過仔細的思考和檢查，往往變得不可思議、十分奇妙，甚至是荒謬可笑。

舉例來說，像「影子」這樣平凡的東西，能夠引起我們的注意嗎？再想一想：為什麼樹木在雪地上的影子是藍色的？每一天，地球本身的影子都有一段時間高掛在天空中，你知道是什麼時候嗎？為什麼都沒有人注意到？

大自然珍奇之處無所不在。滿盈的月亮看起來扁扁平平的，像是畫在夜空裡的平坦圓盤，你沒有像古希臘人一樣覺得那很奇怪嗎？這個現象讓隨後的觀月者困惑了好幾個世紀，一直到最近，「平坦月盤」的謎團才終於解開。

其實只要花最短的時間，對普通的物質稍稍追問一下，絕對都能顛覆你的思考。就拿水來說吧，水是宇宙間最常見的化合物，然而在已知的宇宙中，除了地球以外，居然僅有一個地方有液態水。此外，由於水的分子很小，室溫下應該以氣態存在，然而事實並非如此，這全得歸功於一項改變現實的獨特現象……。再者，水會吸收紅光而不吸收藍光和綠光，因此海洋才會顯現出土耳其玉一般的藍綠色。而光速在水中會減緩百分之七十五，使得魚兒的位置看起來令我們難以捉摸。這種種出乎預期的結果、矛盾之處與看似不可能發生的事實，全都等待我們前去發掘、進而像阿基米德那般高喊：「我發現了！」

這本書裡描述的奇異物體、事件、過程和現象，都是日常生活最尋常不過的事物。我的目標並非把複雜事物或已知的怪現象過度簡化、解釋給不懂科學的人聽，而是提供豐富且新鮮的題材，讓讀者、老師和其他科學專業人士能夠與他們的朋友和學生好好分享。這些主題涵蓋的領域很廣泛，但大致可以分為兩部分。第一部分是關於我們在地球上的生活和周遭事物，包括奇特的歷史故事、詭異的統計結果、像「土撥鼠日」之類沒人研究的事件、重力的古怪之處、光的本質等。第二部分則轉向我們行星之外各種異常且神秘的事物，包括美蘇太空計畫中鮮為人知的紕漏和錯誤、太空的「氣味」，甚至談到大霹靂本身。

若要完整而徹底地探究宇宙的奇異之處，其實得寫出許多大部頭的巨著。我在這裡選擇的題材則是基於近期的科學發現，以及我認為讀者會感興趣的內容。我在大學裡教了三十年的科學課程，多年來同時擔任《發現》（Discovery）雜誌的專欄作家，也是《天文學》（Astronomy）雜誌和《老農民曆》（Old Farmers Almanac）的編輯和專欄作家，我從中學到宇宙充滿了無數的變化球，就像它充滿了無數個電子一樣。如果這本書也能像宇宙本身一樣，同時反映出細膩微小與雄偉永恆的事實，以及如雪球般尋常、又如一顆比航空母艦還重的蘋果種籽般的奇特之處，那麼我便成功了。

我希望傳達出日常生活和周遭世界的各種疑惑與典範，傳達出我所體認到的各種可笑與可怕、錯誤與光榮、高度和諧與極其渾沌的事物。

請和我一起來趟活潑有趣的發現之旅吧！我希望這趟旅程使你的生命和我一樣，每一天都變得很不平凡。

出版資訊：台北：遠流出版（2006）ISBN 957-32-5780-7

http://news.chinatimes.com/Chinatimes/Moment/newfocus-index/0,3687,9506200331+0+0+181747+0,00.html





《冥王星吃起來是什麼味道？》（書摘）

為什麼男性遭到「天打雷劈」的機率是女性的五倍？你跟你家狗狗的溝通方式，可以用來跟外星人溝通嗎？滿月真的會造成醫院產房爆滿、狼人出沒、犯罪率上升？投保意外險為何不划算？心電感應的傳達速率有多快？「13」很不吉利嗎？你可知道，阿波羅13號就是在4月13日爆炸的？

冥王星只能用看的？用吃的不行嗎？最辣的辣椒有多辣？辣度要怎麼表示？太空梭推進火箭的寬度，是依據「兩個馬屁」的寬度而設計的？你不看彩虹，彩虹就不存在？每個人看到的彩虹都不是同一個？天蠍座、巨蟹座、織女與牛郎……星座和星體的名字又是怎麼來的？

其實這些都是日常生活就會碰到的問題，哪天要是被外星人綁架，你如果答不出來，豈不是太丟地球人的臉了？

《冥王星吃起來是什麼味道？》（書摘）

第二章　晨間的物理課

早上淋浴的時候，浴簾為什麼會向內吸附你的腿？
下雨時開車上班，雨滴為何來自正前方略高於視線的一個點？
上班走路時，個子矮的人為何走路比較快？
這麼有趣的物理小常識，讓你以後起床上班再也不無聊！

早上起床，你匆匆沖個澡、囫圇吞下一點早餐，跳上汽車或火車，出發去辦公室。

跟科學有關的事？這當中似乎不太多。假設我們像阿基米德或牛頓對萬物充滿好奇，那就把晨間活動重播一次吧。首先，醒來時瞧瞧窗戶邊，如果室內一直開著冷氣，而窗戶外面又凝結了霧露，這就表示露點溫度（即會形成露珠或霧的溫度）比室內的溫度要高，而且通常發生於天氣極為潮濕的時候。看到霧露是個壞消息喔，今天請穿著適合濕黏天氣的衣服。此外，這天即使沒有雲，天空的顏色也會是灰濛濛的，而不是藍色。

接下來在淋浴的時候注意一下，浴簾是不是向內吸附你的腿？這是蓮蓬頭噴出的水所造成的現象：來學學柏努利定律（Bernoullis` principle）吧。快速流動的液體或氣體會使周圍的空氣壓力降低，蓮蓬頭的水流拖曳著緊鄰水流的空氣，造成局部的真空，於是把浴簾吸進來。同樣的原理也讓龍捲風得以掀開附近房屋的屋頂，並讓飛機可以在空中翱翔。

沖完澡，留在淋浴間裡面會覺得比外面溫暖。這並不是因為外面的房間比較冷，而是因為房間比較乾燥。一旦進入濕度較低的地方，水分會由你的皮膚加速蒸發，而由於液體變成氣體需要能量，因此蒸發是個冷卻的過程。所以呢，皮膚上殘留的水分要蒸發時，會從你的身上吸走能量，才會害你直打哆嗦。廚房裡的冰箱也是依照同樣的原理而運作。

目視判斷車速法

再來，如果你開車上班時正在下雨或下雪，請注意，雨和雪似乎來自你正前方略高於視線的一個點，而車子開得愈快，這個點的位置就愈低。這個現象稱為像差或光行差（aberration），此乃由於觀察者移動的關係，導致物體看起來改變了位置。抵達地球的星光也受到這個效應的影響，由於地球在軌道上運動的關係，使得宇宙中所有物體看起來都略微偏離真正的位置。星體的光行差可達二十弧秒，相當於一顆葡萄柚放在一點六公里外看起來的大小。（有關光行差，第三十章還有更多討論。）因此當你煞車或加速時，雨或雪的輻散點看起來會上移或下移；稍加練習之後，根據這個鬼魅般的發散點的高度，你就可以準確判斷車行的速度，不需要看里程速度表了。

而今天如果天空晴朗，請仔細觀察天空的顏色。大部分人覺得這很無聊，他們會說，天空是藍色的，不然呢？其實天空顏色的深淺可是大有學問呢。注意看一下，天空愈接近地平線的地方顏色愈淡，而你會說，每天不都是這樣嗎，有什麼好注意的？但這能立即告訴你環境中的塵埃、濕度和污染物的狀況。

往地平線望去，你看到的大氣量相當於往正上方看到的十三倍，因此不論空氣裡面混雜了什麼東西，往地平線看過去都會擴大顯示出來。事實上，空氣中的雜質反射太陽光各個波長的能力都相等，因而地平線的天空看起來是白色的；而在乾燥、乾淨的地方，地平線的天空色澤就幾乎不會變白了。所以呢，天邊色彩的亮度是評估空氣品質的好方法，天空呈現白色就代表污染嚴重（或者濕度高，或兩者兼有）。

奇怪的鳴笛聲，奇怪的雲彩

在路上開車，朝你駛來的救護車鳴笛聲大作，剛好展示了奇妙的都卜勒頻移（Doppler shift）效應。救護車通過你身邊後，有兩種現象瞬時發生：鳴笛的音調逐漸降低，而且每個音之間的間隔變長，就好像電池快耗盡似的。當警車急速接近時，警笛發出的聲波大約以每小時一千三百五十公里的速度傳到你的耳朵，但警車離你而去時，聲波抵達的速度只有每小時一千公里，這也可證明音速不是常數，與光速不同。當飛機飛過你的頭頂時，也可以聽到同樣戲劇化的效果。

接下來，車子開到半路碰到塞車嗎？如果你戴著太陽眼鏡，這時不妨觀察一下太陽附近的白雲。這些白雲的邊緣常會顯現暈彩，包含亮眼的粉紅色、紫色和淺綠色。其實太陽射出的並不是白光，而是光譜上所有顏色的光。有些表面反射各種色彩的能力是一樣的，例如雲或沙灘，這些表面把所有色光一起反射到我們的眼睛、再進入大腦，而我們把這些色光混合起來的效果感覺成白色。但既然雲的邊緣常常有正在快速蒸發的水滴，而且大小不一，因此通過不同水滴的光線便行經了不同的距離，這使得某道光的波峰正好與另一道光的波谷重疊，結果完全抵銷掉了。

少了一種主要的色光後，原本讓白雲呈現白色的光波組合就不完整，剩下來的光波則組合成正常光譜上看不到的顏色。也就是說，因為干涉現象而產生的色彩（例如粉紅色或土耳其藍）不會出現在太陽或星星的光譜裡，這些顏色在宇宙其他地方是看不到的。

另外像是路邊泥水坑裡油亮多彩的眩目圖樣，其實也是類似的干涉現象。在這種情形下，光所表現的性質比較像波，而不像粒子，因為粒子無法產生干涉現象。以前的人在爭論光究竟是波還是粒子的時候，仔細觀察泥水坑的人可就占了上風啦。

金屬為什麼閃耀光澤？

車子開到下一個紅綠燈，你又有一項新發現：有沒有注意到周圍的金屬（例如卡車的防撞桿）閃爍著光澤？金屬光澤是怎麼產生的呢？

這很有趣喔：金屬的表層電子能夠吸收光子、再把光子發射出來，但內層電子固定住不能亂動，也就沒有太多空間可以振盪而發射光子（所謂的「光子」就是光表現出粒子的性質）。其結果是：陽光打到金屬時，其實光線不能穿透表層電子，但是可以反射出來，因此金屬看起來雖然不透明卻也不暗沉，而是閃閃發亮。

再下一次停車時，趁機再瞄一眼天空，看看這時候能不能瞧見月亮。每個月總有一星期的時間可以在早晨的天空看見月亮。你看到的月球一定不是圓的，而是左邊明亮，這是下弦月，通常可以看見約半個月盤；當地球和月球一起繞太陽運轉時，下弦月會位在地球前方。面朝這個方向，你就彷彿坐在駕駛員的位置，駕駛著地球疾馳穿越太空。所以呢，看著早晨的月亮在你眼前，你就是望著地球軌道的前方，並以超過道路速限的每小時十萬六千公里的速度向前狂飆！

光子大變身

你一邊開著車，會覺得車內愈來愈暖和，原因有二。第一，每個人的身體平均以九十六點八瓦特的功率輻射出熱能，大約相當於一百瓦特電燈泡的功率。你和幾個乘客關在封閉的空間裡，很快就使溫度提高。第二個原因則與陽光和車窗之間的交互作用有關，而且可以顯示出玻璃是以何種原子結構組成的。基本上，可見光每秒約振動一百兆次，這和窗戶玻璃裡電子的自然振盪頻率很接近，因此玻璃裡的電子很容易受到可見光激發；也就是說，每當電子遭到光子擊中，就產生一個完全相同的光子，而後者便飛往隔壁的原子，然後再飛到下一個，如此連續不斷，直到最後一個光子離開玻璃平面進入車內，而這也就是玻璃透明的原因。原來是這樣啊，打到窗戶上的光子不斷複製，最後進入你眼睛的光並不是最初照在玻璃上的光，而是它的複製品。

光一旦進入車內，有一部分會讓你的座椅、你的皮膚、衣服和其他周圍物體吸收，這些物體再以電磁光譜的紅外線（也就是熱能）波段重新將能量發射出去。不過，這些熱能沒辦法馬上逸出車外，因為紅外線的波長比較長，無法使電子振動，反而是使整個原子振盪，結果產生的是熱能而非光子，而這也就是紅外線無法穿透玻璃的原因。這種現象同時說明了「溫室」的原理，即可見光能照進溫室裡，但是熱能無法逸出溫室外面，於是熱能在溫室裡面不斷累積，跟你的車子一樣，也正如炙熱的金星一樣。

天氣熱時，尤其是你上班遲到的時候，你可能會在馬路上看到一個幻象，看起來像一潭不存在的水。這是因為緊鄰柏油表面上方的空氣非常熱，這種地方的光速比較快，而光速在往上幾公分處較冷且密度較高的空氣裡比較慢。當光速變化時（請注意，光速只在真空中才是常數），光線會彎曲或折射，結果產生虛而不實的反射面，看起來就像小水潭一樣。折射現象也使得半滿水杯裡的湯匙看起來彎彎的、使得水池或魚缸裡的魚看起來不在牠們真正的位置，也使你手裡的可樂玻璃瓶看起來可以裝進比真正容量多上一倍的東西。

電波與波浪的合與不合

打開車上的收音機吧，這時你會發現，隨著車子經過建築物或山坡，調頻（FM）電台的訊號也跟著忽強忽弱，但調幅（AM）電台的訊號就比較穩定。這是因為電磁輻射會拐彎繞過障礙物，稱為「繞射」，而較長的波長比較容易產生繞射。由於調幅電台發送的波長遠大於調頻電台的百萬赫茲波段，因此比較容易繞過障礙物，到達你所在之處。再舉一例，非常長的波長（例如開闊海域裡的波浪）幾乎不會受到小型障礙物的阻撓；你可以注意一下，當海浪遇到燈塔所在的岩石小島時，波浪會在小島的另一邊重新合起來，繼續前進。而如果波浪速度較快且波浪較小，就會在小島後面留下比較大的一塊「陰影區」，在這個區域裡，海面波平如鏡。繞射真是無所不在啊！

好了，一旦你擺脫車陣、可以快速前進時，請把車窗搖下來，看看你的重要文件是以何種方式被吸出窗外。不過現在你就知道是什麼原因了：當然又是柏努利定律啦。車子移動的時候，貼近窗戶外緣的地方會產生一道快速流動的空氣，而快速流動就代表低壓，可造成足夠的真空狀態而將文件吸出。從後照鏡看著它們隨風遠去吧。

到了目的地停下來時，請摘下太陽眼鏡，然後一邊旋轉眼鏡，一邊從其中一個鏡片看出去。天空中是不是有些區域會變得比較暗？車窗反射的光線是不是消失了？如果是的話，你的眼鏡就是偏振鏡片，那我們又有更多科學小常識可以談了！反射現象在生活中隨處可見，除非你直視太陽（萬萬不可啊！），否則你所見的一切光線都是從別的物體反射回來的，而反射現象會使光波全都排列在某個特定的平面上，就像麥田裡的麥子整齊搖盪一樣。至於所謂的「偏振鏡片」只讓某一個平面振動的光波通過，其餘大部分則擋住，於是你只消轉動鏡片，就能把物體反射來的光線神奇地消除。這時候，你還能看到擋風玻璃上有各種色彩和圖案，不過這些色彩得用太陽眼鏡才看得到喔。

高個子為何比矮個子走得慢？

此刻你已經停好車，走向辦公室。你可能注意到，個子矮的人走起路來比較快。想過這是什麼原因嗎？這是因為所有的物體都有其自然的共振速率，就像你車上的擋風玻璃會和光共振。試想一個一公尺長的鐘擺，它會以兩秒鐘擺動一次的速率緩緩擺動，但是如果鐘擺長度減半，擺動速率就會加倍。說起來，人的雙腿就很像鐘擺，我們無須思索，自然就會讓自己的肢體以一個特定的速率擺動，這是由腿長來決定的自然步伐。當然啦，人們可以故意走得快一點或慢一點，但是若不採用自然的擺動方式，則任何一種步調都必須額外費勁。所以呢，全世界人們的走路步調都是按照鐘擺原理而來。

好啦，你終於依著自己的步伐抵達辦公室，有人向你打招呼，問道：「嗨，有沒有什麼好玩的事？」

通常你會說：「沒什麼。」

但是今天你會回答：「折射、反射、繞射、偏振、光行差、干涉、柏努利定律、都卜勒頻移、地球運動、電子共振、液態轉變成氣態的能量吸收過程，喔，還有步行時的鐘擺效應……那你呢？」

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