事實上不太知道要怎麼寫書評比較好,或者說讓讀者比較能夠有所得。就我自己而言,閱讀也好、觀賞電影也好、打電動也好,有時候感動很難跟別人分享。我看Blot火燒片場那一幕,Bolt明知自己沒有超能力,為了救自己的主人仍然使用獅吼功,我都會掉眼淚。而閱讀這件事比看電影還私人,有些人會覺得鉛字一點味道都沒有,而每個人將文字敘述轉成影像的能力也不一樣。因此書評常常寫了段大綱,就扔到資源回收桶了!但是總是會有幾本書,不是筆墨能陳述的感動,書裡面能延伸出來的想法和思考,不斷的震撼我的心靈。《論語·述而》:“子在齊聞韶,三月不知肉味。”大概可以比擬。
我在MIT燃燒物裡魂(For the Love of Physics)就是這樣的一本書。這本書本來並不在我的書單上,是我在寫打包去火星感想的時候意外搜尋到的。雖然跟我的專業差得很遠,那時候想說換個口味也好,就在博客來下訂。本來應該會淹沒在我家的書庫裡面,結果跟娘娘出去喝咖啡的時候,不巧只帶了這一本,一打開書我就被迷住了。
本書可以分成三個主要的部分來看:第一部分是作者的小傳,第二部分是他如何在MIT上他的物理課,第三部分則是他的專業X射線天文物理學。
雖說第一部份是作者的小傳,不過這部分不是啥偉人傳記的寫法,沒有出生時的異相(天上地下唯我獨尊),也沒有小時候看著魚而往上游,更沒有跟海賊對幹的事蹟。在作者四歲時,納粹德國侵略荷蘭,因為父系家族是猶太人(不要問我為什麼猶太人那樣多超強的科學家),之後他的家人有二分之一遭受納粹的屠殺。作者自述:面對這種巨大的邪惡,我們拒絕遺忘,我總是使用「被屠殺」這個詞,不讓語言將事實掩蓋掉。
二戰後他的生活步入常軌,念研究所時為了付學費、逃兵役(對所有的權威過敏)和拿博士學位,全職教高中生物理和數學。正在讀研究所的作者對自己的所學充滿熱情,他的目標是想把相同的熱情傳遞給學生,幫助他們新的方式領略周遭世界之美,了解生活中物理無所不在。他在教學的時候發現,對於物理,重要的部分不是包含(cover)了多少內容,而是揭開(uncover)了多少。揭開物理定律,並且讓學生看出方程式背後的意義,讓他們見識到科學發生的過程是怎麼一回事,學生很喜歡參與這樣的過程。(我們高中時代的物理課根本是煉獄。)我猜他的教育目的想法以及做法,在那時就打下了地基。
第二部分我本來很怕很怕會碰到一堆恐怖的定律(佛來明左手定則啦,我一直搞不清楚哪時候用左手,那時候用右手),和一堆早就還給老師的方程式(波茲曼方程式之類),可是本書幾乎完全沒有,有的也是很簡單(F=ma之類)。連我這個物理恐懼症的病人都能夠悠遊在裡面,讀者們應該更沒有問題才是。
第二章主題是測量:他從一個小故事開始(外婆說:躺著測量身高比站著測量來的長),他在課堂上用實際的工具去證實這個說法是否正確(物理是實驗為主的科學)。背後的原理是因為重力會將脊椎關節的軟組織壓縮,身高會因此縮短。或許有人認為這種瑣事也要作實驗很無聊,但是在剛開始太空任務的時候,太空人都抱怨太空衣太小件了(即使在地球上試穿的時候,太空衣的大小是剛好的)。科學家在太空中量太空人的身高,大概都長高了3%,現在所有訂制的太空服都會因此調整。
第三章是萬惡的古典力學「牛頓三大運動定律」(沒有記錯的話,高中上了半學期):作者沒有用繁複的公式推導來證明,相對的他舉了很多生活上的觀察(搭電梯的時候會覺得體重突然變輕變重、氣球放氣的後會亂飛),來說明牛頓的運動定律無所不在。以前高中物理實驗課的時候,有一個關於單擺的實驗,我們會在擺線末端加砝碼來做這個實驗;然而作者為了讓學生更有參與感,他設計了一個超大的單擺,作者坐在擺錘上,實驗給同學們看,證明擺長固定,不論擺錘的重量有多少,周期都是固定的。學生一邊幫忙數拍子,一邊看著老師耍寶,非常歡樂的看到物理定律再次被證明,作者會大聲的宣布『大哥物理是對的』!
第四章是壓力:也是從很平常的小事情開始。為什麼浮潛的呼吸管那麼短?為什麼台灣很難自製潛水艇?為什麼飛機可以飛?眾所皆知,大氣壓力大約是十公尺水柱高,也就是說如果你光靠著吸管,不可能在超過十公尺空中喝到地表上的飲料。但台灣的阿里山紅檜神木,樹高45公尺,樹齡推估2300年,植物是怎麼將水運輸到45公尺的高空?(它可不像人類用幫浦加壓作弊)難道物理錯了嗎?既然樹可以長超過45公尺,那樹可以長多高?這是作者在本章留下的尾巴,讀者有興趣的可以試著挑戰看看(台灣的教育是告訴學生答案叫學生背起來,而作者是提出問題跟學生一起追尋答案)。
第五章是彩虹:我還真沒看過對彩虹這樣癡迷的人呢!其實這一章說的不只是彩虹,他要說的其實是光。你可以在很多時候看到彩虹,噴水池、下太陽雨、霧虹甚至是玻璃虹。作者說:即使讀者不知道彩虹形成的原理,還是可以體會它的美;但是了解彩虹形成的物理的確能夠提供我們一雙新的眼睛(我稱這為「知識之美」)。當我們了解物理法則的時候,我們對習以為常的現象會有不同的感動;也可對某些現象,例如說「佛光、聖像」,了解那是自然的一部分,不會被有心人的唬爛所騙。
第六章是波:有一個很有趣的說法是,太空是真空的,所以聲波無法傳遞,即使是死星爆炸(疑?),也是完全無聲的。「代誌不是那麼簡單」,太空並非完全真空(有著少許的電漿),只要有能量形成壓力波,並且藉由電漿傳遞。在大霹靂的時候,產生了非常大的「聲波」,這個超低的聲音波長大約是『五億光年』(毫無疑問的超重低音,笑)。說到聲波當然就要提到有人可以靠尖叫就震破玻璃杯,這是怎麼做到的?原理其實就跟盪鞦韆一樣,只要用很少的力量就能讓鞦韆越盪越高,就是共振。
第七、八章是電與磁:裡面的論述固然非常的精彩,但是我最驚訝的部分是「馬達競賽」。每個學生都會收到一個信封,裡面有些簡單的材料:兩公尺的絕緣銅線,兩根迴紋針,兩根圖釘,兩根磁鐵以及一小塊木頭。學生自己準備一個1.5伏特的AA電池,可以使用各種工具切割木塊,也可以鑽洞,但是只能用信封裡的材料(不可以用膠水和膠帶)製作馬達。他們的競賽就是利用這些材料製造一個馬達,讓它轉的越快越好。看到這個比賽,我深深的嘆氣。如果是台灣教育,大概電與磁上完,頂多來幾個大考試,讓大家好好痛恨那個把電磁統合在一起的馬克士威。萬一真有這個馬達比賽,一定有所謂的標準解答,你只要照著作就有60分。95%以上的學生作出的馬達都一樣,轉速都非常接近,甚至木頭上無意義的刻痕都一樣。
第九章是能量守恆:作者提到目前地球上人類能量的使用,對於化石燃料消耗的想法,以及替代能源(風力、太陽能、核能)的潛力。他認為我們要能存活下去並維持目前生活品質唯一的方式,就是發展核融合發電技術(就是偉恩企業秘密建造的機械),讓它成為一個可靠、主要的能量來源。
第三部分是從第十章到第十四章:雖然每一章名都不一樣,但是我們可以輕易的發現,這是作者在簡述從1962年開始發展新物理學範疇「X射線天文學」。因為用X射線的觀察,我們可以對這個宇宙有更多的認識。(就好像一個本來是瞎子的人,一直以來都用聽覺理解世界,突然有一天看的到了。)太空裡有許多不同的強大的X射線源,有一些是中子星,而有一些是黑洞。世界第一個黑洞Cyg X-1就是靠著X射線天文學以及雙星系統的計算發現的,而其中一位發現者Tom Bolton為此相當自豪,把Cyg X-1當作車牌好幾年。(天鵝座X-1,國立自然科學博物館的太空劇場有動畫模擬的影片,非常精彩!)。這部分或許有讀者會覺得略為枯燥,但可以將這部分當成故事書看,畢竟那種專業非常少數人才能接觸,而科普的目的就是讓我們一般人能略窺堂奧。
第十五章是跋:作者的教學目標是讓學生們愛上物理,並且讓他們用不同的方式看這個世界,拓展、擴大他們的眼界,讓他們能問以前從沒問過的問題。或許很多學生畢業後就把「馬克士威方程式」還給教授了,但是重點不是學生記得多少數學方程式,而是讓學生能記得他們所看過物理的美。
當然文末不免有些批評,書名翻譯為什麼會翻成這樣?還有那個序是怎麼一回事?現在是流行「序數大就是美」嗎? 找洪蘭(這根本不是她的專業)來寫序還把她放第一個,搞甚麼東西(孫維新館長寫的就超好),差點害我放棄一本好書。除了兩個小小的缺點以外,作者是當今世上最好的科學導遊之一,你可以聽著他的導引從地表到月球,從彩虹到中子星,從老鼠的大腿骨到史特拉瓦小提琴,Enjoy the journey!最後讓我借用孫館長的話做結:手握彩虹,耳聽天籟,盡享物理之美。
P.S. 下一篇文章將挑戰Walter Lewin教授留下的謎題,歡迎大家來作夥來思考!為什麼樹可以長超過十公尺?