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數理化通俗演義(上)【修訂新版】

   梁衡◎著

【類別】:科普歷史;通俗小說

【出版日】:西元2016年7月01日

【開本/頁數/定價】:16*22.5公分/264頁/定價320元

【ISBN】:978-986-178-392-5

【適讀年齡】:無分齡

 

當科學成為章回小說──從「世界是什麼?」到「原子論的創立」

 

一本把科學史寫成演義故事的神奇之作。

用有趣的故事串起數千年的科學發展,最容易勾起閱讀興趣的科學入門讀物,

在閱讀中重新拾起對科學的興趣。

 

數理化不盡然都是艱澀難懂!

看科普作家梁衡,如何用生動有趣又通俗易懂的文字,

用小說的方式撰寫科學史!讓你對科普書不再有任何閱讀障礙。

 

阿基米德如何運用科學一次次擊退羅馬大軍?

一對窮夫妻吵架竟引發了工業革命?

你知道圓周率是劃破多少手指算出來的嗎?

科學史上最大的迫害是?

 

本書《數理化通俗演義》自出版後,已經出版過17個版本,深為大眾喜愛,在台灣也先後出版過兩個版本。此次取得作者梁衡先生授權,出版台灣最新修訂版,除了將文中科學名詞改為符合台灣習慣的用法外,內容也經由作者重新修訂,並且邀請台灣專業人士審訂。

本書用白話章回小說的寫法,將數千年的科學歷史,一一輕鬆寫來,每個科學發現都有如演義故事般精采絕倫、毫無冷場。就如同在科學上鋪上一層薄薄的糖衣,讓讀者閱讀時,能夠緩解學數理化時的枯燥,從本書中,重新拾起對科學的興趣。

遠流《科學少年》雜誌 熱情推薦!

 

//作者//

梁橫

1946年生,中國山西霍州人。著名學者、新聞理論家、作家。長期從事新聞工作,曾任光明日報記者、國家新聞出版署副署長、人民日報副總編輯。現為全國人大代表、中國人民大學新聞學院博士生導師、全國記協特邀理事、中國作家協會全委會委員、全國中小學語文教材總顧問。

著有科學史章回小說《數理化通俗演義》、新聞三部曲:《記者札記》、《評委筆記》、《總編手記》及《梁衡新聞作品導讀》。散文集《覓渡》、《把欄杆拍遍》。寫作研究集《為文之道》、政論集《繼承與超越》等。出版有《梁衡文集》九卷。曾獲青年文學獎、趙樹理文學獎、全國優秀科普作品獎、全國好新聞獎。

 

審訂/徐桂珠      交通大學光電工程所博士。曾任教於長庚大學及中央大學之光電所。

 

//內頁版型//

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//目錄//

第一回 洞庭湖邊屈原問天 金字塔下泰氏說地

        ——世界是什麼?

第二回 聰明人喜談發現 蠻橫者無理殺人

        ——無理數的發現

第三回 舉手揚沙欲塞宇宙 立竿見影可測地周

        ——人類第一次測量地球

第四回 赤身裸體長街狂奔 一對好友海邊爭論

        ——比重與浮力的發現

第五回 推動地球不費吹灰力 橫掃勁敵方知科學威

        ——槓桿原理的發現

第六回 老弱婦孺齊上陣 一面鏡子退千軍

        ——凹面鏡的聚光作用

第七回 秀才見兵有理說不清 敵酋來訪芳草掩哲人

        ——一個科學家的墓碑

第八回 八龍舉首報地動 一騎飛至判真偽

        ——世界上第一台地動儀的誕生

第九回 華燈熠熠壽宴威風 陰霧慘慘群愚受驚

        ——關於月蝕的一次測報

第十回 割圓不盡十指磨出血 周率可限青史標美名

        ——圓周率是怎樣算出來的?

第十一回 無名僧天臺山上收高徒 智和尚一把尺子量北斗

        ——世界上第一次實測子午線

第十二回 黑漆漆長夜待明幾點寒星 怯生生新說初出一位巨人

        ——日心說的創立

第十三回 砸碎天球探尋無窮宇宙 以身燃火照亮後人道路

        ——一位科學家的殉難

第十四回 幾聲犬吠絞架上死鬼失蹤 一豆青燈地窖內活人無聲

        ——第一部人體解剖書的出版

第十五回 說真話又一偉人被燒死 擺事實生理科學終問世

        ——血液循環的發現

第十六回 匡當一聲千年聖人被推翻 寥寥數語滿座論敵皆無言

        ——自由落體定律的發現

第十七回 撥雲望月天上原來沒有天 衣錦還鄉明人也會做蠢事

        ——望遠鏡的發明

第十八回 大主教家中宴遠客 伽利略羅馬上大當

        ——日心說又一次遭禁止

第十九回 施巧計巨人再寫新巨著 弄是非主教又出壞主意

        ——力學、天文學巨著︽對話︾的問世

第二十回 假悔罪地球其實仍在轉 真宣判冤獄一定二百年

        ——科學史上最大的一起迫害案

第二十一回 佛羅倫斯義公爵難堪 雷根斯堡德皇帝受驚

        ——大氣壓力的發現

第二十二回 未能觀天窮底第谷氏臨終相托 盯住火星不放克卜勒出奇制勝

        ——克卜勒第一、第二定律的發現

第二十三回 智達宇宙有權立法束眾星 貧病一身無錢糊口死他鄉

        ——克卜勒第三定律的發現

第二十四回 千里投書億萬里外獵新星 百年假說一夜之間變成真

        ——海王星的發現

第二十五回 河邊一夢繁星點點指座標 船上一覺幾個數字縛海盜

        ——直角座標系的創立

第二十六回 無形學院研究無形物 科壇新人腳下有新路

        ——波以耳定律與化學科學的確立

第二十七回 蘋果月亮天上地下一個樣 癡女傻男你東我西難成雙

        ——萬有引力定律的發現

第二十八回 虎克妒賢皇家學會大失策 哈雷識貨又當伯樂又賺錢

        ——萬有引力定律的公佈

第二十九回 門縫裡牛頓玩弄三稜鏡 小旅店歌德細看少女郎

        ——顏色本質的第一次突破

第三十回 崇上帝巨人甘心當僕人 入歧途半生聰明半生愚

        ——神是第一推動的妄說

第三十一回 兄妹齊心探遙夜 歌舞妙手擷新星

        ——天王星的發現

第三十二回 窮夫妻吵架一腳踢出新紡車 智瓦特發憤廿年造成蒸汽機

        ——引起世界工業革命的兩項大發明

第三十三回 舊學說百年統治終破產 新原理一時沉埋永放光

        ——質量守恆定律的發現

第三十四回 聰明人向天攫雷電 蠢國王要改避雷針

        ——電的本質的發現

第三十五回 一條蛙腿抽動起風波 兩位能人鬥法顯神通

        ——電壓的發現

第三十六回 浪子回頭皇家學院得奇士 功夫到處元素家族添新丁

        ——鉀、鈉等新元素的發現

第三十七回 惜人才戴伯樂收高徒 妒新秀法拉第遭白眼

        ——電磁感應的發現

第三十八回 茶壺煮餃子笨女婿失去講座 實驗加方程物理學登上高峰

        ——電磁理論的創立

第三十九回 忽辭世短命人發現電磁波 見訃告有志者發明無線電

        ——電磁波的發現和使用

第四十回 千年妄想石頭變金曾何見 一朝點破原子本性各不同

        ——原子論的創立

 

//書摘//

 第三十二回

窮夫妻吵架一腳踢出新紡車

智瓦特發憤廿年造成蒸汽機

——引起世界工業革命的兩項大發明 

前幾回說到近代科學由於伽利略,牛頓等人的努力,在物理、天文等方面已經累積了足夠的知識,而科學知識的豐富,又為新技術的出現創造了條件,英國在十八世紀最初的幾十年間確實集中了當時世界上最優秀的科學家,又最先完成了資產階級革命,所以來一場工業革命是勢在必行了。這技術上的改進是先從紡織行業開始的。

原來英國的紡織品向來品質不高,平時市場上的貨全靠從中國和印度輸入。為了保護本國資本主義發展,一七○○年英國國會專門通過一項法令,禁止從中、印進口棉紡織品,逼著本國紡織業快快趕上去。真是有問題就有解決問題的人。

到一七三三年,終於出來一個叫凱伊◎1的窮織工,發明了一種「飛梭」。那原來靠手臂一下一下來回穿的木梭,現在用腳一踢便如流星般的來去,這樣一來紡紗倒供不上織布了。

西元一七六四年在英國的一個小鎮上住著一對夫妻,男的叫哈格里夫斯◎2,女的叫珍妮,他們都是被剝奪了土地後從鄉下流入城鎮的。小夫妻女紡男織,慘澹經營,維持著艱苦的生活。可是哈格里夫斯用的飛梭織機,珍妮用的手搖紡車,一快一慢,兩天紡出的線不用半天就已織完。紡不出線就織不成布,就換不來錢,也就買不來麵包。珍妮終日不停地搖著紡車,腰酸背痛還是出不了幾磅紗。哈格里夫斯呢?閒著沒事,看著家中生活這般拮据,織完布後就腰插一把斧頭到外面去給人家做木匠活,以求一點微薄的補貼。

這天他出去後還不到半天便回到家裡,臉色陰得難看,也不搭話,便坐在織機上喊著要紗。珍妮見狀知道又是沒攬到活,明天的麵包不知哪裡去尋,也不敢多問,只是將昨天紡出的紗一起抱上。哈格里夫斯就悶著頭啪啪地織了起來。不消兩個時辰,這堆紗就已織完,他就先叫聲妻子,沒有應聲,便自己走下織機到院裡去討紗。

只見珍妮還在吃力地搖著紡車輪,那只紗錠上才剛薄薄地裹了一層紗線,這時已日過中午,他腹中早就餓火中燒,便沒好氣地喊到:「珍妮,你這樣搖法,就是把我們的腸子都紡成線,也不夠換一塊麵包充饑。」珍妮卻好像不知道他來到身後,頭也不回,只是把那紡車瘋也似地搖著,嗡嗡直響。

哈格里夫斯心裡更加煩躁,便搶上一步,一把按住住她的右手,說:「從明天起你就在家做飯管孩子好了,我到外面去幹活。這樣一天紡幾根線還不夠織幾根褲腰帶呢。」

沒想到珍妮突然轉過頭來嘶喊道:「這能怪我嗎?有本事你來紡,你搖斷胳臂也不會在一個錠上轉出兩個紗團啊!」

哈格里夫斯這才看到珍妮眼裡已飽飽地含著兩汪淚水。是的,這哪能怪她,家家不都是這個樣子嗎?他心早軟了一半,但口裡卻還不肯軟下來,說:「不怪你,不怪你,怪這個勞什子紡車,要它有什麼用,不如劈了燒火。」說著順手抄起斧子便要砍下去。珍妮知他是個火暴脾氣,真要砍了這車,一家人眼下就只有喝北風了,忙上去抱住他的胳臂不肯鬆手。

哈格里夫斯的胳臂讓妻子抱定,舉不起斧頭,渾身的氣悶得無處發洩,便就勢飛起一腳將那紡車踢出六、七步遠,將斧子扔到地下,重重地歎了口氣。珍妮這時早趴在他的肩上嚶嚶地啜泣不止。一場夫妻衝突也就這樣漸漸地緩解下來。再說珍妮見哈格里夫斯的火已漸漸消下,她的委屈才真正地翻了上來,便索性緊緊地摟住丈夫的肩膀一把鼻涕一把眼淚地不肯停歇,非要等他道歉不可。

但是,珍妮這樣真哭假怨,有好半天卻像是摟了一節木頭一般,不見哈格里夫斯有一點反應,她覺得無趣,也就鬆開雙手,抬起淚眼。誰知這一鬆不要緊,丈夫卻颼地衝向那輛紡車,她一把沒有拉住,哈格里夫斯卻大喊起來:「親愛的,你看,你看!」

珍妮見他突然又像孩子一般,卻賭著氣偏不去看,撩起圍裙摸一把眼淚準備去收拾午飯。丈夫卻過來一把拉住她的手說:「親愛的,辦法有了。你一看就會明白。」

原來那輪紡車挨了哈格里夫斯這狠狠的一腳,這時正仰面朝天,那本來平躺著的紗錠已經垂直立起,還被車輪帶著旋轉。哈格里夫斯說:「你看我們就照這個樣子把紡車改造一下,紗錠立起來,一個車上就可以並排放兩個、三個,不就可以多出紗了嗎?」他這時早已喜得忘了肚中的饑餓,轉身在珍妮掛著淚珠的腮上吻了一下,便去摸斧頭幹活,珍妮也忙到廚房裡備飯。

各位讀者,你想這哈格里夫斯何等聰明,他本是一個木匠,又是一個織工,只要腦子裡得了這個主意,製作起來並不困難。他很快做了一個大木框,上面行列了八個紗錠,旁邊裝上一個木輪,一試就成。以後又不斷改進,紗錠加到十六個、三十個、一百個,效率提高到一百倍。這時再搖起這種車來,倒是紡線人將織布人趕得氣喘噓噓了。正是:

死胡同裡莫硬鑽,退一步時路更寬。發明原來有訣竅,這邊不行試那邊。

再說哈格里夫斯得了這種發明,不敢忘記這紡織機實是那天與妻子吵架所得,所以就將它命名為「珍妮紡織機」。珍妮機很快在英國紡織業中得到推廣,以後又有人不斷改進用上了新的動力,英國紡織業遂來了一場大革命。所以馬克思後來論及此事時說,「十八世紀的產業革命就由此開始了。」

紡織機械的改革隨之帶來一個問題,就是動力。機械效率提高後人力當然不夠用了。有人發明用風力,但很不保險,有人發明用水力,但那必須到遠離城市的山鄉去,於是人們便想到一種全新的動力—那就是蒸汽。說到蒸汽這便又引出一位科學更上大名鼎鼎的人物—瓦特◎3。瓦特生於英國的格林諾克,他好像生來就與蒸汽有緣。他還是五,六歲的孩童時就常守著火爐看那開水壺上的壺蓋給汽頂得一上一下地跳動,經常問這是為什麼?

後來由於家窮他沒有機會念書,先是到一家鐘錶店裡去當學徒,後又到格拉斯哥大學去當儀器修理工。這時社會上已開始有簡單的蒸汽機,而當時的科學發展,正如我們前幾回說過的,托里切利實驗,馬德堡半球實驗,也都從理論上解決了「壺蓋為什麼會上下動」的問題。瓦特聰明好學,又在這樣一個大學的環境裡,常抽空旁聽教授們講課,又終日親手擺弄那些儀器,學識也累積得不淺了。話說一七六四年,格拉斯哥大學收到一台紐可門◎4蒸汽機,請求修理,工作交給了瓦特。

這種機器是蘇格蘭鐵匠紐可門一七○五年發明的,又大又笨。機器的汽缸下方有三個活門,汽從中間活門進入,將活塞推上去,人工將汽門關死,再從右邊活門裡注入冷水,熱汽遇冷收縮,缸內形成真空,活塞自然下落,這時又要手忙腳亂地關上進水活門。這樣活塞才能上下一次。連桿帶動汲水工具也上下抽水一次。瓦特將這台機器修好後看著它這樣吃力地工作,就如一個老人在喘著粗氣,顫顫巍巍地負重行走一般,覺得實在應將它改進一下才好。他注意到毛病主要在缸體隨著蒸汽每次熱了又冷,冷了又熱,白白浪費許多熱量。能不能讓它一直保持不冷而活塞又照常工作呢?瓦特從小學徒出身,既能吃苦,又很頑強。

他一有這個想法便立即自己出錢租了一個地窖,收集上幾台報廢的蒸汽機,決心要造出一台新式機器來。他自己也告別妻兒,一捲行李搬到地下,整日擺弄著竹筒、木軸,左比右試,這樣有兩年時間總算弄出個新機樣子。可是點火一試,那汽缸倒像吳牛喘月一般四處漏氣。瓦特想盡辦法,用毯子包,用油布裹,幾個月過去了,還是治不了這個毛病。連這第一步也邁不出去,以後還不知有多少險阻呢。

瓦特原以為他的革新方案很快就能實現的,就去向一個叫羅巴克◎5的工廠主借債,兩人簽定合約,如果新機器試驗成功,工廠主將要分享三分之二的利潤作為償還。現在瓦特這樣一直拖下去毫無進展,羅巴克宣佈再不對他資助◎6,這樣瓦特反倒負債如山。他騎虎難下,心煩意亂,不知該怎樣收拾這個局面。

一天他又趴到汽缸前觀察漏氣的原因,不小心一股熱氣衝出,他忙躲時,右肩上已是紅腫一片,就像被一把熱刀削過一般,辣辣地疼了起來。晚上他回到家裡左手捂住右膀,躺在床上不言不語。錢無著落,試驗又不知何時才有個完。再這樣下去真怕連妻兒也要搭進去了。他想這事也許壓根就不該他自己去幹,格拉斯哥大學有多少教授,這城裡有多少工廠主,有學問的有學問,有錢的有錢,誰也不敢去碰這個難題,我這個窮工人為什麼要去討這份苦吃?

「罷,罷,罷!」他越想越覺得後悔,嘴裡這麼說著就翻身坐起,將桌上圓紙捲作一團,向爐子裡塞去。這時瓦特的妻子正好進來,見狀忙一把搶過,正色說到:「虧你還是個男子漢呢,就這樣沒有出息!這兩年滿城裡誰不知你在發明什麼新蒸汽機,今天就這樣打了退堂鼓,我看你怎樣上街見人。你不記得那年你要開個小鐘錶修理鋪,行會裡的人說你學徒期不夠,不許開,後來這所大學不講資格,破例收留了你,連那麼大的機器都讓你修,你修好了又不滿足,自吹還要造個更好的。這樣,我看你要麼真的造出一個新機器,要麼就摔掉飯碗,我跟你沿街要飯去!」

這瓦特夫人是受過教養的人,知書識禮,極有志氣。今天她見丈夫要打退堂鼓,一進門就劈頭蓋臉地說出這般言語,把個瓦特羞得半天抬不起頭來。過了好一會兒他才說:「親愛的,你知道我們現在就要揭不開鍋了。再這樣借債,借到何時。」

夫人忽地站起,伸手摘下脖子上的項鍊,又褪下手上的結婚戒指說:「能變的先變賣掉,咬咬牙先過下去。」瓦特見妻子越說越絕,更羞愧難當,起身下地,隨手抓過桌上的一把木尺,一折兩半,說:「我瓦特要造不出新蒸汽機來,就算我這雙手白白擺弄了十幾年機器,到時我就這樣扯斷自己手指。」說完頭也不回地又向他那個地窖跑去。各位讀者,引起世界第一次工業革命這兩大新機器雖是兩個男子發明的,但都實實在在得力於他們的妻子。尤其是瓦特的妻子,在瓦特自己都已沒有信心時,反而忍饑挨餓,咬著牙支持丈夫再堅持一下。這不是說書人編故事,而是確實如此。只可惜瓦特不像哈格里夫斯那樣多情,用自己夫人的名字來給蒸汽機取了雅號。所以後人只記住了珍妮,很多人反不知瓦特是不是有個妻子。◎7

閒話放過。再說瓦特回到地下實驗室裡,將過去的資科重新翻檢一番,打起精神又試驗起來。累了時就守著爐子燒一壺水喝茶。一天,他正這樣悶頭喝著苦茶,看著那個兒時就引起興趣的一動一動的壺蓋。也是苦修必有果,功到自然成,活該今天瓦特開竅。他看看爐子上的壺又看看手中的杯子猛然喊道:「茶水要涼,倒在杯裡;蒸汽要冷,何不把它從汽缸裡也倒出來呢?」

瓦特這麼一想,便立即設計了一個和汽缸分開的冷凝器,這下熱效率提高了三倍,用的煤只有原來的四分之一。這關鍵的地方一突破,瓦特頓然覺得前程光明。他又到大學裡的布萊克教授◎8請教了一些理論問題,教授又介紹他認識了發明鏜床的威爾金技師◎9,這位技師立即用鏜炮筒的方法為瓦特鏜製了汽缸和活塞,解決了那個最頭痛的漏氣問題。

這時早有另一位慧眼識英雄的工廠主博耳頓開始向瓦特投資,瓦特有了資食接濟,如虎添翼,到一七八四年他的蒸汽機已裝上曲軸、飛輪,活塞可以靠從兩邊進來的蒸汽連續推動,再不用靠人力去調節活門,所以這才是世界上第一台真正的蒸汽機。

但這時距瓦特接手修理那台紐可門蒸汽機已經整整二十個年頭過去了。瓦特終於完成了這個劃時代的發明。以後他又與人合辦了一個蒸汽機製造廠,他這一生再也沒有離開過蒸汽機,直到一八一九年他以八十三歲高齡離開這個因他的發明已經變得很熱鬧的人世。

各位讀者,或許我們今天看來一台紡紗機、蒸汽機能值幾個錢。但科學的進步重在突破,有第一步,就有第二步;有昨日之粗之低,才有今日之精之高。譬若孩童走路,別看初時東倒西歪,明日也許是個「飛毛腿」。

再者,科學原理的發現與具體技術的發明是整個自然科學進步的兩條左右腿。用一根木棍撬石頭,多麼簡單的發明,但它導致了槓桿原理的發現;而有了這槓桿原理才會有瓦特蒸汽機上的那些曲柄、拉桿,又有了真空的發現,才會有那活塞的來去。現在這個蒸汽機比那撬石頭的木棍自然不知要高檔多少倍,它所提出的問題也自然要引起這新時代的阿基米德們的聯想,以後還有什麼重要發現,且聽我慢慢講來。

 

◎ 1. 凱伊(1704年∼ 1780年):John Kay。

◎ 2. 哈格里夫斯(1720年∼ 1778年):James Hargreaves。

◎ 3. 瓦特(1736年∼ 1819年):James von Breda Watt。

◎ 4. 鈕可門(1664年∼ 1729年):Thomas Newcomen。

◎ 5. 羅巴克(西元1718年∼ 1794年):John Roebuck。

◎ 6. 實際上,羅巴克因破產而將其在瓦特的機器上的利潤股份轉讓給博耳頓(Matthew Boulton,西元1728年∼ 1809年)。

◎ 7. 瓦特有兩任妻子,與第一任妻子瑪格麗特於1764年結婚,但瑪格麗特於1772年過世,瓦特於1777 年與第二任妻子安再婚。

◎ 8. 布萊克(西元1728年∼ 1799年):Joseph Black。

◎ 9. 威爾金斯(西元1728年∼ 1808年):John Wilkinson。

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