時間之冪: 從極短暫到永恆, 囊括各種時間尺度的祕密 | 誠品線上

Time in Powers of Ten: Natural Phenomena and Their Timescales

內容簡介

內容簡介 這是一本放在咖啡桌上的書，讓你在閒暇之餘，可以隨手拿起來翻閱的趣味書籍。不論從哪一頁開始閱讀，都沒關係，你更可以直接從你最感到好奇的「時段」開始，順著看、跳著看都可以。我們希望你也能像我們一樣，在每個不同的時距裡，發現並感受到周遭這個令人讚嘆與驚奇的世界。每一個時距，都是獨一無二的，也都展示了讓人著迷的奇特現象……我們這本書，是由一系列各自獨立的短篇與插畫和照片所組成，描繪著從一眨眼到一整個滿月，歷時長短不同的各種趣味現象。－－本書作者特胡夫特、范都仁

各界推薦

各界推薦 「以10的冪次方為尺度，蒐羅各式各樣有關時間的紀錄，解答各種關於時間的祕密！作者以令人耳目一新的方式，把天文學到生物學的奇聞軼事、音樂與運動領域的歷史掌故……統統編纂起來，並把重心放在作者最擅長的宇宙學和粒子物理學。不管是逐頁展讀、還是隨意瀏覽，都是非常愉悅的閱讀體驗。這本書完全傳達了費曼所讚嘆的『我們這個宇宙真是無比奇妙』。」。－－《自然．物理學》期刊「略帶幽默的文風，豐富精采的插圖，如此迷人，一旦你拿起書來，很難不上癮。」－－歐洲數學學會

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介特胡夫特（Gerard 't Hooft）荷蘭理論物理學家，烏德勒支大學（Utrecht University）教授。1999年因為「闡明電弱交互作用的量子結構」，獲得諾貝爾物理獎。特胡夫特曾任教於哈佛大學、史丹佛大學、加州理工學院，獲頒美國海涅曼數學物理獎、以色列沃爾夫獎、荷蘭勞侖茲獎、梵諦岡碧岳十一世獎章。1971年發現的小行星9491，以他為名。范都仁（Stefan Vandoren）荷蘭烏德勒支大學理論物理研究所教授，研究焦點是超弦理論、超重力、黑洞、量子場論。2008年獲頒笛卡兒—惠更斯獎。■譯者簡介蔡坤憲東海大學物理系畢，交通大學電子物理所碩士，曾擔任逢甲大學光電學系暨物理教學研究中心講師。目前旅居紐西蘭，任教於漢彌爾頓市 St. John's College，《物理雙月刊》紐西蘭科學與物理教育點滴專欄作者。譯有《觀念物理II》、《怎樣解題》等書，著有《觀念物理Ⅵ：習題解答》。

產品目錄

產品目錄 序 令人驚奇的科學進境 溫伯格誌謝自然現象及其時間尺度大數與小數第一部 從10^0秒來到10^90秒第1章 10^0 秒＝ 1秒第2章 10^1秒 ＝ 10秒第3章 10^2秒 ＝ 100 秒第4章 10^3秒 ＝ 1,000 秒第5章 10^4秒 ＝ 1萬秒 ＝ 2.78 小時第6章 10^5秒 ＝ 10萬秒第7章 10^6秒 ＝ 100萬秒第8章 10^6.41秒 ＝ 259萬秒 ＝ 30 日第9章 10^7秒 ＝ 1,000萬秒第10章 10^8秒 ＝ 1億秒 ＝ 3.17年第11章 10^9秒 ＝ 10億秒第12章 10^10秒 ＝ 100億秒第13章 10^11秒 ＝ 1,000億秒第14章 10^12秒 ＝ 1兆秒 ＝ 3萬1,710年第15章 10^13秒 ＝ 10兆秒第16章 10^14秒 ＝ 100兆秒第17章 10^15秒 ＝ 1,000兆秒第18章 10^16秒 ＝ 1京秒 ＝ 3億1,700年第19章 10^17秒 ＝ 10京秒第20章 更大尺度的時間10^18 秒 = 100京秒 = 317億年10^21秒 = 10垓秒 = 3.17×1013年10^28秒 = 1穰秒 = 3.17×1020年第21章 黑暗的永恆10^32秒 = 超越無限時間軸上的所有時間尺度第二部 從10^－44秒回到10^0秒第22章 微小尺度的時間10^－44 秒到10^－26 秒之間第23章 10^－25 秒第24章 10^－24 秒 = 1攸秒第25章 10^－23 秒 = 10攸秒第26章 10^－22 秒 = 100攸秒第27章 10^－21 秒 = 1介秒第28章 10^－20 秒 = 10介秒第29章 10^－19 秒 = 100介秒第30章 10^－18 秒 = 1阿秒第31章 10^－17 秒 = 10阿秒第32章 10^－16 秒 = 100阿秒第33章 10^－15 秒 = 1飛秒第34章 10^－14 秒 ＝ 10飛秒第35章 10^－13 秒 ＝ 100 飛秒第36章 10^－12 秒 ＝ 1 皮秒第37章 10^－11 秒 ＝ 10 皮秒第38章 10^－10 秒 ＝ 100 皮秒第39章 10^－9 秒 = 1 奈秒第40章 10^－8 秒 = 10 奈秒第41章 10^－7 秒 = 100 奈秒第42章 10^－6 秒 = 1 微秒第43章 10^－5 秒 ＝ 10微秒第44章 10^－4 秒 = 100 微秒第45章 10^－3 秒 ＝ 1 毫秒 = 0.001 秒第46章 10^－2 秒 ＝ 10毫秒 = 0.01 秒第47章 10^－1 秒 ＝ 100 毫秒 = 0.1 秒第48章 10^0 秒 ＝ 1 秒結語 讚嘆宇宙迷人的多樣性重要名詞注釋參考文獻與網站圖片來源

商品規格

試閱文字

內文 : 第1章 1 秒
秒（second）這個字，是從拉丁文的 secundus 或 gradus secundus 而來，意思是「第二步」或「下一步」。羅馬人把 白天的時間分成12小時之後，第一步就是把1小時再分成60分鐘，第二步就是把1分鐘再分成60秒。
大多數的機械鐘錶，大約每秒滴答一聲。荷蘭物理學家惠更斯，引進單擺來改善計時的精密度。單擺來回擺動一次所需的時間，基本上取決於單擺的擺長，而與它的振幅或擺動方式無關。這就是為什麼，相對而言，擺鐘上的指針較容易精準的、以固定速率在鐘面上轉動的原因。擺長99 公分的單擺，來回擺動一次需時2 秒。因此，時鐘的擺長大約需要1公尺長，來完成「1 秒滴、1 秒答」的計時要求：每擺動半次，剛好是1 秒的時間。當然，個別鐘擺的長度會略有差異，在某種程度上，這與它的造型（如重心位置）有關，但無論如何，它都必須精準完成「1 秒」計時的工作。
時鐘的滴答聲，反映出人類對於刻畫光陰的本能需求，它讓我們有個可靠的單位—— 秒，來測量生命中每個飛逝的瞬間。在現代科學裡，「秒」是時間的基本單位。相對於其他可觀測的物理量，時間可以更精準的測量。為了可以準確測量、以及定義「秒」的含義，我們使用了最精確、最可靠的時鐘：原子鐘。
歷史上，人們曾經認為地球自轉一周所需的時間是固定的。因此，正如羅馬人所做的，我們把一天平均分成24小時，每小時裡有3,600 秒，所以「1秒鐘」相當於地球自轉一周所需時間的八萬六千四百分之一。然而，地球自轉的速率並不是那麼固定不變的。
大氣、海洋、極地冰帽的運動，都會引起一些雖然很小、卻足以觀測到的變化。因此對於「1 秒」，我們還需要一個更準確的定義。
今天，我們所使用的時鐘，是根據銫133原子鐘來校準的。我們可以激發這個原子的電子，使其振動，而其振動頻率非常穩定。由於這個特性，我們現在定義1 秒鐘為銫原子振動9,192,631,770 次所需的時間。現代的原子鐘非常準確：每一千萬年的誤差，不會超過1秒鐘。（關於這個主題，請參考第38 章。）
0.86 秒
人類心跳一次的平均時間
心臟是讓攜氧的血液流經我們身體的幫浦。在休息的時候，人類的心臟大約每秒跳動一次。平均來說，男生每分鐘的心跳是70 次，女生則是75次。運動員的平均心跳次數稍低，每分鐘約40 次；至於不常運動的人，平均心跳則大約是80 次。當我們焦慮或是激烈運動時，心跳可以高達每分鐘200 次。當年，阿姆斯壯（Neil Armstrong）在登陸月球的那一瞬間，應該是情緒非常激動的，所以心跳速率非常快，導致他全身僵硬，難以活動。
現在我們來仔細來看看人類心跳「噗通一下」的過程：在初始階段，心臟是放鬆的，而且兩個心房都充滿了血液。右心房裝滿了由腔靜脈流進來低含氧量的靜脈血，左心房則是裝滿了由肺臟經由肺靜脈流進來的高含氧量新鮮血液。然後，心房開始收縮，讓血液經過心房與心室之間的瓣膜，流入心室。接著換心室收縮，把血液打出心臟；此時，主動脈瓣與肺動脈瓣必須打開。而區隔左右心房之間有些小肌肉，右邊的是三尖瓣，左邊的是二尖瓣，可防止血液從心室逆流回心房。充氧血經由主動脈流往全身，然後，經由較小的動脈進入身體的各個器官與組織。缺氧血則經由腔靜脈帶回右心房、右心室，然後進入肺動脈流回肺臟，再次補充氧氣。
心跳的動作到此告一個段落，而下一個心跳循環則即將開始。心臟在不到1 秒的時間內，便完成了如此複雜的動作。心臟有一個天然的心律調整器，稱為竇房結（sinus node），控制著心跳的基本頻率。它是位在右心房壁上的一條特殊的肌肉。竇房結週期性的釋放出電流脈衝，迫使心臟收縮。當有劇烈的體能活動或焦慮時，肌肉與其他器官就需要透過血液，而得到較多的氧氣。當人體有這個需求時，竇房結就會讓心房與心室更快速收縮，導致心跳加速。
1 光秒
在真空中，光在1秒的時間可以行進299,792,458 公尺的距離，換句話說，這是1光秒的距離。1光秒或1光年所指的不是時間，而是用來測量距離的單位。今天，由於光速可以被精確測量，所以我們定義1 公尺為光行進299,792,458 分之一秒的距離。在本書的其他地方，我們還會比較光在不同的時距，所行進的距離。
1.28 秒
1 . 28 秒是光或電磁波，從地球行進到月球所需要的時間。考量月球繞地球的橢圓軌道，從地心到月心的平均距離是384,403 公里。由於光速是每秒299,792,458 公尺，所以從地球上發出的光，需要經過大約1.28秒的時間，才會照射到月球表面。
當你和在月球上的太空人通話時，你大約需要等2.5秒才會聽到回話：這是無線電波往返地球與月球之間，所需要的時間。沒有任何訊號可以快過光速，也就是說，無論將來的通訊技術如何先進，我們也無法縮短這段通訊所需要的時間。不過我們或許可以想想辦法，讓這段等待的時間不那麼令人討厭。

第2章 101 = 10
10 秒
在英文裡，「10 秒」另有ㄧ個獨立的名詞叫decasecond。Deca 是從希臘字deka 而來。常見的字首deci 則是源自希臘字的decimus，意為「十分之一」。在正式的英文計數名稱裡，十（deca）、十分之一（deci）與百（hecto）都消失了，只有以千為倍數的數字有名稱。
9.58 秒
世界紀錄，男子百米田徑（2014年）1912年7月6日，美國田徑選手利平科特（Don Lippincott）在百米徑賽中跑出10.6秒的佳績。之後，人類花了近五十年時間，才減少了0.6秒。西德的選手哈里（Armin Hary）在1960成為首位達到「10秒」這個里程碑的人。稍後不久，1968年，另一位美國選手海恩斯（Jim Hines）以新的世界紀錄9.95秒，突破10 秒的關卡。
2009年8月，短跑選手以9.58秒，再次刷新世界紀錄。牙買加選手柏特（Usain Bolt）是目前世界上跑得最快的人，他於2009年以百米9.58秒的成績，成為新的世界紀錄保持人。以短跑選手而言，身高196公分的他，稱得上是「長人」。由於他的腿相對較長，在起跑時並沒有優勢，但是當他達到極速時，步幅長達2.44公尺。因此在整個百米過程中，比起其他跑者，他少跑了三或四步：在他最好的成績那次，柏特只用了41步就跑完全程。他最快的瞬時速率是時速44.72公里。
眾多運動員在將近一世紀的時間裡，讓百米徑賽的成績整整減少了1秒：平均每十年進步0.1秒。這個佳績，歸功於訓練、營養及運動員體能的進步。
10.18 秒
從508 公尺高，自由落下到地面所需的時間
臺北101 大樓，樓高508 公尺。如果我們忽略空氣阻力，物體從大樓頂端自由落下、到著地的瞬間，總共需要10.18秒；不論物體的尺寸大小或質量多寡。在著地前的瞬間，物體的瞬時速率為每秒99.83公尺（或時速359.40公里）。若想讓自由落體掉落整整10秒，我們需要490.5公尺的高度。
如果把空氣阻力考慮進來，物體自由落下的時間便會增長很多。空氣阻力的大小，與物體的形狀與尺寸有關。舉例而言，在地表附近，人體在自由掉落時，速度無法超過每秒70公尺（稱為終端速率）；雖然這已經超過時速250公里。在這個速度下，空氣阻力恰好抵消了地球的重力，於是速度不會再增快。從這一瞬間起，人便不會再感受到加速度。當然，如果我們遠離地球表面，在較高的大氣層裡，由於空氣稀薄，阻力較小，物體自由落下的終端速率也會較快。