原來科學家這樣想1：如果你跑得和光一樣快(寫給青少年看的相對論故事、培養科學素養的最佳課外讀物)

導讀  為有源頭活水來——閱讀科普樂趣多  簡麗賢／北一女中物理科教師
序    教孩子像科學家一樣思考

第1章 不可思議的光速
伽利略測量光速
羅默證明光速有限
菲左成功測量出光速
如此怪異的光速

第2章 時間和長度都是相對
假如我跟光跑得一樣快
時間不是永恆不變
檢驗時間相對性的實驗
相對論不能長生不老，但可以一夜暴富
物體的長度也是相對

第3章 跟著「旅行者號」和「新視野號」遨遊太陽系
「旅行者號」的遠征
拜訪木星
拜訪土星
從太空看地球的最佳照片
拜訪天王星和海王星
「新視野號」的遠征
揭開冥王星的神祕面紗

第4章 萬有引力和重力彈弓效應
牛頓的思想實驗
萬有引力
重力彈弓效應

第5章 一對雙胞胎引發的宇宙謎案
孿生子弔詭
等效原理

第6章 黑洞、白洞和蟲洞
彎曲時空
黑洞、白洞和蟲洞

第7章 宇宙大霹靂和重力波
哈伯的重大發現
膨脹的宇宙
宇宙大霹靂
重力波

第8章 時間旅行有可能嗎？
飛向未來有可能
超光速不可能
時間旅行的一種可能性
時間旅行可能產生邏輯矛盾

第9章 暗物質和暗能量
黑暗雙俠
暗物質之謎
暗能量之謎

第10章 令人驚嘆的宇宙
太陽系有多大？
銀河系有多大？
宇宙有多大？
比科學故事更重要的是科學精神

作者序

教孩子像科學家一樣思考

　　近兩年，每當我舉辦親子科普講座後，最多家長提問的問題是：「汪老師，能不能推薦幾本科普好書給我家孩子呢？」坦白說，此時我總是有點尷尬，因為我無法脫口而出，熱情地推薦某一本書。回想我小時候看過的科普書，主題大多是「飛碟是外星人的太空船」、「金字塔的神祕力量」等「世界未解之謎」。現在看來，這些書的內容多半屬於偽科學，毫無科學精神可言。

　　當我有分辨科普書的能力時，已經快三十歲了，自然不會再看寫給青少年的科普書。後來，隨著女兒漸漸長大，我開始為她挑選科普書，這才發現，想找到一本讓我完全滿意的青少年科普書，竟然那麼難。雖然市面上有《科學家故事100個》、《10萬個為什麼》、《昆蟲記》、《萬物簡史（少兒彩繪版）》等優秀作品，但我希望孩子閱讀科普書不僅能掌握科學知識，還能領悟科學思維。所謂科學素養，包括科學知識和科學思維，兩者相輔相成，缺一不可。只有兩者均衡發展，才能有效提升個人的科學素養。

　　也就是說，科學知識要學，但不能只學科學知識；科學家的故事要看，但也不能只看科學家的故事。

　　比科學故事更重要的是科學思維。

　　因此，我想寫一套啟發孩子科學思維的叢書，為他們補充並強化科普知識。跟孩子講如何學習科學思維，遠比成人困難得多，因為科學思維講求邏輯和實證，這些概念比較抽象。若想讓孩子理解抽象的概念，必須結合具體的科學知識和故事，而不是枯燥的說教。所以，給青少年看的科普書，首要重點是「好看」，沒有這個前提，其他都是空談。

　　在《原來科學家這樣想》這套叢書中，我會用淺顯易懂的語言、生動的故事，解答孩子最好奇的問題。例如：可能實現時間旅行嗎？黑洞、白洞跟蟲洞是什麼？光到底是什麼？量子隱形傳輸速度可以超光速嗎？宇宙有多大？宇宙的外面還有宇宙嗎？……除了回答孩子的10萬個為什麼，更重要的是教孩子像科學家一樣思考。

　　科學啟蒙，從這裡開始。

導讀

為有源頭活水來——閱讀科普樂趣多
簡麗賢／北一女中物理教師

　　愛因斯坦的名言：「想像力比知識重要。」然而，若要增強想像力，不能只空思冥想，閱讀不可或缺。例如，廣泛閱讀科普書籍，可以從科普書中獲得科學知識和思維，成為想像力的源頭活水，也能汲取閱讀的樂趣。

　　光是什麼？光速多快？如何測出光速？光具有哪些特性？如果我們跑得和光一樣快，甚至比光速快，這世界會變成怎樣？如果光不是直線前進，光會轉彎，這世界又如何？以上的問題，包含科學知識和思維，也包含想像空間，是非常有趣的知性主題。如果臺灣的電視臺能製作科學知識與思維主題的談話節目，該有多棒啊！相信能帶動全民理性思考，跳脫理盲濫情的窠臼。

　　感謝讀書共和國快樂出版社出版《原來科學家這樣想》三冊系列科普書，筆者有幸先睹為快，閱讀的樂趣源源不絕。在此臚列與略述第一冊《如果你跑得和光一樣快》的梗概，以及閱讀此書獲得的源頭活水，提供讀者參考。

　　其一，這本書共十章，主題包含「科學家測量光速」的故事、「愛因斯坦相對論」淺談、「牛頓萬有引力」效應、「孿生子弔詭」的宇宙謎、「黑洞、白洞和蟲洞」、「宇宙大霹靂和重力波」、「暗物質和暗能量」等。單元主題內容環環相扣，著重科學發展脈絡與思維，讀來趣味盎然，欲罷不能。

　　例如，閱讀「孿生子弔詭」，了解光速如何影響孿生兄弟，時空不同，歲月催人老。閱讀「黑洞、白洞和蟲洞」後，初步了解巨大質量的黑洞，聯結電影《星際效應》的諸多情節。「蟲洞」可能引發讀者想起韓劇《來自星星的你》，穿越時空的蟲洞，不僅數學推論，更是劇作家撰寫科幻劇本的源頭活水。

　　其二，這本書「不可思議的光速」、「萬有引力和重力彈弓效應」、「宇宙大霹靂和重力波」、「令人驚嘆的宇宙」等四章的內容正好契合臺灣現行的108課綱學習主題，可作為高中學生閱讀物理和地球科學的補充教材。

　　例如，教育部課綱中，高中學生必修物理的學習內容「伽利略對物體運動的研究與思辯歷程」、「克卜勒行星運動三大定律發現的歷史背景及內容」、「歷史上光的主要理論有微粒說和波動說」、「牛頓運動定律結合萬有引力定律可用來解釋克卜勒行星運動定律」、「光子和電子以及所有的微觀粒子都具有波粒二象性」、「天文學家發現遠方的星系都遠離我們而去，推知宇宙正在膨脹」、「目前宇宙形成的學說以霹靂說為主流」等，皆可在這本書中找到對應的內容。高中教師可將此書列入高一新生入學前的暑假讀物建議書單，更可以列為提升高中科學班、數理資優班學生閱讀與表達能力的科普書。

　　其三，閱讀這本書，不只讀故事和吸收知識，更能開拓科學視野，啟迪科學思維。每單元的主題結束後，提供讀者中肯鏗鏘的建言，如「科學猜想和胡思亂想不同，科學猜想可以透過觀察或實驗驗證」、「科學研究要耐得住性子。科學研究像一場馬拉松，抵達終點前必須一直努力」，提供莘莘學子省思。

　　從「想到」到「得到」，期間最重要的是「做到」。想要得到閱讀《如果你跑得和光一樣快》的樂趣，汲取科學研究的源頭活水，建議讀者一定要「做到」—翻開這本書沉靜地閱讀和反芻。