李伯伯最想告訴你的22個科學家故事

文化部第

36次中小學優良讀物推介

商品編號：04400146
ISBN：9789861334684
208頁，25開，西翻，平裝

〈推薦序〉閱讀、思考與發問  簡麗賢（北一女物理教師）005
〈自序〉    為何我們的學生很會應付考試，但是在科學上的成就不夠好？      009

〈李伯伯導讀〉科學，你一定要發問    017
    科學家有什麼共同特色呢？    019
    為什麼月球不會飛走？    021
    微積分是怎麼來的？    024
    如何用數學找出彗星的秘密？    028
    富蘭克林如何倖免於雷擊？    029
    庫倫如何測量電荷？    031
    為何死去的青蛙腿會抽動？    034
    電流之間也有吸引力？    037
    何謂短路？    038
    電流如何影響磁場？    040
    馬達是怎麼來的？    043
    變壓器是怎麼來的？    045
    手機如何傳遞訊息？    046
    電磁波的傳輸速度到底有多快？    048
    十九世紀的人如何製造電磁波？    050
    天線怎麼收到電磁波？    052
    蠟燭與植物放在玻璃罩裡，燭光會不會熄滅？    053
    元素是如何被界定的？    054
    古人如何算出原子的重量？    057
    什麼是原子序？    058
    老式的電視螢幕怎麼來的？    060
    「發現」與「發明」間的謙卑差異    063
    「能量」究竟是什麼？    064
    為什麼度量衡很重要？    066
    熱愛自然觀察的鄉下醫生    067
    疫苗是「以毒攻毒」？    068
    為什麼肉放久了會壞掉？    070
    會問問題比知道答案更重要    071

〈科學家的故事〉
    牛頓　從一顆蘋果證明宇宙的力量    076
    哈雷　星空是最華麗的遊樂場    083
    富蘭克林　閃電從此與上帝分了家    089
    庫侖　用一根毛髮扭轉世界    095
    伏特　青蛙腿的電流之爭    098
    安培　我的右手藏了一個定則    103
    厄斯特　八年寒窗只為一件事    109
    歐姆　靈巧手藝造就精密電學    113
    法拉第　最會偷知識的釘書匠    118
    亨利　發現真理的快樂是最棒的報酬    128
    焦耳　若沒有愛，科學將導致文明的滅亡    135
    馬克士威　在數學公式裡發現電磁波    141
    湯姆森　實驗手作達人    148
    赫茲　有線電報的無線革命    153
    拉瓦節　根據事實，絕不猜想    157
    道耳吞　大石頭、小石頭、細石屑……再來呢？    163
    亞弗加厥　抽絲剝繭的科學律師    169
    門得列夫　會說宇宙語言的化學字母大師    173
    阿瑞尼士　眾人的冷水也潑不滅的堅持    178
    居禮夫人　與放射線談了一場戀愛    184
    金納　戰勝天譴的仁醫    193
    巴斯德　釀酒桶裡的秘密    198

〈推薦序〉閱讀、思考與發問　　簡麗賢（北一女物理教師）

有句話說得好：「書就像降落傘打開才有用。」閱讀一本好書，讓人沉浸在思考與反芻中，令人愉悅。

謝謝圓神出版社，讓我有緣先睹為快，閱讀李家同教授的新書文稿。多年來，李教授透過寫作與演講，關切國內教育政策與人才培育的議題，字字珠璣，句句剴切，令人敬佩。本書分成兩部分，其一，李教授為中學生導讀科學；其二介紹牛頓、法拉第、巴斯德等知名科學家的故事。內容相當豐富，非常適合中學生閱讀，也可提供中學教師上課中融入科學家故事的參考。李教授的新書傳達幾個概念。

其一，「一切從基本做起」的學習態度。魏徵的名言：「求木之長者，必固其根本；欲流之遠者，必浚其泉源。」學習科學不可炒短線，不能「知其然而不知其所以然」，不要只為考試和分數，「盈科後進」「學不躐等」才是正確的學習態度。

其二，「學習與養成發問」的習慣。學習科學就是要發問，發問前要思考，思考後要勇於發問，發問才能澄清概念。韓愈告訴我們：「人非生而知之者，孰能無惑？惑而不從師，其為惑也，終不解矣。」研讀科學亦然。「鍥而不捨」「不恥下問」是學習科學的基本態度，「善問者如攻堅木，先其易者，後其節目」，當我們提問前，先思考清楚疑問的關鍵點，只有解開疑惑，才能體悟學習的愉快。

其三，「哲人日已遠，典型在夙昔」。李教授精心蒐集與撰寫科學家的故事，雋永的文辭描述科學家的奮鬥歷程，期勉學子閱讀科學家的故事後，能感懷「哲人日已遠，典型在夙昔」，殷切期許學子「有為者亦若是」，立定目標，專心學習，以科學成就造福人類。

有一回，諾貝爾物理獎得主李政道教授在追念恩師吳大猷先生的專題演講中，引用杜甫的詩句：「細推物理須行樂，何用浮名絆此身。」他解釋說：「世界上除了真空外，都是由物質構成，物理就是萬物之理，研究物理最基本的精神就是細推，細就是細微的觀察和實驗，推就是數學的邏輯演繹和推理，仔細地推敲萬物的道理就是物理學的內容。」誠哉斯言，他把「細推物理須行樂，何用浮名絆此身」視為做人做事的準則，仔細推敲萬事萬物的道理，從事快樂的事，絕不為世間浮名所牽絆。

「房子再小，也要藏書；時間再少，也要讀書；薪水再薄，也要買書；交情再淺，也要送書。」我鼓勵學生多閱讀，如劉勰《文心雕龍》所說：「操千曲而後曉聲，觀千劍而後識器。故圓照之象，務先博觀。」廣泛閱讀才能積學儲寶，系統地建構知識，增進理解分析的能力。

閱讀是一件令人愉快的事，閱讀李教授的書，更能體悟科學的理性與感性，引導我們思考與發問。

〈自序〉為何我們的學生很會應付考試，但是在科學上的成就不夠好？

我們的中學生在各種國際數理方面的考試中都表現得相當不錯，但是在科學的研究成果上，卻沒有很多非常傑出的人。也許我們該問，這到底是什麼原因？這當然不是一個簡單的問題，可是如果我們仔細分析的話，會發現同學有一個特色，那就是他們很會解難題，也有考試技巧，但很少同學會問非常有趣味而有深度的問題。

這種不發問的現象的確很嚴重，也不僅限於課堂，我們整個社會就是不太喜歡問問題。舉一個簡單的例子來說，我們大家都看電影，也會看到很多的電影中有相當難拍攝的鏡頭，大家只會欣賞這種電影，而不會問究竟這種電影是如何拍出來的？比方說，很多從前拍的電影中就有獅子和人搏鬥的鏡頭，在當時，電腦技術尚未成熟，獅子絕對不是用動畫合成的，但是我們很少人對於這類問題有興趣。

我們常常看到報紙上說某某跑車可以在三秒鐘之內，從零加速到一小時一百公里。我們只會報導這件事，而不去解釋這究竟是如何達到的。好像這不是一個有趣的事，社會上沒有人會對這件事感到好奇。

【學問，學習發問】

在美國念過書的人都有過一種經驗，那就是美國學生常常會發問，但是考試往往考得不好。我們的同學很少在上課時舉手發問，可是考試的時候卻又表現得非常好。這種不發問的現象會有什麼問題呢？

第一個問題就是我們的學生雖然沒有搞懂學問，可是因為他沒有發問的習慣，他會似懂非懂地將所學的東西背起來，久而久之成了一個習慣，認為所謂念書就是將老師說的背將下來。很多同學養成了這個習慣，也就不知道自己其實沒有搞懂。舉例來說，在國中一年級的時候，才從小學畢業的同學，就要學關於DNA的知識。DNA與遺傳學相關，但是要搞懂DNA又要懂化學，而且是還是很複雜的化學。小學才畢業，根本不知道化學為何物，也就不懂為何DNA有遺傳的功能。可是我們的孩子並不知道自己不懂，只是以為背了一些名詞，而且在考試中拿到高分，就表示懂了，這是一個多麼嚴重的問題。

再舉一個例子，我們的高一學生要學大霹靂，也就是宇宙的起源，這當然又不容易了解，而且高中一年級的學生是無法透徹了解如此深奧的學問。但是，兵來將擋，同學們不會舉手發問，大霹靂的理論是如何演而來，他們會將書上講的東西全部背下來。糟糕的是，有的學生就自以為了解大霹靂。

第二，不發問的結果是根本搞不懂很多最基本的學問。以電學來講，高中生會學到庫侖定律，這個定律中有一個物理量，就是所謂的電量，電量的單位是以庫侖來計算。庫侖定律提到了這個電量，可是在庫侖的時代，科學家也許知道一個物體含有電荷，但絕對沒有能力測量電荷量。能夠精確地測量電荷量，乃是近代的事，所以同學們其實對於最基本的問題都沒有搞清楚。同學也許會背庫侖定律的公式，但並沒有弄清楚庫侖定律的真正含義。電磁學中的電場是根據庫侖定律而來，我們如果搞不清楚庫侖定律，對於電場的觀念也只是一知半解。

我念大學的時候，念的是電機系，一直對一個問題非常困擾，那就是在電路分析的時候牽涉到一個虛數，在念傅立葉轉換的時候，又牽涉到一個虛數，可是我當時有一個感覺，自然界並沒有這個虛數，所以我就搞不懂這到底是怎麼一回事。當時也沒有問老師，我曾經和其他同學談起我的困擾，很多同學都有同樣的困擾，也都沒有問，我一直到後來才搞懂這是怎麼一回事。也就是說，有很長的時間，我其實連電機裡一個最基本的觀念都沒有搞清楚。

第三個問題是，我們不問問題，也就不會創造新局。這是必然的現象，要創新局一定是對於一個問題感到非常困擾。我們大家都不問問題，多多少少也表示我們對於很多問題沒有感到困擾，可是一些觀察敏銳的人，當他看到一種現象以後，他會立刻對這種現象產生興趣，最後發展出一套理論來解釋這種現象。比方說，有人發現在牧場中成天和牛在一起的人不會得天花，如果是我們這些人看到這種現象，絕對不會問為什麼他們不得天花？會問問題的人就會去研究這種現象，最後當然會有很大的突破，牛痘就是如此被發現的。

【會問問題，就會思考】

既然知道問問題很重要，為什麼我們整個社會不太會問問題？

（一）我們往往教得太難。在國中一年級就教DNA，學生當然不懂，也無從問起。我要是小孩子，也不會問，因為我知道問了以後，老師所講的，我仍然聽不懂。高中要念的理化，中間包含一大堆艱難的學問，大霹靂只是其中之一，量子力學又是另一個不可能懂的學問。同學們根本不把這些學問當作一回事，他們除了背以外，沒有任何辦法。而且他們發現自己不懂是沒關係的，只要會背就可以了。那些很認真念書的同學，反而會考不好，因為他們想把事情搞清楚而沒有背，他們不知道我們國家「背多分」乃是最佳策略。

（二）我們社會的文化，從來不鼓勵發問。在家裡，我們總是習慣大人講話小孩要乖乖地在旁邊聽，不可插嘴。這種想法使得我們的孩子從小就不會發問，主要是不敢發問，因為大人覺得孩子話太多乃是令人厭煩的事，甚至會覺得乖小孩是只聽不問的。因為問問題多多少少有一種挑戰大人的意味，比方說，小孩子問爸爸，你剛才講的那個論點，在某某情況之下可能是有問題的，這個爸爸並不能欣賞這個孩子的聰明，反而認為這個小孩子有點叛逆。

（三）我們社會的確沒有什麼好奇心。對很多事情，我們不會發現其中的蹊蹺。舉例來說，在911事件中，為什麼恐怖分子在同一個時間內可以通過好幾個機場的安全檢查？為什麼飛行員不立刻以無線電通知地面有人劫機？更奇怪的是，飛行員為什麼會駕機撞樓？因為撞大樓也一定會機毀人亡，如果說恐怖分子自己駕機，這又更加奇怪了，他們頂多學了幾個月的飛行技術，不可能如此準確撞到大樓，而且他們如何能夠使得飛行員將飛機的控制權全部讓給了恐怖分子？駕駛員的機艙幾乎不可能進得去，恐怖分子如何進去？針對許多社會事件，我們應該要有好奇心，才能抽絲剝繭地找出原因。

（四）我們不大知道發問的重要性。我們做老師的，只會要求學生解題目，這就夠了，他究竟有沒有困擾，老師

並不會過問。可是我們應該知道，伏爾泰曾經說過，要評論一個人，不能從他的答案，而是要看他所問的問題。我們的老師與整個社會是完全忽略了這一點，難怪我們的學生最多就是會解題，而不會發現新的研究題目，這是很可惜的事。

（五）我們同學之所以不問，還有一個文化上的問題，那就是同學們其實不敢挑戰。假如我們覺得某一個機器不太順手，或者某一個軟體不太好，我們通常就逆來順受，而不問一個最基本的問題：難道沒有改進的空間嗎？我們常常發現這些硬體也好，軟體也好，都是外國有名的公司出產的，因此我們從小就養成崇拜洋人的習慣。再加上老師常常告訴學生這些發明者有多麼偉大，以至於我們不敢說自己有新的想法，看到一個系統明明有問題，也不敢問是否能改善。

（六）我們常常認為問問題表示自己沒學問，所以就不敢問。小孩子沒有這種想法，所以會東問西問，從不覺得問問題是一件難為情的事。可是大了以後，反而覺得問問題表示自己不懂，乃是自曝其短，也就不問了。這種現象在教授中最為嚴重，教授常常很重面子，不懂的東西其實也不少，但就是不肯問人家，尤其不肯問比他年輕的人。我們有一句話叫做不恥下問，其實這句話本身就是有問題的，因為「下問」就是看不起人的說法，可見這一句話充分顯示我們國人愛面子的現象。

不問問題，嚴格說起來乃是不思考的現象。我們常常看到電影上有科學家在走廊中走來走去，其實是因為他發現了一個令他非常困擾的問題。如果一個人根本沒有令他困擾的問題，試問，他怎麼可能在科學上有很大的成就呢？

【科學，從好奇開始】

我寫這本書是希望同學們看了以後，好好地養成一個有好奇心的習慣，對於很多的事物，都要問問究竟怎麼一回事。比方說，我們從小就知道萬里長城在兩千年前就已建造，至今長城依然健在。一個充滿好奇心的學生應該會問，究竟萬里長城所用的材料是什麼？兩千年前是沒有水泥的，可是顯然不需要水泥也可以建造非常堅固的建築。像這一類的問題，我們同學卻沒有問，這不是一個好的現象。如果我們要成為好的科學家，就必須有強烈的好奇心。看了這本書以後，我們多多少少會知道，過去偉大的科學家都是從好奇心開始的。

我也寫了一篇文章，算是我的導讀，這篇文章對於非理工科的學生來說，可能難了一些。裡面有一些數學式子與科學上的知識，對於了解這些偉大的理論有相當大的幫助，但是非理工科同學可能比較難以消化，但我們也不可能再簡化這篇導讀了。所以我建議理工科同學可以細細研究，非理工科的同學就當作一項挑戰吧。