3 大自然的规律 - 学术资源网.pdf

目 錄 序言 第 一章 知識的塔－專業與通識 第 二章 人文與科技的互補 第 三章 科學的極限與真偽 第 四章 人與大自然的協調－環境與人 第 五章 無休止的對立－平衡與擾動 第 六章 大自然中的循環現象 第 七章 混合與分離 第 八章 能量的來源與去路 第 九 章 亂中之序－談 統計的觀念 第 十章 常見的輸送現象 第十一章 有趣的界面現象 第十二章 相變與成核 第十三章 談核能與放射性同位素 第十四章 水的特性和問題 第十五章 火與燃燒 第十六章 鹽的故事 第十七章 化學工程與工業 序 大自然的舞台上充滿了美，有名山大川之美，有清風明月之美， 有鳥語花香之美，…。領略不到大自然之美的是由於身在廬山煙雨 之中。人間的舞台上也充滿了美，生、旦、淨、丑各有其美艷之處， 能走出去，走到觀眾席中，才能觀賞到社會律動之美。科學，自然 科學和社會科學，擴大了人類的時空視野，使我們能看得更深、更 遠、更廣，站在更高的位置欣賞大自然的律動。身為科技領域中的 一員，有機會試將自己體會所得的一些大自然的規律，烹調得帶點 人文口味，希望能使文藝界的朋友們樂於品嚐一下，是件很幸運的 事。 本書原是以文學院同學為主要對象的自然科學通識課程的講 稿。寫得雖然有欠精緻，但希望讀者從中能發現到自然科學中趣味 的一面，也體會到科學與藝術之間，人文與自然之間的你中有一些 我，我中也有一些你的互補關係，以及所遵循的規律的相似性。 感謝成功大學出版委員會的諸位委員，翁校長政義和李教務長 建二給于這本書一個出版的機會。 第 1章 知識的塔－專業與通識 在一段時間以前，大學裡沒有所謂通識科目或課程。而近來大家都認為通識教育 是大學教育中非常重要的一部分。為什麼？什麼是通識 教育？為什麼通識教育變 得重要了起來？我個人認為，這或許是因為科技進步得太快了，社會上各行各業 的分工愈來愈細的緣故。 胡適先生曾經說過一句話：「為學要如金字塔，要能廣大要能高」。他的意思是， 一個人的知識，或是所謂的「學問」要像圖1-1那樣。對自己所從事的行業(本 行 ) ，要知道得多，學得深入；對不是自己本行，不是自己所專長的領域，也不 能完全無知，但並不需要和自己本行的學問一樣，學得那麼深入，距離越遠的， 知道得就可以越少些。因此，一個人的學問就好像圖 1-1中的金字塔一樣，越是 有學問的人的金字塔便越大越高。這種說法，在胡適先生的時代是很有道理的， 在胡適先生之前的時代也是很有道理的，例如在文藝復興時代的達文西，他是一 位藝術家，蒙那麗莎的微笑就是他的作品，他也做機械設計，也懂得解剖學，多 才多藝，他胸中的學問真是一座廣大的金字塔，用中國古時的形容法就叫做「學 富五車」，意思就是：他讀過的竹簡要用五輛馬車才裝得下。 胡適先生在提出這個「金字塔」的觀念的時候，大概沒有想到在以後的幾十年中 科技會以幾何的級數快速地進步。 1997 年11月，中國工程師學會和機械、電機 兩個專門工程學會的高雄市分會以「邁向二十一世紀」為主題召開年會。我在會 中作了一個報告，講題是「二十一世紀之教育與科技」，關於科技的快速進步對 社會所造成的衝擊的問題，說了以下一段話： 由於科技的快速進步與資訊的取得日益便利造成了知識爆炸的現象，古時，一位 學者往往可以精通琴棋書畫、天文地理，是藝術家也是科學家，做了官之後又成 為政治家。但是到了現在，每一個行業都有太多的知識需要學習，學習與自己的 行業密切相關的知識，時間已經嫌不夠了，那裡還有時間去學習與自己距離較遠 的知識？在自己的行業中是專家，但在本行之外猶如文盲，缺少一般常識的知識 窄化的現象，隨著科技的進步反而日益嚴重。 科技的進步和新知的爆炸使人們忙於吸收新知，難免因而產生揚棄舊知識的現 象。有許多舊的知識是應該被新知識所取代的，是可以丟掉不要的，但也有許多 舊的知識，是新知識的基礎，是不應該丟掉的，丟掉了不僅是可惜而已，而是使 知識斷了根本。此一知識斷根的現象，也隨著科技的進步而日益嚴重。 科技的快速進步所造成的另一種衝擊是文藝與科學分流的現象，在科技爆炸的時 代裡，我們當然不能再期望產生如達文西那樣的全才。但是，文學、藝術、音樂… 等領域中的工作者，具備一些正確的科學常識，科技工作者具備一些基本的文藝 素養，