大人的理科教室：構成物理‧化學基礎的70項定律

想理解現代科學，就絕對不能不知道20世紀初葉前的科學知識。
構成現代物理‧化學基礎的70項定律
理解物理‧化學從「定律、原理、公式」開始！

槓桿原理、摩擦力、作用力與反作用力、虎克定律、鐘擺定律、慣性定律、
高斯定律、安培定律、法拉第電磁感應定律、弗萊明定則、質量守恆定律……

高中教的「定律、原理、公式」，
從科學的角度來看，可說是總結和代表了這個世界基本運作。
因此，對這些定理、原理有個縱貫的理解，
對於知識的整理和貫通非常有幫助。
不僅如此，也更容易理解新的知識。

本書將以古希臘阿基米德的時代到20世紀前半葉為重心，
介紹與「物理、化學」相關的知名「定律、原理、公式」。
並用生活具體親切的例子，並輔以豐富的圖例，
來幫助讀者理解「物質運動的原理」和「構成世界的機制」等科學的宏觀面貌。

現在，物理和化學界正迎來過去學識收割期。
劃時代定律的發現愈來愈少，但舊有知識的應用卻一個又一個地開花結果。
因此，重新彙整20世紀初葉前的知識對未來將非常有幫助。
請各位一起透過本書，再次找回現代與過去的接點吧。

第1章　中小學教過的基本定律
第2章　物理就是理解物體的運動
第3章　理解「電」就能理解近代科技的基礎
第4章　探究氣體、液體、固體的定律
第5章　搞懂化學反應就會愛上化學！
第6章　從量子的世界到相對論

涌井 貞美

◎1952年生於東京。東京大學理學系研究科碩士畢業後，先後於富士通、神奈川縣立高等學校任職，現為獨立科學作家。善於用深入淺出、簡單易懂的方式解說，頗受好評。
◎著有《まずはこの一冊から 意味がわかる統計解析（人生第一本 看得懂的統計分析）》（ベレ出版）、《図解・ベイズ統計「超」入門（圖解‧貝氏統計「超」入門）》（SBクリエイティブ），並合著有《道具としてのフーリエ解析（好好用的傅立葉分析）》（日本實業出版社）、《くらしの科学がわかる本（一本書認識生活科學）》（自由國民社）、《身邊常見的現代化生活科技》（瑞昇出版）、《誰都看得懂的統計學超圖解》（楓葉社文化）等書。

前言

現代是一個科學很有趣的時代。
19世紀、20世紀築起的基礎研究百花齊放，在各個領域開花結果。用燃料電池驅動的電動車、外表幾可亂真的機器人、夏涼冬暖的新纖維才、可以與人對話的人工智慧，不勝枚舉。
不僅如此，這些新科技與人類的經濟活動緊密相連，因此常常成為主流媒體爭相報導的話題。各種專業的科學用語理所當然似地佔據了新聞報紙的版面。例如「稀土金屬是製造強力磁鐵不可少的元素」、「中央新幹線運用了超導馬達」、「比鐵更堅固的碳纖維材質將改變汽車產業」、「高效率半導體雷射可降低液晶電視25%的能耗」等等，在50年前還完全無法想像，需要高度科學知識的新聞，開始理所當然地滿天飛舞。
不想在這樣的時代中被知識壓垮、被資訊淹沒，人們必須擁有一定程度的科學素養。人們愈來愈需要對「事物是基於何種原理運作」和「世界是以什麼方式構成」等科學常識有個概梗的理解。
雖然聽起來好像很麻煩，但只是理解大致原理的話，其實並沒有想像中的困難。這是因為，在現代開花結果的都是19～20世紀的科學，也就是我們在高中學到的科學。
本書的目的，只是以「定律、原理、公式」為切入點，重新「複習」一遍這些基本的部分而已。而且，不是草草地將各種名詞解釋一遍，而是多方面透過各種例子反覆說明。同時，還會示範這些定律、原理是如何被運用在日常生活中，幫助讀者更具體地理解它們。
21世紀的科學技術，將以過去人類建立的定律和原理為基石，以前所未見的速度快速發展。為了不被這波浪潮淹沒，理解科學的基礎知識是必不可少的。而本書若能為此盡一份心力，便是筆者最大的榮幸。
另外，最後筆者想借此對從本書的企畫階段開始便提供了諸多指導的Beret出版社的?東一郎先生，以及編集工房シラクサ的畑中隆先生致上感謝之意。

2015年夏 作者

前言
序章 理解物理化學從「定律、原理、公式」開始

第1章 中小學教過的基本定律
1 槓桿原理
2 摩擦力
3 作用力與反作用力
4 靜力平衡
5 滑輪的原理
6 帕斯卡定律
7 功的原理
8 阿基米德原理
9 虎克定律
10 鐘擺定律
11 慣性定律
12 落體的定律
COLUMN親身感受帕斯卡定律

第2章 物理就是理解物體的運動
13 克卜勒定律
14 萬有引力
15 剛體的靜力平衡
16 第二運動定律
17 動量守恆定律
18 角動量守恆定律
19 力學能守恆定律
20 伽利略相對性原理
21 科氏力
22 白努利定律
23 都卜勒效應
24 波的疊加原理
25 惠更斯原理和反射定律
26 折射定律
COLUMN證明等加速度運動的公式

第3章 理解「電」就能理解近代科技的基礎
27 庫倫定律
28 歐姆定律
29 定域性原理
30 場的疊加原理
31 高斯定律
32 安培定律
33 法拉第電磁感應定律
34 冷次定律
35 馬克士威方程組
36 弗萊明定則
37 勞侖茲力
38 焦耳第一定律
COLUMN從家電認識電和磁

第4章 探究氣體、液體、固體的定律
39 質量守恆定律
40 定比定律與倍比定律
41 亞佛加厥定律
42 波以耳定律和查理定律
43 波查定律
44 理想氣體方程式
45 亨利定律
46 范特霍夫的滲透定律
47 質量作用定律
48 拉午耳定律與沸點上升
49 熱力學第一定律
50 熱力學第二定律

第5章 搞懂化學反應就會愛上化學！
51 元素周期律
52 伏打序列
53 法拉第電解定律
54 赫斯定律
55 pH值計算原理
56 勒沙特列平衡移動原理
COLUMN莫耳濃度

第6章 從量子的世界到相對論
57 居禮-外斯定律
58 愛因斯坦的光量子假說
59 超導現象與BCS理論
60 薛丁格方程式與測不準原理
61 包利不相容原理
62 洪德定則
63 光速不變原理
64 狹義相對論
65 勞侖茲收縮與時間膨脹
66 質量增大公式
67 愛因斯坦質能互換公式E=mc2
68 廣義相對論
69 赫羅圖
70 哈伯定律