圖書描述
蒐羅各式各樣有關時間的紀錄，
解答各種關於時間的祕密！
這是一本放在咖啡桌上的書，
讓你在閑暇之餘，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，在每個不同的時距裏，
發現並感受到周遭這個令人贊嘆與驚奇的世界。
每一個時距，都是獨一無二的，
也都展示瞭讓人著迷的奇特現象……
我們這本書，
是由一係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，
曆時長短不同的各種趣味現象。
—— 本書作者特鬍夫特、範都仁
好評推薦
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、音樂與運動領域的曆史掌故……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。這本書完全傳達瞭費曼所贊嘆的「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
著者信息
特鬍夫特 Gerard 't Hooft
荷蘭理論物理學傢，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」，獲得諾貝爾物理奬。特鬍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奬、以色列沃爾夫奬、荷蘭勞侖茲奬、梵諦岡碧嶽十一世奬章。1971年發現的小行星9491，以他為名。
範都仁 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—惠更斯奬。
譯者簡介
蔡坤憲
東海大學物理係畢，交通大學電子物理所碩士，曾擔任逢甲大學光電學係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》。
圖書目錄
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秒迴到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 贊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
圖書序言
自然現象及其時間尺度
特鬍夫特、範都仁
時間是大自然的本質。在自然科學領域，時間更是一個不可或缺的參數。「時間」這個詞有兩個含義：一個是「時刻」，意思是在時間軸上的某個點，或是某件事發生的瞬間；另一個含義是「時距」或「時間間隔」，意指兩個時刻之間的一段時期。時距可長可短。在我們的世界裏，在長短不一的時距裏，存在著許多令人驚奇、甚至超乎想像的自然現象。例如，目前的電腦科技，在1秒內，便可以進行上百萬次、有時甚至是數十億次的計算。另一方麵，有些自然現象卻需耗時數百萬年。物種演化就是一例，由於演化的速率是如此緩慢，使我們幾乎無法察覺演化的存在。
近代自然科學的進展，分彆從兩個方嚮，嚮我們展示瞭比上述兩個例子更為極端的自然現象。在微觀世界裏的一些微小粒子，它們在運動速率上，已經遠遠超過當今最快速的電腦瞭。而在巨觀世界裏，當我們考慮行星、恆星或整個星係的年齡時，這些動輒長達數十億年的光陰，簡直讓人無法想像。科學傢認為，他們幾乎已經可以確定宇宙的真實年齡；然而，這個看似永恆的極長時間，絲毫無法阻礙物理學傢的好奇心與研究工作。
本書的結構
本書的主旨是希望展示：在我們生活周遭，各個變化多端、卻又獨一無二的時間尺度。我們將從「1秒鍾」開始，以這個我們最熟悉，也是在近代科學中最被廣泛採用的時間單位，做為起點。在本書的第一部，我們將以10為倍數，從1秒、10秒、100秒、1,000秒開始，細細展開這些逐漸增長的時間尺度，以及在這些時距內，各種特殊而有趣的自然現象，一直到當今宇宙的年齡為止。
不過，這還不是我們的終點，因為有些事件的曆程，會比整個宇宙演化的時間還要漫長！
當我們討論完這些接近「永恆」的漫長時段之後，將會來到時間尺度的另一側，瀏覽一些花不到1秒鍾的快速事件。這是本書的第二部，我們將直接跳進一個（可能是）最微小、最短暫的時距裏。然後，我們再次以10為倍數，逐步邁開我們的步伐，直到迴到「1秒鍾」為止，本書也將在此畫下句點。
這樣的安排，看似有些怪異，不過，我們相信，對讀者而言，這應該是最輕鬆、最不會有壓力的方式瞭。我們希望它是一本放在咖啡桌上的書，讓你在閑暇之餘，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有關係，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，在每個不同的時距裏，發現並感受到這個令人贊嘆與驚奇的世界。每一個時距，都是獨一無二的，也都展示著讓人著迷的奇特現象。換句話說，我們這本書，是由一係列各自獨立的短篇與插畫所組成，描繪著從一眨眼到一整個滿月，曆時長短不同的各種趣味現象。
五種顔色，五種主題
紅框綫的文字欄：衰變
如前所述，與衰變現象相關的文字，在文字欄的左邊，都會加上紅色的框綫。
藍框綫的文字欄：星球軌道
在恆星、行星、月球與彗星的世界，由於它們的軌道與自轉週期長短，差異很大，因而這個主題會在不同的時距裏，頻繁齣現。我們會以藍色的框綫，來標示這類型的事件。
黃框綫的文字欄：週期 & 頻率
週期性訊號也是一個會頻繁齣現的主題，電磁波就是其中一例：不同波長的電磁波，頻率的範圍可以從每秒幾韆次的振盪，增快到目前還無法測量的高速振盪（例如X射綫與γ射綫的頻率）。此外，我們在生物學裏，也發現到一些具有週期性的規律現象，例如心髒的跳動或月經週期等。這些與週期性訊號或振盪相關的現象，我們用黃色的側邊框綫來標示。
綠框綫的文字欄：宇宙學
接下來是科學的一個「新」學門：宇宙學。對於宇宙的演化與曆史，物理學傢與天文學傢已經可以描繪齣很宏大的一部分。透過天文觀測與理論計算，他們可以推論齣，宇宙起源自所謂的大霹靂（Big Bang）。在大霹靂之後短短不到1秒鍾的時間裏，不僅整個宇宙中的所有物質，已經創造具足，在此同時，也創造齣瞭時間與空間。有趣的是，時間與空間的創造過程仍在持續中，這意謂著，我們的宇宙正處於擴張的狀態。對於宇宙創生初期，雖然還有許多的臆測與猜想，但是整個圖像已經愈來愈清晰瞭。這些也是我們希望在本書中介紹的主要內容：僅僅一億分之一秒的時間，宇宙便已經擴張到，我們可以用現今的物理定律來理解它的地步。然而，這並不是說，我們可以藉由目前的知識去迴溯推論齣宇宙最初的模樣，而隻是說，對於宇宙的初期，我們正有著愈來愈多的理解而已。對於不同時期的宇宙的描述，我們以綠色的側邊框綫錶示。
橘框綫文字欄：光
對於宇宙實際的尺寸大小，我們所知有限。我們完全可以把宇宙想像成是一個無限大的存在。不過，在定義宇宙尺寸大小的議題上，我們隻能把自己局限在：以我們目前最大型的望遠鏡，所能觀測到的這一部分的宇宙。以距離我們最遙遠的星係而言，我們現在所觀測到的光綫，是130億年前從那裏所發射齣來的光綫，而當時的宇宙還算是相當年輕的宇宙。
如果我們以此為宇宙的邊界，那麼我們就有瞭一個很好的界綫，來決定宇宙的大小。然而，在發射瞭現今我們所觀測到的光綫之後，這些星係仍持續遠離我們而去。根據這個定義，再配閤其他理論的估算，宇宙的半徑大小約為500億光年（光年是指光行進1年的距離，大約是10兆公裏）！
宇宙在創生後的最初幾日，雖然密度很大，但尺寸其實很小。因此，在一個年齡隻有138億年的宇宙，其中卻有兩個相距超過138億光年的星係，再加上，我們已知沒有任何速率可以快過光速，所以這不是一件很奇怪的事嗎？對這個弔詭的現象，我們在愛因斯坦的相對論裏找到瞭解釋：雖然在某個給定的區域內，沒有任何的速率可以超過光速，但是「時空」本身的擴張速率，卻是可以快過光速的。這也是為何，有些星係之間的距離可以接近約1,000億光年左右的原因。由於光與光年在本書的許多討論中，都扮演很重要的角色，所以，凡是遇到與光的行進距離有關的討論，我們就以橘色的側邊框綫來錶示。
如前所述，本書是由數以百篇的短文所組成，每一小節都是各自獨立的。隻有在特殊情況下，我們會列齣需要參考其他章節的地方，目的是希望提供更多的細節，或是提供其他尺度下相關的有趣現象。
這本書，你可以從任何一頁開始讀，無論是從頭到尾的逐頁閱讀，或是直接從你最感到好奇的時距開始，都可以。
荷蘭小鎮的傳承
最後，我們覺得有責任跟讀者報告，這本書的體裁，並不是我們原創的。1957年，在荷蘭的烏特勒支市附近，一位住在比爾托芬（Bilthoven）小鎮的老師伯剋（Kees Bokes）先生，齣版瞭《宇宙觀：穿越宇宙的四十步》（Cosmic View: The Universe in 40 Jumps）。這本書是著名短片「十的乘冪」（Powers of Ten）的前身。
在伯剋先生的著作之後，這種以乘冪與尺度為主軸的方式，啓發瞭許多作傢與齣版企劃。伯剋先生的大作是以「長度」為主軸，來探討各個物體的尺寸或物體之間的距離。兩相比較宇宙中最大與最小的物體，那些畫麵的強烈對比，實在叫人目眩神迷！
我們甚至發現，之前已經有人也以十的乘冪來看待過時間。例如，有一段名為「時間的乘冪」的影片，也是以時間尺度為主題。還好，它所探討的內容沒有本書豐富。
因此，很幸運的，這個以時間尺度為主軸來看待大自然的方式，仍有足夠的空間，讓我們得以發揮。
透過本書，我們傳承著荷蘭伯剋先生的傳統，改從時間的角度，輔以二十一世紀的科學新知，來欣賞我們周遭世界的美妙景象。
圖書試讀
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分鍾，第二步就是把1分鍾再分成60秒。
大多數的機械鍾錶，大約每秒滴答一聲。荷蘭物理學傢惠更斯，引進單擺來改善計時的精密度。單擺來迴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，擺鍾上的指針較容易精準的、以固定速率在鍾麵上轉動的原因。擺長99 公分的單擺，來迴擺動一次需時2 秒。因此，時鍾的擺長大約需要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，個彆鍾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。
時鍾的滴答聲，反映齣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。在現代科學裏，「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。為瞭可以準確測量、以及定義「秒」的含義，我們使用瞭最精確、最可靠的時鍾：原子鍾。
曆史上，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，每小時裏有3,600 秒，所以「1秒鍾」相當於地球自轉一周所需時間的八萬六韆四百分之一。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，我們所使用的時鍾，是根據銫133原子鍾來校準的。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 秒鍾為銫原子振動9,192,631,770 次所需的時間。現代的原子鍾非常準確：每一韆萬年的誤差，不會超過1秒鍾。（關於這個主題，請參考第38 章。）
用户评价
最近剛入手瞭《時間之冪：從極短暫到永恆，囊括各種時間尺度的祕密》，迫不及待地翻閱瞭起來。老實說，我對科學的理解程度大概就是「會看醫生、會看天氣預報」的等級，所以一開始還有點擔心這本書會不會太過艱深難懂。沒想到，作者的文筆實在是太有魅力瞭！他就像一位經驗豐富的導遊，帶領著我這個對時間領域一無所知的小白，一步步探索這個奇妙的世界。書中對於「時間」的描述，顛覆瞭我以往所有的想像。我以為時間就是時鐘滴答滴答地走，但作者卻告訴我，在極短暫的瞬間，時間的行為是多麼的狂野；在永恆的宇宙尺度下，時間的流動又是多麼的不可思議。書裡提到的一些前沿的物理學理論，像是「蟲洞」、「時間旅行」的可能性，雖然聽起來有點像科幻，但作者卻能用嚴謹的科學邏輯去分析，並且引用許多科學傢的研究成果，讓這些看似遙不可及的點子，變得有跡可循。最讓我驚豔的是，作者將複雜的物理概念，轉化成瞭一係列引人入勝的故事和畫麵。比如，他描述黑洞如何吞噬光線，並且讓時間近乎停滯，那畫麵感十足，彷彿我置身其中，感受著那無邊的引力與時間的扭麯。這本書讓我對「時間」這個無形的概念，有瞭更立體、更深刻的感受。它不隻是一本提供知識的書，更是一本能激發好奇心、拓展視野的書。讀完之後，我常常會抬頭望著星空，想像著那無垠的宇宙，以及時間在其中扮演的角色，感覺自己好像也參與瞭這場關於時間的宏大探索。
评分我一直以來都對時間的本質感到非常好奇，尤其是「時間旅行」這個話題，更是讓我著迷不已。當我看到《時間之冪：從極短暫到永恆，囊括各種時間尺度的祕密》這本書的標題時，立刻就被吸引住瞭。這本書真的是為我這種對時間充滿疑問的人量身打造的！作者在書中，巧妙地將各種科學理論，從古典物理到量子力學，再到宇宙學，一一串聯起來，描繪齣一幅關於時間的宏大畫捲。他不僅解釋瞭時間為何會有方嚮性，還深入探討瞭時間與空間的關係，以及在極端條件下，時間會如何錶現。書中對於「過去」、「現在」、「未來」的界定，以及不同時間尺度的存在方式，都給瞭我全新的啟發。我特別喜歡書中對「時間奇點」的討論，那種時間在某個點上似乎完全失效的感覺，既令人敬畏，又充滿瞭未知的可能性。作者的筆觸非常生動，他會引用很多科學傢在探索時間奧秘時的實驗和思考過程，讓我們能夠感受到科學傢們的智慧和堅持。書中也提到瞭一些關於時間的哲學觀點，讓我對「永恆」和「瞬間」的理解，有瞭更深層次的思考。閱讀這本書的過程，就像是跟隨著一位博學的嚮導，在時間的河流中暢遊，時而潛入微觀的量子世界，時而遨遊在浩瀚的宇宙星辰之間。這是一本能夠讓你腦洞大開，同時又紮實學到知識的好書，絕對值得推薦給所有對時間充滿好奇的朋友。
评分坦白說，我平常不是一個特別愛看科普書的人，總覺得要嘛太學術，要嘛太淺白。但《時間之冪：從極短暫到永恆，囊括各種時間尺度的祕密》徹底改變瞭我的看法。從書名就知道，這本書探討的是時間的各種麵貌，而我原本以為時間就是秒、分、時、日，日復一日的重複。作者卻用極具想像力的方式，將我們帶入瞭時間的「極緻」世界。他從光速的極緻速度，講到宇宙大爆炸前那短暫到難以想像的瞬間；從原子核內的極短暫的粒子衰變，到宇宙漫長的演化史。書中對於「時間」的描繪，不再是單一的線條，而是一張充滿各種可能性的網。我對書中關於「時間的量尺」的解釋印象深刻，作者用很貼近生活的例子，說明不同的物理狀態下，時間的流逝速度會有怎樣的差異。他沒有堆砌難懂的數學公式，而是透過圖像化的描述，讓我們能夠直觀地理解這些複雜的概念。像是他用「鐘擺」來比喻時間的流動，然後再告訴我們，這個「鐘擺」的速度可以隨著不同的條件而改變，這真的讓我豁然開朗。讀這本書的過程，就像在玩一場大型的解謎遊戲，作者不斷拋齣問題，然後又用科學的邏輯一一解答，讓我們在驚嘆之餘，也學到瞭許多關於時間的知識。這本書讓我重新審視瞭時間在我們生活中的重要性，也讓我對「活在當下」這句話有瞭更深刻的理解。
评分這本《時間之冪：從極短暫到永恆，囊括各種時間尺度的祕密》完全超齣瞭我的預期。我原本以為這是一本比較偏嚮理論物理的學術書籍，但實際上，它更像是一本充滿奇幻冒險的旅程。作者的寫作風格非常獨特，他能夠將看似枯燥的物理學概念，轉化成引人入勝的故事和生動的比喻。書中探討的時間尺度之廣泛，讓我驚嘆不已，從普朗剋時間那種近乎虛無的瞬間，到宇宙的終極命運，作者都一一涉獵。我特別欣賞書中對於「時間箭頭」的闡述，它解釋瞭為何我們隻能感知時間嚮前流動，而不能逆轉。作者用瞭許多巧妙的類比，像是「撲剋牌洗牌」和「雞蛋打碎」，來解釋熵增原理如何影響瞭時間的方嚮性。這讓原本抽象的物理概念，變得非常具體、易懂。書中也討論瞭許多我從未接觸過的理論，像是「量子糾纏」與時間的關係，以及「多重宇宙」假說對時間的影響。這些內容雖然充滿瞭想像力，但作者都以嚴謹的科學態度去分析，並且引用瞭大量的研究成果，讓我們能夠看到這些理論背後的科學依據。閱讀這本書的過程中，我常常會感到一種強烈的「震撼」，因為它不斷刷新瞭我對時間的認知。它不僅是一本科普書，更是一本能夠啟迪心靈、拓展思維的佳作，讓我對宇宙的奧秘，以及我們在其中扮演的角色，有瞭全新的思考。
评分「時間」這個詞，平常我們好像很熟悉，每天都在用，但仔細想想，它到底是什麼？時間是單嚮流動的河流？還是可以被壓縮、拉伸的彈性體？這本書《時間之冪：從極短暫到永恆，囊括各種時間尺度的祕密》就像是一把鑰匙，開啟瞭我對時間的全新認知。我一直對物理學，特別是愛因斯坦的相對論有著濃厚興趣，但總覺得課本上的講解有些枯燥，而且很多時候，它會把我帶入一個抽象的數學世界，讓我難以真正領會其中的精髓。這本書很不一樣，它沒有一開始就拋齣艱澀的公式，而是從我們日常生活中最熟悉的「時間」概念齣發，像是日齣日落、生物的生命週期，甚至是我們記憶中流逝的光陰。然後，作者一步步地將我們引導到更宏觀、更微觀的時間尺度，從宇宙大爆炸前的瞬間，到可能比宇宙本身更為古老的謎團。書中對於時間的量子化、時間的箭頭、黑洞中的時間扭麯，這些我原本隻在科幻小說裡聽過的概念，作者都用非常生動、易懂的比喻和故事來闡述。我印象最深刻的是關於「時間膨脹」的例子，作者不是直接講述相對論的公式，而是用一個虛構的太空旅行故事，讓我們親身體驗到，當速度達到極緻時，時間將會變得多麼不同。讀完之後，我對宇宙的運行方式，以及我們在其中渺小的存在，都有瞭更深刻的體悟。這本書不僅僅是一本科普讀物，更是一場關於存在與時間的哲學思辨之旅，讓我重新思考生命的意義和時間的價值。
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