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這麼做,就對了!:最ㄎㄧㄤ的生活科學指南
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本書適用活動

內容簡介

如何和金星一起自拍 如何在找不到插座的時候,幫手機充電 如何從太空寄送包裹到地球 如何賴在沙發上追龍捲風 如何用空拍機遛狗 如何利用姓名學在選舉中「凍蒜」 …… 看似荒謬的點子中, 其實充滿了縝密的科學理論與嚴謹的實驗精神。 門羅請來網球明星小威廉絲,實驗網球可否擊落無人機? 也採訪太空人如何在市區緊急降落太空梭。 讓讀者在捧腹大笑之餘,無痛提升科學素養及問題解決能力。 ●本書使用方法 親子好友共讀,一起動動腦、嗆門羅 拿著這本書,和爸媽老師一起激盪出更奇葩的點子 實際操作看看這些餿主意(但後果自負) 客訴門羅,讓他知道這些主意有多餿

目錄

自序 Q1 如何跳得很高 Q2 如何舉辦游泳池派對 Q3 如何挖坑 Q4 如何彈奏鋼琴 Q5 如何緊急降落 Q16 如何為你的房子供電(在地球上) Q17 如何為你的房子供電(在火星上) Q18 如何結交朋友 Q19 如何傳送檔案 Q20 如何幫手機充電(當你找不到插座時) Q11 如何玩足球 Q12 如何預測天氣 Q13 如何玩捉人遊戲 Q14 如何滑雪 Q15 如何寄送包裹(從太空) Q26 如何快速到達某個地方 Q27 如何準時 Q28 如何處理這本書 致謝 參考資料

序跋

【自序】餿主意,常常是好主意!
◎文/蘭德爾.門羅 哈囉,大家好! 這本書上提到的都是餿主意。 至少,大部分都是餿主意。可能有些好主意不小心趁虛而入。(如果有的話,那我很抱歉。) 有的想法聽起來很荒謬,到頭來卻成了革命性的想法。在感染的傷口上塗抹黴菌,聽起來似乎是很爛的點子,但是有人發現了青黴素,證明這可能是一種神奇療法。 反過來說,世界上噁心的東西到處都是,你可以把那些東西拿來塗抹在傷口上,但大多不會一抹就見效。並非所有荒謬的想法都是好的。所以,我們該如何分辨哪些是好主意、哪些是餿主意? 這些主意我們都可以試試看,然後走著瞧。不過,有時候,我們可以利用數學、研究,以及我們已知的事情來搞清楚,如果我們做了之後會發生什麼事。 當美國太空總署(NASA)在規劃將大小有如汽車的好奇號(Curiosity)火星探測車送上火星時,他們必須想辦法讓好奇號平平穩穩的降落在火星表面。之前的探測車曾利用降落傘及安全氣囊來降落,因此NASA工程師考慮用這種方法來降落好奇號;但好奇號太大又太重,降落傘不足以讓好奇號在稀薄的火星大氣中減速。他們還想在探測車上安裝火箭,讓探測車盤旋一下再平緩降落,但排出的廢氣會產生塵埃雲,掩蓋火星表面,反而讓探測車難以安全降落。 到最後,他們想出「空中起重機」(sky crane)的點子――利用火箭使載具在地面上空盤旋,同時以長長的吊繩將好奇號垂降到地面。這個點子聽起來似乎很荒謬,但他們想出來的其他點子都比這還要更荒謬。空中起重機的點子,他們愈看似乎愈有道理。所以他們姑且一試,果然成功了。 我們一生出來並不知道如何做事情。運氣好的話,當我們需要做某件事情時,可以找人來教我們怎麼做。可是,有時候我們必須自己想辦法。意思就是:想點子,然後試著判斷它們是好還是不好。 本書要探討的正是「用搞怪的方法,解決常見的問題」,然後以身試法,看看會發生什麼事情。搞清楚這些方法為什麼行得通(或行不通),既有趣又長知識,有時還會令你稱奇不已。某個點子或許是餿主意,但搞清楚「到底為什麼是餿主意」可能會教你很多東西――說不定還能幫你想到更好的方法。 就算你已經知道做所有這些事情的正確方法,試著用「不知情」的眼光來看待世界,可能也會有幫助。畢竟,任何長大以後「盡人皆知」的事情,光是在美國,每天就有超過1萬人是頭一次得知這些事情。 當某件事情「盡人皆知」: 生下來就知道的比例=0% 30歲前知道的比例 ≈ 100% 美國的出生率 ≈ 4,000,000/每年 今天頭一次得知的人數 ≈ 10,000+ 「無糖可樂遇上曼陀珠」?那是什麼東東? 天啊!拜託,我們去雜貨店吧。 為什麼? 因為你是今天的1萬名幸運兒之一。 這就是為什麼我不喜歡取笑那些「承認自己不知道某件事,或從來沒學過如何做某件事」的人。因為如果你取笑他們,那就是在跟他們說:當他們正在學習某件事情的時候,不要讓你知道……那就不好玩了。 這本書或許不會教你如何扔球、如何滑雪,或如何搬家。但我希望你能從中學到一些東西。如果你學會了,你就是今天的1萬名幸運兒之一。

內文試閱

Q15如何寄送包裹(從太空) A:根據2001至2018年的平均,在給定的任何時間,每15億人中就有1人在太空中,其中大部分都是在國際太空站上。 國際太空站工作人員「偷渡」包裹的方法,是把包裹放進返回地球的載人太空船裡。但是如果短期內沒有返回地球的預定行程(或者如果NASA覺得很煩,不想幫你送回網購退還商品),那你只好自己看著辦了。 將物體從國際太空站送回地球很容易:只要將物體扔出門外,等著瞧就好了。它總有一天會掉落在地球上。 國際太空站的所在高度只有非常少量的大氣。大氣並不多,卻足以產生微小但可測量的阻力。此阻力遲早會導致物體減速,落入愈來愈低的軌道,最終撞擊大氣層,並且(通常會)起火燃燒。國際太空站同樣感受到這樣的阻力;它利用推進器來補償,定期將太空站推進較高的軌道,以彌補減少的高度。如果不這麼做,它的軌道就會逐漸衰減,直到太空站掉回地球。 太空人常常一不小心就用這種方式送包裹到地球。在國際太空站工作期間,太空漫步者曾經意外掉落各種雜七雜八的物體,包括鉗子、照相機、工具袋,還有太空人測試時用來塗抹修補膠的刮刀。這些無意中產生的「衛星」,在其軌道衰減之前,每一顆都曾繞行地球數月或數年。 和多年來飄離太空站的所有遺失零件、袋子、任意設備碎片一樣,你拋出門外的包裹也會遭受同樣的命運:它將會脫離軌道、進入大氣層。 這種運送方式有兩大問題:第一,包裹還來不及到達地面,就會在大氣中起火燃燒。第二,如果包裹真的逃過一劫,你也無從得知它會在哪裡降落。為了運送包裹,你必須解決這兩個問題。 首先,我們來看看,如何讓你的包裹原封不動到達地面。 重返大氣層加熱作用 當東西從太空進入大氣層,通常都會起火燃燒。並不是因為太空有什麼詭異的特性,而是因為軌道上的每樣東西都運行得很「快」。 當物體以那樣的速率撞到空氣時,空氣根本來不及閃開。空氣壓縮、變熱、變成電漿,在過程中往往將物體熔化或汽化。 為了避免太空船慘遭摧毀,我們會在前沿加裝防熱板,以吸收重返大氣層所導致的高熱,保護太空船的其餘部分。我們也把防熱板設計成特殊的形狀,這樣有助於在衝擊波和太空船表面之間形成一層氣墊,避免熾熱的電漿接觸船體。 物體撞擊大氣層的命運,取決於物體本身的大小。地球的大氣層和10公尺厚的水層一樣重。為了搞清楚隕石有無可能穿越大氣層,你可以想像它正在撞擊10公尺厚的水層。如果物體比「到達地面這一路上必須推開的水」還要重,它就有可能穿越這層水。對於粗略的估算來說,這招相當管用! 非常大的物體(像房屋那麼大,或更大)具有足夠的慣性貫穿大氣層,以致在減速不太多的情況下撞擊地面。在地上留下隕石坑的正是這些物體。 小型物體(從鵝卵石那麼小到汽車那麼大的任何東西)太小了,以致無法穿透大氣層。當它們撞擊大氣層時,它們會變熱,直到解體、汽化或兩者兼有。有時候,這些物體的碎片得以倖存進入大氣層,有的是因為其他碎片吸收了熱量而保護它們,有的是因為本身的材質禁得起重返大氣層的種種狀況。但是在過程中,這些碎片會喪失本身的軌道速率,結果以終端速度直直掉落地面。經過解體期間的一陣高熱之後,這種自由落體穿越冰冷的高層大氣要花好幾分鐘,這就是為什麼隕石被發現時通常都很冷。 這些倖存的殘骸碎片以相對較低的速率撞擊地面。假如它們掉落在柔軟的土壤或泥巴中,就會濺出一點土,但不會留下太大的隕石坑。這就是為什麼地球上所有的撞擊坑都很大:只有又大又重的物體,才能維持軌道動能一路到達地面。有數十公尺寬的撞擊「坑」(比撞出這些坑的物體大不了多少),也有兩、三百公里寬的撞擊坑,卻沒有介於兩者之間的。 少了防熱板的保護,太空船會在大氣中解體。當大型太空船在沒有防熱板的情況下進入大氣層,本身10%到40%之間的質量通常可以到達地面,其餘部分則是熔化或汽化。這就是防熱板如此受歡迎的原因。 為了一路保護你的包裹降落,你也可以使用防熱板。最簡單的類型是消蝕(ablative)防熱板,這種防熱板會逐漸燃燒,不可重複使用,類似太空梭上的耐熱瓷磚,但較為簡單,可以應付更廣泛的環境條件。然後,你只需要設計包裝艙的造型,讓它指對方向(防熱板在前面,包裹在後面),就可以送它上路了。 為了最後的著陸,你可能也要加裝降落傘,但是如果你的包裹是重量很輕或耐用的東西,譬如襪子、紙巾或信件,或許能承受最後以終端速度下降而不受損傷。 所有為了「重返大氣層能倖存」而設計的人造物體,都會用弧形防熱板來保護,除了少數的例外。 阿波羅手提箱 阿波羅計畫送了七組太空人登上月球。每一組太空人都帶了大小有如手提箱的「實驗包」,這些實驗包會留在月球表面進行測量、將資訊傳回地球。七個手提箱中,有六個利用鈽的放射性來供電(第一個實驗包在阿波羅11號上,比較簡單。它的電子設備利用太陽能供電,但也利用鈽加熱器來保暖)。 有六組阿波羅太空人在月球上登陸,並且部署他們的手提箱。另一組沒有登陸的,正是著名的阿波羅13號。他們的太空船有一部分發生爆炸,後來中斷任務飛回地球。每個人大難不死,非常英勇⋯⋯等等。不過,我們來談談那個手提箱。 既然太空人沒有登上月球,沒辦法將裝有鈽的手提箱留在那裡,只好順便帶回地球。這下問題來了。 為了安全返回地球表面而設計的,只有指揮艙(裡面有太空人)。太空船的其他部分,則是為了在大氣中起火燃燒而設計的,包括月球登陸器。指揮艙的空間只夠容納太空人和他們的樣本。手提箱(以及分開存放的鈽燃料棒)不得不留在難逃一劫的登陸器中。但是萬一裝有鈽的容器破裂,放射性物質就會散播到大氣中。 幸運的是,手提箱背後的工程師早已預料到這種可能性。他們將鈽裝在高強度的燃料桶中,大小、形狀跟小型滅火器差不多,以石墨、鈹、鈦層層保護。即使遭到廢棄的登月小艇其餘部分在燃料桶周圍轟然解體,保護殼也能讓燃料桶在重返大氣層時逃過一劫。 當阿波羅太空船接近地球時,太空人爬進指揮艙,將手提箱留在登月小艇中,然後啟動登月小艇的引擎,使它改變方向飛往東加海溝(Tonga Trench,太平洋最深的區域之一)的上空,這樣燃料桶就會掉進大海、沉入海底。幾十年來,從未偵測到過量的放射性,這代表保護殼發揮了作用。 鈽燃料桶躺在太平洋的海床上,直到如今。到目前為止,鈽已經衰減一半左右,但截至2019年,它仍然以800瓦的功率不斷產生熱能。說不定,某些尋暖的深海生物現在正緊緊依偎著它哩。 寄信 重返大氣層工程挑戰的最佳解決方法之一,或許是完全不用防熱板,改用更簡單的辦法:牛皮紙袋。 重量輕的物體在較高、空氣密度低的高度,就會因為阻力而減速。由於空氣很稀薄,無法有效加熱物體,雖然重返大氣層要花更長時間,但極值溫度可能會低很多。事實上,艾奇森(Justin Atchison)和佩克(Mason Peck)的計算結果顯示,形狀有如一張紙的物體,如果微彎使平的一側先落下,理論上可以「輕輕的」進入大氣層,不會達到特別高的溫度。 如果你將訊息寫在一張烘焙紙或鋁箔上,或是寫在其他又薄又輕、禁得起加熱的某些材質上,或許只要按照原樣將它拋出門外就好了。只要它的形狀適當,便可完好無缺的降落到地面。事實上,有一組日本研究人員曾經規劃,試圖從國際太空站發射紙飛機。他們設計的紙飛機禁得起重返大氣層的高熱和壓力,但遺憾的是,這項計畫一直沒有完成。 從國際太空站用手拋出去的包裹,將會經歷許多軌道,在過程中逐漸下降,幾乎無法控制最終降落的地點。控制包裹在哪裡降落,比單純將它運送到地球困難多了。 重返地球的太空船通常會試圖控制降落地點。有些太空船控制得比較精準,有些則不然。SpaceX的火箭助推器自我導引非常精準,準到可以直接在船上甲板的目標降落,而舊式的阿波羅號和聯盟號太空船常常偏離目標好幾公里。太空船在重返大氣層的過程中如果不受控制(如同你的包裹),可能會偏離預定登陸地點數百或數千公里。 用盡力氣扔包裹,可以提高包裹運送的準確度。用力扔,亦即速率快,可以使包裹更直截了當落到大氣中,不會拖拖拉拉,否則大氣阻力會導致其軌道以很難預測的方式慢慢衰減。令人驚訝的是,扔的方式竟然不是將包裹向下朝著地球扔,而是應該向後扔。如果將包裹向下扔,它依然有足夠的前進速率留在軌道上(只不過,軌道會有點不一樣)。你要的反而是讓包裹「減」速。 扔包裹愈用力(愈快),它降落時就會愈準。國際太空站以每秒將近8公里的速率運行,但幸運的是,你扔包裹的速率不需要那麼快。只要將國際太空站所在高度的軌道速率「削去」每秒100公尺(因為向後扔),便足以將包裹運送到大氣中。不幸的是,以100公尺/秒的速率扔東西很難。就算是投球速率最快的投手,也無法突破50公尺/秒。另一方面,高爾夫球飛得夠快。要是高爾夫球選手在國際太空站一旁飄浮著,想必可以將高爾夫球「一桿擊出軌道」。如果你的包裹像高爾夫球那麼大,倒是可以嘗試這種運送方式。 假如包裹以100公尺/秒的速率發射,它將會以大約1度的俯角進入大氣層,形成長達3,200公里以上的「碎片足跡」(包裹可能會降落在這些區域)。假如你的目標是聖路易斯市,包裹可能會降落在蒙大拿州和南卡羅來納州之間的任何地方。如果你可以扔得更用力(速率為250或300公尺/秒),包裹就會以較陡的俯角(速率愈快、俯角愈陡)進入大層氣,使碎片足跡減少到幾百公里。然而,無論包裹扔得多用力、多準,由於飄忽不定的亂流和風,想要以誤差不到幾公里的準確度命中目標,恐怕沒那麼容易。 和平號太空站 2001年3月,和平號太空站(MIR)當時即將重返大氣層。MIR的絕大部分預期會起火燃燒,但是一些較大的太空艙有機會降落在地表。俄羅斯飛行指揮中心的規劃人員試圖計算重返大氣層的時間,好讓太空站在太平洋無人區的上空下降,但沒有人確切知道它會在哪裡降落。 看中了這一點,販賣墨西哥夾餅的連鎖餐廳塔可鐘(Taco Bell)想出獨特的促銷活動:他們在太平洋上布置了一大片浮板,將商標畫在上面當成靶心,如果MIR的任何碎片擊中目標,在美國的每一個人都可以免費獲贈一份墨西哥夾餅。 遺憾的是,最終沒有任何碎片擊中靶心。較大的碎片多半落在40°S160°W附近的海洋上。那片區域遠離陸地,堪稱「太空船之墓」,已有一百多艘太空船的殘骸在該區葬身海底。 儘管許多eBay拍賣商品說得煞有其事,但尚未發現確認的MIR碎片。萬一你真的找到一些碎片,隨時可以拿去加州爾灣市(Irvine)的塔可鐘總部。說不定他們會讓你兌換一份墨西哥夾餅。 定址 你可能沒辦法小心翼翼的扔準包裹,但是不要絕望,這不代表包裹無法投遞!你只需要弄清楚在包裹上寫什麼地址就好了。不過,正如美國政府在1960年代所學到的,要弄清楚在太空包裹上寫什麼,可沒那麼容易。 首批美國間諜衛星用的是膠捲相機。拍完照片之後,裝有膠捲(底片)的膠囊會被投返地球。如果一切順利,膠囊會一路受到追蹤,空軍的飛機會用長鉤在空中攔截這些膠囊。 計畫永遠趕不上變化。有幾顆膠囊在返回地球途中失控;其中一顆掉落在北極地區的斯瓦巴群島(Svalbard)附近,一直沒找到。1964年初,日冕(Corona)偵察衛星在拍完幾百張照片之後,於軌道上發生故障、毫無回應,重返大氣層時完全失控。政府官員看了焦急萬分,試圖確認它會在何處進入大氣層。最後終於搞清楚,原來它即將降落在委內瑞拉附近的某個地方。 該地區的觀測人員被告知要觀看天空,1964年5月26日,他們看見碎片劃過委內瑞拉沿岸的上空。 官員以為膠囊可能會降落在海上,但其實它掉落在委內瑞拉和哥倫比亞的邊界,被一些農夫發現。他們將膠囊拆開,取出他們在裡頭找到的金碟,並且試圖兜售剩餘的部分。一名農夫竟然用降落傘的線,幫自己的馬做了一套馬具。後來膠囊賣不出去,於是被移交給委內瑞拉當局,他們便通知美國。 截至1964年為止,返回地球的膠囊都標示著「美國」和「機密」,目的是阻止人們打開、取得其中的高度機密貨品。1964年事件發生後,美國改變了標示策略。他們不再恫嚇警告,只是在膠囊上留言(用八種語言):將膠囊攜至最近之美國領事館或大使館,即可獲得獎金。 如果你希望找到包裹的人幫你送交給指定的收件人,最萬無一失的方法就是賄賂。

作者資料

蘭德爾.門羅(Randall Munroe)

粉絲遍佈全球的科宅之神。 《紐約時報》暢銷書排行榜第一名《如果這樣,會怎樣?》、《解事者》的作者,也是科學問答部落格「What if」,及熱門科學漫畫網站xkcd的創作人。 xkcd網站每天創下80萬單頁點閱率。 從克里斯多夫紐波特大學(Christopher Newport University)畢業後,便在NASA朗格里研究中心謀得「打造機器人」的工作。2006年離開NASA,專職畫網路漫畫,曾獲科幻界最受矚目的年度獎項「雨果獎」三次提名。 國際天文學協會最近將小行星4942命名為門羅,如果「門羅小行星」撞上地球,很有可能導致大滅絕。

基本資料

作者:蘭德爾.門羅(Randall Munroe) 譯者:黃靜雅 出版社:天下文化 書系:科學天地 出版日期:2020-01-20 ISBN:9789864799091 城邦書號:A1500945 規格:平裝 / 單色 / 368頁 / 14.8cm×21cm
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