地板下的原子——隐藏在家中的科学

1.英文原版书由出版哈利•波特系列图书的英国知名出版社布鲁姆斯伯里出版公司（Bloomsbury Publishing PLC）出版 2.美国物理联合会（The American Institute of Physics，AIP）2016年度“科学写作奖（图书类）” 3.英国物理学会《物理世界》杂志（Physics World）“2015年十佳物理图书”

爱因斯坦是出生于德国的天才，就像拯救地球的科幻漫画英雄一样，他想出了许多点子，例如核弹和太阳能。你认为自己与这位科学界的超级巨星相比，有多少共同点呢？面对这样的问题，你的第一个念头可能是“很少”。然而，事实或许会让你感到惊讶。首先，你身上拥有99.9％和爱因斯坦一样的DNA（99％黑猩猩的，50％香蕉的，但我们现在暂且不论这些你不愿面对的真相）。你以前讨厌上学吗？爱因斯坦也是。虽然成绩优异，但他曾在高中退学，一年之后才在专科学校继续接受教育。你有没有在重要的考试中不及格？那你跟爱因斯坦一样。尽管爱因斯坦的数学和物理表现优异，他却搞砸了苏黎世联邦理工学院的入学考试，导致求学之路再次中断。你是不是曾经苦苦争取一份自己想要的工作？爱因斯坦应该会对你寄予同情。毕业之后，爱因斯坦对所有可能申请的科研岗位寄出无数申请信，却全部落空，他甚至考虑过保险公司的枯燥工作来养家糊口，最后才终于进入乏味单调的专利局。从许多方面来看，这位20世纪最卓越非凡的科学家，其实是最常见的失败者。
我们喜爱和尊敬爱因斯坦，不是因为他极其聪明杰出，而是因为他是一位有人性缺点的天才，这点可以鼓舞我们的信心。爱因斯坦聪明到无所不知，同时又大智若愚。通过在黑板上刺耳又大胆的潦草书写，爱因斯坦以一项令人困惑难解的相对论新学说，重新构建了物质、能量、光和重力这些最根本的科学概念。在这项理论中，时空像有弹性的物质一样可以伸缩。但与此同时，爱因斯坦也领悟到，科学本质上只是另一种看待事物的方式。从日常生活的光鲜或沉闷中剥离出来的科学思想，对许多人而言意义微小，甚至毫无意义。爱因斯坦曾有一句智慧名言：“万有引力可无法对坠入爱河的人负责。”
科学就是爱因斯坦的人生，但或许不是你的。你可以从来不思考科学，也能顺利地走过七旬人生，可是完全不使用科学，你连1纳秒都活不了。从Wi-Fi网络到热反射玻璃窗，从脑部扫描到试管婴儿，科学激发了科技的发展，创造了有价值的现代生活。但即使我们在学校学习多年，科学对大多数人而言仍旧充满困难。近来的调查显示：80％～90％的人对科学“有兴趣”或“非常有兴趣”，并且乐于认同科学的重要性；但30％～60％的人觉得科学太专业或太难懂，而且14岁的学生当中有2/3觉得科学很无趣。我们总是将臭氧层与气候变迁混在一起，认为核能比过马路更危险，而且尽管有70％的人认为报纸和电视用耸人听闻的手法报道科学，但仍有86％的人正是通过这些不可靠的媒体来获取信息的。
本书希望通过一种生动有趣的方式，探索日常生活中的科学。通过漫游你家房屋和周边的环境，指出各种各样日常事物背后迷人又令人惊奇的科学，从哗哗响的排水管、嘎吱作响的木地板，到透明的玻璃和光亮的皮鞋。
阅读过程中请留意本书最后的“注释与参考数据”部分。由于本书是为非科学家所写的科普著作，所以我已对一些详细的解说、诡辩和限制条件进行了简化，并尽可能避免数学公式。你在正文中会发现一些上角数字，可在本书最后的“注释与参考数据”部分参考相关说明。
为什么从梯子上摔下来跟被鳄鱼咬一样危险？把摩天大楼盖得像晃动的果冻一样比较好，还是盖得像一沓沓的巧克力饼干比较好？你必须分裂多少原子才能点亮一颗灯泡？是否有正确的科学方法来搅拌茶？上述问题的答案既不复杂也不难解释，毕竟不是在造火箭（即使是，也有答案）。本书中几乎没有数学公式会使你头晕或无聊，你也不需要成为爱因斯坦才能清晰完整地弄懂这些道理。
我不是爱因斯坦，但是我读过一些他的原稿，并且也在他优雅的方程式前面抓耳挠腮。对我来说，爱因斯坦说过的影响最深远且最正确的道理，是一句人人能懂的简单的话：“科学的全部不过就是日常思考的提炼。”这正是本书写作背后的“每日所思”：如果你愿意换个角度思考，对我们这群人来说，这就是科学。

作者克里斯•伍德福德，剑桥大学自然科学专业。13岁时就在国家刊物上发表了他的首篇文章，自此一直致力于科技领域的写作。著有畅销书Cool Stuff系列图书，并运营教育网站Explain that Stuff来介绍日常科学，该网站每月有几十万的读者。撰写、主编、参编的图书被译为近20种语言，获奖或入围图书推荐名单的次数超过40次。

译者苏枫雅，墨尔本大学学士，曾旅居日本三年。译有《环绕世界的小鸭舰队》、《Frank Gehry谈艺术设计X建筑人生》等多部著作。

为什么摩天大楼会在风中摇晃？为什么你无法吹干净书架上的灰尘？为什么肚子在猛摔进游泳池时比跌在柔软的垫子上更疼？为什么你能通过网络传输照片？无线电的原理究竟是什么？既然我们看不到原子，我们怎么知道原子真的存在？《地板下的原子——隐藏在家中的科学》一书可以帮助你回答这些问题。
本书以一种生动有趣的方式，探索了日常生活中的科学。没有复杂的公式，也没有烦琐的计算，作者用简单的语言阐明了复杂的科学原理。从科学的角度来说，本书内容涵盖了力、光、热、电、磁、物质属性等领域的基本科学概念。
本书是一本青少年科普读物，尤其适合中学生阅读使用，也可供中学教师准备教学案例参考使用。

第1章 稳固的基础	001
像房子一样安全？ / 002
建筑物承受多大的负荷？ / 003
为什么建筑物不会陷进地里？ / 005
力从哪里来？ / 006
日常生活中的力又有何不同？ / 009

第2章 楼上楼下	012
评估能量 / 013
能量到底是什么？ / 014
什么是功率？ / 016
能量的成本 / 018
能量来自何方，又去往何处？ / 019
为什么会痛？ / 020
楼上楼下——在你自己家里 / 021

第3章 超级英雄	023
人体机械 / 024
凭什么相信杠杆？ / 024
轮子这东西 / 025
轮子如何减少摩擦力？ / 027
斜面 / 027
真实的工具是怎样工作的？ / 030

第4章 自行车之美	033
自行车是轮子 / 034
自行车是杠杆 / 036
自行车是齿轮 / 037
看，没有作弊！ / 039
为什么骑自行车这么累？ / 040
能源危机？ / 042

第5章 疯狂的汽车	045
汽车棒在哪里？ / 046
汽车糟在哪里？ / 047
比汽油更好？ / 049
我们的电动未来？ / 050
完美的汽车会是什么样子？ / 052

第6章 黏手黏脚	054
为什么一样东西会粘在另一样东西上？ / 055
永久黏附 / 056
暂时黏附 / 060
滑移 / 061

第7章 物质内部的秘密	064
生命的乐高积木 / 065
我们如何知道原子的存在？ / 067
是什么让不同物质如此不同？ / 072

第8章 不可思议的玻璃	076
煮沸的沙滩 / 077
为什么玻璃会碎裂？ / 079
为什么玻璃那么重？ / 080
为什么你可以看穿玻璃窗？ / 081
更好的玻璃 / 082
似见非见 / 084

第9章 松弛的沙发，嘎吱作响的木地板	087
下垂 / 088
塑性还是弹性？ / 089
超过极限 / 090
突然断裂 / 092
嘎吱作响 / 093
磨损与褪色 / 095
生锈与腐烂 / 096

第10章 光之喜悦	099
何为光？ / 101
你看不见的光 / 102
所有的光都是电 / 103
为什么我们看不到光？ / 103
是什么让你家如此光亮？ / 104

第11章 无线电	111
光总是对的 / 113
无线电时代 / 115
无线电的原理究竟是什么？ / 116
太空中的镜子 / 118
为什么要用无线电波？ / 119
神速，光速 / 120

第12章 凭数字而活	122
数字差异 / 123
机械法则 / 124
模拟计算机时代 / 125
数字有何迷人之处？ / 129
数字困境 / 131

第13章 冷热无常	135
牢不可破的定律 / 136
内部的热 / 137
生活在定律里 / 138
寒冬的家里可以留住多少热能？ / 139
获得温暖 / 139
变得凉爽 / 141
温度升高与降低 / 142
热的取巧术 / 144

第14章 食物里程	149
食物与燃料 / 150
计算卡路里 / 152
肥或瘦？ / 154
太多烹饪？ / 156
料理的科学 / 157

第15章 流来流去的东西	161
如何避免家里遍布灰尘？ / 162
在家中应用紊流 / 166
为何不要搅拌你的茶？ / 167
混合 / 169
跟着水流走 / 170
流体很重要 / 172

第16章 水，水	173
为什么我们喜欢水？ / 174
热水 / 176
水的运动 / 178
马桶小妙招 / 181
泡澡还是淋浴？ / 182

第17章 污点游戏	185
什么是脏，以及脏为什么是个问题？ / 186
用肥皂和清洁剂去污 / 187
为什么衣服洗一洗就会变干净？ / 188
干衣的科学 / 190
更干净的未来？ / 192

第18章 人靠衣装	195
保持温暖 / 196
保持干爽 / 200
穿得好穿得巧 / 202

注释与参考数据	207

延伸阅读	229
网站 / 229
书籍 / 229

致谢	232