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導論3
〈手握彩虹、耳聽天籟，盡享物理之美！〉
學物理的人都知道《自然哲學的數學原理》一書，這本書是牛頓在1686年完成的，書成之後，被譽為是「人類有史以來最偉大的智慧產物和心血結晶」，講這話的人大概是學理工的。的確，這本書描述了宇宙中任何兩個物體之間的交互作用，小至構成氫原子的質子和電子，大至我們包含兩、三千億顆恆星的銀河和同樣巨大的仙女座星系，彼此之間互相牽繫拉扯的方式和結果，都在這本書中被具體描述。但說句老實話，這本書雖然如此重要，但讀來卻艱澀難懂，對文法商管的學生而言，只有書名是感人的，因為談的是「大自然」的「哲學」。而這個「大自然」的「哲學」，就是今天的「物理」學！
物理學試著解釋自然界一切現象背後的道理和規律，因此和生活中的觀察體驗以及冥思遐想緊密結合，探索和研究的過程理應十分有趣，但「物理」卻常常和「化學」及「數學」在比賽，看誰是第一個被中學生放棄的學科！這是怎麼回事？一言以蔽之，學生在學習物理的過程中找不到「趣味」！
MIT教授華爾達．盧文，將多年來的物理教學內容集結成書，出版了《我在MIT 燃燒物理魂》一書，內含運動學、力學、聲學、光學、電學、磁學，以及他的天文本行：從極小的原子核談到極大的中子星和黑洞，從克卜勒、牛頓，談到愛因斯坦。書中的敘述輕鬆有趣，對各種物理現象娓娓道來，同時描述這些現象在生活上的實驗或應用，讀來逸趣橫生、毫無壓力。除此之外，此書更有一個特點：書中許多地方加註網站連結，將內容直接延伸到網站上的圖片和影片。多年授課，盧文教授在網站上累積了許多充滿趣味的教學實況影片，這本書中的許多敘述，可以用盧文教授在網站上的演示教學影片作為輔助，兩者直接對照，讓這本書更增閱讀價值，這是科普書和網站資源難能可貴的結合。
盧文教授透過親身示範和活潑有趣的課堂演示，努力將物理活生生地呈現在他的學生面前。即使面對的是世界頂尖的MIT學生，他也清楚明說：「他們大多數人日後並不會成為物理學家。」他認為對這些學生而言，「認識和記住那些物理發現之美，比把注意力放在一些複雜的數學上要來得重要得多。」盧文教授所做的，是「盡可能幫助學生用一個不同以往的方式看待這個世界，去問一些他們從來沒想過的問題，把關注的焦點放在物理本身獨特的美，而不是數學的細節上。」他只想讓學生見識到物理本身令人讚嘆的優雅與美麗！
像這樣活潑有趣的物理演示教學，國內有人做嗎？當然有！過去十年是國內物理演示教學蓬勃發展的一段時間，東吳大學的陳秋民教授、台灣師範大學的黃福坤教授、中央大學的朱慶琪教授、長庚大學的邱韻如教授、清華大學的戴明鳳教授，和高雄師範大學的周建和教授等，都認真投入了演示教學的研發和執行，也向國外這個領域的資深教授如馬里蘭大學的瑞察．柏格教授（Prof. Richard Berg）觀摩學習，引入新的教材教法，讓國內的物理教學也有了改善和生機。只希望教育部和國科會可以注意到這些努力，明白這些扎根的工作未來可能造成的影響，而持續予以支持。假以時日，說不定台灣的學生也能將上物理課視為生活中樂趣的來源！
這本書裡，盧文教授描述了星系團周邊的電漿因為聲波傳遞，起了漣漪，產生宇宙天籟；也提到了洗澡的時候太陽光射入浴室，在眼前出現了伸手可及的彩虹！這是他所謂的「作為物理學家的特權」，我多麼希望這本書能夠開啟年輕學子的智慧耳目，有朝一日，也可以手握彩虹、耳聽天籟，認真享受一個物理學家的特權！
孫維新（國立自然科學博物館館長、台大物理系暨天文物理研究所教授）
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