工程之書

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商品訊息

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  • 作者:馬歇爾.布雷恩 追蹤作者 ? 追蹤作者後,您會在第一時間收到作者新書通知。
  • 出版社:時報文化 追蹤出版社 ? 追蹤出版社後,您會在第一時間收到出版社新書通知。
  • 出版日:2016/12/20
  • ISBN:9789571368139
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強力推薦

內容簡介

史上最強系列第7集《工程之書》

從拋石器到好奇號火星車
 

250則趣味故事+詳解歷史+精采圖片
從閱讀中學習工程知識的百科

 

圖文並茂的豐富百科.博古通今的中外歷史

趣味橫生的常識故事.條理分明的資料寶典

____________________________________________

 

「我希望你能從本書找到250個令人驚歎、可讓你看清全貌的工程典範,

這樣就能領會工程師為我們所做的一切。」──馬歇爾.布雷恩

 

【本書特色】

‧豐富條目:250則工程史上重大里程碑一次收錄。

‧編年百科:條目依年代排序,清楚掌握工程發展演變;相關條目隨頁交叉索引,知識脈絡立體化。

‧濃縮文字:每篇約700字,快速閱讀、吸收重要工程觀念和大師傑作。

‧精美插圖:每項條目均搭配精美全彩圖片,幫助記憶,刺激想像力。
‧理想收藏:全彩印刷、圖片精緻、收藏度高,是科普愛好者必備最理想的工程百科。

_______________________________________

 

工程師一手打造我們的現代世界。他們在各自崗位,多半隱身幕後,不會大張旗鼓。要是少了這些工程師,我們就會回到石器時代。

 

工程師如何讓一棟大樓安全夷為平地?
哪三件過失造成車諾比核電廠爆炸?
人造衛星如何隨時朝著正確方向?

 

這些值得深思的問題,只是這本圖文並茂的書中提及的幾個例子。現在我們就要跟著作者布雷恩展開一趟迷人的旅程,踏進工程的世界,探索250個最重要且耐人尋味的工程大事:弓箭(西元前3萬年)、狩獵採集工具(西元前3300年)、吉薩大金字塔(西元前2550年)、指南針(西元1040年)、拋石器(西元1300年)、比薩斜塔(西元1372年)、萬里長城(西元1600年)、機械式擺鐘(西元1670年)、動力織布機(西元1784年)、高壓蒸汽機(西元1800年)、伊利運河(西元1825年)、拇指湯姆型蒸汽火車頭(西元1830年)、電報系統(西元1837年)、隧道鑽鑿機(西元1845年)、縫紉機(西元1846年)、大笨鐘(西元1858年)、電梯(西元1861年)、

自由女神像(西元1886年)……

 

這些令人著迷的工程史涵蓋五花八門的主題,像是古羅馬輸水道、中國的萬里長城、蒸汽火車頭、空調、巴拿馬運河、登陸月球、Prius油電混合動力車、智慧型手機,以及哈利波特禁忌之旅的遊樂裝置。

 

本書內容依年代順序撰寫,每則史上工程大事包含一幅令人驚豔的全彩圖像,並附上圖說與參照條目,提供更深入的資訊,是工程知識入門的最佳讀物。

作者

馬歇爾.布雷恩(Marshall Brain

 

美國北卡羅萊納州立大學工程創業學程教授、HowStuffWorks.com網站創辦人,How Stuff Works系列書籍暢銷作家,上過《歐普拉秀》、《奧茲醫生秀》(Dr. Oz)、《早安美國》節目、《現代奇蹟》(Modern Marvels)節目及CNN等許多媒體,向大眾闡述生命的奧祕。他也是《國家地理頻道》The Factory Floor 節目主持人。


畢馨云

 

清華大學數學系畢業,曾任科普書編輯十多年,目前為業餘交響樂團團員。譯有《這才是數學》、《科學酷媽的育兒大探險》、《氣候危機大預警》、《學數學,弄懂這39個數字就對了》,另有譯作刊於《BBC知識》雜誌。

Email: vanessabee@hotmail.com

目錄

序文

 

條目

西元前3萬年/弓箭

西元前3300年/狩獵採集工具

西元前2550年/吉薩大金字塔

西元前2000年/因紐特技術

西元前1400年/混凝土

西元前625年/瀝青混凝土

西元前438年/巴特農神殿

西元前312年/古羅馬輸水道

西元前100年/水車

西元79年/龐貝

西元1040年/指南針

西元1144年/聖丹尼聖殿

西元1300年/拋石器

西元1372年/比薩斜塔

西元1492年/木造橫帆船

西元1600年/萬里長城

西元1620年/甘特鏈

西元1670年/機械式擺鐘

西元1750年/耶茨磨坊的簡單機械

西元1773年/爆破拆卸

西元1784年/動力織布機

西元1790年/棉紡廠

西元1794年/軋棉機

西元1800年/高壓蒸汽機

西元1823年/桁架橋

西元1824年/壬色列理工學院

西元1825年/伊利運河

西元1830年/拇指湯姆型蒸汽火車頭

西元1835年/聯合收割機

西元1837年/電報系統

西元1845年/大量生產

西元1845年/隧道鑽鑿機

西元1846年/縫紉機

西元1851年/美國杯帆船賽

西元1854年/水處理

西元1855年/柏思麥法

西元1856年/塑膠

西元1858年/大笨鐘

西元1859年/油井

西元1859年/現代下水道系統

西元1860年/路易維爾水塔

西元1861年/瓦姆蘇塔煉油廠

西元1861年/電梯

西元1869年/美國橫貫鐵路

西元1873年/纜車

西元1876年/電話

西元1878年/電力網

西元1879年/碳纖維

西元1885年/增壓器與渦輪增壓器

西元1885年/華盛頓紀念碑

西元1886年/自由女神像

西元1889年/艾菲爾鐵塔

西元1889年/霍爾-埃魯煉鋁法

西元1890年/蒸汽渦輪機

西元1891年/卡內基音樂廳

西元1891年/須德海工程

西元1893年/二衝程柴油引擎

西元1893年/摩天輪

西元1897年/柴油機車

西元1899年/去纖維顫動器

西元1902年/空調系統

西元1903年/心電圖

西元1903年/萊特兄弟的飛機

西元1905年/人造板

西元1907年/專業工程師認證

西元1908年/內燃機

西元1910年/腹腔鏡手術

西元1912年/鐵達尼號

西元1913年/伍爾沃斯大樓

西元1914年/巴拿馬運河

西元1917年/雷射

西元1917年/胡克望遠鏡

西元1919年/婦女工程協會

西元1919年/下摩擦雲霄飛車

西元1920年/金索棧橋

西元1920年/無線電台

西元1921年/機器人

西元1926年/心肺機

西元1927年/電冷凍

西元1931年/帝國大廈

西元1935年/磁帶錄音

西元1936年/胡佛水壩

西元1937年/金門大橋

西元1937年/興登堡號

西元1937年/渦輪噴射發動機

西元1937年/磁浮列車

西元1938年/一級方程式賽車

西元1939年/諾頓投彈瞄準器

西元1939年/彩色電視

西元1940年/塔科馬海峽吊橋

西元1940年/雷達

西元1940年/鈦

西元1941年/摻雜矽

西元1942年/展頻技術

西元1943年/透析機

西元1943年/水肺

西元1944年/直升機

西元1945年/鈾濃化技術

西元1945年/「三一」核彈

西元1946年/ENIAC:第一部電腦

西元1946年/上開式洗衣機

西元1946年/微波爐

西元1946年/輕水反應器

西元1947年/AK-47突擊步槍

西元1947年/電晶體

西元1948年/有線電視

西元1949年/塔式起重機

西元1949年/原子鐘

西元1949年/積體電路

西元1950年/會下棋的電腦

西元1951年/噴射發動機測試

西元1952年/中樞灌溉系統

西元1952年/3D眼鏡

西元1952年/「常春藤麥克」氫彈

西元1953年/汽車安全氣囊

西元1956年/硬碟

西元1956年/第一條跨大西洋海底電纜

西元1957年/冷凍披薩

西元1957年/人造衛星

西元1958年/機艙增壓系統

西元1959年/海水淡化

西元1960年/無塵室

西元1961年/T1線路

西元1961年/綠色革命

西元1962年/SR-71偵察機

西元1962年/原子鐘無線電波發射台

西元1963年/開闔式體育場屋頂

西元1963年/輻照加工食品

西元1964年/頂級燃油直線加速賽車

西元1964年/滴灌技術

西元1964年/天然氣載運船

西元1964年/子彈列車

西元1965年/聖路易大拱門

西元1965年/集束彈藥

西元1966年/複合弓

西元1966年/翼傘

西元1966年/球燃料床核反應器

西元1966年/動態隨機存取記憶體

西元1967年/汽車排放控制系統

西元1967年/阿波羅一號

西元1967年/農神五號火箭

西元1968年/C-5「銀河」運輸機

西元1968年/波音747巨無霸客機

西元1969年/登陸月球

西元1969年/ARPANET網路

西元1969年/太空衣

西元1970年/液晶螢幕

西元1970年/阿波羅13號

西元1970年/光纖通訊

西元1971年/防鎖死煞車系統

西元1971年/月球車

西元1971年/微處理器

西元1971年/加拿大氘鈾反應器

西元1971年/電腦斷層掃描

西元1971年/發電廠洗滌塔

西元1971年/克維拉

西元1972年/基因工程

西元1973年/紐約世貿中心

西元1975年/路由器

西元1976年/協和式客機

西元1976年/加拿大國家電視塔

西元1976年/VHS錄影帶

西元1977年/人力飛機

西元1977年/調諧質量阻尼器

西元1977年/航海家號太空船

西元1977年/阿拉斯加輸油管

西元1977年/磁振造影

西元1978年/氧化亞氮加速系統

西元1978年/採礦車Bagger 288

西元1979年/「海上巨人號」超級油輪

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序/導讀

只要環視四周,不論你現在坐在哪裡,你的周圍多半會是經過工程設計的物品。假如你坐在普通的辦公椅上,這張椅子的誕生就要仰仗工程師。椅子的布料,布料底下的海綿,把布料和海綿組在一起的骨架,構成扶手的塑膠元件,讓椅子能上下調整前傾後仰的機械零件,椅子底座,讓椅子自由滑動的滾輪,這些都需要工程師幫忙設計製造。

 

你所在的室內,牆上的漆連同油漆覆蓋住的牆板,也可能是經過工程設計。牆板內的石膏可能來自發電廠,發電廠裡有工程師負責設計洗滌塔,可把煙囪內的硫轉變成石膏,利用這個方法為煙囪脫硫,其他工程師負責設計工廠,取石膏製成牆板。你在房間裡呼吸到的空氣,很有可能經過空調系統中的空氣過濾器淨化,而空調系統又是受恆溫器控制,因此溫度可以保持適中。空調機件中的風扇從工程設計過的微電網獲得電力,微電網則連回可能生產出石膏的發電廠。

 

你身旁可能有一些電子產品,全都出自不同領域的工程師之手。比方說,在你桌上可能有智慧型手機或平板電腦,牆上有高畫質電視,還有自動與無線電台發射訊號對時的電子鐘。電機工程師、軟體工程師、工業工程師和機械工程師,讓這些事物化為現實。

 

走到室外,你會看見馬路上川流而過的車輛,也許正好有一架安全無虞的噴射客機以時速885公里飛越頭頂。路面底下是下水道、總水管、暴雨排水溝、電話線及有線電視纜線、瓦斯管線,這些也都經過工程師設計。

 

此外還有無線電波,雖然完全看不見,但有成千上萬的無線電波訊號環繞在你周圍,也都是拜工程師之賜。你家所在地區的每個調幅(AM)電台、調頻(FM)電台、電視台,都正以不同頻率的無線電波形式從你身旁流過,每支手機也正與當地的天線塔保持連繫。智慧型手機通常有提供語音通話的多重無線電波,以及單獨提供給Wi-Fi和藍牙的無線電波系統。附近其他的Wi-Fi熱點和藍牙裝置,以及使用Wi-Fi的每一台平板電腦、筆電、桌上型電腦,也會讓你籠罩在無線電波之中。不僅如此,頭頂上還有很多人造衛星,傳輸GPS訊號、衛星電視訊號、銥衛星電話訊號、氣象衛星訊號等等。再加上外面的一大堆無線電波:警消無線電波、水表無線電波、氣溫及雨水感應器無線電波、車庫門開關遙控,以及汽車遙控鑰匙。如果認真想,你會甚為驚訝。倘若沒有工程師去實踐,沒有監管結構讓所有的無線電波訊號不會互相干擾,這一切都不可能成真。

 

工程師一手打造我們這個現代世界。在美國,約有兩百萬名工程師在各自的崗位上,多半隱身幕後,不大張旗鼓。要是少了這些工程師,我們就會回到石器時代。

現在我們就要一起展開一趟迷人的旅程,踏進工程的世界。先想一想以下這個問題,或許會有些幫助:工程究竟是什麼?《蘭登書屋韋氏大詞典》(Random House Webster’s Unabridged Dictionary)可算是很好的起點,它是這麼定義工程的:「把物理、化學等純科學的知識拿來實際應用的技術或科學,例如建造引擎、橋梁、建築物、地雷、船舶和化工廠。」

 

以下則是出自《韋氏大學詞典》(Merriam Webster’s Collegiate Dictionary)的定義:「應用到科學與數學,而使物質性質和自然能源對人有用。」

 

要理解工程,還有個好方法,就是去想一想會在工業界找得到的所有工程學科,或是找一找大型工科大學裡會開設的學科。比方說,如果我們看一下美國北卡羅萊納州立大學的工學院,會找到以下這些科系:

 

生物及農業工程 森林生物材料工程

生物醫學工程    整合製造系統工程研究所

化學及生物分子工程  材料科學與工程

土木、建築與環境工程   機械與航太工程

計算機科學    核子工程

電機與電腦工程 作業研究

工業及系統工程 紡織工程、化學及科學

 

另外也有一些專業領域,譬如石油工程師負責鑽油及煉油,奈米工程師在奈米技術這個新興領域工作等等。

讀到這些定義和學科,你的腦袋裡可能會浮現工程師對社會有所貢獻的畫面。好比設計橋梁的土木工程師,他們受過訓練,懂數學、軟體工具、最佳作業方式及法規,這些都與設計建造出安全可靠、屹立不搖的橋梁有關。他們的成果處處可見,美國舊金山的金門大橋和法國的米約高架橋,都是大家公認的工程傑作。不過,工程師偶爾會鑄成大錯,就像美國華盛頓州塔科馬海峽吊橋的案例,工程師從這些疏失吸取教訓,納入知識體系,應用到往後所有的橋梁新建工程。在工程這一行,每個人都會不斷交流,彼此學習,使技術持續進步。

 

有些經過工程設計的物品非常單純。舉例來說,鑄鋁車輪這個單件,要能應付汽車的負載,以及來自轉彎、緊急煞車、路面坑洞的所有作用力。其他物品可就十分複雜,譬如汽車或飛機,有數不清的組成零件,要精準可靠地共同操作。還有一些系統,像防鎖死煞車系統或安全氣囊系統,是靠著彼此連結的組成零件,來完成操作或解決問題。

 

另外也有一些大型工程系統,我們稱之為架構。電腦工程師經常用「電腦架構」一詞,來代表許多零件和其相互關係。或是想一想阿波羅登月任務。為數眾多的人員和組件聚在一起,為這項任務打造出架構,許多組成部分彼此相關:農神五號運載火箭、指揮及勤務艙、登月小艇、太空衣、月球車,及其他一切東西。要是其中有任何一環無法正常運作,整項任務就有可能失敗,太空人命懸一線,就像電影《阿波羅13》的情節一樣。同樣的,電力網的架構裡包括發電廠、輸電網、配電網,手機系統也有自己的架構,其中包含天線塔、手持話機,以及把這些組件連在一起的複雜信號傳輸協定。

 

透過大量生產,以及運用技術節省不必要的材料、時間和程序,來使成本下降,在這方面工程師也扮演重要角色。我們所穿的衣服就是很好的例子,以前的人做衣服,每樣工作都要自己來,種植棉花、鋤地、採收棉鈴,然後把棉纖維裡的棉籽去掉,一切都靠雙手。接著,他們清洗棉花、染色、梳棉、紡絲、在手工梭織機上織成布,再用針線把布縫製成衣服。因為每件衣服都代表幾百小時的人工勞力,所以價格昂貴。今天,工程師幾乎已經把程序裡的每個環節機械化了,同時讓大家有各種合成纖維可用,衣服也就變得物美價廉。各類用品都發生過同樣的轉變,所以我們現在才買得起智慧型手機,大家都能隨身帶著這些有高解析度螢幕和強大拍照功能、隨時能連上網路、從無數伺服器查到幾乎任何疑問解答的小小電腦。要是沒有工程師,這一切都不會發生。

 

科學家和工程師有什麼不同?大家寄望科學家了解宇宙運作之道,他們做研究,解答與自然界有關的基本問題。舉例來說,可能有位科學家發現弧形的玻璃會使光線偏折,後來找出數學方程式描述這種偏折,而從這項科學發現,我們就有了透鏡。接著,也許有某位科學家或發明家會把透鏡組合起來,變成光學裝置,譬如顯微鏡或望遠鏡,終將邁出下一步。如果你想以合理的價格做出一百萬架望遠鏡,或是想打造一架好幾公噸重的巨大望遠鏡,希望它能轉動自如,在地球自轉時依然能自動追蹤某顆恆星,這時就需要工程師接手。

 

科學家發現,鐵加了適量的碳可造出鋼,而工程師利用鋼建造橋梁、摩天大樓、汽車、超級油輪。鋼太重或是太脆弱,工程師還有許多其他的材料可用:鋁、鈦、碳纖維、克維拉、塑膠等等。

 

你經常會聽到有人驚呼:「這設計真美!」或者「那真是一件設計周全的用具!」例子不勝枚舉,包括SR-71偵察機、Ariel Atom賽車,或巴特農神殿。但也可能是更加單純的東西,譬如汽車傳動系統裡的換檔裝置,甚至像是重量適中、如絲般順手的控制旋鈕。當工程師的巧妙設計達到極高境界,重複利用和精簡的程度令人印象深刻,精細化的能力讓人初次使用就驚歎不已,或是做到形式與功能完美結合,這時就會引發眾人讚歎。就像藝術品和大自然,我們在工程設計裡看見美。

工程師從這些不同的方面,讓社會前進。他們發展新技術,讓我們生活得更舒適,他們讓成本下降,使更多人能夠參與,他們打造出令人驚奇的事物,使我們以生而為人感到自豪,他們創造出現代生活所依託的物品。

試閱

西元前3萬年

弓箭

如果我們盡可能回溯人類史,會在哪裡遇到史上第一件工程?假如有人製作一件工具,這算是工程嗎?算。可是必須帶有某種方法。倘若某個人撿起石頭把堅果敲破,那是在使用工具,但不是我們所認為的工程設計。經過工程設計的物品,沒有這麼簡單。因此,有資格稱為第一件工程設計的物品,或許就是弓箭,而且人類自古就使用弓箭──始於三萬年前或更早以前。

弓箭是一項絕頂巧妙的技術。就我們所知,它是能夠把能量先儲存下來、隨後再釋放出來的第一件器具。它也是第一個拋射武器,可以從自然界就地取材來製作。一根木條加上一條由纖維、獸皮或腱製成的弦線,負責蓄積能量,一根尖端有獸骨或石塊、靠羽毛來保持平穩的木條,則充當投射物。

既然是人類的第一個拋射武器,可以想見弓箭多麼有用。如果有人要獵鹿或兔子,弓箭提供一線希望。拿弓箭和扔石頭或擲矛來比較一下,石頭和矛只有在距離短時行得通,不是特別精準,準備丟擲的動作還會洩露獵人的位置,使用弓箭的話,獵人可以從隱密的位置悄悄射擊,不需做任何準備動作,可以十分精準,而且射程夠遠。弓箭為獵人改變遊戲規則。

到了1400年,弓箭有重大改良。英國弓箭手使用長弓,每分鐘可以發十枝箭。箭離開弓時的速度是每小時超過160公里,飛行距離超過300公尺,在18公尺射程下,金屬箭鏃的箭可以射穿盔甲。

雖然槍砲改寫兵器的概念(從此就出現像是AK-47突擊步槍這類高性能武器),但弓箭居主導地位長達三萬年,毫無疑問是技術史上最長紀錄。

西元前3300年

狩獵採集工具

冰人奧茨(Ötzi,約西元前3300年)

工程師和工程思維創造出來的事物之一,是新技術──解決問題的有用物品。在野地生活的動物不會創造稍有複雜度的新奇技術──這個人類特有的特質,來自我們看出問題然後想出解決之道的能力。

許多文化中,很早就已經發展出技術。多虧今天稱呼為奧茨的人類木乃伊,我們才窺見五千多年前可達到的技術。奧茨死亡於西元前3300年,但這具木乃伊非常完好地保存在冰川裡,1991年被人發現。奧茨身上帶著不少他那個時代的技術器物,舉例來說,他所穿的鞋子內裡是草,鞋底是熊皮,鞋面是鹿皮,他的身上還穿著獸皮製成的衣服(帽子、外衣、褲子、腰帶),由腱製成的線把獸皮固定在一起。

詳細資料

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    • 編/譯者
    • 畢馨云
    • 語言
    • 中文繁體
    • 規格
    • 平裝
    • ISBN
    • 9789571368139
    • 分級
    • 普通級
    • 開數
    • 16開19*26cm
    • 頁數
    • 264
    • 出版地
    • 台灣
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