什麼是熵? - 傑夫·菲利普斯:英語精讀講義
TED-Ed
影片簡介:本片不把熵單純等同於「混亂」,而是將它解釋為能量傾向分散的統計規律。透過微觀狀態與不同規模的系統,影片說明熱量為何由高溫物體流向低溫物體,以及日常過程為何實際上不會逆轉。 主要英語學習重點: 1. is often described as / but it's unfortunately misleading. — 篇章、敘事與修辭:辨認科普解說中「先提出常見說法,再指出其誤導之處」的論證走向。你可以運用這種轉折清楚表示:某個直觀定義雖然方便理解,卻無法準確支撐後續推論。 2. because there are more ways to / than concentrated energy, / tends to spread out. — 文法與句型:掌握同時包含因果與比較的長句架構:because 引出原因,than 對比分散與集中的能量,tends to 則表示統計趨勢,而不是毫無例外的絕對規則。 3. If energy has the opportunity to spread out, it will. — 文法與句型:理解這個精簡條件句如何在 it will 之後省略前面已出現的 spread out。你可以使用這種省略,在避免贅述的同時有力重申結論。
本篇講解
crucial to:對某個領域或目標至關重要
be crucial to + 名詞表示某事物「對某個領域、目標、過程或結果至關重要」。這裡的 chemistry and physics 是理解上仰賴這個概念的領域;to 表示這種關聯,不表示方向。 crucial 的語氣通常比 important 更強,強調某事物是成功、理解或正常運作的關鍵部分。
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選出句中表示「對……至關重要」的片語:Reliable evidence is ___ scientific research.
- crucial from
- crucial to
- crucial at
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crucial to
It helps explain why physical processes go one way and not the other. 講解
0:10它有助於解釋為什麼物理過程是單向的而不是反向的。
helps explain why:引出所解釋的原因或規律
helps explain why + 子句表示某事讓某個原因或規律更容易理解。這裡的 It 指前文的 concept,why 子句點出它有助於說明的規律。 helps 後面的 explain 使用原形動詞:要說 helps explain,不能說 helps explains 或 helps explaining。helps to explain 也符合文法,但省略 to 的說法更精簡,也很常見。
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選出正確使用 helps explain why 的句子。
- The data helps explain why the lake is shrinking.
- The data helps explains why the lake is shrinking.
- The data helps explaining why the lake is shrinking.
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The data helps explain why the lake is shrinking.
one way and not the other:對比實際方向與反向
在這句話中,one way and not the other 表示一個過程自然朝某個方向進行,而不是朝相反方向進行。and not 的對比明確排除反向,並非把兩個方向都列為可能選項。 the other 是 the other way 的省略說法。它指相反方向,不是另一個物體或另一個獨立過程。這個精簡結構可以用來組織關於方向性或不可逆性的抽象觀點。
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下面句子中的重點片語是什麼意思?The reaction goes one way and not the other.
- 它朝一個方向進行,而不是朝相反方向進行。
- 無論使用兩種方法中的哪一種,它都會以某種方式發生。
- 它在兩個方向上都同樣順利地進行。
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它朝一個方向進行,而不是朝相反方向進行。
wrap our heads around:理解難懂的概念
wrap our heads around 是一個慣用語,意思是「理解某件事,或在腦中想通某件事」,尤其用於複雜、令人意外或難以接受的內容。它描述的是理解時付出的心力,不是真實的身體動作。 常見結構是 wrap + 所有格 + head(s) + around + 要理解的事物:I wrap my head around it; we wrap our heads around it。在例句中,難以理解的事物已經是 is difficult 的主詞,所以 around 可以出現在句尾。
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補上表示「理解這條複雜規則」的慣用語。使用與 I 搭配的形式:I still can't ____ this complicated rule.
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wrap my head around
is often described as ... but it's unfortunately misleading:先提出常見說法,再加以修正
「is often described as」先引出一種常見解釋,但不表示說話者完全認同。這裡使用被動語態,不指出具體來源,表達的是「人們通常會這樣談論熵」。 「but it's unfortunately misleading」讓說明轉向相反方向。說話者的主要立場出現在 but 之後:這個意象雖然容易使用,卻可能讓人產生錯誤理解。在說明性話語中,這種結構通常預告接下來會出現修正或替代的解釋框架。
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兩處醒目標示的表達合起來完成了什麼論證動作?
- 說話者確認這種常見描述就是精確的定義。
- 說話者先提出一種常見描述,再提醒它可能造成錯誤印象。
- 說話者離開第一個主題,開始談論毫不相關的內容。
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說話者先提出一種常見描述,再提醒它可能造成錯誤印象。
here's another way of thinking about it:切換到新的理解框架
「here's another way of thinking about it」表示要換一個角度,但討論的仍是同一個主題。這裡的 thinking about 是「理解、看待或建立分析框架」,不是隨意想一想。 這個表達把聽者從前面的解釋帶向一個新框架。在本句中,through probability 點出新的觀察角度,意思是:現在要從機率的角度理解熵。
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在講解中,「here's another way of thinking about it」通常表示什麼?
- 轉向一個完全無關的主題
- 用新的框架理解同一個主題
- 表示接下來不會再提供任何解釋
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用新的框架理解同一個主題
take the time to internalize it:花時間深入內化
take the time to + 原形動詞表示給一件事應有的時間和注意力,而不是匆忙帶過。這裡指刻意花時間學習這個較難的概念。 internalize it 表示深入吸收這個概念,使它成為自己能夠運用的理解。這是心理上的「內化」,不是實際的物理動作,也不只是短暫聽懂或記住一些字詞。
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請用本課中表示「花足夠時間深入吸收」的片語完成句子:Before using the method on your own, ____ the main principle.
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take the time to internalize
祈使句 + and you'll ...:引出正面結果
在這個結構中,祈使句先提出建議或指示,and 再引出照做後可能出現的正面結果。它的意思接近「如果這樣做,那麼就會……」。 這裡,take the time to internalize it 是建議,and you'll have a much better understanding of entropy 是所承諾的結果。因此,and 組織的是條件與結果的關係,而不是單純增加另一個動作。
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選出使用「祈使句 + and」來表達建議及其正面結果的句子。
- Check your work carefully, or you'll miss some errors.
- If you check your work carefully, you'll catch most errors.
- Check your work carefully, and you'll catch most errors.
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Check your work carefully, and you'll catch most errors.
comprised of:說明整體由什麼組成
be comprised of 表示「由……組成」。本句中,兩個小型固體是整體,每個固體都被描述為由六個原子鍵組成。 結構是「整體 + be 的適當形式 + comprised of + 組成部分」。它先說整體,再列出構成整體的部分。
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哪一句正確使用 comprised of 來說明整體由哪些部分組成?
- The robotics club is comprised of twelve members.
- The robotics club comprises of twelve members.
- Twelve members are comprised of the robotics club.
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The robotics club is comprised of twelve members.
can be thought of as:用一種模型幫助理解
can be thought of as 表示「可以被理解為」或「可以被看作」。它引入一種模型、比較或分類,讓某個事物更容易理解。這裡,原子鍵被想像成能夠容納能量單位的簡單容器。 can 讓這種解釋不那麼絕對:這個比較是一種有用的理解方式,不一定是完整且字面的定義。結構是「主詞 + can be thought of as + 名詞或名詞片語」。
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用本課的目標片語完成句子:A computer's memory ____ a set of labeled boxes.
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can be thought of as
known as quanta:引入科學術語
這裡的 known as quanta 為前面的名詞片語 indivisible units of energy 提供名稱。X, known as Y 表示「X,也就是稱為 Y 的事物」。在這種用法中,known as 不是「著名的」。 quanta 是 quantum 的複數形式。在本句中,它是科學術語,指無法再繼續分割的一個個能量單位。
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請用本課中表示「稱為」的兩個英文字完成句子:A baby frog is ____ a tadpole.
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known as
It turns out that:標示新發現的事實
It turns out that + 子句用來引出經過查證、計算或進一步思考後才明確的事實。它通常暗示這項事實一開始並不明顯,或有些出乎意料。 這裡,它標示講解中的一個關鍵推進:相同的總能量可以對應許多種不同的分布方式。Turn out 不是指實際的轉動;整個表達大致表示「結果是」或「我們發現」。
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請用本課中引出「後來發現的事實」的四字英語表達完成句子:____ the package was delivered to the wrong address.
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It turns out that
there are numerous ways that ... and still have ...:多種方式下維持同一條件
there are numerous ways that ... 表示有許多不同的可能方式,其中 numerous 就是「很多」。that 後面的子句說明可以改變的是什麼:這裡是能量在兩個固體中的分布方式。 and still have ... 仍是對同一組可能方式的描述,不是另外開啟一個無關動作。它補上一個在各種變化中都維持不變的條件:即使分布不同,分配給每個固體的總能量仍固定。這個邏輯可以套用為「有多種可能方式,同時一個條件保持不變」。
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請用本課中完全相同的兩部分結構完成句子:There are ____ we can organize the schedule ____ time for breaks.
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numerous ways that · and still have
is called a microstate:用專業術語命名
is called a microstate 使用被動命名結構 X is called Y。它把 microstate 這個名稱指定給前面提到的每一種可能方式,因此這裡的定義關係是:每一種可能的能量分布就是一個 microstate。 在統計物理中,microstate 指系統的一種具體微觀排列或配置。在這裡,microstate 是專業術語,並不是「小國家」的意思。
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請用 call 的被動形式完成定義句:Each tiny picture element ____ a pixel.
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is called
we can see that some of the energy configurations have a higher probability of occurring than others. 片語搭配
2:04我們就能看到,某些能量分佈方式比其他方式發生的機率更高。
If we assume that ... we can see that:前提與結論
If we assume that X 把 X 設為推理條件。這裡的 assume 是為了分析而暫時接受一個前提,不是「假裝」某件事是真的。 We can see that Y 引出由該前提支持的結論。see 不一定指用眼睛看,而是指透過推理或證據理解某件事。合起來,這個框架會清楚區分起始條件和結果。
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請用本課標示的兩個片語補完整個推理框架:____ every card in the deck is equally likely to be drawn, ____ each suit has the same overall chance.
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If we assume that · we can see that
have a higher probability of occurring:正式比較發生機率
have a higher probability of occurring 表示「發生或出現的可能性較高」。這是一種正式表達,用來比較某個事件、結果或狀態與另一個相比的可能性。 結構是 have + a higher probability + of + -ing。原句中,occurring 接在介系詞 of 之後,than others 說明比較對象。主詞為單數時,have 要改成 has。
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請用本課的正式機率表達完成句子:This outcome ____ than the alternatives.
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has a higher probability of occurring
due to + 名詞片語:說明原因
due to 表示「由於、因為」。本句用它回指剛才提到的結果原因:their greater number of microstates,也就是它們的微觀狀態數量更多。 due to 後接名詞、代名詞或 -ing 片語,而不直接接包含主詞和動詞的完整子句。它常見於中性和正式的說明。
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選出能正確完成句子的選項:The road was closed _____ flooding.
- due to the river was
- due to
- because
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due to
What we see is that:引出由證據得出的結論
What we see is that 把觀察框架放在主要結論之前。What we see 是作主詞的名詞性子句,is 後面的 that 子句說明具體發現。 這裡的 see 表示根據模型、資料或其他證據「看出、得出結論」,不一定是指用眼睛看到。這個框架提示聽者:重要發現接下來出現。
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使用本課的五字英文框架引出結論:____ the shaded plants grew more slowly.
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What we see is that
in which:用於抽象構型的正式關係結構
這裡,in which 引導關係子句,修飾 energy configuration。Which 回指 configuration,in 表示「在該構型之中」的關係;後面的子句說明能量在該構型中如何分布。 分析主要結構時,可以暫時略去這個關係子句:the energy configuration ... has the highest entropy。in which 把能量分布的細節放進名詞片語中,而不是把它當成句子的主要陳述。
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請用表示「在該系統中」的正式「介系詞 + 關係代名詞」補完整句子:We need a system ____ every user has a clear role.
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in which
in a general sense:引出概括而非精確的總結
In a general sense 告訴聽者該如何理解後面的說法:它提供的是對熵的概括性理解,而不是完整、嚴密的技術定義。在本句中,它把 entropy can be thought of as a measurement of this energy spread 標示為前面解釋的直觀總結。 作為話語標記,它會在陳述出現之前先限定其精確程度。說話者可以藉此從詳細推理轉向整體結論,同時提醒聽者其中可能仍有未說明的細節和例外。
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本句中的 in a general sense 表示什麼?
- 這項描述只以日常常識為依據。
- 這項描述在所有可能的情況下都完全精確。
- 這項描述作為整體理解很有用,但可能省略技術細節。
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這項描述作為整體理解很有用,但可能省略技術細節。
To see why ..., we need to look at ...:把問題連結到分析
「To see why X, we need to look at Y」表示「為了理解為什麼 X 成立,我們必須研究 Y」。本句中的 X 是熵為什麼有助於解釋自發變化,Y 是一個能量會移動的系統。 這個框架分兩步組織說明:先提出想理解的問題或目標,再指出接下來要分析的證據、例子或系統。這裡的 see 是「理解」,look at 是「研究」,不只是用眼睛看。
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請完成目標說明框架:____ the bridge failed, ____ the damaged support beams.
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To see why · we need to look at
spontaneous processes:科學語境中的含義
在科學語境中,spontaneous processes 指在給定條件下具有自然發展方向的變化。這裡的例子是熱物體在較冷的環境中逐漸冷卻:能量會自然地從較熱的物體移向較冷的環境。 這是 spontaneous 的科學用法。它描述過程傾向於朝哪個方向進行,而不是指某個人突然或未經計畫所做的選擇。
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請填入本課中的兩字英文科學術語:A change that can proceed in its natural direction under the given conditions is a ____.
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spontaneous process
stay put:留在原處
stay put 是固定表達,意思是「留在原處,不要移動」。本句把它用在能量上,形象地說明能量不會被限制在同一個位置。 這裡的 put 不是單獨的「放置」動作。要把 stay put 當成一個整體;時態變化放在 stay 上,例如 stayed put,而 put 的形式不變。
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請用表示「留在原處」的兩字固定表達完成句子:The alarm is still active, so please ____ until the guard returns.
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stay put
there's a 21% chance that ...:用百分比說明機率
there's a 21% chance that + 子句這個結構表示 that 子句中的事件發生的機率。本句中的 21% 表示系統之後達到所述組態的可能性有多大。 在這個結構中,chance 表示「機率」,不是「機會」或「好運」。21% 可以換成其他百分比,但 that 後面必須接一個有自己主詞和動詞的完整子句。
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哪一句能自然表達「火車有 30% 的機率誤點」?
- The train has 30% luck to be delayed.
- There's a 30% opportunity that the train will be delayed.
- There's a 30% chance that the train will be delayed.
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There's a 30% chance that the train will be delayed.
maximally spread out:達到最大可能程度
在這裡,maximally spread out 表示能量按照該系統所允許的最廣範圍分散。maximally 是修飾 spread out 的程度副詞,表示達到可能的最高程度,而不只是程度很高。 在科學說明中,這種組合用來描述特定系統內的極限狀態。所謂「最大」,取決於所討論系統的限制。
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請用高亮片語完成句子,該片語表示「分散到最大可能程度」:In this model's highest-entropy state, the energy is ____.
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maximally spread out
return to its starting point:回到初始狀態
Return to its starting point 表示回到開始時的位置或狀態。結構是 return to + 地點或狀態;its 表示這個起點屬於正在討論的系統。 Starting point 不一定是實際地點。這裡指系統原本的能量組態,因此 return 描述的是變回先前的狀態。
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請用高亮表達完成句子:After checking the whole room, the robot will ____.
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return to its starting point
because there are more ways to ... than ... tends to spread out:因果、比較與趨勢
這個句子建立了一條因果鏈。because 子句說明原因,more ... than 比較可能排列的數量:能量分散、熵較高的可能排列比能量集中的排列更多。主要子句給出結果:the energy tends to spread out。 tends to 表示統計上的趨勢,而不是保證。因為某個結果有更多種實現方式,所以它較常發生,但個別情況仍可能出現相反結果。
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哪個解釋最準確地保留了句中的原因、比較關係和確定程度?
- 因為集中能量的可能排列更多,所以能量必定一直保持集中。
- 雖然兩種狀態的排列數量相同,但能量一定會分散。
- 因為分散能量的可能排列比集中能量更多,所以能量通常會分散,但也可能有例外。
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因為分散能量的可能排列比集中能量更多,所以能量通常會分散,但也可能有例外。
even in that example ... would get hotter:意外的小機率假設結果
even in that example 提示接下來的細節與前面討論的預期不同,令人意外。它承認這個例子仍容許出現機率很低的相反結果。 在 there is an 8% chance that ... 這個結構中,would get hotter 說明該機率所對應的假設結果。這裡的 would 不是描述過去的習慣。get hotter 表示溫度進一步升高。
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這裡的 even in that example ... would get hotter 表達了什麼?
- 它表示熱物體過去經常變得更熱。
- 它表示熱物體一定會變得更熱。
- 它突顯這個例子仍然容許出現的一個意外小機率結果。
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它突顯這個例子仍然容許出現的一個意外小機率結果。
It's all about ...:指出關鍵因素
在 It's all about X 中,X 被說成是解釋某個結果或問題的主要因素。這句話用這個表達指出,系統的大小是最重要的變數。 all 加強了聚焦效果。這個表達通常不是說某個主題的每個部分都與 X 有關,而是把說明收束成一個核心重點。
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請用本課學到、表示「關鍵在於」的口語框架完成句子:____ choosing the right moment.
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It's all about
scale ... up to ...:擴大到目標規模
scale something up 表示把模型、系統、營運規模或數量變大。scale up 是可分離的片語動詞,因此名詞受詞可以放在 scale 和 up 之間:scale the solids up。 在 scale something up to + 數字 中,to 引出擴大後達到的規模。這句話中的 6,000 個鍵和 8,000 個能量單位是目標值,不是上限。
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哪一句表示公司主動擴大生產規模,直到達到每週 5,000 個單位?
- The company can produce up to 5,000 units a week.
- The company scaled production down to 5,000 units a week.
- The company scaled production up to 5,000 units a week.
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The company scaled production up to 5,000 units a week.
物理語境中的 spontaneously acquiring more energy
在名詞片語 the chance of A spontaneously acquiring more energy 中,acquiring 指出可能發生的事件,spontaneously 則說明這個事件會以什麼方式發生。 這裡是說,A 會在沒有外界持續驅動的情況下獲得能量。Acquire 描述的是狀態改變,不表示有意購買或學習。
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在這句物理敘述中,spontaneously acquiring more energy 是什麼意思?
- 衝動地選擇購買更多能量
- 透過練習學會如何產生能量
- 在沒有外界持續驅動的情況下獲得更多能量
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在沒有外界持續驅動的情況下獲得更多能量
many, many times more particles than:強調巨大倍數差距的比較
在 many, many times more particles than this 中,more ... than 構成比較,times 則把差距表示為倍數。這句話表示,常見物體所含的粒子遠遠多於作為參照的數量。 重複 many 是口語中的強調方式:倍數非常大,但沒有說明確切數值。這裡的 times 表示倍數,不表示事情發生了多少次。
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哪個句子強調倍數差距巨大,但沒有說明確切倍數?
- The new detector captures many, many times more data than the old one.
- The new detector captures exactly twice as much data as the old one.
- The new detector captures slightly more data than the old one.
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The new detector captures many, many times more data than the old one.
so absurdly small, it just never happens:程度與結果
so + 形容詞,後接結果子句,表示某種程度極端到足以帶來所說的結果。這裡,機率小得離譜,所以在現實條件下,這件事被視為不會發生。 absurdly 加強 small,表示「小到幾乎難以置信」。在 it just never happens 中,just 表示「就是、根本」,用來加強語氣;不是「剛剛」。
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哪一句用 so 表示某種程度極端到帶來一個結果?
- Maya put down the backpack, so it was heavy.
- The backpack was so heavy that Maya had to put it down.
- The backpack had just become heavy a moment ago.
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The backpack was so heavy that Maya had to put it down.
Ice melts, cream mixes in, and tires deflate because:多個結果,一個原因
這句話先並列三個「主詞—動詞」例子:Ice melts、cream mixes in 和 tires deflate。接著,because 引出一個同時適用於三者的原因。這讓聽者能把不同現象歸到同一個解釋之下。 在整段說明中,這個列表再次帶出前面出現過的例子,再用共同原因收束論證。閱讀類似的科普句時,先把並列例子視為一組,再把 because 子句連到整個列表,而不是只連到最後一個例子。
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標示部分如何組織這句話的資訊?
- 先列出多個結果,再用 because 引出它們共同的一個原因。
- 把這些事件呈現為時間順序,而且每個事件都造成下一個事件。
- 先提出三個定義,接著修正最後一個。
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先列出多個結果,再用 because 引出它們共同的一個原因。
nudging the system towards higher entropy:用比喻表示變化趨勢
在 nudging the system towards higher entropy 中,nudge 是一個比喻,把系統說得像是受到輕輕推動。nudge + 受詞 + towards + 結果 表示用輕微、間接的方式影響某人或某事,使其朝某個結果發展。這裡的 towards 表示變化方向,而不是空間中的移動。 這句話明確表示並沒有神祕力量真的在推動系統。系統趨向較高的熵是統計機率造成的,不是熵像行動者或物理力量一樣在施力。
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哪一句用 nudge ... towards ... 表示溫和、間接的影響,而不是實際的物理移動?
- The reminder nudged Maya towards starting her project early.
- The crane shoved the heavy beam into place with enormous force.
- The bus drove towards the station before sunrise.
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The reminder nudged Maya towards starting her project early.
It's just that:引出真正的解釋
It's just that + 子句 用來在前面的陳述之後引出真正的原因、限制條件或更簡單的解釋。這裡先否定「神祕力量」,再用這個結構轉向統計機率的解釋。 在這個結構中,just 用來縮小並重新聚焦解釋。它不是「剛剛」的意思,也不表示後面的原因不重要。這樣的開頭還能讓修正聽起來不那麼直接。
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請用目標表達完成這個溫和的澄清:I'm not upset. ____ I need a few minutes alone.
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It's just that
time's arrow:時間的單向性
time's arrow 是一個比喻,表示時間看起來只朝一個方向前進。箭頭指向一個方向,因此這個說法能幫助我們理解,為什麼事件似乎從過去走向未來,而不會自然倒轉。 在本句中,熵增加被用來解釋這種方向性。這裡並沒有真正的箭。
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time's arrow 在本句中是什麼意思?
- 時間看起來只朝一個方向前進。
- 用來測量時間的真實箭頭。
- 繞著鐘面移動的指針。
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時間看起來只朝一個方向前進。
If ..., it will:省略重複的動詞片語
這是一個條件句:if 子句提出條件,it will 說明預期結果。這裡的 will 表示一般趨勢,並不是把人的意願賦予能量。 will 後面省略了前面已經清楚出現的動詞片語 spread out。it will 的完整意思是 energy will spread out。這種省略能避免重複,同時保留完整意思。
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用表示預期結果並代替 'rise' 的助動詞完成句子:If the dough has enough time to rise, it ____.
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will