宇宙从何而来 - (EPUB全文下载)
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书籍内容:
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封面
文前
导语 这就是现代物理!
推荐序 物理可以这般有趣
自序 细推物理须行乐
章前语
PART 01 终极的终极 The ultimate truth
物理学真正揭示了天地之间的不同现象中隐藏的联系
牛顿:对于同类的结果,必须给以相同的原因
“统一”的视角改变了我们看待世界的眼光
爱因斯坦:通往大统一的道路不是一帆风顺的
狐狸知道很多事,但是刺猬只知道一件事
形式上的统一
南部阳一郎:在不同的领域间架起桥梁
巴丁:获得过两次诺贝尔物理学奖的人
超导体:电子配对与质量的产生
南部的洞见:亚原子世界和凝聚态体系中的对称破缺
对称破缺意味着“相变”
希格斯机制:质量可以不再被视作是粒子本身的一种属性
最“智能”的选择,就是让未来的可能性最多的选择
对称破缺的系统中蕴含着“智能”的可能性
寻求普适性:深度学习与重正化群
微观规则导致宏观现象,而从宏观现象未必能导出微观规则
演生:在每一个层次上呈现出全新的性质
“还原”与“演生”之争:我们该建设大型对撞机吗
朗道的遗产:“序”与“激发”
固体中“激发”的小宇宙
范式转变:真空并非空无一物
PART 02 物质与能量 The secrets of energy
奥斯特瓦尔德:能量统率一切的现象
能量概念的统一之路
费曼:丹尼斯的积木
玻尔的错误
名词之争
“热”是一种物质吗
“热质说”的终结
声子:热的“准粒子”
迈尔:重新发现“生命力”
亥姆霍兹:把一切自然现象都化成简单的力
从焦耳到开尔文:科学与工程的共同发展
能量守恒定律的延伸
诺特定理:对称性与守恒定律
奇迹年的爱因斯坦
反物质:时间中的逆行者
暗物质:看不见的物质
暗能量:驱动宇宙的膨胀
量子力学视角下的能量
虚粒子:真空中的复杂结构
PART 03 生命与信息 The origin of life
生命是什么
热力学:一切皆有可能……但有些事情例外
克劳修斯:“熵”的命名者
玻尔兹曼:“熵”的定义者
统计物理学的诞生与发展
玻尔兹曼的大脑和人择原理
从薛定谔到“创世纪的第八天”
生命赖负熵为生
信息和不确定性
信息和噪声
麦克斯韦妖和兰道尔原理
热寂说:古老诅咒的终结
盖亚假说:雏菊拯救世界
沙堆模型:大自然如何工作
生命的更多可能性
技术推动:科学革命的另一个侧面
非平衡体系的热力学第二定律
PART 04 时间与宇宙 The essence of the universe
万物源于比特
黑洞的信息和熵
以信息为切入点的统一理论
物理规律的定域性
“鬼魅般的超距作用”
量子信息的纠缠之网
虫洞与星际穿越
虫洞是时空的社交网络
虫洞等于量子纠缠(ER=EPR)
困难的多体问题
量子纠缠与时间之箭
熵与面积:AdS/CFT对偶
永远走不出的圆盘:双曲空间
时空只是一场幻觉
宇宙是一种处理大数据的程序
计算主义
弦网凝聚:电子和光子的起源
封面
文前
或许上帝的一位天使巡视了一遍无边无际的混沌之海,
然后他用手指轻轻地搅了一下。
在方程的这个微小而短暂的涡动中,
我们的宇宙成形了。
马丁·加德纳
导语 这就是现代物理!
傅渥成把《宇宙从何而来》这本书的书稿发给我的时候,我正在美国圣塔菲研究所(Santa Fe Institute)做为期两个月的学术访问。该研究所坐落在新墨西哥州圣塔菲市北部的一座毫不起眼的小山顶上,但却是全球复杂性研究的学术重镇和中心。所以,在这样一个学术圣地能够读到傅渥成这本讨论复杂、新物理学革命的书更是让我激动万分。
这本书我基本上是一口气儿读完的。能有这样的阅读体验非常难得,至少我自己已经好久没有读过这样的书了。傅渥成巧妙地将物理学史、轶闻趣事和科学概念糅合到了一起,以一种近似意识流的方式呈现给读者。而且,更难能可贵的是,该书科普的内容并不是经典的老掉牙的玩意儿,而是当前理论物理界正在经历的革命——第二次量子革命。我相信,甚至连那些处在前沿阵地的学者们都还没有来得及将这些新知识打包、整理,但这本书居然做到了,而且是那么自然地将知识融入在了一个个的故事当中。
如果用一个词儿来概括这本书所讲述的内容,我更愿意用“系统物理学”,一种采用系统科学和复杂性的视角来重新看待整个物理学的尝试。
什么是系统视角呢?简单说就是“务虚”的视角。都市中随处可见的霓虹灯展示牌上,漂亮女模特正在一边走着“猫步”一步冲你挤眉弄眼,但你会毫不理会,无动于衷。这是因为,你明明知道这个女模特是由成百上千的电灯泡组成的“虚幻泡影”,难道还有什么东西比这更虚吗?然而,当前物理学却在说,没错,但我们的基本粒子就是宇宙霓虹灯上的“虚幻泡影”。
我们都认为凭借着一个人个人的才华和努力一定会获得成功,但是现在的社会学研究却告诉我们你的社交关系才是制约你成功的关键因素。换句话说,重要的不再是事物本身,而是你与周围事物的相互作用关系。还有什么视角比这更虚幻的?现代物理学的最新成果却告诉我们,不仅仅是社交网络,连基本粒子也是这样的。粒子之间的纠缠决定了一切。
看着那些网瘾少年们一个个沉浸在大型网络游戏中不能自拔,我们忍不住会说一句“难道他们就不能活得更真实一些吗?”然而,你凭什么认为你所赖以生存的真实世界就比网络游戏更加真实呢?最新的物理学研究告诉我们,我们整个宇宙就是一台超大号、升级版的“黑客帝国”,只不过,那台模拟用的计算机是一台最新版的量子计算机!很难想象,我们每一个实实在在的灵魂都是这台量子计算机上的转瞬即逝的霓虹图案,还有什么比这更虚吗?
然而,这就是现代物理学!那个我们熟悉的基于原子、像钟表一样运作的牛顿式宇宙已经一去不复返了;取而代之的,是物理学中的“3E”,即Energy(能量)、Entropy(熵)和Entanglement(纠缠)。
Energy恐怕是这三个E中我们最熟悉的一个了,然而我们可能不熟悉的是,能量所代表的并不是可以还原到每个粒子的基本属性,而是一个制约整个系统守恒特性的“系统”属性,而且它和系统所处时空中时间流逝的均匀性密切相关。
Entropy是一个最容易让普通读者摸不着头脑的物理学概念,但却 ............
书籍插图:
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