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科学之美:从大爆炸到数字时代


科学之美:从大爆炸到数字时代

作  者:[加] David Orrell(戴维·欧瑞尔)

译  者:潘志刚

出 版 社:电子工业出版社

出版时间:2015年01月

定  价:45.00

I S B N :9787121235474

所属分类: 大众新知(科普) > 自然科学

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书评书荐

TOP内容简介

在本书中,应用数学家兼畅销书作者戴维欧瑞尔对真理与美两者之间的关系提出了质疑,阐述了“数学优雅”这一概念如何为科学家理解自然赋予灵感,有时又如何误导了他们的努力方向。
欧瑞尔为我们讲述了古希腊人如何基于音乐和谐与完美几何的理念为这个世界建立物理模型;这一理想模型随后被另一同样美丽的建模项目所取代,而该项目的基础正是牛顿的“理性力学”,该理论将宇宙规律简化为一些优雅的方程。欧瑞尔进而开始转向介绍当代前沿物理学理论,诸如超对称弦理论。与之前的众多理论一样,这一理论的提出与流行也再次受到了人们深层审美观的影响。他清晰地为我们阐明了物理学家们在历史上的考察结果,以及近期的研究成果,包括希格斯玻色子的发现。
最终,他将讨论范围扩展到了物理学以外的领域,如经济学、建筑学,还有健康医疗领域。欧瑞尔在书中提出质疑:潜藏在人类文化背后的审美准则是否正是一种反映我们解释、理解世界结构的精准方式?而且,他还指明,这一方式正在向一种新的科学审美观转变。

TOP作者简介

潘志刚,男,毕业于中国传媒大学数学与应用数学专业毕业,硕士研究生。现就职于环球时报在线(北京)文化传播有限公司。

TOP目录

前 言 / xiii
科学与艺术的碰撞 / xv
T恤上的宇宙 / xvii
科学:一个爱情故事 / xx
心智模式 / xxiv

第一部分 着迷 / 01
1 和谐 / 03
数字就是一切 / 05
天体的和谐 / 07
标准模型 / 10
对称与比例 / 12
不朽的美丽 / 13
重生 / 15
神圣的革命 / 19
世界的和谐 / 20
时钟宇宙 / 24
2 完整 / 27
宁静美学 / 29
人体的四种体液 / 31
整体性的缺失 / 33
整数 / 35
八行周期律 / 37
当下的思考 / 39
缥缈的振动 / 42
原子美学 / 44
3 光辉 / 51
好的形式 / 53
阶级结构 / 56
加速器 / 58
守恒定律 / 59
保存能量 / 61
放射物 / 62
转变 / 64
原子与真空 / 68
没有改变 / 71

第二部分 复杂 / 75
4 弯曲的宇宙 / 77
后毕达哥拉斯几何 / 79
下降的感受 / 80
全部歪斜 / 83
完美的宇宙 / 85
信仰的飞跃 / 86
玻尔原子 / 88
量子地址 / 90
具有音乐性的原子 / 92
波动方程 / 94
不确定性原理 / 95
模糊逻辑 / 98
薛定谔的猫 / 100
量子美学 / 102
超现实主义科学 / 104
5 男性哲学 / 107
性别差异 / 109
男性注视 / 113
分裂原子 / 114
中子炮 / 116
怎样建造一颗原子弹 / 118
大科学 / 121
可怕的对称 / 123
这是一个疯狂的世界 / 126
6 统一 / 129
单一之爱 / 131
加速器竞赛 / 134
对撞机 / 140
一个更大的枪 / 141
追逐统一 / 143
粒子爆炸 / 145
毕达哥拉斯的方式 / 147
真与美 / 149
标准模型 / 152
7 破碎的镜像 / 157
圆形之力 / 160
球体的力 / 163
破碎的对称 / 164
色盲 / 165
超球体 / 167
美意味着什么 / 168
弦理论 / 171
超级模型 / 173
传统的美 / 177
万能工匠对称性 / 181

第三部分 成熟 / 185
8 影子世界 / 187
暗物质 / 189
完美模型 / 191
乌云 / 195
标准气候模型 / 197
不确定性原理 / 200
原子生物学 / 202
中心法则 / 204
虚拟人类 / 208
不动点经济学 / 210
完美模型Ⅱ / 213
暗能量 / 216
世界观 / 221
9 虚拟宇宙 / 225
机器美学 / 228
多个世界 / 232
宇宙骗局 / 233
终极系综 / 235
虚拟宇宙 / 237
模型修饰 / 240
衰败的科学 / 243
10 右脑引领宇宙 / 247
量子思维 / 249
双脑 / 252
物理学的悲剧 / 255
权力意志 / 257
杰纳斯效应 / 259
生命科学 / 264
未来图景 / 268
弱作用力 / 271

TOP书摘

科学与艺术的碰撞

  通常来说,人们既不会把科学当成一项审美追求,也不会把大型强子对撞机这种粒子加速器工程看成是一个极其昂贵的艺术装置。毕竟,科学的全部重要性在于客观与公正。在某种意义上,一个理论(或者一个实验)是丑陋的还是具有吸引力并不需要被纳入考量,重要的是这个理论是否有效。至于美,是(非现代)艺术博物馆的管辖范围。

  可以确定的是,如果你仔细阅读科学期刊,你将几乎不会在其中看到表象、美感与优雅。没有人会因为自己的理论比竞争者的好看而宣称自己的理论更好。在大型强子对撞机中获得的科学发现也并不是通过选美比赛的方式来评估的。但是,如果你听到过科学家们之间的谈话,或者读过他们的一些非专业类文章,你会从中看到一个非常不同的画面:科学家们普遍接受,美与真理是神秘的,而且密不可分。确实,科学的核心驱动似乎既是探求真理,也是寻找美,条件是它们将在同一地方被发现。

  数学家与哲学家伯特兰·罗素(Betrand Russell)写道:“数学,如果我们正确地看它,它不但拥有真理,而且也具有至高的美。正如雕刻之美,它是一种冷酷而严肃的美,这种美不会投合我们天性软弱的方面, 这种美没有绘画或音乐那些华丽的装饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到只有最伟大的艺术才能显现的那种严格的完满境地。”G. H. 哈代(G. H. Hardy)在1940年出版的《一个数学家的辩白》(A Mathematician’s Apology)中写道:“数学家的模式同画家和诗人的模式一样,它们一定是美的;数学概念就像颜料和水彩,一定会通过某种和谐的方式组合在一起。”美是第一检验标准:世界上没有丑陋数学的容身之地。法国数学家、物理学家亨利·庞加莱(Henri Poincare)相信,“数学之美的感受,数形协调的感受,几何优雅的感受……这些所有数学家都能认出的真实的审美感受”起到了“精致的过滤器”的作用,科学家们可以通过这些感受识别出那些本质上真实有用的模式。

  英国物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)认为,数学世界与物理世界的一致性在于“把美置于方程式中比让它们符合实验更重要。”在物理学探测到反物质之前,他使用一个非常优雅的数学方程式假设了反物质的存在,因此证明了自己的观点。当被问起如何支持他说过的“在工作中总是选择美而非真理”时,数学家与理论物理学家赫尔曼·外尔(Hermann Weyl)提到他关于重力测量的思想,这一思想虽然在重力测量方面是错误的,但它后来重塑了物理学的其他领域,我们将在第7章对此进行讨论。物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)在20世纪60年代的一篇论文中描述了自然科学中美丽的数学的“不合理有效性”。物理学家默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)在最近的一次谈话中指出,在基础物理领域中,“比起粗糙的理论,美丽而且优雅的理论是正确性的可能性更大。这是如此的显著而且不可思议。”物理学家徐一鸿(Anthony Zee)认为,“基础数学的战斗口号是,将美放在第一位,真理将会照顾好自己!”

  对于美学价值的兴致甚至延伸到了科学装置设计师之中。罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)是美国伊利诺伊州费米国家加速器实验室(Fermilab)的所长。1969年,当威尔逊被国会征召为该实验室辩护时,他表明,它的价值与国家安全没有任何关系。“它只与我们眼中对彼此的尊重有关,它只与人类的尊严有关,它只与我们对文化的热爱有关……它与这些事情相关:我们是好的画家吗?我们是好的建筑师吗?我们是伟大的诗人吗?我是说那些在我们的国家中,我们出于爱国之心所真正感到尊敬与荣耀的所有事情……它除了帮助我们认为祖国更值得我们保护以外, 与直接保卫国家并无任何关系。”后来,他通过促成费米国家加速器实验室的建筑设计证明了自己的观点,这些建筑包括一座以法国博韦的一个大教堂为原型的辉煌主楼。

  威尔逊面对国会的陈述也许缺少了一点诚意;虽然他是如此宣称费米实验的价值,但在冷战的高峰时期,人们普遍认为像粒子加速器这样的高科技工程是与国防安全密切相关的,这也是它可以获得大量资金的原因。甚至当我在20世纪90年代为超导超大型加速器(Superconducting Super Collider)进行设计工作时——这一项目原本是作为费米实验室的继承者,后来被取消了——我都能感受到这一项目的准军事性质,大部分工作是由国防契约企业来执行的。无论如何,威尔逊所说的仍然是高度的真理,并且显而易见的是,如果有人期望从大型强子对撞机中能发射一束死亡光线,他可能会对此感到失望。

TOP其它信息

装  帧:平装

页  数:296

版  次:1

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