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萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美

萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美

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9789862623305
法蘭克•維爾澤克
周念縈
貓頭鷹
2017年9月30日
250.00  元
HK$ 212.5  






ISBN:9789862623305
  • 叢書系列:貓頭鷹書房
  • 規格:精裝 / 480頁 / 23 x 17 x 3.6 cm / 普通級
    貓頭鷹書房


  • 自然科普 > 科普叢書

















    物理世界體現了美麗。
    物理世界充滿了痛苦、紛亂與壓抑。
    無論如何,我們都不該忘記另一面的存在。——維爾澤克

    2004年諾貝爾物理獎得主維爾澤克,從研究自然界的最小組成單位而獲獎,繼而轉身朝向廣袤的世界,不禁提出大哉問:宇宙萬物的結構是否體現了「美」的設計?

    《萬物皆數》是一位諾獎大物理學家在自然哲學領地裡思辨的成果。他以一種詩意的語言來寫作,雄心勃勃地追求「物理之美」與「藝術之美」的和諧。
    ——陳瑞麟(國立中正大學哲學系系主任)

    本書重點:

    作者帶領我們綜覽西方古典物理史上的孜孜矻矻,更進一步引領我們看見物理學中的純粹概念,從理想一步步逼近真實,每一次關於真實的發現,我們對世界的了解更趨完美,也從中體會科學背後深刻的哲學基礎與觀點。

    「上帝的偉大與榮耀在他所有的作品中奇妙閃耀,尤其是可從天空那本打開的書中讀到……」——伽利略

    畢達哥拉斯導出「畢氏定理」,「世界」第一次與「數字」產生連結——畢氏企圖推演萬物與數字的關係,認定萬物存在理想而優美的設計。柏拉圖的洞穴寓言與正多面體同樣傳達出「真實」應是美好理想的構成與投影。從畢氏與柏拉圖開始,世界的組成即與心智中的理想串連起來……

    「我們不得不這麼覺得,這些數學公式獨立存在,並具有自己的智慧,比我們還聰明,甚至比發明者還聰明;人類得到的總是超過原先放進去的。」——赫茲

    牛頓是古典物理的創始人,以精確度量與嚴謹的宇宙觀。取代以主觀好惡判斷日常。而寫出電磁方程組的馬克士威,更帶來全新的視野與方法:因為對稱性而補全的電磁方程組,不僅統一電與磁,並解釋光的存在,直至今天成為電磁學的穩固基礎。原來方程式如同一般物體具有對稱性!大自然基本法則的無數方程式,更充滿大量的對稱性!

    「宇宙最不能理解之處,在於它可以被理解。」——愛因斯坦
    「物質告訴時空如何彎曲,時空告訴物質如何移動。」——惠勒

    從波耳原子模型中看見駐波;從愛因斯坦相對論中看見伽利略不變性;從量子色動力學中又再度看見馬克士威。原來世界不只是可以用物理法則詮釋,乍看不同的法則彼此之間彷若鏡面裡外,相互輝映。看完此書,你將會發現,自然的基礎是如此精簡至極,極度對稱的方程式可將其特性表露無遺。 而物體構成的世界又是如此廣大無邊,變化無窮無盡。

    書末收入作者精心編纂的《物理小辭典》,凡是涉及內文的重要的名詞與概念都加以定義與說明,以饗喜歡知識卻不見得是科學專家的讀者;或配合內文延伸閱讀,或當成獨立的科學小辭典。為方便查閱,中文版特別採取英文排序,由封底開卷。

    國內外專業書評及推薦

    *人類自古就對世間事物的美投以主觀的眼光。然而,大自然亦自有其一套審美標準。不同的是,自然定律永恆不變。作為物理學家,法蘭克?維爾澤克一生致力在科學道路之上尋找大自然對美的定義。這本書,可以說是維爾澤克的一個總結:對稱性和經濟性。

    我有時會問自己:一本好的科學普及書籍,應該如何寫?我漸漸發現,好的普及讀物不應單向傳達知識,那是教科書的任務。一部好的普及讀物,應該與讀者產生共鳴。維爾澤克以科學家為主軸,把兩千五百年物理史娓娓道來,解構科學與人類的?係。

    我誠意推薦《萬物皆數》。
    ——余海?(瑞典皇家理工學院粒子及天體粒子研究組博士)

    *格物窮理的科學家能談美、問美、論美嗎?美的定義是心證的,但對少年即英俊的理論物理學家維爾澤克而言,「美」在於瀰漫並管理宇宙的定律,乃是有序、有層理、簡約 而饒富對稱的。而定律本身,竟又與「物」互為表裡,就像太極之生兩儀,以臻無窮。心與物、美與真,造物竟以不變為其變化的法則!來、來欣賞大師為你娓娓道來那導引他一生的熱情,同享人類所認知宇宙萬象背後的極簡與諧和吧!——侯維恕(台大物理系講座教授)

    *對於有幸曾經親聆維爾澤克教授演講的我來說,其博學以及獨到的見地絕對不是他能用以征服聽眾的唯一法寶。事實上,他還能夠以深入淺出的方式,當場讓人直接體會艱深理論以及繁複數學背後的物理意義。光憑這一點,就讓我自嘆弗如!而維爾澤克教授這本書,也完全承繼了他這令人鼓掌叫好的一貫風格。當我第一次打開它的時候,就顧不得囫圇吞棗的禁忌,忍不住一口氣把它讀完。維爾澤克教授的書就是有這種魅力。——陳義裕(台大物理系終身特聘教授)

    *這是一扇美妙的科學窗口,讓我們窺探科學在自然、藝術與日常經驗上扮演的角色。以量子物理學研究贏得諾貝爾?的維爾澤克,為我們呈現一本深入淺出、思慮縝密和優美流暢的著作。——艾碧柯恩《商業周刊》

    *任何想知道科學如何昇華超越的人士,都應該閱讀這本書。——迪帕.科波拉(醫學博士)

    *維爾澤克帶領讀者,以專業導覽穿越二千五百年的哲學和物理學之旅……這本書趣味昂然,因為作者秉持上窮碧落下黃泉的興趣,鑽研探尋人類所歷經的種種對稱之美……他完成一項罕見創舉:直探永恆的主題,成就這本具有濃厚人文深度的書本。——《華爾街日報》

    *具啟發性且深入淺出……維爾澤克文藻優美引人入勝……無論大自然最終給予何種答案,且讓我們以聰慧但謙卑之心,愉悅沈浸其中。——《高等教育紀事》

    *在維爾澤克書中,自然方程式之美融合文學之美,終臻藝術之傑作。——《科學新聞》

    *引人入勝,欲罷不能……不是爬梳資料堆砌成章,而是巧妙地重新架構現代物理學的諸多基本概念……維爾澤克下筆前已胸有成竹,讓人讀來輕鬆愉快。——《洛杉磯書評》

    *文思巧妙!在大眾科普讀物中獨樹一幟。適合每一位愛書人……《萬物皆數》讓我們想起科學與藝術的諸多關連,也讓我們對於人類揭開自然奧妙的成就拍案讚嘆!——《今日物理》

    *《萬物皆數》既對廣大未開拓的領土進行精彩的探索,也為粒子物理學發展提供創意獨意的指南。——《自然》

    專業熱情推薦(按姓氏筆畫序)
    吳茂昆(中研院院士、美國科學院海外院士)
    余海?(瑞典皇家理工學院粒子及天體粒子研究組博士)
    侯維恕(台大物理系講座教授)
    高涌泉(台大物理系教授)
    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
    陳瑞麟(國立中正大學哲學系系主任)
    陳義裕(台大物理系終身特聘教授)

    ◎「吳大猷科普翻譯獎」得主精心翻譯
    ◎郭兆林(史丹佛大學物理系教授)審定






    目次:
    【推薦序】 相信「美」!� 陳瑞麟
    【審定序】且以「美」理解宇宙萬物� 郭兆林
    國內外專業書評及推薦

    第一章????問題
    第二章????畢達哥拉斯(一):思想與物體
    第三章????畢達哥拉斯(二):數與和諧
    第四章????柏拉圖(一):從對稱而生的結構——柏拉圖正多面體
    第五章????柏拉圖(二):逃離洞穴
    第六章????牛頓(一):方法與瘋狂
    第七章????牛頓(二):色彩
    第八章????牛頓(三):動力學之美
    第九章????馬克士威(一):上帝的美感
    第十章????馬克士威(二):認知大門
    第十一章???? 對稱前奏曲
    第十二章???? 量子美(一):天籟之音
    第十三章???? 對稱(一):愛因斯坦的兩大步
    第十四章???? 量子美(二):豐盈富足
    第十五章???? 對稱(二):局部色彩
    第十六章???? 量子美(三):自然核心之美
    第十七章???? 對稱(三):諾特——時間、能量與理智
    第十八章???? 量子美(四):相信「美」
    第十九章???? 優美的答案?
    附錄:時間表、注釋、延伸閱讀、圖片來源、索引
    《物理小辭典》(請由封底開卷)






    相信「美」!
    陳瑞麟(中正大學哲學系系主任)

      對大多數人而言,艱深晦澀的物理學和「美」實在八竿子扯不上關係,本書作者維爾澤克──2004年諾貝爾物理獎得主──卻偏偏從「世界是否具體實現了優美的想法?」這個問題出發,寫了《萬物皆數》這本書。你可能會反應:天啊!是不是又有科學家過於熱衷研究物理到腦袋短路了?
      事實上,「美」這個看似相當主觀、只存在於藝術領域中的價值與概念,一再地重現於諾貝爾級的大物理學家的著作中,例如費曼(Richard Feynman)的《物理之美》(The Character of Physical Law)以「美感」為起點討論物理定律的特性;溫伯格(Steven Weinberg)的《最終理論》(Dreams of A Final Theory)專章討論物理理論之美,標題即「美的理論」;《楊振寧傳──規範與對稱之美》有一章描述楊振寧為「追求科學美感的獨行者」...這些大物理學家對於物理之美的感受與表達,已經構成物理學的一個深厚的傳統,可以回溯到愛因斯坦、馬克士威,甚至被尊為「現代物理之父」的伽利略。
    伽利略在他倡議哥白尼天文學的著作《兩個主要世界體系的對話》中,透過對話者之口問:「是否真實的必定就是美的?」 我們恍然大悟,維爾澤克寫《萬物皆數》的目的正是想回答伽利略以降大物理學家念茲在茲的大哉問。然而,之前的那些著作雖然討論「美感」或「美學」在物理研究中扮演的角色,卻集中在物理學內部,似乎預設「物理之美」與「藝術之美」的區分。《萬物皆數》的內容涉及更多藝術,維爾澤克雄心勃勃地想追求「物理之美」與「藝術之美」的和諧,甚至有意識地以一種詩意的語言來寫作本書,以體現內容和表達的一致之美。可以這麼說,維爾澤克雄心地追求「自然之美」、「物理之美」、「思想之美」、「表達之美」和「藝術之美」的大一統──這個雄心表現在他的詩意文字、表現在討論「概念與真實」、「心智與物質」等哲學議題上,也簡潔俐落地表現在「真實?z想」這條公式上──它的意義是「真實」和「理想」(心智中的數學理念)互相趨近、和諧、互補。
    為什麼對大多數人深奧難解的當代物理理論會體現出美呢?關鍵在於本書的核心主旨:萬物皆數。更精確地說,是使用簡潔、對稱的數學方程式來表達的自然定律,千錘百煉地通過無數實驗的考驗,精確地吻合了無數經驗,使得我們不得不接受它們再現了真實(萬物背後的理),在追求這樣再現真實的過程中,物理學家感受到「減一分則太少、增一分則太多」的美。可是,要談「萬物皆數」這樣的觀念,不能不溯源至希臘哲學家畢達哥拉斯。
    維爾澤克因此從事一個回溯最初源頭,再循著發源以來的歷史順序,為讀者導覽畢達哥拉斯、柏拉圖、牛頓、馬克士威、愛因斯坦、諾特等哲學、物理和數學大師的思想。就此看來,《萬物皆數》不僅是一本介紹當代物理理論的書籍,也是一本自然哲學史、物理學哲學、科學形上學的著作。「自然哲學」、「物理學哲學」、「科學形上學」這幾個名詞在此可以看成同義詞,都包含探討萬物最終構成成分的問題。 一言以蔽之,《萬物皆數》是一位諾貝爾獎大物理學家在自然哲學領地裡思辨探險的成果,最後「結穴」於「相信美」這一句鏗鏘有力的三字真言。然而,富饒趣味的是:《萬物皆數》的最後一段卻是「美與不美」的對照,維爾澤克寫道:

    物理世界體現了美麗。
    物理世界充滿了痛苦、紛亂與壓抑。
    不管如何,我們都不應該忘記另一面的存在。

    非常弔詭。不是「相信美」嗎?不是一個追求「美」的思辦歷程嗎?那麼,最後為什麼又出現「不美、痛苦、紛亂」等來攪局?要回答這個謎,我們必須理解維爾澤克的另一個核心哲學觀念:互補。「互補」這個觀念是量子力學大師玻爾引入科學,它的精神遙契中國傳統哲學的陰陽互補觀念,維爾澤克也強調這個思想源頭,似乎也展現了一種東西方思想互補的精神。
    在談了很多美學、哲學之後,筆者必須提醒讀者,維爾澤克是物理大師,量子色動力學的開創者之一,他發現了強作用的粒子交換機制,?讀本書也是看一個理論創始者的現身說法,為讀者介紹相關的科學新知。總而言之,任何對於「萬物最終是由什麼東西構成的」這個既是物理又是自然哲學問題感興趣的讀者,都可以在?讀本書的過程中感受到行文優美卻又知識飽足的雙重愉悅享受。





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