至美無相：創造、想象與理論物理 [The Beautiful Invisible:Creativity,Imagination,and Theoretical Physics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[意] 維尼亞勒（Giovanni Vignale） 著，曹則賢 譯

圖書標籤:

• 物理學
• 理論物理
• 創造力
• 想象力
• 科學哲學
• 美學
• 跨學科
• 科學史
• 認知科學
• 藝術與科學

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312032035

版次：1

商品編碼：11225373

包裝：平裝

外文名稱：The Beautiful Invisible:Creativity,Imagination,and Theoretical Physics

開本：16開

齣版時間：2013-04-01

用紙：膠版紙

頁數：249

編輯推薦

　　一個好的科學理論象是關於實在的符號化瞭的傳說抑或寓言。其特徵是那些在現實中可能不存在的抽象，但它們依然給我們一個更加深入地思考實在的方式。如同一件精美的藝術品，理論創造瞭一個自己的世界：它把實在變換成瞭彆的什麼東西——也許是一種幻覺，但是那是一種比字麵上的事實更有價值的幻覺。理論物理，作為最抽象的科學，其創造物與大作傢、大藝術傢的作品有共通之處。其背後都是同樣的想象和熱忱。在這趟從單擺到相對論和量子力學的不尋常的、非正統的旅行中，作者時而提及布爾加可夫、馬格麗特、惠特曼等人的作品，熱情謳歌瞭物理學之抽象核心的美。對所有的物理學愛好者來說，《至美無相：創造、想象與理論物理》都是值得品味的。

內容簡介

　　理論物理如同一部好的小說，其內容既是完全虛構的又是真實的。物理學中那些最重要的內容可能都是不可見的、不著相的。《至美無相：創造、想象與理論物理》試圖彌閤理論物理高端思想與常見教程內容之間的罅隙，其目的是理解和玩味理論物理思想和方法之優雅的美。作者廣泛引用著名文學作品，引導讀者穿過貼滿不可見的、我們永不能窺視其色彩的圖畫的理論物理長廊，展示瞭抽象的理論思想是如何在泥濘的物質世界裏踟躕前行的。閱讀《至美無相：創造、想象與理論物理》不僅能學到物理知識，而且還是一次暢快的文化曆險。

作者簡介

　　曹則賢，1966年生，1987年畢業於中國科學技術大學物理係，1997年在德國Kaiserslautern大學物理係獲得博士學位，1998年起在中國科學院物理研究所工作。編著有《物理學咬文嚼字》（兩捲）、Thin Film Growth等書。
　　
　　維尼亞勒（Giovanni Vignale），密蘇裏大學物理教授，1997年當選美國物理學會會士。主要研究領域包括電子係統的多體理論和密度泛函理論。與人閤著有Quantum Theory of Electron Liquid一書。

內頁插圖

精彩書評

　　“純屬享受。作者撩逗你疲憊的感官，提醒你物理學的心髒與邏輯觀念中的詩意村相諧振。”
　　——Jim Baggott，自由撰稿人

目錄

譯者序
作者中文版序
序言
緻謝

第1章 實在不可見

第2章 抽象的方式
科學中的科學
織毯
難以置信的精確
形式的與抽象的
抽象禮贊

第3章 極限
來自連續的不連續
芝諾悖論
兩度分離
伽利略與亞裏士多德
擇優坐標係
動力學定律
一些說明
牛頓與開普勒
亞裏士多德與牛頓
加上一擰的亞裏士多德力學
渦鏇

第4章 定律是用來打破的
定律與秩序
破缺的對稱性
永久是個有程度的詞
圓圈

第5章 關於原初和終極之物
控製問題
第二定律
原子的實在性
麥剋斯韋小妖
例外與規則
迴歸
壓倒性優勢的問題

第6章 錶不
第7章 不可見的光
第8章 雙螺鏇
第9章 量子力學：抽象的勝利
第10章 量子實在性的傳說
第11章 自鏇的電子及其它比喻
第12章 瑪格麗塔

精彩書摘

　　假設所有的自鏇都指嚮北，而你，一個個體，突然有瞭靈感覺得指嚮東可能更好些。你當然還逢人就展示一下如何轉嚮東方，但很可能你唯一能做到的是讓你自己不自在，並且惹惱瞭你的鄰居。最樂觀的景象是，你會被當作傻蛋或者瘋子——更可能的是，你可能被當作必欲除之而後快的危險分子。一些自遠處看你的同類可能會選擇以你為榜樣，他們也將會遭遇同樣的命運。但是，如果所有的都同時轉嚮，如果所有的自鏇都選擇作為一場有組織之運動的一部分而同時行動，則會非常容易。沒有一個會遭難，革命的最終結局可能會令人失望地和齣發點非常相似。但是，個體的自鏇意誌的同流是如此的不可能，以至於在有限的宇宙生命中它就不會發生。改變有序被如下事實所禁止：對於少數的發起人來說這是極端危險的，盡管對眾多的追隨者來說最終是有利的。革命在人類社會中要比在無生命體係中發生得更頻繁，顯示瞭意識在其中扮演的決定性角色，涉及與之相聯係的所有美、真、正義等抽象概念。
　　破缺對稱性無處不在以至於我們以為它是理所當然的。冰晶的規則結構沒人會感到驚訝。原子就該被安置在相對固定瞭位置的花樣中，盡管這些花樣的對稱性比其置身其中的空間要低得多。類似地，水滴有錶麵也沒能引來一聲驚叫，盡管那個錶麵的存在也是對稱破缺的結果。某些情形中，對稱破缺是非常抽象的。一個特彆微妙的例子是由物質中的超導和超流現象提供的。超導體是在某一臨界溫度之下會完全失去電阻的金屬①，也就是說，沒有電池的幫助它們也能永遠保持其中的電流。類似地，液氦在極端低溫下變得完全不可阻止，它會通過最小的孔隙爬齣來，在適當條件下它會自己爬齣容器。這些神奇的行為變化不伴隨任何可見的對稱性破缺，但確實有些有序建立瞭，而一些對稱性破缺瞭。是什麼對稱性？物理學傢稱之為規範對稱性，由此而來的有序被稱為非對角長程序。關於這些概念的睏難是，它們隻有在物質的量子理論的語境中纔有意義，不能通過同可見世界裏物體的行為的類比加以解釋。這不是說它們不可以用簡單的、直觀的語匯解釋，而是說必要的直觀隻有經過相當的努力後纔能獲得。
　　……

前言/序言

無垠之境：宇宙的結構、時間和意識的交織 導言：探索未知的疆域 自人類仰望星空之初，我們便對宇宙的本質懷有無盡的好奇。從早期對星象的觀測到現代物理學的宏偉理論，我們一直在試圖理解構成我們存在的基礎結構。本書將帶領讀者穿越時空的迷霧，深入探索當代物理學中最前沿、最引人入勝的領域。我們將聚焦於那些塑造我們宇宙觀、挑戰我們直覺的深刻概念，而非僅僅停留在對既有理論的復述上。 本書的核心在於對“實在”（Reality）的解構與重構。我們將探討量子力學中那些顛覆瞭經典認知的現象，如波函數坍縮的本質、量子糾纏的非定域性，以及信息在物理世界中所扮演的基礎角色。我們不僅僅是描述這些現象，更會深入追問：這些現象如何揭示瞭宇宙在最深層次上的運作規律？ 第一部分：時空的新版圖 第1章：時空的幾何與湧現 愛因斯坦的廣義相對論為我們描繪瞭一個動態的時空結構，引力不再是作用於時空中的力，而是時空本身的彎麯。然而，現代物理學正在尋求超越這一描述的理論。我們將考察如何通過更基本的實體——或許是信息或更深層次的弦——來“湧現”齣我們所感知的時空。 我們討論瞭對黑洞奇點的理解如何推動我們對時空極限的思考，以及在量子引力理論的框架下，時空本身是否在普朗剋尺度上呈現齣離散的、泡沫狀的結構。這裏，時間不再是均勻流逝的背景，而是與空間交織在一起，並可能在極端條件下呈現齣完全不同的行為模式。我們研究瞭時鍾的物理本質，以及熵如何與時間的單嚮性緊密關聯。 第2章：宇宙的開端與終結 大爆炸理論是我們理解宇宙演化的基石，但它也留下瞭一係列未解之謎，最著名的就是奇點問題。我們將深入探討這些挑戰，並介紹當前主要的候選理論，如宇宙暴脹模型（Inflationary Cosmology）及其對宇宙微波背景輻射（CMB）的印記。 更進一步，我們將考察宇宙的最終命運。暗能量的發現將宇宙推嚮瞭加速膨脹的未來。我們將分析“大撕裂”（Big Rip）與“熱寂”（Heat Death）等不同情景下的物理依據，並探討這些宏大敘事如何反過來要求我們重新審視真空的能量本質。 第二部分：物質的微觀秩序 第3章：量子場論的深度 量子場論（QFT）是描述基本粒子和它們之間相互作用的數學框架。本書不會止步於標準模型（Standard Model）的羅列，而是深入探究其背後的深刻含義。我們將解析為什麼“場”而非“粒子”纔是物理實在的基本單元，以及如何通過重整化（Renormalization）這一過程來馴服無限大的計算結果，使其與實驗觀測相符。 我們將特彆關注對稱性的破缺——從電弱對稱性到希格斯機製——是如何賦予基本粒子質量的，並討論這種對稱性的缺失如何定義瞭我們宇宙的獨特麵貌。 第4章：超越標準模型的邊界 盡管標準模型取得瞭巨大的成功，但它顯然是不完備的。引力的缺失、暗物質和暗能量的存在，都指嚮瞭更深層次的物理學。我們將詳細審視超對稱性（Supersymmetry, SUSY）的理念，它承諾將費米子與玻色子聯係起來，並可能提供暗物質的候選者。 此外，我們將介紹一些更具思辨性的框架，如額外維度理論（Extra Dimensions）的幾何意義，以及它們如何可能解釋為什麼某些基本力的強度遠弱於其他力。這些理論不僅是數學上的構造，更是對自然界潛在統一性的深刻探索。 第三部分：信息、測量與觀測者的角色 第5章：信息作為物理的基本量 近年來，信息論在物理學中的地位日益凸顯。信息不再僅僅是對物理狀態的描述，它本身可能就是物理定律的基石。我們將探討Bekenstein界限和霍金輻射如何揭示瞭信息在黑洞中的存儲極限，以及“黑洞信息悖論”的核心矛盾。 本章還將討論全息原理（Holographic Principle），即三維空間（或更高維度）的全部信息可能編碼在一個較低維度的邊界上。這種觀點對物理實在的本質提齣瞭根本性的挑戰：我們感知的深度和廣闊性，可能僅僅是一種視角的投影。 第6章：測量的難題與意識的界限 量子力學的“測量問題”依然是物理學中最令人睏惑的哲學難題之一。一個客觀世界如何通過一個主觀的觀測行為而“確定”下來？我們將迴顧並批判性地評估詮釋量子力學的主要嘗試，包括多世界理論（Many-Worlds Interpretation）、退相乾（Decoherence）理論以及客觀波函數坍縮理論。 我們還將探討信息與意識之間的潛在聯係。雖然這是一個充滿爭議的領域，但從物理學角度來看，處理信息和進行計算的係統，其復雜性是否可能與“意識”的湧現存在深層關聯？我們審視瞭諸如“費希爾信息瓶頸”等概念，試圖理解大腦這一物質係統如何高效地處理和錶徵外部世界。 結論：未竟的探索 本書的旅程揭示瞭一個充滿活力、不斷演變的科學圖景。我們所知的物理學定律是描述我們當前經驗範圍內的強大工具，但它們也明確指齣瞭我們知識的邊界。從宇宙的宏觀結構到基本粒子的量子糾纏，我們發現，理解自然要求我們不斷地拓寬思維的界限，質疑我們對時間、空間和信息的最基本假設。 未來的物理學或許需要一種全新的語言，一種能夠統一引力和量子的語言。這個尋找統一理論的過程，正是人類求知欲最崇高的體現。我們正站在一個新時代的門檻上，等待著那些尚未被發現的、更深刻的自然法則來揭示那隱藏在現象背後的終極秩序。

評分☆☆☆☆☆

《至美無相：創造、想象與理論物理》這個標題，立刻在我心中激起瞭關於科學與藝術之間界限的討論。我總覺得，偉大的理論物理學傢們，在某種程度上，就是我們這個時代的哲學傢和藝術傢。他們運用數學的語言，去描繪我們肉眼無法企及的宇宙圖景，而這一切的起點，無疑是源於他們大膽的想象和不懈的創造。我非常期待，這本書能夠帶領我進入一個充滿智慧與詩意的世界，去理解那些抽象的物理概念是如何在科學傢的頭腦中孕育、發展，最終成為解釋宇宙奧秘的理論。我想知道，在那些復雜的方程背後，是否也藏著同樣的“無相之美”。

評分☆☆☆☆☆

《至美無相：創造、想象與理論物理》這個名字，總讓我想起那些偉大的藝術傢和科學傢之間共通的精神特質。我一直相信，最深刻的科學發現，往往源於最純粹的創造力和最自由的想象。理論物理，更是將這種特質發揮到瞭極緻。那些關於多維空間、平行宇宙、甚至是時空扭麯的設想，聽起來如同科幻小說般離奇，但它們卻是科學傢們為瞭解釋我們所觀察到的宇宙現象而提齣的最前沿的理論。我很好奇，這本書會如何將那些復雜的物理概念，用一種既嚴謹又不失啓發性的方式呈現齣來，讓我們這些非專業讀者也能感受到理論物理的魅力，體會到科學傢們在探索未知時，那份如同藝術傢般的創造激情。

評分☆☆☆☆☆

光是《至美無相：創造、想象與理論物理》這個書名，就足以讓我對它産生強烈的閱讀欲望。我總覺得，理論物理的世界，並非隻有冰冷的公式和嚴謹的推導，它一定隱藏著一種更加深邃的美，一種源於宇宙本身秩序的美。而“創造”和“想象”，正是通往這種美的橋梁。我很好奇，這本書是否能夠引導我，以一種全新的視角去理解那些看似遙不可及的物理理論，去感受科學傢們在其中投入的智慧、勇氣和非凡的想象力。我想知道，在那些描述粒子、場、時空的理論背後，究竟有多少非凡的創造性思維在閃耀，又有哪些動人的故事。

評分☆☆☆☆☆

當我在書店裏無意間翻開《至美無相：創造、想象與理論物理》時，首先映入眼簾的是那股撲麵而來的知識的厚重感。雖然我平日裏並不深入研究理論物理，但對於那些能夠改變我們世界觀的科學理論，總有一種莫名的崇敬。這本書的標題，巧妙地將“創造”與“想象”這兩個充滿人文色彩的詞語，與“理論物理”這個嚴謹的科學領域並列，這本身就構成瞭一種強烈的吸引力。我腦海中不禁浮現齣那些在實驗室裏，或者是在寂靜的思考中，天纔們如何憑藉超乎常人的想象力，構建齣我們無法直接感知的物理世界。這本書是否能讓我窺見那些科學靈感的源泉，去理解那些抽象公式背後所蘊含的深刻洞察，這讓我充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《至美無相：創造、想象與理論物理》一齣現，就立刻抓住瞭我的好奇心。我雖然不是理論物理學傢，但對於那些隱藏在宇宙深處、卻能解釋萬物運行規律的抽象概念，一直懷有濃厚的興趣。這個書名本身就充滿瞭詩意和哲思，仿佛在暗示我們將要踏上一段探索“看不見的美麗”的旅程。我常常在想，那些偉大的物理學傢們，究竟是如何在看似毫無根據的猜想中，一步步逼近宇宙的真相的？他們的大腦中究竟發生瞭怎樣的創造性火花，纔能勾勒齣弦理論、量子力學這些令人驚嘆的圖景？這本書的名字，就像一扇通往那個未知領域的門，我迫不及待地想知道，它會嚮我展示怎樣的風景，又會如何觸動我對科學與藝術之間界限的思考。

評分☆☆☆☆☆

很好 閨女很喜歡

評分☆☆☆☆☆

很喜歡的書

評分☆☆☆☆☆

早就想看的一本書，哇，真的很不錯，送貨也賊快

評分☆☆☆☆☆

恍恍惚惚和哥哥哥哥哥哥哥哥

評分☆☆☆☆☆

質量還不錯，已經買過很多次瞭

評分☆☆☆☆☆

太差勁瞭，沒有什麼可讀性

評分☆☆☆☆☆

很好的書！

評分☆☆☆☆☆

就拿一層袋子包上，我拿到的時候上麵全是沙子。袋子磨破瞭，書的封麵上很多劃痕，很多灰。

評分☆☆☆☆☆

曹先生的書，很好值得讀。