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《万物原理》作者: [美]弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)

专题: 想法 简友广场 读书 朋朋精选
作者:刘书朋 来源:原文地址 时间:2022-05-18 17:37:10  阅读:122   网上投稿

。。原作名: Fundamentals:Ten Keys to Reality

。。ISBN: 9787521736250

。。内容简介。。

一位伟大的当代科学家揭示了十项深刻的洞见,阐明了每个人都应该了解的物理世界。

在《万物原理》一书中,诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克以现代科学的深刻启示为基础,对现实进行了简单而深刻的探索。世界是什么,它又是如何运作的?维尔切克通过清晰准确的叙述,加上一份富有感染力的愉悦感,引导我们探索了关于以上问题的理解的基本概念。读完这本书,我们将以一种新的方式来看待我们身处的现实——会发现,它比以前看起来更大、更完整、更陌生。

维尔切克综合了基本的问题、事实和令人眼花缭乱的推测,研究了那些形成我们对宇宙的理解的基础观念:时间、空间、物质、能量、复杂性和互补性。他挖掘基础科学的历史,探索我们知道什么以及我们是如何知道这些的,他带领我们在科学世界的视野中旅行。精彩、清晰、平易近人,这是一场凝聚人类智慧和想象力的盛宴,将扩展你的世界和思维。


。。作者简介。。

弗兰克·维尔切克(Frank Wilczek)

理论物理学家。现任美国麻省理工学院教授,上海交通大学讲席教授、李政道研究所首任所长、物理与天文学院维尔切克量子中心首席科学家。在凝聚态物理、天体物理和粒子物理等多个研究领域均做出了杰出贡献。2004年因在夸克之间强相互作用 理论方面所取得的成就,与戴维·格罗斯和戴维·波利策共同获得诺贝尔物理学奖。因其在理论物理学领域的贡献和成就,还获得了包括樱井奖、狄拉克奖、洛伦兹奖、费萨尔国王国际科学奖等多项国际重要学术奖项,并先后入选美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、荷兰皇家艺术与科学院外籍院士、波兰艺术与科学院院士、瑞典皇家科学院院士。2021年当选中国科学院外籍院士。

译者简介:

柏江竹

中国科学技术大学科技传播系科技哲学专业博士研究生,目前已发表学术论文4篇,参与研究项目二十余项。译著有《极简天文学》、《物质是什么》、《时间的边缘》等,译作曾获为“全国优秀科普作品”。

高苹

哈佛大学理论物理博士,现为MIT理论物理中心博士后,研究兴趣为量子引力、全息原理、量子纠缠和量子混沌等,在学术之外,也热爱公众科普。


。。短评。。

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我们观察到的世界,纷繁复杂丰富多彩;我们发现的物理规律,简洁优美、不可思议!

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太阳输送给地球的能量,是人类当前所消耗的能量的一万倍——所以,研究如何更好的利用太阳能,也许可以彻底解决能源问题。

组合激增:combinational explosion

临时稳定性:provisional stability

破坏一个化学键所需的平均能量 > 1 eV

生命所依赖的能量梯度:太阳表面温度 6000°C(化学键完全破坏)——地球表面温度 20°C(化学键不会破坏)

太阳光子随机的、少量的打破化学键,增加复杂度,同时不会彻底破坏地球上的化学键。

人脑有约 10^11 个神经元,连接方式的数量上限为 2^(10^11),这意味着人脑可以对相当多样的对象进行独立编码。

因为弱力非常弱,所以核反应的速度非常慢,即便在太阳核心也是如此,太阳因而可以燃烧几十亿年。

抛开生命结构那种依赖于化学反应的基础单元,用电容这种可逆的结构作为基础,可以构建灵活而微小的基础单元,然后可以充分利用临时稳定结构的组合激增和电子操作的快速性,所带来的庞大计算力。

在现代计算机中,信息的存储和处理并不是通过整个原子或分子的行为来实现的,而是通过电子的排列和重组。这种做法所涉及的能量会小得多,因此处理速度就可以快得多。这些电子分布在数以万亿计的容器中,容器中的电子浓度较高,电压就低,可以记录为“0”;容器中的电子浓度较低,那么电压就高,可以记录为“1”。如此一来,信息传递便成为可能。通过这种方法,我们创造出了临时稳定单元的组合激增,这是动态复杂性的通用平台。

引自 05. 丰富的物质和能量

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人类信号处理的一个根本限制因素,是神经元互相通信时使用的脑电活动(动作电位)的脉冲之间的间歇期(也称潜伏期)。这个恢复周期将每一秒内脉冲的数量限制为几十到几百次,具体次数取决于神经元的类型。电影通过连续展示一系列静止画面来形成看似会动的影像,每秒展示的画面数(被称为帧率)低于40就可能被人识别出来,也许并非偶然,这个频率刚好足够容纳适度数量的脉冲。这个帧率客观地衡量了我们将视觉信号处理为大脑可以使用的形式的速度。这意味着我们一生中能处理并“理解”大约1000亿幅不同的场景。

引自 02. 丰富的时间

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一些成功的模型需要的计算超出了常人所能及的范围,而它们会导致类似玻尔所说的这种互补性产生,这是相当严重的。现在在国际象棋和围棋这两种曾经被视为人类智力巅峰的竞赛中,最棒的棋手是计算机。我们有大量关于国际象棋和围棋的文献资料,伟大的人类棋手在这些文献中解释了他们用于组织相关知识的概念。但是作为这些领域现在的王者,计算机并不使用这些概念。 人类的概念适用于在运用图像以及进行并行处理等方面拥有超强能力的大脑,不过人类大脑记忆力相对较弱,并且运行速度较慢。计算机可以开发出完全不同的概念,当然它们也可以发现对人类而言有效的概念。它们只需要自己和自己下很多很多盘棋并观察哪一种方法有效即可,换句话说,它们遵循从实践中学习的科学方法。在量子色动力学,也就是我们的强相互作用理论中,科学家发明了一些概念来填补描述夸克、胶子的基本方程同最终出现在大自然中的那些更复杂的物体之间的差距。这些概念帮助我们人类的大脑理解了这些问题。然而,其实目前为止最有效的策略是用最少的指令将运算的工作交给超级计算机。

引自 10. 互补性是思维的拓展

自主、通用的人工智能(AI)可能还需要好几十年才能达到人类的水平。我们发展人工智能的决心不可动摇、进展不可阻挡,除非发生灾难性的战争、气候变化或是瘟疫,否则我们可能只需要一两个世纪就能达成目标。考虑到工程设备在思维速度、感知能力以及体力等方面具有先天的优势,智能水平的顶点将会从没有得到机器帮助的智人过渡到电子人和超级智能身上。基因工程也有可能产生超能力生物。它们会比现在的人类更聪明、更强壮,当然我也希望并期待它们能更有同情心。

引自 10. 互补性是思维的拓展

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T对称性几乎可以被看作基本定律的一项特征,它很接近,但并不完全是。它是更深层次的原理(相对论、量子力学和局域性)作用于这个世界的基本成分的间接结果。

引自 09. 谜团犹存

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