自然科学总论
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108千字
字数
2024-06-01
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主编推荐语
揭开万物真相,一起对抗世界的不确定性。
内容简介
严伯钧联合张首晟基金会及斯坦福大学、普林斯顿大学华人教授共同创作。
用生活中的例子和形象的比喻把前沿硬核知识拆解得明明白白。
用物理知识治好你的精华内耗,拓宽对物理学的认知边界,看懂未来50年科学发展的走向。
目录
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版权信息
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推荐序 引人入胜的现代物理学之旅
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揭示科学的深奥魅力
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前言 推动科学边界,追寻真理轨迹
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阅读科普书籍是最有趣的学习方式
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科学对于人类的意义,就是引发更多的思考和好奇
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宇宙的另一种普适和美
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第一篇 万物由原子构成
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第1章 万物由原子构成
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第2章 从原子物理到弦论
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第3章 还原论的困境
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第二篇 多,即不同
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第4章 量子力学
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玻色-爱因斯坦凝聚
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超流体
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超导体
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半导体
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第5章 相变
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时间反演对称性(time-reversal symmetry)
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第6章 拓扑
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量子霍尔效应
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拓扑绝缘体
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第7章 秩序与无序的斗争
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第8章 时间存在吗?
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第9章 多,即不同
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第三篇 涌现
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第10章 天使粒子
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第11章 凝聚态宇宙
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第12章 复杂的真理
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后记 揭开宇宙的另一种真相
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起初翻开《宇宙的另一种真相》,复杂的物理概念和公式让我望而却步。但作者用生活实例化解了晦涩,把量子态、拓扑物态这些高冷概念讲得生动易懂。 这本书打破了我对宇宙的常规认知,从凝聚态物理角度阐述宇宙宏观与微观规律并非简单相通,“涌现” 才是关键,还探讨 AI 意识、宇宙之外等前沿话题,让我对科学研究有了新理解,也学会辩证看待未知 。
颠覆世界观的书籍
非常具有颠覆性的一本书。我们过去谈论的科学是基于一个不言而喻的假设:还原论。还原论的哲学观,关注的是万事万物的基本构成单元,认为哪怕宇宙尺度的、宏观的物理规律,也应当由微观的规律构筑出来。问题是:还原论真的对吗?比如:如果还原论是对的,那么人类的意识从何而来?一个身上的所有组织结构和正常人毫无区别的植物人,为什么会陷入昏迷没有意识?如果还原论是错的,或者说,正如同相对论对牛顿力学的修正一样,还原论只是在某些条件满足的情况下特定的表现,那么真实的世界又是什么样的?凝聚态物理学给出一个启迪性解释:所谓的构成世界的最基本的组成物质,会否是一个更复杂的系统中涌现出来的现象?换言之,这个系统中的某些特质,并非是由构成它的物质所特有的,而是构成它的物质相互作用后突然出现的。比如:对于单个粒子而言是不存在温度的。只有当粒子数量多到满足统计规律的时候,温度才是一个有效的物理量。这是一种非常可贵的思维方式:我们是否也可以用一条全新的、反还原论的思路,尝试去构筑复杂的系统。然后去追问,什么样的复杂系统可以涌现出那些我们已知的基本粒子。当我们构筑了一个复杂系统之后,并调节它的参数使得所有已知的基本粒子,都能通过这个系统涌现出来,并继续追问这个系统还能预言什么未被发现的粒子,再进行有针对性的实验,寻找这样的新粒子,这是否也能成为一种全新的,追求终极的办法呢?我们可以不懂凝聚态物理学,但这种思维方式不仅限于凝聚态物理学。我以为,本质上,它就是系统论,就是顶层设计。
多一个理解世界的角度
《宇宙的另一种真相》读后感:我时不时就有冲动,想看一些离我专业和认知很远的书,比如宏大的宇宙、人类的基因、复杂的科学…… 当然这样的书并不好读,仅仅是书里面用希腊字母写的公式,对我就是高山,只能仰止;而一系列以这些公式串联起来的内容,更是无底深渊,看不到理解的尽头和希望。《宇宙的另一种真相》里就有很多这样的章节。我看着每一个认识的字,却不知道在说什么,仿佛回到了高中时代,数学物理考试的无力中。好在这次是我自找的。当然在几小时的现代物理学之旅中,还是有一些收获。本书主要讨论了理解宇宙的不同可能。作者回顾传统物理学,讨论了 “还原论”,让我知道原来目前还原论的终点是 62 种基本粒子,并没有统一的最小物质单位。书中讨论了 “涌现”,复杂的性状是如何由简单单元的共同作用产生的,描述切叶蚁的这一段很精彩。当然最重要的是阐述了凝聚态物理学的意义和价值。突然有了一种科学变得谦卑,不是高高在上,开始关怀现实的感觉。书中颇多对我而言很有启发的段落,摘录一些:多,即不同;弦论告诉我们,万物的存在并非是一种 “实存”,而是一种状态。人类的一切知识,或者说人类所有的追求知识的行为,有没有一个共同的、终极的目标?不论是早期人类的星象、占卜、祭祀、宗教等行为,还是后来的对哲学、科学以及各种学科的研究,它们其实都隐隐有一个共同的追求,至少从功利的、贴合人类生存需求的角度来说,那便是:对抗世界的不确定性。英国哲学家大卫・休谟(David Hume)通过著名的 “休谟第一问题”,直言因果律并不存在,它不过是人类认知世界、解释世界的一种习惯。因果律,也是科学研究的一大共识。正是因为有了诸如奥卡姆剃刀原理和因果律等一系列共识,科学才能在客观的基础上进行展开,即便这种客观,并非脱离主观独立存在。说到底,科学,究其根本,也是一种信仰。物理学,乃至整个科学,其实与其他非科学的理论一样,都是人类发明的借以认识世界的思维模型。在还原论的解释下,我们确实探寻到了关于宇宙的很多真相,我们找到了构成世界万事万物的多种基本构成单元,也发现了简洁而优美的物理定律,它把人类消除不确定性的能力提升到了空前的层次,极大地扩展了人类的生存空间。而凝聚态物理当中,涌现出来的种种秩序,从物理层面上告诉我们,简洁和优美,未必来自更简洁和更优美,它也可以从复杂的系统当中涌现出来,不确定性、复杂性,也许才是这个宇宙的真相,至少可能是,宇宙的另一种真相。
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