可畏的對稱:現代物理美的探索(二版)

可畏的對稱:現代物理美的探索(二版)
定價:280
NT $ 185 ~ 266
  • 作者:徐一鴻(A. Zee)
  • 譯者:張禮
  • 出版社:五南
  • 出版日期:2012-03-25
  • 語言:繁體中文
  • ISBN10:9571165964
  • ISBN13:9789571165967
  • 裝訂:平裝 / 408頁 / 16k菊 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 二版
 

內容簡介

  內容第一部份從藝術、建築、科學到物理學的弱作用宇稱不守恆等領域,探討對稱性與建築設計,進而到自然界基礎規律的設計關係;第二部份介紹愛因斯坦在創立相對論的過程中所得出的「對稱性指揮設計」的觀點;第三部份介紹對稱性在認識和詮釋量子世界中所取得的成果;第四部份介紹楊-米爾斯規範理論並將對稱性思想再次引入基礎物理學的舞台,同時在此基礎上進一步探求宇宙的「最終設計」及所遇到的問題。

本書特色

  本書介紹愛因斯坦和他的追隨者們,通過一個世紀的努力建構了近代物理學基礎理論的框架。他們將對稱性作為指導原則,並深信這是揭示自然基礎設計秘密的鑰匙。

作者簡介

徐一鴻(A. Zee)

現職:
  哈佛大學訪問學者
  美國聖塔巴巴拉加州大學教授
  美國國家理論物理中心永久會員

學歷:
  美國哈佛大學博士
  美國普林斯頓大學學士

經歷:
  上海人,出生昆明,搬遷香港,移民聖保羅,求學美國,定居聖塔巴巴拉。

  志業有理論物理學家、教授、資深研究員及科普書、教科書、文化飲食方面的作家。

  共發表超過250篇論文,並著有:

  【膨脹的宇宙-愛因斯坦的玩具】
  【可畏的對稱-現代物理美的探索】
  【力的統一】、【吞雲】等。

  相關著作在德、日、韓、西、台灣等地譯成當地語言出版。
  周遊世界講學與研究。

總校閱簡介

蔡淑慧物理博士

  曾參與多項實驗研究,領域包括半導體物理、超導物理、光電科技、高頻通訊、微機電技術、奈米科技、量子電腦及生醫科技。作者目前興趣為研究生醫技術及量子生物技術的整合,興趣廣泛多重涉獵,形同「量子人」;來無影去無蹤,行蹤如同「電子人」。著有《十七歲的物理》。

譯者簡介

張禮

  現職:北京清華大學物理系教授

 

目錄

PARTⅠ對稱性與設計
1美的尋求
2對稱性與單純
3鏡子另一端的世界

PARTⅡ愛因斯坦的遺產
4時間與空間聯姻
5一個快樂的思想
6對稱性指揮設計

PARTⅢ來到聚光燈下
7作用量無處不在
8女士和虎
9學習去讀這本偉大的書
10對稱性的凱旋之歌

PARTⅣ了解他的思想
11夜間森林中的八重路
12藝術的復仇
13最終設計問題
14力的統一
15傲氣抬頭
16造物主的思想


第9章附錄
跋的附錄
註記
索引

 

推薦序

  從1606年利瑪竇與徐光啟翻譯完成《幾何原本》(前六卷)算起,科學傳入中國已整整四百年。但遺憾的是,科學在中國一直沒有紮根,因為我們始終把科學作為提高生產力的手段,而忽視了她文化的一面。我們出版的大多數傳播科學的著作僅限於敘述具體的科學知識,對科學的靈魂是什麼這類基本問題很少涉及。因此,在中國學科學,就像外國人學京劇一樣困難。因為周圍沒有名家指點,我們從小只能照著各種教科書比劃唱念做打,最終只能是形似,離神似總有相當的距離。由此看來,要儘快提高中國的科學水準,除了引進名家做指導外,出版一些詮釋科學文化,闡揚科學義理的著作也是很重要的。因此,這次五南書局出版徐一鴻教授(Prof. Anthony Zee)所著的《可畏的對稱》是值得所有愛好科學的中國人高興的事情。

  這本書與大多數科普著作不同,它不拘泥於講述科學知識的細節,而是通過敘述科學家們如何一步步地窺探「上帝」設計世界的原則,將現代物理學的整體架構呈現給讀者。正是此書使我明白了科學的靈魂在於追求自然之美。在這一點上,科學與藝術是相近的,但她們追求的層次不同,手段也不同。藝術靠感官直覺體驗自然(包括社會)的表觀的美、形象的美;而科學則靠抽象思維(主要是數學)體驗自然(包括社會)的本質的美、抽象的美。有趣的是,不論抽象的美還是形象的美都講究平衡與對稱。事實上,對稱已成為現代科學(尤其是物理學)的基本美學原則之一,因為對稱意味著不變,不變意味著規律,而在千變萬化的自然現象中揭示不變的東西(規律)正是科學的本質追求。從這種意義上講,對稱是可畏的,更是可愛的。

  作為碩果僅存的上古文明,五千年來中華文明一直以開放的姿態對待其他文明。兩千年前,我們向佛教文化學習,大大提升了本土文化的內涵。今天,我們又要向科學文化學習。可以預見,兩種文化融合之時,就是中華文明重光之際。歷史將證明,《可畏的對稱》一書中譯本的出版將為此做出重要貢獻。

張紅雨
於山東理工大學

  在《可畏的對稱》中,我希望討論20世紀物理學的審美動機。比起解釋近代物理學的現實內容,我更希望傳達給讀者的是關於基礎物理學得以運行的智能框架。

  阿爾伯特‧愛因斯坦曾說過:「我希望知道上帝是如何創造這個世界的。我對這樣或那樣的現象、這個或那個元素的能譜不感興趣。我希望知道他1的思想,其餘都是細節。」

  作為一個物理學家,我傾心於愛因斯坦的這種情感。大多數當代物理學家致力於解釋特定的現象,這本是應該的,但同時有小部分愛因斯坦的精神後代卻變得具有更高的目標。他們進入夜間的森林尋找自然界的基本設計,並以極端的自負宣稱已經瞥見了它的一部分。

  有兩個偉大的原則引導著這個尋找:對稱性和重正化。重正化是指不同特徵長度的物理過程是如何相互聯繫的。雖然我也會談到重正化,但我的著重點是對稱性,並把它當做基礎物理學家觀察自然界的審美觀點。

  最近幾年,人們對近代物理學的興趣不斷增長。對「新」物理學的展示不斷湧現。現在許多人都知道有數億的星系,每一個星系又含有數億的星體。我們知道世界可以通過亞核粒子來理解,其中的多數只存活幾億分之一秒。聽到這些,讀者會感到吃驚和眼花撩亂。是的,近代物理的世界真是千奇百怪。帶有希臘字母名稱的粒子隨著量子的音樂狂舞,毫不遵守經典物理的決定論。但最終讀者會帶著失望的心情走開,雖然這些事實確實很新奇,但他們也枯燥煩人。

  這本書是為願意透過事實思考的好奇求知的讀者寫的。在我的想像中有這樣一位讀者的形象:這是我在年輕時一度遇到過的某個人;從那時起,這個人成了一位建築家,一位舞蹈家,一位股票仲介人,一位生物學家,或者一位律師;這是一位對近代物理學的思維和審美框架感興趣的人。

  這不意味著本書對近代物理驚人的發現不作解釋。相反,在進入近代物理的知識框架的討論之前必須對它們進行解釋。但我希望讀者闔上這本書時,不僅是對一些驚人的事實了解並認同,而且能認識到,如果沒有這個框架,事實就僅停留為事實。我並不想給出一個詳細並全面的物理學的對稱性的歷史。將一個主要的發展歸功於少數人的描述不符合歷史,應該予以堅決的拒絕。談到粒子物理的某些發展時,傑出的物理學家謝利‧格拉肖(Shelly Glashow)曾說過:「掛毯是許多工匠共同完成的。在完成的工作中你辨認不出某一個工匠的貢獻,鬆的和錯的線頭被掩蓋起來了。這就是粒子物理的圖畫……標準理論並不是從一個物理學家的頭腦中充分發展出來的,甚至不是從三個人的頭腦中2發展來的。它也是許多科學家,包括實驗家和理論家,集體奮鬥的結果。」但在一個科普著作中,不可避免地要簡化歷史,希望讀者理解這一點。

於聖巴巴拉

 

內容連載

3鏡子另一端的世界

親愛的曼娜斯小姐:

我該把菜往哪個方向傳呢,是左還是右?

文雅的讀者:

菜盤子應該從左往右傳。

意識和對稱

最近幾年,我常常注意我的兒子安德魯和他的朋友玩積木。在某個年齡以前的孩子們只是把一塊放在另一塊的上面,但是以後,在被皮亞傑(Piaget)描述為發展的跳躍階段,他們忽然搭起有左右對稱的結構來。那些長大後最終成為建築師的孩子們就會建起如圖3.1、圖3.2和圖3.3所示的結構。建築基本上是基於兩邊對稱的規則。不對稱的建築被認為是怪物,應該給予解釋。恰特斯(Chartres)教堂是有趣地不對稱的。它的建造用了很長的時間,在此期間建築風格改變了。
近代建築和20世紀的反叛性格相符合,產生了一些戲劇性不對稱的建築,這並不令人驚異。現在正時髦的後現代主義,部分地重現若干經典原則的運動,例如左右對稱。

眾所周知,人體有著顯著的左右對稱性,世界分為左邊和右邊的概念早在人們幼年時期就被接受了。顯然,生物進化造成人體和多數野獸身體左右對稱。耳和眼的對稱安排顯然是為了立體接收的需要,腿的對稱安排是為了直線行走。甚至我們在銀幕上看到的外星人也被賦予左右對稱。左右對稱在生物世界是如此壓倒一切,如果我們看到不對稱的東西倒真正是又奇怪又有趣了。

人們都知道人腦分為具有不同功能的左腦和右腦。雞的一個卵巢是萎縮而沒有功能的,這提供了另一個例子。我所知道的最驚人的例子或許就是生活在美洲熱帶水中的花鰈科小魚。我從桂‧穆爾契(Guy Murchie)的描述中摘引一段:

最不尋常的特徵是雄魚的性器官,它顯然是由腹鰭演化來的,有魚的一半那樣長。在勃起時它脹大並指向前方,在某些品種中它的尖端甚至達到了魚的鼻子,但卻向左或右偏30°。在幾個品種中,雄魚生殖器還有指狀的副肢,可以想像用它們進入雌魚體內是很方便的。有時它還有兩個彎曲的梳狀鰭(顯然是從邊鰭演化而來)幫忙,用它們可以在此時抱緊雌魚。但雌魚也應該在正確的一側長著生殖穴,左邊或右邊,好接受雄魚,否則交配就失敗了。

人類的意識喜歡基於雙邊對稱設計的經濟性。我們只要看看四周的一般建築物,就會發現設計者經常使用這個設計原則。但人類意識也能作出奇怪的聯想。
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