珀卡  2022-03-26 15:14:02

大道至簡(jiǎn)，但簡(jiǎn)單中包含巨大的復(fù)雜

費(fèi)曼有一段著名的論斷，大意是，當(dāng)有一天人類(lèi)的文明將要遭到毀滅，此時(shí)要留給后代一句非常重要的話(huà)，這句話(huà)要用最少的字?jǐn)?shù)表達(dá)最多的信息，那句話(huà)會(huì)是：萬(wàn)物由原子構(gòu)成。

追溯歷史，這句話(huà)最早應(yīng)該是由古希臘的自然哲學(xué)家德謨克利特說(shuō)的（或者這句話(huà)是上一次文明毀滅時(shí)留下來(lái)的），或許我們可以說(shuō)，人類(lèi)的文明就發(fā)源于一種追求萬(wàn)物本原的沖動(dòng)與努力。從四元素到原子說(shuō)，是一個(gè)在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)展出來(lái)的極為跳躍的認(rèn)識(shí)。

然而，從原子說(shuō)到現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)的電子、光子、夸克等基本粒子卻經(jīng)歷了將近兩千年。盡管經(jīng)過(guò)如此漫長(zhǎng)的時(shí)光，但人類(lèi)中總有一些人對(duì)于萬(wàn)物的本原、世界的原理依然癡迷，許多偉大的科學(xué)家甚至“妄求”有統(tǒng)一的理論可以描述物理世界的種種現(xiàn)象。牛頓的萬(wàn)有引力理論足夠接近完美，但他“對(duì)他最輝煌的發(fā)現(xiàn)之一極為不滿(mǎn)”。這句話(huà)寫(xiě)在諾獎(jiǎng)得主弗蘭克·維爾切克那本企圖“闡釋現(xiàn)代科學(xué)的深刻啟示，探討未來(lái)發(fā)展與思維方法”的作品《萬(wàn)物原理》中第57頁(yè)，牛頓發(fā)現(xiàn)在真空中一個(gè)物體竟然可以作用于另一個(gè)遙遠(yuǎn)的物體，這是一種荒謬的感受。

追求一個(gè)似乎形而上的物理理論，這可能是一個(gè)偉大的夢(mèng)想，是一個(gè)可以想象的偉業(yè)，但這也是永無(wú)止境的。在這本書(shū)的最后一章“互補(bǔ)性是思維的拓展”中，維爾切克說(shuō)，“如果我們能完全理解基本定律，那么我們得到的既不是'萬(wàn)物理論’，也不是'科學(xué)的終結(jié)’?！?/p>

當(dāng)談?wù)搹?fù)雜問(wèn)題時(shí)，人們會(huì)出現(xiàn)某種詭辯論，大談所謂“大道至簡(jiǎn)”，這大概是某種養(yǎng)生學(xué)的需要，而不是出于對(duì)世界理解的必要?！按蟮乐梁?jiǎn)”的前提是要承認(rèn)復(fù)雜，要通過(guò)至簡(jiǎn)的大道準(zhǔn)確地推演出復(fù)雜。在161頁(yè)的那句“哪怕是一個(gè)非常簡(jiǎn)單（即非常易于描述）的結(jié)構(gòu)也能包含巨大的復(fù)雜性”便總結(jié)了維爾切克此作的特征。他想要通過(guò)簡(jiǎn)單的方式準(zhǔn)確地傳達(dá)現(xiàn)代物理學(xué)的核心思想，但他不僅僅止步于此，他還要告訴讀者，發(fā)現(xiàn)這些原理的思維亦是偉大的成就。萬(wàn)物運(yùn)行有其原理，而人類(lèi)思維亦有某些原理存在，正因此，物質(zhì)的物理狀態(tài)具有反演對(duì)稱(chēng)性，它是有跡可循的，觀測(cè)到遙遠(yuǎn)星系的紅移，人們可以推測(cè)，遙遠(yuǎn)的以前，宇宙中的所有物質(zhì)是擠在一起的，而宇宙大爆炸的可能也在此提出。

維爾切克將這本書(shū)的內(nèi)容分為兩個(gè)部分，不像其他同類(lèi)型的科普作品那樣，他反而是將“開(kāi)端與結(jié)尾”這種應(yīng)是時(shí)間順序的內(nèi)容放在了第二部分，而第一部分的內(nèi)容則雙拼“世界有什么”。聯(lián)想到引言部分即以嬰兒認(rèn)識(shí)世界的行為開(kāi)篇，那么如此內(nèi)容的安排倒也符合對(duì)宇宙萬(wàn)物的重新審視，就像一個(gè)人的成長(zhǎng)一樣，起先感嘆于世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物，然后才想要追根溯源。只有生活在物質(zhì)世界當(dāng)中，才會(huì)去產(chǎn)生對(duì)于世界本原的好奇。

? 本文版權(quán)歸作者  珀卡  所有，任何形式轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者。

 6  0回應(yīng)收起

 小矮子  2022-03-01 21:44:41

《萬(wàn)物原理》：它們優(yōu)美、奇妙，但好在也不“完美”

優(yōu)秀的科普書(shū)讀起來(lái)會(huì)像是優(yōu)秀的散文，在科普的時(shí)候，有時(shí)候也不會(huì)放下優(yōu)美的詩(shī)句，《萬(wàn)物原理》就是這樣的一本書(shū)。當(dāng)然在趣味性上不如那些主打趣味的科普書(shū)，但也不會(huì)過(guò)于硬核而讓讀者倍感焦慮?！度f(wàn)物原理》要解釋的是我們可以從物理世界的研究中學(xué)到的最基本的道理，這也就是為什么本書(shū)名為“萬(wàn)物原理”。

《萬(wàn)物原理》共有兩個(gè)部分，每個(gè)部分分五章。第一部分“世界有什么”總共五章，分別以空間、時(shí)間、場(chǎng)、定律和動(dòng)態(tài)復(fù)雜性為主題。查看章節(jié)名，會(huì)發(fā)現(xiàn)極有意思的一對(duì)反義詞——“豐富”和“極少”。第一章“豐富的空間”，第二章“豐富的時(shí)間”，第五章“豐富的物質(zhì)和能量”，它們和第三章“極少的組分”、第四章“極少的定律”產(chǎn)生對(duì)比。

第一章和第二章所謂的“豐富”并不一致卻又相似?！翱臻g”的豐富在于它極大時(shí)包羅萬(wàn)象，極小時(shí)同樣也包羅萬(wàn)象，在我們身體之外，它豐富多彩，在我們身體內(nèi)部，它同樣豐富多彩?？傊瑹o(wú)論是宏觀尺度還是微觀尺度，空間里所包含的物質(zhì)都是復(fù)雜且豐富的。

“時(shí)間”也一樣。時(shí)間是什么是一個(gè)不太好回答的問(wèn)題。但是“時(shí)間是鐘測(cè)量的東西”卻是正確答案的萌芽，因?yàn)槿赵螺喬?、春去秋?lái)以及人從胚胎到年老，這些我們觀察到的時(shí)間，都是因?yàn)橛幸粋€(gè)測(cè)量“變化”的基準(zhǔn)。即便是在黑暗中，我們的呼吸和心跳也可以擔(dān)任這一功能，我們依然借此判斷“時(shí)間”的存在?！皶r(shí)間”不僅包括現(xiàn)在，也包括歷史和未來(lái)。“時(shí)間”不僅包括物理世界，還有心理時(shí)間，但思維的速度亦限制我們“穿梭時(shí)間”的速度。

“極少的組分”是在告訴我們那些基本粒子的存在以及它們的屬性，而物質(zhì)的基本屬性只有三個(gè)：質(zhì)量、荷、自旋?；玖Ｗ佑须娮?、光子，或許還有引力子。質(zhì)子和中子不是基本粒子，但是方便模型的描述?！拔覀儜?yīng)該講光子和電子與原子核一起看作原子的組分”?；玖Ｗ拥拿麊伪扔⑽淖帜副矶潭嗔?，當(dāng)然，或許會(huì)有新的粒子猜想出現(xiàn)。

“極少的定律”主要是在介紹四種力，即電磁力、強(qiáng)力、引力和弱力?！皩⑺拇蠡玖ο嚓P(guān)的定律合在一起，就形成了大家所謂的'標(biāo)準(zhǔn)模型’”，或者“核心理論”。這四種力已經(jīng)被無(wú)數(shù)驗(yàn)證而屹立不倒，不知未來(lái)，是否有一種理論能統(tǒng)一所有力并得到驗(yàn)證。

第二部分“開(kāi)端與結(jié)尾”，第六、第七兩章旨在解釋“世界是如何變成這樣的”。它介紹了下“大爆炸”，自然也說(shuō)明了“大爆炸”這一簡(jiǎn)單的理論不太合理的地方，這不合理處恰恰是“復(fù)雜”之處。

第八章和第九章在我看來(lái)是展望，是理論前沿的介紹。第八章“還有很多值得一看的東西”談了“希格斯粒子”，第九章“謎團(tuán)猶存”則顧名思義，告訴我們，現(xiàn)今理論看似美好合理，但依然存有問(wèn)題和未解之謎。

第十章“互補(bǔ)性是思維的拓展”是比較奇特的一章，不再注重物理的理論，而是“思維”。“我們從不同的角度思考同一事物的時(shí)候，似乎會(huì)發(fā)現(xiàn)它同時(shí)具有不同的性質(zhì)，甚至是相互矛盾的性質(zhì)?！薄盎パa(bǔ)性”是看待經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題的態(tài)度，它能解決很多不必要的推崇“唯一”的爭(zhēng)端，同時(shí)啟發(fā)看待問(wèn)題的角度。當(dāng)我們承認(rèn)兩種看似矛盾的觀點(diǎn)而能在認(rèn)知中并行不悖時(shí)，實(shí)則是多了一個(gè)看待問(wèn)題、解決問(wèn)題的角度。在人類(lèi)行為的模型上，你可以認(rèn)同意志對(duì)人的決定更多的理論，但同時(shí)，也可以認(rèn)同社會(huì)、文化對(duì)人的決定影響更大的理論，因?yàn)檫@兩種問(wèn)題都能解釋、預(yù)測(cè)一些人類(lèi)行為，它們各自都不完美，但都各有道理。但合在一起存在我們腦袋里，它們就漸進(jìn)完美了。整個(gè)物理世界和理論大廈就充斥著這種“互補(bǔ)性”，“豐富”和“極少”，“復(fù)雜”和“簡(jiǎn)單”，它們優(yōu)美、奇妙，但好在也不“完美”。

? 本文版權(quán)歸作者  小矮子  所有，任何形式轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者。

 4  0回應(yīng)收起

 暗夜大佬  2022-03-24 20:34:16

大道至簡(jiǎn)的萬(wàn)物原理

大道至簡(jiǎn)的萬(wàn)物原理

當(dāng)你看到這本書(shū)的書(shū)名叫《萬(wàn)物原理》的時(shí)候，是否會(huì)嚇一跳？當(dāng)你把實(shí)體書(shū)拿在手上，發(fā)現(xiàn)這本書(shū)只有200來(lái)頁(yè)時(shí)，是否會(huì)有一種受騙的感覺(jué)？你可能在想，這么薄的一本書(shū)，連萬(wàn)物的名字都列舉不全，更何況還要講明萬(wàn)物原理，而且還得講得讓自己明白，你是否感覺(jué)作者的口氣未免太大了點(diǎn)？但同時(shí)，你看到作者是一位美國(guó)頂尖的物理學(xué)家時(shí)，人應(yīng)該十分靠譜，你是否也會(huì)很好奇作者如何在這樣薄薄的一本書(shū)中講明白萬(wàn)物原理的？

其實(shí)，萬(wàn)物原理遠(yuǎn)沒(méi)有我們想象中的那么復(fù)雜。

在書(shū)中，作者講到了極小的粒子，又講了極大的宇宙。粒子組成了萬(wàn)物，而宇宙又涵蓋萬(wàn)物，萬(wàn)物都處于極小與極大之間?，F(xiàn)如今的人類(lèi)可以上天入地，但是放眼宇宙，人類(lèi)渺小得甚至連微塵都算不上，但是這不妨礙人類(lèi)通過(guò)已有的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)來(lái)推測(cè)所處的萬(wàn)物的生成、萬(wàn)物的發(fā)展、萬(wàn)物的衰退、萬(wàn)物的滅亡。思考我們從哪里來(lái)，未來(lái)到哪里去。我們觀察粒子，通過(guò)類(lèi)比，通過(guò)推理，從極小到極大，來(lái)思索萬(wàn)物原理，來(lái)研究宇宙。相對(duì)于粒子，人類(lèi)是十分龐大的，但是放眼整個(gè)宇宙，就連地球也變得十分渺小。有時(shí)候我都在懷疑我們所處的這個(gè)宇宙是否也只是一個(gè)什么物質(zhì)的粒子？

除了這些物質(zhì)，還要加上時(shí)間。從地球最初的形成、從古代到現(xiàn)代、從愚昧到科學(xué)，數(shù)百萬(wàn)年彈指一揮間。有句俗話(huà)說(shuō)“羅馬不是一天建成的”，同樣我們認(rèn)識(shí)世界也不可能一天兩天一年兩年。隨著時(shí)間的推進(jìn)，我們逐漸認(rèn)識(shí)到這個(gè)世界，很多很多的發(fā)明與發(fā)現(xiàn)都是科學(xué)工作者站在前人的肩膀上一步一步達(dá)成的，經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)的實(shí)踐認(rèn)證，方才讓我們更加了解這個(gè)世界，了解這個(gè)宇宙。但是，隨著我們對(duì)這個(gè)世界認(rèn)識(shí)得越多，我們不知道的也越多。

中國(guó)有句話(huà)說(shuō)得好“大道至簡(jiǎn)”。放眼到整個(gè)宇宙也是一樣，萬(wàn)物原理都是極為簡(jiǎn)單而又純粹的。就比如說(shuō)以地心說(shuō)來(lái)研究周邊的行星的運(yùn)動(dòng)軌跡，就顯得極為復(fù)雜，但是換成日心說(shuō)，這些軌跡就簡(jiǎn)單又完美了。同樣，世界只要極少的定律就可以關(guān)聯(lián)起萬(wàn)事萬(wàn)物。萬(wàn)物雖各有不同，但是用這種極少的組分加上極少的定律，就組成了世界中豐富的物質(zhì)與能量。我們認(rèn)知的這個(gè)世界，不可謂不神奇。

這本《萬(wàn)物原理》是一本優(yōu)秀的科普書(shū)。作者是美國(guó)頂尖的物理學(xué)家弗蘭克·維爾切克，因他在理論物理學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)和成就，獲得了多項(xiàng)國(guó)際重要學(xué)術(shù)的大獎(jiǎng)。但是他在這本書(shū)的里邊并沒(méi)有使用很多的純理論介紹萬(wàn)物原理，而是平易近人，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔而又清晰，以極少的語(yǔ)言就講到了萬(wàn)物原理，正如上面提到的“大道至簡(jiǎn)”的道理一樣。書(shū)薄，是因?yàn)槿f(wàn)物原理本來(lái)就不復(fù)雜?？墒?，作者卻帶我們認(rèn)識(shí)了一個(gè)全新的世界。

人類(lèi)一直行走在探索世界的路上，前面的路究竟還有多遠(yuǎn)，我們誰(shuí)都不知道。就像我們站在地球上仰望浩瀚的星空一樣，以我們現(xiàn)在的知識(shí)儲(chǔ)備，未知的領(lǐng)域仍然浩瀚無(wú)邊。但是我依然堅(jiān)信，只要有人類(lèi)存在的一天，還是會(huì)踏步走在這條探索未知的路上。

? 本文版權(quán)歸作者  暗夜大佬  所有，任何形式轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者。

 3  0回應(yīng)收起

 Aaron  2022-03-03 15:55:42

想深度思考并了解我們的世界嗎？來(lái)閱讀這本《萬(wàn)物原理》吧

“如果你的書(shū)架上有一本霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》，那你的書(shū)架上也應(yīng)該有一本《萬(wàn)物原理》；如果你的書(shū)架上沒(méi)有霍金的《時(shí)間簡(jiǎn)史》，那你的書(shū)架上更應(yīng)該有一本《萬(wàn)物原理》”北京大學(xué)物理學(xué)院教授吳飆這樣評(píng)價(jià)這一本《萬(wàn)物原理》，他給予這本書(shū)如此高的評(píng)價(jià)，到底是為什么呢？ 《萬(wàn)物原理》由美國(guó)理論物理學(xué)家弗蘭克·維爾切克所著，而他所回答的問(wèn)題就是“我們的世界到底是什么”的問(wèn)題。

從理論物理學(xué)的角度來(lái)解釋我們的世界、我們的宇宙，可能大多數(shù)人會(huì)看不懂，所以這一本《萬(wàn)物原理》中也很大一部分，我們是看不懂的，但作者并沒(méi)有完全局限于理論物理學(xué)原則之中，作者更是站在了哲學(xué)的角度，來(lái)試圖解釋我們的這個(gè)世界的發(fā)展，來(lái)認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的根本，讓我們從科學(xué)的、哲學(xué)的、宗教的角度來(lái)理解世界、宇宙發(fā)展過(guò)程以及未來(lái)的發(fā)展方向。 我們對(duì)于世界的認(rèn)識(shí)有著一個(gè)變化的過(guò)程?！度f(wàn)物原理》從過(guò)去一直探討到未來(lái)，回溯宇宙的開(kāi)端，面對(duì)著宇宙的終結(jié)，從我們認(rèn)識(shí)自己、認(rèn)識(shí)科學(xué)、認(rèn)識(shí)物質(zhì)、認(rèn)識(shí)宇宙等等的方面去審視我們所存在的物質(zhì)世界。 在過(guò)去，人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界靠著對(duì)于自己身邊世界的觀測(cè)，從觀測(cè)中尋找普遍原理，再用這些原理來(lái)解決未知的問(wèn)題。以牛頓為代表的經(jīng)典力學(xué)就是這樣完成的，經(jīng)典物理學(xué)也確實(shí)解決了很多問(wèn)題。但當(dāng)我們對(duì)于更廣闊的宇宙和更細(xì)小的原子進(jìn)行探索時(shí)，經(jīng)典物理學(xué)遇到了問(wèn)題。

20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦和其他的理論物理學(xué)家給物質(zhì)世界的發(fā)展提供了更廣闊的視角。當(dāng)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論提出之后，另外一扇大門(mén)向我們展開(kāi)，理論物理學(xué)進(jìn)入宇宙學(xué)和粒子學(xué)的范疇，對(duì)于我們世界的認(rèn)識(shí)也更近了一步。 物理學(xué)本就有著用最簡(jiǎn)單的變量解釋這個(gè)世界的趨勢(shì)，牛頓時(shí)的經(jīng)典物理學(xué)是這樣，比如，牛頓的幾大定律，差不多涵蓋了當(dāng)時(shí)所有的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，雖然現(xiàn)在我們面對(duì)著粒子物理學(xué)的世界，依然還是在不斷用最簡(jiǎn)潔的公式、最少的變量來(lái)認(rèn)識(shí)我們的世界。 愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，讓我們見(jiàn)識(shí)物理學(xué)簡(jiǎn)潔之美，而能夠組成物質(zhì)世界的粒子也一樣是屈指可數(shù)的，比如維爾切克指出物質(zhì)的基本屬性也就三個(gè)：質(zhì)量、荷、自旋，而維爾切克更是把粒子簡(jiǎn)單的分為建筑粒子、變化粒子、意外粒子三類(lèi)，他們之間的相互作用也就組成了我們復(fù)雜的世界，化繁為簡(jiǎn)，是認(rèn)識(shí)我們世界的根本原則。 《萬(wàn)物原理》不但帶我們認(rèn)識(shí)我們的物質(zhì)世界，也帶我們進(jìn)入廣袤的宇宙之中。無(wú)論對(duì)于物質(zhì)還是對(duì)于宇宙的研究，都有著一種統(tǒng)一的趨勢(shì)，而這就是來(lái)自于大爆炸理論。從我們現(xiàn)在觀測(cè)的宇宙規(guī)律向前回溯，宇宙最終誕生也就聚焦于某一個(gè)具體的時(shí)間點(diǎn)，宇宙物質(zhì)也匯聚于某一個(gè)處。宇宙怎樣誕生、宇宙的四大基本力扮演著什么樣的角色、宇宙中暴脹中不斷擴(kuò)大甚至于宇宙所面臨的未來(lái)，《萬(wàn)物原理》也在試圖回答著這些問(wèn)題。

我們對(duì)于世界的認(rèn)識(shí)看似已經(jīng)非常豐富，但依然有著太多未解之謎，我們?cè)秸J(rèn)識(shí)我們的物質(zhì)世界越會(huì)對(duì)于它抱有敬畏之心。打開(kāi)維爾切克的這一本《萬(wàn)物原理》，激發(fā)我們思考，激發(fā)我們想象的翅膀，去展開(kāi)對(duì)于我們這個(gè)世界的深度思考吧！

? 本文版權(quán)歸作者  Aaron  所有，任何形式轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者。

來(lái)自豆瓣App

 3  0回應(yīng)收起

 中信出版鸚鵡螺  2022-01-24 14:01:19

萬(wàn)物的原理，在嬰兒眼中最清晰

一個(gè)嬰兒在吃飯時(shí)不小心碰掉了勺子，他會(huì)盯著它，好奇卻并不知道在好奇什么，但如果你把勺子撿起來(lái)放回到他手邊，他還會(huì)故意把它碰掉。

這些重復(fù)的掉落，便是這個(gè)嬰兒第一次認(rèn)識(shí)物理。

繪圖：Tomasz Walenta

人類(lèi)創(chuàng)造文字和書(shū)寫(xiě)，使前人的發(fā)現(xiàn)能夠成為后世的知識(shí)。不然時(shí)至今日，我們每個(gè)人都像是那個(gè)嬰兒，好奇卻并不知道在好奇什么。

但對(duì)于認(rèn)識(shí)世界來(lái)說(shuō)，無(wú)知往往是件好事。我們走過(guò)尚未有“科學(xué)”的混沌和荒蕪，由眾多天才引領(lǐng)著才到達(dá)今天。

如今我們知道勺子是由物質(zhì)構(gòu)成的，它會(huì)掉落是因?yàn)槿f(wàn)有引力。而當(dāng)我們對(duì)周遭這個(gè)豐富的世界過(guò)于熟悉時(shí)，我們便需要回到嬰兒時(shí)刻，拋棄對(duì)于物質(zhì)世界的所有認(rèn)識(shí)，以便重新發(fā)現(xiàn)它。

GIF

2016年2月11日，人類(lèi)首次探測(cè)到了來(lái)自雙黑洞合并的引力波信號(hào)。

弗蘭克·維爾切克是頂尖的物理學(xué)家，同時(shí)也是一位外祖父。他已經(jīng)參悟天才的前人們對(duì)物質(zhì)世界的解釋?zhuān)瑓s又無(wú)比羨慕他初生的小外孫從零開(kāi)始認(rèn)識(shí)世界的狀態(tài)，他認(rèn)為，這種無(wú)辜的無(wú)知正是重新認(rèn)清我們?cè)谟钪嬷械奈恢玫睦硐霠顟B(tài)。

弗蘭克·維爾切克（Frank Wilczek）因在夸克粒子理論（強(qiáng)作用）理論方面所取得的成就，2004年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

他在新書(shū)《萬(wàn)物原理》中寫(xiě)道：“物理世界如何運(yùn)行的簡(jiǎn)單事實(shí)既強(qiáng)大又奇麗，但是幫助我們發(fā)現(xiàn)它們的思維方式同樣是一個(gè)偉大的成就。根據(jù)這些基本定律，我們?nèi)祟?lèi)在這個(gè)宏大圖景里扮演著什么角色？這是個(gè)很重要的問(wèn)題。”

《萬(wàn)物原理》【美】弗蘭克·維爾切克 著 柏江竹 高蘋(píng) 譯中信出版·鸚鵡螺，2022年1月

維爾切克邀請(qǐng)我們一起，回顧和反思那一代代頭腦們?cè)谖锢硎澜绲陌仙?，并以一個(gè)重生嬰兒的姿態(tài)，重新發(fā)現(xiàn)這個(gè)世界。

巨人的步伐

在很久之前，古代科學(xué)家就總結(jié)了日夜交替、四季循環(huán)、月相盈虧和星辰排列的規(guī)律，這個(gè)時(shí)候，人們是簡(jiǎn)單觀測(cè)并比較精確地預(yù)測(cè)它們的變化。

到了17世紀(jì)，就出現(xiàn)了描述天空物體如何運(yùn)轉(zhuǎn)并用數(shù)學(xué)模型來(lái)研究的“天體物理”，托勒密對(duì)這種情況進(jìn)行了一個(gè)總結(jié)。

托勒密，“地心說(shuō)”的集大成者圖源自網(wǎng)絡(luò)

哥白尼注意到這個(gè)總結(jié)中的某些數(shù)字的值可以通過(guò)驚人的簡(jiǎn)單方式相互聯(lián)系在一起，在假設(shè)的前提下，這些神秘的“巧合的”關(guān)系可以用幾何來(lái)解釋?zhuān)砸环N更深刻的指導(dǎo)性原則將它們聯(lián)系起來(lái)。

開(kāi)普勒吸收了哥白尼的想法，并對(duì)托勒密的模型做出了其他重要技術(shù)變革，創(chuàng)造了一個(gè)既簡(jiǎn)單又精確的行星運(yùn)動(dòng)幾何模型。

GIF

谷歌在開(kāi)普勒紀(jì)念日的定制圖圖源自網(wǎng)絡(luò)

而伽利略這種關(guān)注宏大哲學(xué)問(wèn)題的人對(duì)簡(jiǎn)單的幾何模型是不滿(mǎn)足的，他更渴望建立一種理解世界的新方式。他想要精確地理解某件事，他要尋找確切的數(shù)學(xué)公式，以完全描述他平凡的觀察結(jié)果，而他最終也找到了。

于是，牛頓將開(kāi)普勒的行星運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)與伽利略對(duì)地球上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)描述結(jié)合在了一起，也就是現(xiàn)在被我們奉為經(jīng)典的牛頓理論。

開(kāi)普勒模型

認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程，就是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)和傳承的過(guò)程。

正如牛頓所言：“對(duì)任何一個(gè)人甚至任何一個(gè)時(shí)代，要解釋所有的自然規(guī)律都是一個(gè)過(guò)于艱難的任務(wù)。所以最好做一點(diǎn)兒精確的工作，然后將剩下的留給后人。”

當(dāng)我們的理論能解釋非常廣泛的現(xiàn)象并在細(xì)節(jié)上也能達(dá)到和諧一致時(shí)，我們就永遠(yuǎn)無(wú)法像希臘哲學(xué)家那樣理解自然了。因?yàn)?，我們知道得太多了，我們只能進(jìn)一步去探索更廣闊的空間。

或許我們只有站在更高的角度才能略窺世界的全貌，就像本書(shū)的封面，只有展開(kāi)才能看到一個(gè)完整的光圈

物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成？

當(dāng)所有人都以為古典物理學(xué)大局已定之時(shí)，在20世紀(jì)上半葉，開(kāi)爾文說(shuō)：“19世紀(jì)末，物理學(xué)的大廈已經(jīng)建成，晴朗天空中的遠(yuǎn)處飄浮著兩朵的令人不安的烏云......”

這兩朵烏云就是相對(duì)論和量子力學(xué)——愛(ài)因斯坦的相對(duì)論推翻了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，普朗克的量子假設(shè)推翻了能量均分原理。

1927年，第五屆索爾維會(huì)議合影，這張照片集合了當(dāng)時(shí)物理學(xué)界的半壁（甚至可以說(shuō)是“全壁”）江山前排左二普朗克，排前中間愛(ài)因斯坦圖源自網(wǎng)絡(luò)

量子力學(xué)便是嬰兒的勺子，它打破了自牛頓以來(lái)人類(lèi)對(duì)萬(wàn)物的解釋?zhuān)瑢⒆哉J(rèn)為參透物理全貌的人類(lèi)打回了嬰兒狀態(tài)。

牛頓認(rèn)為世界是可以控制的，只需要力。而量子力學(xué)則表示，世界由一些基本組件構(gòu)成，它們遵循嚴(yán)格但奇怪且陌生的法則。比如，你不可能觀察一個(gè)東西而不改變它。

GIF

例如不確定性原理（Uncertainty Principle），它由海森堡于1927年提出，主旨為你不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的位置和它的速度。此外，不確定原理也會(huì)經(jīng)常被解釋為哲學(xué)問(wèn)題，用海森堡自己的話(huà)說(shuō)：“在因果律的陳述中，即'若確切地知道現(xiàn)在，就能預(yù)見(jiàn)未來(lái)’，所得出的并不是結(jié)論，

想象你和一位朋友坐在一個(gè)非常暗的房間里觀察一束昏暗的光線(xiàn)。將這束光調(diào)得非常非常暗，比如用多層布料蒙在它上面。最終，你和你的朋友只能看到間歇性的閃光。但是你們看到閃光的時(shí)間是不同的。光已經(jīng)被分解為單個(gè)量子，而每個(gè)量子不能被共享。在這個(gè)基本層面上，我們感受到的世界是不同的。

GIF

更為顛覆的是，心理物理學(xué)揭示出，意識(shí)并不指揮絕大多數(shù)行動(dòng)。阿爾瓦羅·帕斯夸爾–萊昂內(nèi)（Alvaro Pascual-Leone）做了一個(gè)具有深遠(yuǎn)意義的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)。

他讓受試者可以按照刺激的要求抽動(dòng)手腕，也可以決定他們想要抽動(dòng)哪一側(cè)的手腕。例如，如果他們已經(jīng)決定抽動(dòng)右手腕，他們的左運(yùn)動(dòng)區(qū)就會(huì)活躍。通過(guò)這種方式，研究人員可以在運(yùn)動(dòng)發(fā)生前預(yù)測(cè)受試者做出了何種選擇。

然后，揭示真相的轉(zhuǎn)折出現(xiàn)了。受試者抽動(dòng)的往往是刺激強(qiáng)加的那只手，而非自己最初選擇的那只手。而且受試者并沒(méi)有報(bào)告說(shuō)某個(gè)外力控制了他們，而是：“我改主意了。”

細(xì)致的物質(zhì)研究揭示，構(gòu)成我們身體和大腦——“自我”的物理平臺(tái)——的東西和構(gòu)成“非自我”的東西相同，而且似乎是緊密相連的，這違背了我們的一切直覺(jué)。

在我們嬰兒時(shí)期急于理解事物的過(guò)程中，我們也學(xué)會(huì)了誤解世界和自己。在通向深刻理解的航程中，有許多需要拋棄，也有許多需要學(xué)習(xí)。

GIF

這就是全部了嗎？

早在1929年，偉大的數(shù)學(xué)物理學(xué)家保羅·狄拉克在消除了量子電動(dòng)力學(xué)中的疑問(wèn)之后，就已經(jīng)宣布：“對(duì)于大部分的物理學(xué)問(wèn)題與所有的化學(xué)問(wèn)題，它們的數(shù)學(xué)理論所依照的基本物理定律，我們都已知曉?！?/p>

量子物理奇才保羅·狄拉克（Paul Dirac）

狄拉克指的是量子電動(dòng)力學(xué)中的定律，它們適用于假定由電子、光子和原子核構(gòu)成的物質(zhì)。90多年來(lái)，我們?cè)谠游锢韺W(xué)和化學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了無(wú)數(shù)次新實(shí)驗(yàn)，有了無(wú)數(shù)的新應(yīng)用和新發(fā)現(xiàn)。

隨著理論變得更加嚴(yán)謹(jǐn)，狄拉克大膽的主張不僅得到了延續(xù)，而且越發(fā)接近現(xiàn)實(shí)。隨著我們對(duì)強(qiáng)力和弱力的掌握加深，我們“基本理解”的范圍逐漸擴(kuò)大，也就是說(shuō)，“大部分的物理學(xué)問(wèn)題”中的大部分變得更大了。例如，1929年的物理學(xué)對(duì)恒星如何產(chǎn)生能量，以及將原子核凝聚在一起的力是什么，都沒(méi)有明確的概念。現(xiàn)在，多虧了成千上萬(wàn)次嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，我們能夠充滿(mǎn)信心地回答這些問(wèn)題。

附中文版定制專(zhuān)家解讀本

狄拉克認(rèn)為，困難之處僅僅在于應(yīng)用這些定律時(shí)會(huì)產(chǎn)生難以解決的復(fù)雜方程。而現(xiàn)代超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)完全可以勝任這項(xiàng)工作了，在它們的幫助下，我們求解基本定律中的方程的能力大大提高。在量子理論的框架下生效的量子電動(dòng)力學(xué)、量子色動(dòng)力學(xué)、廣義相對(duì)論以及弱力的方程，推動(dòng)了許多領(lǐng)域的研究進(jìn)展，包括激光、晶體管、核反應(yīng)堆、核磁共振成像（MRI）以及全球定位系統(tǒng)等。這是我們打開(kāi)世界的另一種方式。

GIF

法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和宗教哲學(xué)家布萊茲·帕斯卡曾感嘆：“宇宙通過(guò)空間囊括了我，吞沒(méi)了我，使我猶如一個(gè)原子?！?/span>

維爾切克贊嘆于宇宙的廣袤和人體的盈實(shí)，他寫(xiě)道：宇宙是很豐富的，這個(gè)豐富不僅在于我們認(rèn)知的“外在”，也在“內(nèi)在”。我們可以感嘆世界浩瀚無(wú)垠，也可以感嘆恒河沙數(shù)，但是如果反向不斷放大，我們?nèi)吮旧碇诟?xì)微處也是“宇宙”，我們亦很大！

我們每個(gè)人體內(nèi)都包含了遠(yuǎn)比可見(jiàn)宇宙中的恒星數(shù)量還多的原子，我們的大腦包含的神經(jīng)元數(shù)量也和我們星系中的恒星數(shù)量相當(dāng)。內(nèi)在宇宙為外在宇宙提供了有價(jià)值的補(bǔ)充。

探尋世界運(yùn)轉(zhuǎn)的原理，本身就是身為人的本能，而我們的頭腦讓我們超越了自身的天然極限。

現(xiàn)在，讓我們重新?lián)炱鸬厣系纳鬃影伞?/p>

GIF

 2  1回應(yīng)收起

 cplusplus  2022-03-06 19:11:54

決定論宇宙中的詩(shī)意

Alvaro Pascual-Leone 使用 經(jīng)顱磁刺激（TMS）的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)電刺激來(lái)操縱被試者的選擇，結(jié)果，被試者認(rèn)為 ”我改主意了“，而無(wú)法意識(shí)到自己的大腦被操縱的事實(shí)。

這讓人意識(shí)到，大腦其實(shí)是一個(gè) ”模式識(shí)別和擬合機(jī)器“。

誠(chéng)然，很多時(shí)候，人類(lèi)可以識(shí)別到客觀的模式，但是更多的時(shí)候，可能只是在自欺欺人的 ”擬合“ 數(shù)據(jù)——也就是說(shuō)，通過(guò)扭曲認(rèn)知，來(lái)消除認(rèn)知沖突。

如果消除不掉呢？人會(huì)焦慮，或者暈車(chē)。

作者在本書(shū)中，讓我最感動(dòng)的，是他那種理性樂(lè)觀的態(tài)度。

是的，人類(lèi)可以想象在太陽(yáng)系的范圍中中自由的旅行和居住，前往不同的恒星系，前往不同的星系，前往宇宙的邊緣……

在此過(guò)程中，理解宇宙，收獲能量和物質(zhì)，照顧好彼此。

為了放大人類(lèi)有限的力量，我們需要兩個(gè)基本概念： - 臨時(shí)穩(wěn)定單元 - 組合激增

就比如，細(xì)胞是一個(gè)臨時(shí)穩(wěn)定單元，而 40萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞組成了可以思考和運(yùn)動(dòng)的人體。

就比如，內(nèi)存的一個(gè)位和 CPU 的一個(gè)寄存器，是一個(gè)臨時(shí)穩(wěn)定單元，而 GB 級(jí)別的它們組合起來(lái)，可以從圖片中認(rèn)出貓貓。

這是因?yàn)?，它們通過(guò) “組合激增”，充分利用了指數(shù)的力量，可以刻畫(huà)天文規(guī)模的對(duì)象，及其變換。

? 本文版權(quán)歸作者  cplusplus  所有，任何形式轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者。

 1  0回應(yīng)收起

 璃人淚@2011 2022-02-09 23:05:27

熟悉而陌生的世界

仰望星空的驚艷，擁抱河山之壯美，親近自然生靈，對(duì)于我們身處的世界，我們因熟悉而心安，又因陌生而好奇。走在每天的通勤路上，日升月落、呼吸、運(yùn)動(dòng)、思考，都再自然不過(guò)，鮮有人在意物質(zhì)的變化、宇宙的原理。直到孩子牙牙學(xué)語(yǔ)，父母?jìng)儽粏?wèn)到種種為什么，頭腦里竟沒(méi)有完整的答案，熟悉的世界突然有了隔閡。 理論物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主弗蘭克·維爾切克也是在外孫出生后閃過(guò)這樣的念頭：孩童如何感受這個(gè)世界？或者說(shuō)，我們生活的這個(gè)世界究竟是怎樣的？《萬(wàn)物原理》一書(shū)是作者交出的答卷，也帶領(lǐng)我們用孩童般單純、詩(shī)意、包容的心重新認(rèn)識(shí)這個(gè)世界。、 世界有什么呢？維爾切克總結(jié)，世界包含豐富的空間、豐富的時(shí)間、極少的組分、極少的定律、豐富的物質(zhì)和能量。第一部分的各個(gè)章節(jié)就會(huì)是對(duì)這些“組成”的闡釋。物理定律或會(huì)讓人望而生畏，維爾切克采取了一種更詩(shī)意的寫(xiě)法，將世界與個(gè)體的生命聯(lián)結(jié)。面對(duì)浩瀚的宇宙，人們難免感慨生命之渺小，但換個(gè)視角，維爾切克說(shuō)：“微觀世界有無(wú)垠的空間。在所有事關(guān)緊要之處，我們非常之大。”譬如，一個(gè)人的身體里包含的原子數(shù)量有10的28次方個(gè)，《孫子算法》把這個(gè)巨大的數(shù)成為“穰”，說(shuō)得浪漫些，它是整個(gè)可見(jiàn)宇宙中恒星數(shù)量的一百萬(wàn)倍，以及我們體內(nèi)有個(gè)小宇宙。一方面，我們不斷把視線(xiàn)投向時(shí)間和空間尺度上更遙遠(yuǎn)的位置，另一方面，利用新的手段探索微小的尺度也在拓寬我們的視野。 打破內(nèi)部和外部的分野，對(duì)時(shí)間感興趣的從來(lái)不只是物理學(xué)家。圣奧古斯丁就發(fā)出國(guó)哲學(xué)之嘆：“時(shí)間是什么？如果無(wú)人問(wèn)起，我心知肚明，如果要向問(wèn)我的人解釋?zhuān)覅s一片茫然?！睍?shū)中呈現(xiàn)的感知時(shí)間的方式更是超乎想象，不妨跟隨維爾切克一起思考：思維的速度能有多快？瞬間能有多短？如何更精確測(cè)量時(shí)間？時(shí)間旅行能否在現(xiàn)實(shí)中被設(shè)計(jì)建造？維爾切克的解答并不空泛，在復(fù)雜的變量中，他試圖厘清基本線(xiàn)索，至少是提供一種思路。拿最難量化的大腦運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)說(shuō)，維爾切克用他擅長(zhǎng)的物理學(xué)知識(shí)求生物學(xué)問(wèn)題的解，聚焦于神經(jīng)元互相通信時(shí)使用的腦電活動(dòng)的脈沖之間的間歇期，維爾切克將之視作“信號(hào)處理的根本限制因素”，以電影每秒的幀數(shù)類(lèi)比，估算出一生中能處理并“理解”約1000億幅不同場(chǎng)景，還以英語(yǔ)單詞的長(zhǎng)度，把它折算成10億個(gè)想法，這種算法真讓人腦洞大開(kāi)。如此富于想象力的維爾切克，預(yù)測(cè)出“時(shí)間晶體”這一兼具科學(xué)性與文學(xué)性的物質(zhì)形態(tài)，便不足為奇了——協(xié)調(diào)大量原子，配合“時(shí)間晶體”，就可能提升單原子原子鐘的精確度。 維爾切克口中少而簡(jiǎn)的幾種構(gòu)成世界的組分對(duì)門(mén)外漢來(lái)說(shuō)不易理解，但他別出心裁地用兩個(gè)場(chǎng)景讓讀者身臨其境。一個(gè)是發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)粒子在不同條件下的特性，使之為我們所用，新型準(zhǔn)粒子不僅有討喜的名字——自旋子、等離子體、激子——還各有所長(zhǎng)，新材料將構(gòu)建我們的未來(lái)世界。另一場(chǎng)景是對(duì)細(xì)胞的研究，制造新型類(lèi)細(xì)胞單元治療疾病，對(duì)現(xiàn)有細(xì)胞類(lèi)型進(jìn)行微調(diào)，物理學(xué)和生物學(xué)的碰撞大有前景。 由“世界有什么”的基本概念，維爾切克帶我們回顧了宇宙的歷史，領(lǐng)略沿途風(fēng)景，也提出了未解的謎團(tuán)。最讓人感慨的是他關(guān)于互補(bǔ)性的思考。書(shū)中提到的互補(bǔ)性不局限與科學(xué)領(lǐng)域的研究，維爾切克也借鑒了音樂(lè)中的復(fù)調(diào)、繪畫(huà)中的立體主義、心理學(xué)上的自由意志以及自己兒時(shí)的宗教體驗(yàn)，如同在本書(shū)中一次次打破內(nèi)部和外部的邊界、融匯簡(jiǎn)單和復(fù)雜的系統(tǒng)、聯(lián)結(jié)科學(xué)和其他學(xué)科的塊壘，作者倡導(dǎo)的是用更具包容的視野來(lái)了解這個(gè)世界，如孩童般沒(méi)有先入之見(jiàn)、人為設(shè)限，謙遜、熱切、快樂(lè)地探索，碰壁時(shí)回頭看看其他道路，發(fā)現(xiàn)新的可能。如實(shí)，我們對(duì)這個(gè)身處的世界以及人和事就會(huì)多一些共情。擴(kuò)大共情圈，擺脫將自我與世界分割的錯(cuò)覺(jué)制造的牢籠，這是愛(ài)因斯坦的信條，亦是科學(xué)教給我們的解決現(xiàn)實(shí)世界紛爭(zhēng)的鑰匙。 ——壬寅年讀弗蘭克·維爾切克《萬(wàn)物原理》

? 本文版權(quán)歸作者  璃人淚@2011  所有，任何形式轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者。

來(lái)自豆瓣App

 1  0回應(yīng)收起

 豈能無(wú)怪哉  2022-01-26 01:02:40

人是宇宙的一部分

本書(shū)講的是我們可以從對(duì)物理世界的研究中學(xué)到哪些最基本的道理

世界有什么？：豐富的空間、豐富的時(shí)間、極少的組分、極少的定律、豐富的物質(zhì)和能量。

開(kāi)端和結(jié)尾：宇宙的歷史、復(fù)雜性的出現(xiàn)、值得一看的東西、謎團(tuán)、互補(bǔ)性

宇宙是個(gè)奇怪的地方。

理解世界的現(xiàn)代方法出現(xiàn)在17世紀(jì)的歐洲。被稱(chēng)作“科學(xué)革命”的一系列鼓舞人心的突破真正說(shuō)明了人類(lèi)心靈創(chuàng)造性第參與到物理世界中能實(shí)現(xiàn)什么，而且生產(chǎn)這些突破的方法和態(tài)度也為人類(lèi)未來(lái)的探索提供了清晰的模型。

有了這種推動(dòng)力，我們所知的科學(xué)才真正開(kāi)始，它再也沒(méi)有回頭。

造就了所謂“科學(xué)革命”的獨(dú)特性，并使其名副其實(shí)的本質(zhì)原因，是一種觀念上的改變：一顆新的雄心和一種新的自信。

開(kāi)普勒、伽利略和牛頓發(fā)展的科學(xué)方法即包郵了尊重事實(shí)和向大自然學(xué)習(xí)的謙遜準(zhǔn)則，又提倡人們大膽地將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到任何地方，甚至超出了原始證據(jù)所在的范圍。如果它有效，你就發(fā)現(xiàn)了有用的東西；如果它無(wú)效，你也學(xué)到了重要的東西。這種“激進(jìn)的保守主義”是科學(xué)革命的本質(zhì)創(chuàng)新。向大自然學(xué)習(xí)并尊重事實(shí)，是科學(xué)方法的關(guān)鍵特征；拼命把所學(xué)到的一切知識(shí)推到別的情況下，這是科學(xué)實(shí)際運(yùn)作的本質(zhì)，它為科學(xué)提供了前沿。

宇宙之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了我們?nèi)祟?lèi)的身體以及可能旅行的距離?？茖W(xué)的理解不僅支持這種曠巨之感，而且進(jìn)一步擴(kuò)展了它。

我們內(nèi)在的豐富性雖然布什那么顯而易見(jiàn)，但其深邃淵博較之于外在絲毫不遜。

無(wú)論尺度放大還是縮小，都存在豐富的空間。

我們?cè)谟钪鏈y(cè)繪中得到了一些令人驚嘆的簡(jiǎn)單結(jié)論：最為基礎(chǔ)的結(jié)論是，我們發(fā)現(xiàn)任何地方都有同一種物質(zhì)。另外，我們觀測(cè)到任何地方也都受同一組自然定律的支配；其次，我們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)被組織為一個(gè)層級(jí)結(jié)構(gòu)；最后，我們發(fā)現(xiàn)所有這些東西都被幾乎均勻地灑在空間中，我們發(fā)現(xiàn)，在所有方向和所有距離上，星系的密度都大致相同。

而在向內(nèi)部探索的過(guò)程中，盧瑟福對(duì)蓋革-馬斯登的觀察詳細(xì)的分析孕育了現(xiàn)代的原子圖像。蓋革-馬斯登實(shí)驗(yàn)建立了一個(gè)探索亞原子世界的范式，這一范式從此主導(dǎo)了研究基本相互作用的實(shí)驗(yàn)。

我們?cè)诳臻g中所見(jiàn)到的同樣適用于時(shí)間：無(wú)論外在還是內(nèi)在，都存在豐富的時(shí)間。

時(shí)間是什么？

時(shí)間在心理上似乎不如空間那樣有形可觸。我們不能再時(shí)間中自由移動(dòng)，甚至也不能重臨某個(gè)特選定的時(shí)刻。某個(gè)時(shí)刻一旦流逝，便成為過(guò)去。它總是一開(kāi)始不再當(dāng)下，然后成為當(dāng)下，最后再次離開(kāi)當(dāng)下。

放射性計(jì)年和恒星天梯物理學(xué)，都是可以測(cè)量非常長(zhǎng)的時(shí)間的方式。而把人類(lèi)生命的跨度與產(chǎn)生想法的基本的電和化學(xué)過(guò)程的速度相比，我們便能感受到時(shí)間內(nèi)在的豐富。

大腦運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程十分復(fù)雜，人類(lèi)信號(hào)處理的一個(gè)根本限制因素，是神經(jīng)元互相通信時(shí)使用的腦電活動(dòng)的脈沖之間的間歇期。

物理現(xiàn)實(shí)最基本的組分是一些原理和性質(zhì)，四條簡(jiǎn)單但深刻的普遍原理主宰了世界運(yùn)行的方式：

1、基本定律描述了變化。將對(duì)世界的描述分為狀態(tài)和定律兩個(gè)部分是有幫助的。狀態(tài)描述了“這是什么”，定律描述“事物如何改變”。

第一條原理本質(zhì)上說(shuō)的是“之后會(huì)發(fā)生什么？”，這個(gè)問(wèn)題較為簡(jiǎn)單，而且，回答這個(gè)問(wèn)題，比回答“事物為何如此”產(chǎn)生了更豐碩的科學(xué)成果。

2、基本定律是普適的。也就是說(shuō)，基本定律在任何地方、任何時(shí)刻都成立。

第二條原理的一個(gè)重點(diǎn)是我們可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間做實(shí)驗(yàn)，這有助于讓做實(shí)驗(yàn)這個(gè)“顯然的”建議變得切實(shí)可行。根據(jù)第二條原理，即普適性原理，不管在何時(shí)何地，我們都將會(huì)發(fā)現(xiàn)相同的基本定律。

3、基本定律是局域的。也就是說(shuō)，一個(gè)物體在很近的將來(lái)的行為只取決于當(dāng)前離它

很近的周?chē)那闆r。這條原理的標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)術(shù)語(yǔ)是局域性（locality）。

第三條原理——局域性——允許了我們做另一個(gè)重要簡(jiǎn)化。它告訴我們，在構(gòu)想定律時(shí)，不必考慮整個(gè)宇宙或者全部的歷史。

4、基本定律是精確的。定律都是精確的，而且不允許例外。因此，它們可以用共識(shí)表述成數(shù)學(xué)方程。

第四條原理——精確性——?jiǎng)t鼓勵(lì)了我們的雄心壯志。它的意思是，如果我們用恰當(dāng)?shù)母拍蠲枋龆桑覀兛梢缘玫揭粋€(gè)簡(jiǎn)潔而完備且完全精確的描述。

這四條原理共同作用，為我們提供了一種做出新發(fā)現(xiàn)的策略。我們一開(kāi)始先研究有準(zhǔn)確定義、可以重復(fù)建立的簡(jiǎn)單情形下會(huì)發(fā)生什么。掌握了這些之后，我們可以嘗試推論在更復(fù)雜的情形下會(huì)發(fā)生什么。

人類(lèi)的目標(biāo)的本質(zhì)是通過(guò)動(dòng)態(tài)復(fù)雜性的信息流，而非化學(xué)和生理學(xué)的細(xì)節(jié)來(lái)表達(dá)的，這一原則既拓展了思維，也解放了思想。它促使我們?nèi)ハ胂笥钪嬷衅渌胤降乃枷胧侨绾纬霈F(xiàn)的，并且讓我們?yōu)榻蛹{這些思想做好了準(zhǔn)備。

人類(lèi)需要特定的條件才能繁榮發(fā)展，這些條件在地表附近不遠(yuǎn)處的大氣層以?xún)?nèi)很常見(jiàn)，但在整個(gè)宇宙中卻極為罕見(jiàn)。擴(kuò)大人類(lèi)信息的影響范圍是一個(gè)更容易也更現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。

人類(lèi)大腦中不斷進(jìn)化的連接模式以及化學(xué)驅(qū)動(dòng)下的腦電活動(dòng)，是先今動(dòng)態(tài)復(fù)雜性和思維的頂峰。

盡管我們對(duì)世界如何運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)有了諸多了解，但是仍有許多謎團(tuán)存在：

是什么引發(fā)了大爆炸？它還會(huì)再度發(fā)生嗎？

基本粒子和基本力的范疇看起來(lái)在不斷擴(kuò)張，其中是否因含有意義的模式？

具體來(lái)說(shuō)，意識(shí)是如何從物質(zhì)中產(chǎn)生的？（或者說(shuō)，意識(shí)是否產(chǎn)生于物質(zhì)中？）

如果將時(shí)間反演，那么基本定律與時(shí)間正向的情況幾乎完全一樣，卻有不盡相同。

關(guān)于“暗物質(zhì)”和“暗能量”，盡管他們提供了宇宙中的大部分質(zhì)量，但是不知為何，我們從來(lái)沒(méi)有觀測(cè)到它們。

互補(bǔ)性是思維的拓展

互補(bǔ)性這一概念最基本的形式是：我們從不同的角度思考同一個(gè)事物的時(shí)候，似乎會(huì)發(fā)現(xiàn)它同時(shí)具有不同的性質(zhì)，甚至是相互矛盾的性質(zhì)?；パa(bǔ)性是一種對(duì)待經(jīng)驗(yàn)和問(wèn)題的態(tài)度。這個(gè)世界既簡(jiǎn)單又復(fù)雜，既邏輯森嚴(yán)又怪誕不經(jīng)，既秩序井然又混亂不堪。如我們所見(jiàn)，對(duì)基本原理的理解并不能解決這些二元性，反而還會(huì)突出并深化他們的影響。

人類(lèi)同樣也被二元性裹挾，我們及渺小又龐大，及轉(zhuǎn)瞬即逝又長(zhǎng)盛不衰，既知識(shí)淵博又懵懂無(wú)知。

基于思想和心理學(xué)的模型以及基于物質(zhì)和物理學(xué)的模型都是有效的，可以分別用于解決不同的問(wèn)題。我們要貫徹互補(bǔ)性的思路，接受這兩種模型同時(shí)存在的事實(shí)。

從互補(bǔ)性的角度來(lái)看，那些不熟悉的問(wèn)題、事實(shí)和態(tài)度給了我們嘗試新觀點(diǎn)的機(jī)會(huì)，并從它們所揭示之事中學(xué)習(xí)。

接受科學(xué)的基本原理并非易事。它們?cè)诮虒?dǎo)我們的同時(shí)，也在挑戰(zhàn)我們的思維習(xí)慣。科學(xué)告訴了我們?cè)S多有關(guān)事務(wù)是什么樣的重要事實(shí)，但它并沒(méi)有斷言事物應(yīng)該是什么樣的，也沒(méi)有禁止我們想象事物別的樣子。

科學(xué)中包含美妙的思想，但它不會(huì)將這種美妙耗盡。它為我們提供了一種獨(dú)特而富有成效的方式來(lái)理解物質(zhì)世界，但它并不是一份完整的生活指南。

宇宙是一個(gè)奇特的地方，我們都身處其中。