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沐鸣注册登录《基本面》展示了现实是如何由几个基本要素构建起来的


正如人们常说的那样,当古希腊一些深刻的思想家决定拒绝对各种自然现象的流行神话解释时,科学就开始了。那些早期的哲学家寻求对雷暴之类的事情的逻辑解释,而不是把它们归咎于宙斯以雷暴的形式乱发脾气。

但是早期希腊科学哲学并不仅仅是用逻辑取代神话。对希腊人来说,沐鸣注册登录解释现实并不仅仅意味着为每一个孤立的自然现象设计一个合乎逻辑的理由——它还意味着为一切寻求一个深层次的、连贯的解释。这意味着要找出解释各种现象的基本原理,包括整个物理现实。这就是科学的本质。

今天的科学比古代先进得多,精确得多,复杂得多。然而,今天所有关于物理现实的复杂知识都植根于一些基本原理,诺贝尔物理学奖得主弗兰克·威尔切克试图在他的最新著作《基本原理:现实的十个关键》中识别和解释这些基本原理。

威尔切克的基本原理被定义为“我们可以从物理世界的研究中学到的基本经验”,正如《现代物理学的核心信息》所表达的那样。每一章都评估了他认为最基本的“宽泛原则”之一。他解释了它们在现代物理理解中的作用,并将它们与“我们人类如何适应大图景”联系起来。

他把他的叙述分为两个主要部分:“有什么”和“开始和结束”。他从两个主题——“富足”和“重生”——的角度来描述他认为的基本原理。(他并不是指宗教意义上的“重生”,而是一种表达,表示需要认识到,基于普通人类经验的世界观,与现代科学揭示的潜在现实并不相符。)作为成年人,我们必须“重生”,摈弃儿时形成的先入为主的观念,才能理解现实的实际基础。)

维尔切克断言,这里有足够的空间和时间。例如,沐鸣平台注册登录官网无论我们从哪个角度看,空间都是巨大的——与宇宙相比,人是渺小的;与原子相比,人是巨大的。同样,宇宙已经存在了很长一段时间,在它前面还有更长的未来。这个巨大宇宙的其他成分最终由少量亚原子粒子组成,或者更准确地说,由量子场产生这些粒子。它们的行为受一小套物理定律的支配,这些定律被编纂在广义相对论方程和物理学家关于粒子和力的“标准模型”中。这些成分虽然种类有限,但数量丰富。而在宇宙中,将这些成分转化成复杂物质所需的能量供应是巨大的:一颗恒星(太阳)所释放的能量是地球全体人口每年消耗的能量的数千倍。

威尔切克在他的“开始与结束”章节中描述了所有这些成分是如何形成我们今天看到的形式的。这个故事的一个关键部分是,尽管基本原理很简单,但却出现了复杂性——由少数定律支配的少数成分。事实证明,成分分布上的微小差异导致了宇宙中所有尺度上的结构和成分的多样性。例如,空间中的气体云差异很小,“却可以产生截然不同的恒星和行星系统。”

另一个关键思想是威尔切克的最后一个基本原理,物理学家尼尔斯·玻尔的互补原理。要理解世界,需要拓展思维,认识到“从不同的角度看一件事,似乎有非常不同甚至矛盾的属性。”这就是为什么“这个世界简单而复杂,逻辑而怪异,合法而混乱。”

《基本原理》是一部引人入胜的历史,讲述了人类对现实的理解,讲述的是这个故事的最近部分的关键贡献者之一。威尔切克对他所叙述的物理学的理解是全面而权威的;他以一种罕见的准确性和可及性相结合的方式传达技术细节。不过,他对自己的一些经历有些粗略的描述。例如,他为导致原子核发现的盖格-马斯登实验给出了错误的日期。此外,爱因斯坦关于光子的最初建议并没有建立在马克斯·普朗克的工作基础上,沃尔夫冈·泡利也没有在他最初提出的信中说中微子不能被观察到。

撇开这些吹毛求疵不谈,威尔切克为21世纪早期的物理知识状况提供了一个异常清晰的指南,在很大程度上符合古希腊人所期望的那种解释精神。当然,正如威尔切克强调的那样,故事还没有结束。也许一个世纪或更长的时间后,将会有其他人再次承担起这项任务。

“我们确实非常深刻地了解了物理世界的许多方面,”威尔切克写道。然而,沐鸣平台登陆线路“我们对物质世界的理解仍在增长和变化。它是一个有生命的东西。”