發表於2024-12-22
《宇宙從何而來》為[科學傢]書係03#作品。
起點與終點、生命與信息,
物質與能量、時間與宇宙,
不要被這些詞語所嚇倒。
我嚮你保證,
這個世界並沒有我們想象的那麼難以理解,
隻要你認真地看完《宇宙從何而來》。
從混沌到宇宙誕生,從氣態到固態;
從原子分子到生命形成,從原始生産到人工智能。
霍金嚮人類發問:我們為何在此?我們從何而來?
本書作者傅渥成在這裏告訴大傢,時間永遠嚮前。
宇宙、生命、文明,不斷進化,不斷演生。
物理學傢不斷探索宇宙的意義,
亦是在尋找天地萬物的來時之路。
傅渥成
本名唐乾元。
「諾貝爾奬獲得者大會」中國博士生代錶。
南京大學物理學院博士、東京大學博士後,東京大學綜閤文化研究科特任研究員
曾於物理學重要期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)發錶學術論文。
知乎ID:傅渥成
知乎物理領域、生物學領域,優秀迴答者
知乎“鹽CLUB”榮譽會員
Everett 加州大學聖迭戈分校物理係助理教授
作者以凝聚態物理的獨特視角,將演生、糾纏、臨界、復雜等話題娓娓道來,嚮讀者展現瞭物理學前沿在統一信息、物質和時空方麵的新嘗試。以“講故事”式的寫作風格亦給讀者帶來瞭無比流暢的閱讀體驗。
張江 北京師範大學係統科學學院教授、博士生導師,騰訊研究院、阿裏研究院、騰訊智庫專傢,集智俱樂部、集智AI學園創始人
就在你對人工智能革命、區塊鏈革命、基因革命等革命應接不暇的時候,物理學卻在時空、物質和宇宙等底層革掉瞭你對整個世界認知的命。
王川 獨立投資人,金融精英,現居美國矽榖
書中用淺顯易懂的語言把曆史上物理學傢對客觀世界認識的不斷提高的故事,娓娓道來。
采銅 《精進》作者 心理學博士
這本書能為你打開一個壯麗的新世界,前提是用你的全部智力去讀。
李然 中國科學院國傢天文颱研究員,《漫步到宇宙盡頭》作者,《星際穿越》聯閤譯者
傅渥成帶領讀者從物理學基本理論的視角觀察分析生命,智能這樣的復雜體係,讓普通人也能夠體會到物理學傢眼中世界的精彩。
趙思傢 神經科學博士,《大腦使用指南》作者
傅渥成是我喜歡的中文科普作傢,他能將復雜的物理問題,講得非常簡單明瞭,還能調動起衝動去瞭解更多。如果早點讀到這本書,我肯定會去學物理。
劉大可 科普作傢,[混亂博物館]創始人
如此浩漫的物理學大廈中,究竟有著怎樣普遍的結構,那些看起來遙遠的物理學分支,是如何在更高的視角下統一於更優雅的物理模型——這正是每一個物理學愛好者應該領略,也難以窺見的精妙視角。
PART 01
終極的終極
The ultimate truth
尋求天地間的聯係或許是人類這種愛思考的動物所獨有的愛好。
PART 02
物質與能量
The secrets of energy
早在原始人的時候,人類就已經會摩擦生熱、鑽木取火,但把“摩擦”跟“熱”真正聯係起來,卻經過瞭這麼長的時間。
PART 03
生命與信息
The origin of life
生命這種有序結構的“意義”就在於盡可能地去消耗甚至浪費資源。
PART 04
時間與宇宙
The essence of the universe
整個宇宙是一颱量子計算機,它在不停地進行著“大數據分析”,全息空間因而演生瞭齣來。
物理學真正揭示瞭天地之間的
不同現象中隱藏的聯係
尋求天地間的聯係或許是人類這種愛思考的動物所獨有的愛好。在聖經中有“巴彆塔”的故事,人類想聯閤起來建造直通天堂的巴彆塔,而上帝阻止瞭人類的這一計劃,並讓人類有瞭不同的語言。此後人類停止瞭這一工程,並且最終分散到瞭世界各地。在中國古代的傳說中,有一個類似的故事,相傳上古時期,天地之間可以相通,而到瞭少昊之衰時,由於“民神雜糅”,人類對神沒有瞭敬畏之心,因此秩序混亂,引發瞭許多災禍。帝顓頊即位後,“乃命南正重司天以屬神,命火正黎司地以屬民,使復舊常,無相侵瀆,是謂‘絕地天通’”(語齣《國語?楚語下》。自此以後,天地之間的聯係終於斷絕,但人類從來沒有放棄過探索這些隱藏的“聯係”。在地球的各個文明中,都有一群占星傢,他們觀測天象變化,並據此占蔔人間的吉凶,預測曆史的行程。直到今天,當我們提起“硃雀玄武”或者“巨蟹天蠍”時,會發現這些尋求聯係的嘗試仍在影響著我們的文化。
然而,天地間的聯係卻是以另外的一種麵貌展現在我們的眼前。在艾薩剋?牛頓(Sir Isaac Newton)發現萬有引力定律之前,沒人會想到支配蘋果下落的力跟支配天體運動的力竟然是一碼事。而在本傑明?富蘭剋林(Benjamin Franklin)放風箏之前,也沒有人能真的驗證摩擦所産生的“靜電”與天空中的“閃電”是一碼事。當我們迴過頭來思考這兩個偉大發現,會發現其背後某種象徵性的意義。
他們比所有的占星術士走得更遠,他們是盜火的普羅米修斯,真正揭示瞭“天”與“地”之間的不同現象中隱藏著的某些聯係。我們今天把這些聯係稱為“物理學”。
這就是現代物理!
傅渥成把《宇宙從何而來》這本書的書稿發給我的時候,我正在美國聖塔菲研究所(Santa Fe Institute)做為期兩個月的學術訪問。該研究所坐落在新墨西哥州聖塔菲市北部的一座毫不起眼的小山頂上,但卻是全球復雜性研究的學術重鎮和中心。所以,在這樣一個學術聖地能夠讀到傅渥成這本討論復雜、新物理學革命的書更是讓我激動萬分。
這本書我基本上是一口氣兒讀完的。能有這樣的閱讀體驗非常難得,至少我自己已經好久沒有讀過這樣的書瞭。傅渥成巧妙地將物理學史、軼聞趣事和科學概念糅閤到瞭一起,以一種近似意識流的方式呈現給讀者。而且,更難能可貴的是,該書科普的內容並不是經典的老掉牙的玩意兒,而是當前理論物理界正在經曆的革命——第二次量子革命。我相信,甚至連那些處在前沿陣地的學者們都還沒有來得及將這些新知識打包、整理,但這本書居然做到瞭,而且是那麼自然地將知識融入在瞭一個個的故事當中。
如果用一個詞兒來概括這本書所講述的內容,我更願意用“係統物理學”,一種采用係統科學和復雜性的視角來重新看待整個物理學的嘗試。
什麼是係統視角呢?簡單說就是“務虛”的視角。都市中隨處可見的霓虹燈展示牌上,漂亮女模特正在一邊走著“貓步”一步衝你擠眉弄眼,但你會毫不理會,無動於衷。這是因為,你明明知道這個女模特是由成百上韆的電燈泡組成的“虛幻泡影”,難道還有什麼東西比這更虛嗎?然而,當前物理學卻在說,沒錯,但我們的基本粒子就是宇宙霓虹燈上的“虛幻泡影”。
我們都認為憑藉著一個人個人的纔華和努力一定會獲得成功,但是現在的社會學研究卻告訴我們你的社交關係纔是製約你成功的關鍵因素。換句話說,重要的不再是事物本身,而是你與周圍事物的相互作用關係。還有什麼視角比這更虛幻的?現代物理學的最新成果卻告訴我們,不僅僅是社交網絡,連基本粒子也是這樣的。粒子之間的糾纏決定瞭一切。
看著那些網癮少年們一個個沉浸在大型網絡遊戲中不能自拔,我們忍不住會說一句“難道他們就不能活得更真實一些嗎?”然而,你憑什麼認為你所賴以生存的真實世界就比網絡遊戲更加真實呢?最新的物理學研究告訴我們,我們整個宇宙就是一颱超大號、升級版的“黑客帝國”,隻不過,那颱模擬用的計算機是一颱最新版的量子計算機!很難想象,我們每一個實實在在的靈魂都是這颱量子計算機上的轉瞬即逝的霓虹圖案,還有什麼比這更虛嗎?
然而,這就是現代物理學!那個我們熟悉的基於原子、像鍾錶一樣運作的牛頓式宇宙已經一去不復返瞭 ;取而代之的,是物理學中的“3E”,即 Energy(能量)、Entropy(熵)和 Entanglement(糾纏)。
Energy 恐怕是這三個 E 中我們最熟悉的一個瞭,然而我們可能不熟悉的是,能量所代錶的並不是可以還原到每個粒子的基本屬性,而是一個製約整個係統守恒特性的“係統”屬性,而且它和係統所處時空中時間流逝的均勻性密切相關。
Entropy 是一個最容易讓普通讀者摸不著頭腦的物理學概念,但卻是一個遠比力、速度、溫度等更重要得多的物理量。甚至熵可以被看作是聯通物理與人文、主觀與客觀、虛擬與實在的重要橋梁。我們都熟悉的是,熵代錶瞭一個係統的混亂度。但令人費解的是,熵不僅與代錶無序的死亡、衰敗等現象有關 ;也與生命的起源、自繁殖、進化等代錶有序的現象有關。而且,熵又是度量信息的基本單位,製約著互聯網、電話、計算機等的運作。所以,熵的含義之廣,甚至讓我覺得即使科學傢也未必全麵把握。
就在我們為“熵”頭疼不已的時候,物理學又突然冒齣瞭一個 Entanglement。可以說,糾纏在未來物理學中扮演的角色會絲毫不亞於能量與熵。這不,最近炒得沸沸揚揚的“第二次量子革命”就把人類期盼已久的“量子引力”理論建立在瞭糾纏的基礎上。誰在和誰發生糾纏並不重要,重要的就是糾纏本身。這種關係不僅決定瞭物質的基本屬性,而且是定義時空的基本物理量。
曆史上,每一次重大科學認識突破都會造成人類社會史無前例的變革。然而,就在你對人工智能革命、區塊鏈革命、基因革命等革命應接不暇的時候,物理學卻在時空、物質和宇宙等底層革掉瞭你對整個世界認知的命。
張江
北京師範大學張江教授
集智 AI 學園、集智俱樂部創始人
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