Name: 宇宙的琴弦
ISBN: 9787535732705

作者: [美] 布赖恩·格林
出版社: 湖南科学技术出版社
原作名: The Elegant Universe
译者: 李泳
出版年: 2004-08
页数: 431
定价: 32.00元
装帧: 平装
丛书: 第一推动丛书
ISBN: 9787535732705

豆瓣评分

8.9

2535人评价

5星

55.0%
4星

36.8%
3星

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2星

0.5%
1星

0.2%

评价:

内容简介 · · · · · ·

B·格林是当今世界领先的弦理论家之一，他十分精妙地把科学思想与写作融合起来。本书撩开了弦理论的神秘面纱，揭示了一个十一维的宇宙。那里，空间的纤维撕裂了又自己缝合起来，一切物质——从最小的夸克到最巨大的超新星——都在微观的小能量环的振动中产生。

本书荣获2000年安万特科学图书奖。从愉快的园中漫步到浇花龙头上的蚂蚁，为了说明现代物理学正在揭示的美妙而困惑的实在，格林用了很多例子。本书的才情令人眩晕，也没有哪本书像它那样启迪思想，愉悦读者。它真是一部科学的杰作——一次愉快清心的现代物理学旅行，让我们比以前离宇宙更近了……

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作者简介 · · · · · ·

B·格林，毕业于哈佛大学，在牛津大学获博士学位，是罗德学者（Rhodes Scholars）。1990年，他来到康奈尔大学物理系，1995年被聘为教授，1996年到哥伦比亚大学任物理学和数学教授。他曾在20多个国家开过普及和专业讲座，公认在超弦理论中有过许多开拓性的发现。他现在住纽约绮色佳。

目录 · · · · · ·

序
第一篇知识的边缘
第1章绷紧的弦
第二篇空间、时间和量子的困境
第2章空间、时间和观者的眼睛
第3章卷曲与波澜
· · · · · · (更多)

原文摘录 · · · · · · ( 全部 )

然而，美学的认识并不是科学进程的裁判。理论的最终判决是看它们如何经历和面对冷酷、严峻的实验事实。不过，这话必须满足非常重要的一个条件。一个理论在形成之初总是不完全的，很难评价实验结果。但物理学家还是必须判断和抉择应该往那些方向发展那个不完全的理论。有些抉择是靠内在的逻辑一贯性；我们自然不想一个合理的理论在逻辑上是模糊的。另一些抉择依靠我们对定性实验结果的感觉，看它对不同的理论概念有什么意义；我们感兴趣的理论总该与现实世界的某些事物发生联系。不过，当然，还有一种情况，理论物理学家的抉择是依据美学趣味做出的——那样的理论有跟我们经历的世界一样精妙美丽的结构。当然，美的不一定是真的。也许，我们会发现今天的美学标准在我们感到陌生的地方需要更精确的认识。但不管怎么说，当我们走进这个陌生的时代，理论描写的那片天地越来越难以靠实验去探索时，物理学家更是特别需要依靠美学来帮助他们避免可能走进的死胡同。现在看来，美学的方法确实带来了力量和光明。 (查看原文)

败走恶犬 5赞 2013-10-13 13:35:43

—— 引自第160页
爱因斯坦描绘了一个清晰的引力作用图景，空间和时间在那里也成了动力学的参与者。不过，关键的问题是，这个新建的引力理论的框架能不能解决困扰着牛顿引力理论与狭义相对论的矛盾？回答是，它真解决了这个矛盾。我们在前面曾讨论过一个假想的例子，太阳熄灭了，通过引力的改变影响地球——现在我们知道，那影响不会瞬间传到地球。实际上，当物体改变位置或甚至被风吹动时，都会使时空结构的扭曲形态产生扰动，扰动以光速向外扩张，这满足了狭义相对论以光速为宇宙极限速度的要求。所以，在太阳爆炸8分钟以后，地球上的我们才知道太阳熄灭了，而在这同一时刻我们也感到太阳的引力消失了。爱因斯坦的新理论就这样解决了矛盾；引力扰动与光同步，却总也超不过它。 (查看原文)

宇光之光 2赞 2018-08-10 14:56:49

—— 引自第1页

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豆瓣成员常用的标签(共431个) · · · · · ·

科普物理弦论超弦理论宇宙物理学科学第一推动丛书

丛书信息

　　第一推动丛书 (共71册), 这套丛书还有《爱因斯坦尚未完成的交响乐》,《上帝与新物理学》,《数学：确定性的丧失》,《第二自然》,《时间简史》等。

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: 夸克与美洲豹

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我来说两句

短评 · · · · · · ( 全部 798 条 )

宇宙的琴弦的话题 · · · · · · ( 全部条 )

什么是话题

无论是一部作品、一个人，还是一件事，都往往可以衍生出许多不同的话题。将这些话题细分出来，分别进行讨论，会有更多收获。

我要写书评

宇宙的琴弦的书评 · · · · · · ( 全部 57 条 )

谦卑地触弦

建议看之前可以先看看纪录片《优雅的宇宙（The Elegant Universe）》大致了解一下超弦理论。看得还算用心，但还是时常被一些名词弄得头昏脑胀。以及一些说到多维空间和模型的问题，还是要花点心思的。十维空间加上一维时间的模型，听起来真是让人又欣喜又头痛。但作者已经尽... (展开)

4 10回应

fmdou 2010-02-24 13:33:21

文艺的科学

关于本书，豆瓣上已经有太多的大神级专业书评文章。作为一名业余读者，我只好发挥自己专业所长，结合所学的一点粗浅的哲学知识，来说说这本弦理论科普书中所蕴含的散发着哲学味道的文艺范。在近百年的历史中，众多的科学先驱已经为我们架构起一座科学而系统的宇宙认知体系，... (展开)

1 3回应

wisdomix 2008-07-31 23:06:04

宇宙学的末日

《环球科学》4月刊讯，100年前《科学美国人》上刊登的一篇有关宇宙历史和大尺度结构（large-scale structure）的文章，几乎完全错了。 1908年，科学家们相信，我们身处的这个星系就是整个宇宙。他们认为宇宙就是被无尽的虚空包围着的一群孤独的恒星，因此宇宙又被称为“宇宙... (展开)

2 3回应

凹凸有痣 2006-06-16 18:30:55

感受数学的美

弦论是为了解释物质的本质而提出的概念和数学模型。质子和中子的质量似乎就是两个数值而已，但是在弦论的解释下，他们却和整数建立了完美的联系。弦论在数学上的美感是让我深深感到震撼的。我相信，一个成功的终极理论模型，必然是具有形式主义的美感，简洁而深刻。此书较深入... (展开)

3回应

forestgump 2008-09-27 11:29:31

期待终极理论的诞生

第一次接触超弦理论,本人对相对论和量子力学的理解也处于高中生的科普水平,一口气读下来,没有什么障碍,真是酣畅淋漓,大呼过瘾!作者的文笔在科普作家里堪称世界一流,深入浅出,一路讲故事般娓娓道来,引人入胜. 本书以近代物理史上的三次冲突为线索,演绎出狭义相对论,广义相对论... (展开)

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free_POC 2008-08-28 17:10:32

需要结合《物理学的困惑》一书一起看

格林为弦论大家，该书也很清晰的描述了弦论领域的各种概念，尤其是在别的书里没看到的关于对偶原理的清晰表述（当然，更可能是我孤陋寡闻）。但是，这个气氛过于乐观了，如果结合李.斯莫林的《物理学的困惑》一起看的话，我想效果会更好。毕竟斯莫林既搞过弦论，也搞过圈量子力... (展开)

2 12回应

蕾拉❤初心者 2019-01-17 12:13:38

深入浅出的科普，兼谈读书的选择

断断续续花了差不多进一个月的时间，读完了这本《宇宙的琴弦》。目睹着app里大家的在线笔记从第一章的几十条，迅速锐减到第十章的零星几条，深感大多数人确实很难耐下心来读完这太过抽象的理论物理前沿科普。对于弦论，我仅有的肤浅的理解来自于几位做理论物理研究的朋友，以... (展开)

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石马君 2011-08-24 20:03:45

私人视角的终极理论简史

《生活大爆炸》里的Sheldon同学是一位弦物理学家，研究弦理论的是当代最聪明的一批人，最为悖论的是，他们都不知道这个理论是不是正确，或许从一开始就走在了错误的方向上，但这并不妨碍物理学家们前仆后继的追逐这座“物理学的圣杯”，为了人类精神的荣耀。仔细想想个中情由也... (展开)

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茯苓 2010-04-16 17:31:55

颠覆了我对理论书籍的看法

因为迷TBBT的耳朵同学，于是想了解弦论，被推荐看这本书。说实话，开始没抱什么希望。俺天生就是个对物理很排斥的人，以前看过《时间简史》当时觉得我这么有限的脑容量，这辈子都不想和这些东西有什么关联~~ 这本书倒真出乎意料~~作者没有用任何的数学公式，也没有什么拗口复杂... (展开)

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读书笔记 · · · · · · (共54篇)

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第160页 7. 超弦“超”在哪儿

败走恶犬 (Zyy)

然而，美学的认识并不是科学进程的裁判。理论的最终判决是看它们如何经历和面对冷酷、严峻的实验事实。不过，这话必须满足非常重要的一个条件。一个理论在形成之初总是不完全的，很难评价实验结果。但物理学家还是必须判断和抉择应该往那些方向发展那个不完全的理论。有些抉择是靠内在的逻辑一贯性；我们自然不想一个合理的理论在逻辑上是模糊的。另一些抉择依靠我们对定性实验结果的感觉，看它对不同的理论概念有什么意义；我...
2013-10-13 13:35 5人喜欢

然而，美学的认识并不是科学进程的裁判。理论的最终判决是看它们如何经历和面对冷酷、严峻的实验事实。不过，这话必须满足非常重要的一个条件。一个理论在形成之初总是不完全的，很难评价实验结果。但物理学家还是必须判断和抉择应该往那些方向发展那个不完全的理论。有些抉择是靠内在的逻辑一贯性；我们自然不想一个合理的理论在逻辑上是模糊的。另一些抉择依靠我们对定性实验结果的感觉，看它对不同的理论概念有什么意义；我们感兴趣的理论总该与现实世界的某些事物发生联系。不过，当然，还有一种情况，理论物理学家的抉择是依据美学趣味做出的——那样的理论有跟我们经历的世界一样精妙美丽的结构。当然，美的不一定是真的。也许，我们会发现今天的美学标准在我们感到陌生的地方需要更精确的认识。但不管怎么说，当我们走进这个陌生的时代，理论描写的那片天地越来越难以靠实验去探索时，物理学家更是特别需要依靠美学来帮助他们避免可能走进的死胡同。现在看来，美学的方法确实带来了力量和光明。
引自 7. 超弦“超”在哪儿
目前见过的，最深刻精辟的关于“对”和“美”的论述

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回应 2013-10-13 13:35
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第1页全部章节

宇光之光 (每周更新一篇读书笔记H5~)

爱因斯坦描绘了一个清晰的引力作用图景，空间和时间在那里也成了动力学的参与者。不过，关键的问题是，这个新建的引力理论的框架能不能解决困扰着牛顿引力理论与狭义相对论的矛盾？回答是，它真解决了这个矛盾。我们在前面曾讨论过一个假想的例子，太阳熄灭了，通过引力的改变影响地球——现在我们知道，那影响不会瞬间传到地球。实际上，当物体改变位置或甚至被风吹动时，都会使时空结构的扭曲形态产生扰动，扰动以光速向外扩...
2018-08-10 14:56 2人喜欢

爱因斯坦描绘了一个清晰的引力作用图景，空间和时间在那里也成了动力学的参与者。不过，关键的问题是，这个新建的引力理论的框架能不能解决困扰着牛顿引力理论与狭义相对论的矛盾？回答是，它真解决了这个矛盾。我们在前面曾讨论过一个假想的例子，太阳熄灭了，通过引力的改变影响地球——现在我们知道，那影响不会瞬间传到地球。实际上，当物体改变位置或甚至被风吹动时，都会使时空结构的扭曲形态产生扰动，扰动以光速向外扩张，这满足了狭义相对论以光速为宇宙极限速度的要求。所以，在太阳爆炸8分钟以后，地球上的我们才知道太阳熄灭了，而在这同一时刻我们也感到太阳的引力消失了。爱因斯坦的新理论就这样解决了矛盾；引力扰动与光同步，却总也超不过它。
引自全部章节

光的波粒二象性：光电效应证明光具有粒子特性，双缝实验证明光能表现波的干涉特性。两个事实结合起来证明了光同时具有粒子和波的特性。在微观世界里，我们必须摆脱在宏观世界形成的直觉——事物要么是粒子，要么是波；我们应该接受这样的事实，它可能既是波，也是粒子。
引自全部章节
复盘后，梳理了全书的逻辑架构，整理读书笔记如下：
https://coh5.cn/p/bc4a7c84.html?cobrarepost=2&cobrarepostfrom=799312f340ae2796a2a73e25bee01128&from=timeline

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第53页空间、时间和观众的眼睛

paloma (一条安达鲁羊)

相对运动的观察者将感觉不同的距离和时间。我们会看到，这就是说，戴在两个相对运动着的人手上的相同的手表会有不同的节律，从而对任意两个事件之间的时间间隔，也有不同的结果。狭义相对论指出，这个结论并不是说表的精度有问题，它说的是时间本身。 ·····世界上最精确的测量仪器也证明，每个人所经历的空间距离和时间间隔是不同的。相对性原理基于一个简单的事实：不论我们讨论速度的大小还是方向，都必须明确是谁或者...
2012-11-16 13:07 2人喜欢

相对运动的观察者将感觉不同的距离和时间。我们会看到，这就是说，戴在两个相对运动着的人手上的相同的手表会有不同的节律，从而对任意两个事件之间的时间间隔，也有不同的结果。狭义相对论指出，这个结论并不是说表的精度有问题，它说的是时间本身。 ·····世界上最精确的测量仪器也证明，每个人所经历的空间距离和时间间隔是不同的。相对性原理基于一个简单的事实：不论我们讨论速度的大小还是方向，都必须明确是谁或者什么在测量。 ····· 只有在与其他对象比较时，不受力的运动才有意义。 ··· 常速的运动是相对的，而非常速的运动（或者说，加速运动）却不是。无论什么物理学定律，对所有匀速运动的观察者来说都是完全相同的。 ···· 光速是一个常数。不变的光速意味着牛顿物理学的崩溃。速度最终是与我们的空间和时间概念联系着的。这样我们看到，挑战我们寻常速度概念的那些实验事实，如光速的不变性，实际上也在挑战我们寻常的空间和时间概念本身。 ······· 相对于我们运动的物体的时间变慢的原因，是它在时间里的部分运动转移为空间运动了。这样，物体在空间的运动只不过反映了有多少时间里的运动发生了转移。 ···物体的空间速度有一定的极限。·····以光速在空间里运动的事物，同样也没有留一点在时间里的运动。因此，光不会变老；从大爆炸出来的光子在今天仍然是过去的样子。在光速下，没有时间的流逝。 E=MC2 不变性在过去似乎分离、绝对的空间和时间的概念，实际上是相互交织的，是相对的。没有什么东西能比光快，物体运动越快，它的能量越大；而根据公式我们看到，物体能量越多，它的质量越大。····在速度逼近光速的过程中，质量的增加是没有极限的，因此需要无限的能量才可能使它达到或超过光速壁垒。这当然是不可能的。

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第1页

石马君 (只是个喜欢肮脏故事的)

《宇宙的琴弦》的结束语，B格林的文笔实在优美，科普读物亦能读得热血沸腾。我们一直在放眼未来，期待着潜藏的奇迹；我们也应该回顾过去，走到今天的那段历程同样令人惊讶。追寻宇宙的基本定律是人类的一出独特的戏剧，它解放了思想，丰富了精神。爱因斯坦曾主动描述过他本人对引力的追求经历——“那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明。”——这当然也是一切...   (1回应)
2011-06-12 16:04   8人喜欢

《宇宙的琴弦》的结束语，B格林的文笔实在优美，科普读物亦能读得热血沸腾。　　我们一直在放眼未来，期待着潜藏的奇迹；我们也应该回顾过去，走到今天的那段历程同样令人惊讶。追寻宇宙的基本定律是人类的一出独特的戏剧，它解放了思想，丰富了精神。爱因斯坦曾主动描述过他本人对引力的追求经历——“那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明。”——这当然也是一切人类奋斗的写照。我们每一个人都在以自己的方式追求真理，渴望知道我们为什么是这样。我们在攀登中发现和解释堆起的大山，每一代人都稳稳站在前辈的肩头，勇敢地走向顶峰。我们的子孙后代会不会有一天站在峰顶上无限清晰地俯看苍茫壮丽的宇宙，我们不得而知；但每一代人总会向上爬得更高，令人想起布朗诺夫斯基的话：“每个时代都有一个转折点，都有一种新的认识和判断世界秩序的方法。”我们这一代人也在惊讶我们自己的新宇宙观——我们认识世界秩序的新方法——实际上也在实现我们自己的价值，把我们搭成人类的阶梯，通向遥远的星辰。

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1回应   2011-06-12 16:04

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石马君 (只是个喜欢肮脏故事的)

《宇宙的琴弦》的结束语，B格林的文笔实在优美，科普读物亦能读得热血沸腾。我们一直在放眼未来，期待着潜藏的奇迹；我们也应该回顾过去，走到今天的那段历程同样令人惊讶。追寻宇宙的基本定律是人类的一出独特的戏剧，它解放了思想，丰富了精神。爱因斯坦曾主动描述过他本人对引力的追求经历——“那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明。”——这当然也是一切...   (1回应)
2011-06-12 16:04   8人喜欢

《宇宙的琴弦》的结束语，B格林的文笔实在优美，科普读物亦能读得热血沸腾。　　我们一直在放眼未来，期待着潜藏的奇迹；我们也应该回顾过去，走到今天的那段历程同样令人惊讶。追寻宇宙的基本定律是人类的一出独特的戏剧，它解放了思想，丰富了精神。爱因斯坦曾主动描述过他本人对引力的追求经历——“那是在黑暗中焦虑地摸索的年月，满怀着强烈的渴望，有过信心，也有过动摇和疲惫，但最后终于看见了光明。”——这当然也是一切人类奋斗的写照。我们每一个人都在以自己的方式追求真理，渴望知道我们为什么是这样。我们在攀登中发现和解释堆起的大山，每一代人都稳稳站在前辈的肩头，勇敢地走向顶峰。我们的子孙后代会不会有一天站在峰顶上无限清晰地俯看苍茫壮丽的宇宙，我们不得而知；但每一代人总会向上爬得更高，令人想起布朗诺夫斯基的话：“每个时代都有一个转折点，都有一种新的认识和判断世界秩序的方法。”我们这一代人也在惊讶我们自己的新宇宙观——我们认识世界秩序的新方法——实际上也在实现我们自己的价值，把我们搭成人类的阶梯，通向遥远的星辰。

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第1页 1

revolution (知音少弦斷有誰聽)

你永遠不會變老，也永遠沒有人能超越你。。。你是上帝開闢的第一道光芒
2012-12-08 21:38

你永遠不會變老，也永遠沒有人能超越你。。。你是上帝開闢的第一道光芒

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第1页弦理论的魅力

Piddle

弦理论将是最终影响我们对美本身的认识描绘了可怜的人类感觉以外的维度里可能发生着的事情哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着。即使是缓慢而艰难地进步，这表明，自然科学中包含着人类的最进步因素超弦理论对于其他学科领域的同事，我希望这本书能给人一种忠实平静的感觉尽管有些概念令人难以捉摸，还是可以通过实际的类比来把握他们更富专业情趣的东西现代物理学两大支柱：爱因斯坦相对论（大尺度认识宇宙，...
2013-04-14 21:58

弦理论将是最终影响我们对美本身的认识描绘了可怜的人类感觉以外的维度里可能发生着的事情哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着。即使是缓慢而艰难地进步，这表明，自然科学中包含着人类的最进步因素超弦理论对于其他学科领域的同事，我希望这本书能给人一种忠实平静的感觉尽管有些概念令人难以捉摸，还是可以通过实际的类比来把握他们更富专业情趣的东西现代物理学两大支柱：爱因斯坦相对论（大尺度认识宇宙，提供理论框架）恒星星系量子力学（小尺度下宇宙）分子原子电子夸克作为基础的两个理论，却是水火不相容的难以想象的精确度痛苦的结论：不可能都是正确的不过我们也会发现，从适当的背景来看。弦理论虽然来得突然，但还是过去百年来物理学革命性发现的产物引力电磁力弱力和强力电磁力：是现代生活中一切方便的动力光计算机电视电话在电闪雷鸣时露出狰狞也在轻轻触摸的手上留下温柔宇宙正好是那种极端的情形：在黑洞的中央，大量物质被挤压到一个极小的空间里在爆炸的时刻，整个宇宙从比沙粒还小的微尘中爆发出来

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第1页

Clio

美妙的弦
2014-03-06 12:56

美妙的弦

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学渣有感

大胃花痴特拉倒司机

前20%有对相对论的部分梳理，后面开始进入量子物理的部分。写的是非常好，可惜。。。。看到50%以后，难度骤然提升，突然看不懂了！我正在努力学习数学知识，有机会再看一遍，希望能有所突破。
2019-12-12 01:27

前20%有对相对论的部分梳理，后面开始进入量子物理的部分。
写的是非常好，可惜。。。。看到50%以后，难度骤然提升，突然看不懂了！
我正在努力学习数学知识，有机会再看一遍，希望能有所突破。

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读《宇宙的琴弦》

三个石头 (Respect all, fear nothing.)

马老师说矛盾是事物发展的源泉。人类科学家在探寻宇宙起源和物理学终极奥秘的道路上，也是一样的道理。这本书是一本介绍宇宙弦理论的科普书。说是讲理论，但实际上也介绍了从经典力学到狭义相对论，再到广义相对论以及量子力学的发展历程。在对世界认知物理理论的不断发展过程中，当每一阶段人类的观察或实验与之前的物理理论发生了冲突或矛盾的时候，就会迸发出新的理论。读这本书最大的收获是再次复习了经典力学到狭义相对...
2019-11-24 06:55 1人喜欢

马老师说矛盾是事物发展的源泉。人类科学家在探寻宇宙起源和物理学终极奥秘的道路上，也是一样的道理。
这本书是一本介绍宇宙弦理论的科普书。说是讲理论，但实际上也介绍了从经典力学到狭义相对论，再到广义相对论以及量子力学的发展历程。在对世界认知物理理论的不断发展过程中，当每一阶段人类的观察或实验与之前的物理理论发生了冲突或矛盾的时候，就会迸发出新的理论。
读这本书最大的收获是再次复习了经典力学到狭义相对论，广义相对论到量子力学的发展过程，也初步了解了弦理论的基本概念。
对我来说，前7章是科普书，第7章之后介绍到超弦理论就是玄幻小说了，看起来还是比较吃力的，主要是宇宙的多维空间，比如说弦理论认为宇宙有10维或11维的空间，很难理解。但作者已经尝试将这样复杂的理论用尽量浅显易懂的语言或者一些类比的比喻来阐述，已经相当难得了。
物理问题的终极目标其实是哲学问题。
物理科学家们的终极目标是找到宇宙万物大一统的规律，也就是类似E=MC2的上帝终极方程，并由此找到宇宙真正的起源和最终的宿命。
在过去，一个理论的正确与否，都需要通过实验或观测来进行验证，但是弦理论非常特别，它是一种猜想理论，在人类无法观察到的尺度上用极其复杂的数学模型计算出来的一套理论，但这套理论似乎能部分解决相对论和量子力学之间不可调和的沟壑。
宇宙之大，几百亿光年也不到边。宇宙之小，在人类所能观察尺度的1000亿分之一的尺度上，也许涌动着宇宙琴弦最动听的韵律。
“看到地球在宇宙中的位置，治好了我所有的焦虑”——当焦虑烦躁的时候，读读宇宙物理学，真的一下就安静下来，神奇的世界。

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1

パン (内心是沙漠，沙漠里有绿洲)

万物隐藏在怎样的小宇宙里？这是爱因斯坦在生命的最后30年里，一直追寻的问题。他希望能找到一个包罗万象的理论，统一引力、电磁力、强力、弱力这四种自然力，描绘一切现有的物理规律。很可惜，爱因斯坦并没有成功。至今为止，当代物理学还是建立在两套支柱理论——广义相对论和量子力学——之上。但问题是，这两大支柱理论在极端情况下出现了不可调和的冲突。这就意味着，物理学家们必须找到一套更高层的理论，来调和二者的...
2019-11-15 15:56

万物隐藏在怎样的小宇宙里？这是爱因斯坦在生命的最后30年里，一直追寻的问题。他希望能找到一个包罗万象的理论，统一引力、电磁力、强力、弱力这四种自然力，描绘一切现有的物理规律。很可惜，爱因斯坦并没有成功。至今为止，当代物理学还是建立在两套支柱理论——广义相对论和量子力学——之上。
但问题是，这两大支柱理论在极端情况下出现了不可调和的冲突。这就意味着，物理学家们必须找到一套更高层的理论，来调和二者的之间的冲突。目前看来，最接近这一梦想的，就是弦理论了。那么，到底什么是弦理论呢？凭什么说它有可能成为大一统理论？ --- 在了解弦理论之前，你需要以最简单的方式，来了解一下当代物理学的两大支柱理论：广义相对论和量子力学。先来看看广义相对论。物理学家恵勒曾经用一句非常简洁的话，概括了广义相对论的核心内容：“物质告诉空间如何弯曲，空间告诉物质如何运动”。在普通人看来，空间是看不见摸不着的。但在广义相对论中，空间相当于一张巨大的、平滑的、有弹性的膜。假如我们把一颗球放到这张巨大的膜上，膜就会凹下去。凹下去的膜就相当于空间。在这个比喻中，膜就相当于空间，球就相当于太阳、地球这些星球。球这样的物质放到膜上，就会让膜变形，球越重，膜弯曲得就越厉害，这就叫“物质告诉空间如何弯曲”。而当空间这张膜弯曲以后，它也会反过来影响球的运动轨迹，这就是“空间告诉物质如何运动”。在广义相对论中，引力的本质，就是这种空间的形变影响了物质的运动。在广义相对论中，空间就相当于一张膜。请记住：这张膜是非常平滑的。再来看看量子力学。可能你听说过一个理论，叫做“海森堡测不准原理”，更准确的说法，叫做“不确定性原理”：一个粒子的位置和速度，不可能同时被确定。如果它的位置越确定，那速度的不确定性就越高；如果速度越确定，那位置的不确定性就越高。举个例子。假如你把一个电子装进一个盒子里，然后把这个盒子慢慢往里挤压，越挤越小，这时候，电子在位置上的确定性就变高了。但此时你会发现，电子的速度会变得越来越不确定：它会在盒子里疯狂冲撞，行动轨迹越来越难以预料。
不光微观粒子的位置和速度之间存在着关系，能量和时间之间，同样存在着不确定性关系：如果考察时间足够短的话，那粒子的能量就会在短时间内疯狂地涨落起伏。根据不确定性原理，即使是看似什么都没有的一片空间，如果我们把视野缩小，就会发现那里也有大量的活动。
微观世界里疯狂的量子涨落所以在量子力学里，宇宙在微观尺度上是一个混沌的、疯狂的世界。引力场在微观尺度上也会因为量子涨落而波荡起伏，而且我们关注的空间越小，这种起伏就越大。好，还记得前面讲过的广义相对论吗？在广义相对论中，空间是平滑的。而在量子力学中，空间在微观尺度上是剧烈涨落的，根本就不是平滑的。所以在超微尺度上，相对论和量子力学冲突了。
在量子理论中，空间在微观上是剧烈涨落的。但在广义相对论中，空间是平滑的。
这个冲突，就是弦理论诞生的背景，也是弦理论需要解决的问题。 --- 那么，弦理论是如何解决这个冲突的呢？在我们的认知中，宇宙是由点状的粒子——比如电子、质子——组成的。但弦理论认为，如果我们把这些基本粒子放大，用目前还达不到的超高精度去观察它们，就会发现，这些粒子的本质，其实是一根根小小的弦。每个粒子，都好像是一根无限细的、一维的橡皮筋，在不停地震动。宇宙就是由这样一根根震动的弦组成的。
就算宇宙真是弦组成的，那又如何呢？之前说过，在广义相对论中，空间是光滑的。但在量子力学中，空间在微观上是剧烈涨落的。而弦理论就可以缓和广义相对论和量子力学在超微尺度上的对立。先来看个形象的例子。假如你用手去抚摸一块精心加工过的花岗石，会感觉它特别光滑顺手，毫无瑕疵。但如果你用放大镜去观察它的表面，就会发现它凹凸不平，有许多颗粒和坑洞，只是它们太小，用手根本感觉不到。
在这个例子中，花岗石表面的小颗粒已经超出了手的感知范围，对于手来说，它是没有意义的。同样的道理，如果我们把手换成弦理论中的弦，那就意味着，如果一个东西比弦还小，就不会对弦产生影响，对于弦来说它就是没有意义的。我们之前说过，量子力学和相对论的冲突，是在超微尺度时才发生的。但实际上，在这么小的尺度下，无论发生怎样的量子涨落，空间里有怎样的滔天巨浪，都影响不到弦。既然影响不到整个宇宙中最小的基本单位，就更影响不到其他的各种事物了，所以我们根本就不用管量子力学和相对论的冲突，问题就这么解决了。
你肯定在想，这是在耍花招，这不是解决问题，而是在逃避问题。还真不是。因为我们想象的这种冲突，本来就是在粒子理论（标准模型理论）的基础上才会产生。但如果我们换一套理论，把粒子换成弦，那这个问题在一开始就压根不会出现。所以目前看来，弦理论或许可以提供一个大统一的框架，有可能成为解释万物的终极理论。当然，它仍然只是个处于科学前沿的假说而已，但假若弦理论有一天真的被证实，那我们就可以说，万物真的隐藏在一根根弦组成的小宇宙里了。

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第355页宇宙学的沉思

五百年沧海桑田 (柔中带骚)

标准的宇宙学模型→暴胀的宇宙学模型。在ATB(after-the-bang) 10∧-35秒以前，强、弱、电磁力是一个大统一的力，那种状态下的宇宙比今天要对称得多。好了后面几章基本没看懂~
2019-04-10 01:05

标准的宇宙学模型→暴胀的宇宙学模型。在ATB(after-the-bang) 10∧-35秒以前，强、弱、电磁力是一个大统一的力，那种状态下的宇宙比今天要对称得多。
好了后面几章基本没看懂~

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