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存在之輕(第一推動叢書·物理系列) 封面

存在之輕(第一推動叢書·物理系列)

弗蘭克·維爾切克

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15.8萬字總字數
¥19.99定價

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內容簡介

幾乎在不知不覺中,我們對自然界最深層次實在的理解在過去的四分之一世紀裏已經有了重大改變、現在我們己非常接近於長期尋求的突破:自然界基本力的大統一。作爲一位深受歡迎的物理學家,諾貝爾獎得主弗蘭克·維爾切克一直在這片新天地的舞臺上扮演主角。通過超越舊的物質和空間觀念,他詮釋了一個全新的發現:物質是由幾乎無重量的單元構造的。純能量是質量的最終之源,維爾切克把這個發現稱爲“存在之輕”但他向我們展示的遠不止這些、空間絕不是單純的容器,不是空無一物和被動的它是一種動態的網格——一種現代意義上的以太,網格要比任何“基本”粒子更基本;其自發活動產生並消滅着粒子這種對物質和“虛空”的新認識解釋了引力爲什麼那麼微弱,並使自然界所有力的大統一圖像變得格外清晰。  本書是探索這些革命性概念的意義的第一本著作,維爾切克向我們展示了迷人宇宙的全新圖像,並憧憬了基礎物理學新的黃金時代。

讀者書評

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作者從物質、質量和能量等基本概念出發,探索這些概念的深層含義,由此引出他一生中最重要的貢獻——漸近自由概念,最後落腳於他提出的“網格”概念上。(以上引自譯者語) 全書分爲三個部分,第一部分述說“質量起源”,用了十二章,其中四八十十二章是重點,其餘爲鋪墊 ,作者似乎很熟稔寫作和演講之道。開端以把握世界、牛頓第零定律和愛因斯坦第二定律引出“物質的構成”;再以內在的九頭蛇、基本粒子並不基本、對稱性化身引出“網格(以太的韌性)”;繼以計算物質帶出“物質起源”,用網格的樂章掣出“深刻的簡單性”。 第二部分“引力之微弱”四章和第三部分“美的真理性”五章,以及包含一章抒情和三個附錄的尾聲,可視爲物質構成網格世界質量起源這一系列“深刻的簡單性”的補充說明。本書的核心章節在第八章網格,作者認爲“網格”是世界萬物的基本要素,小到各種基本粒子、大到時間和空間,無不處在網格之中,宇宙是一巨大網格超導體,所有網格之母則是“度規場”。 弗蘭克-維爾切克這本《存在之輕》很棒,既有詩意的浪漫,又有數理學者邏輯的嚴密。譯者王文浩也很有水平,除了把通常大家熟知的費曼譯成了費恩曼有點看着不習慣,其它都很好。所以我給五星。是以記之,待有空時再複習。

★★★★★

一、核心觀念 《存在之輕》是諾貝爾物理學獎得主弗蘭克·維爾切克的經典科普作品,聚焦“質量的起源”這一物質本質問題,以量子色動力學(QCD)爲核心,徹底顛覆了“質量是物質固有實體屬性”的經典認知。書名“存在之輕”直指核心結論:我們感知到的沉重、堅實的物質世界,其底層根基是輕盈、動態的場與相互作用,質量是能量湧現的結果,而非宇宙的基本原料。 1. 質量的95%:無中生有的相互作用能 由質子、中子構成的普通物質,其總質量的95%以上並不來自誇克、電子等基本粒子的靜止質量,而是來自誇克與膠子之間強相互作用的能量、以及粒子高速運動的動能。根據質能方程 E=mc^2,這些禁錮在微觀尺度的能量,等效爲我們宏觀感受到的質量。換言之,絕大多數質量是“從無到有”生成的,源於相互作用而非物質本身。 2. 核心機制:QCD的漸近自由與夸克禁閉 強相互作用(束縛夸克的力)由膠子傳遞,具有漸近自由的反常識特性:夸克間距越小,相互作用越弱,近乎自由;間距越大,色力越強,如同彈性繩一般將夸克拉回,導致夸克永遠被禁閉在質子、中子等強子內部,無法單獨存在。 正是這種極強的束縛作用,讓極小空間內聚集了巨大能量,構成了質量的主要來源。 3. 真空是充滿場的“網格”,物質是它的漣漪 真空並非虛空,而是充滿量子漲落(虛粒子對、膠子場起伏)的動態基態,維爾切克將其命名爲“網格”(Grid)。它是宇宙的基礎介質,可以被極化、被激發;而所謂的“物質粒子”,本質上是這個基態網格上的局域激發(如同水面的波紋)。我們以爲的“實體”,其實是真空海洋上的動態圖案。 4. 希格斯機制只負責“小部分”質量 大衆熟知的希格斯機制,僅負責賦予夸克、電子等基本粒子自身的靜止質量,這部分只貢獻普通物質總質量的約5%。我們日常感受到的重量、物質的“厚重感”,主體來自強相互作用的能量,與希格斯場沒有直接關係。 5. 存在之輕的深層哲學轉向 世界的底層不是堅實、不可再分的物質磚塊,而是輕盈、關聯、永不停歇的場與相互作用。“沉重”“實體”都是宏觀尺度的湧現錯覺;宇宙的本質是“輕”的,是相互作用編織出了我們感知到的厚重存在。   二、詳細思維導圖 plaintext 《存在之輕》(弗蘭克·維爾切克) ├─ 一、全書定位與核心問題 │ ├─ 定位:量子色動力學(QCD)大衆科普,諾獎得主解讀物質本質 │ ├─ 核心追問:世界有沒有最基本的“物質磚塊”?質量到底從哪裏來? │ └─ 靶子:傳統認知——質量是物質的固有、不可再分的基本屬性 │ ├─ 二、從經典到量子:質量觀的崩塌 │ ├─ 1. 經典物理的質量觀 │ │ ├─ 質量是“物質的量”,是實體的根本屬性 │ │ └─ 原子是不可再分的“實心小球” │ ├─ 2. 粒子物理的質量失蹤之謎 │ │ ├─ 質子由夸克組成,但夸克靜止質量之和遠小於質子質量 │ │ └─ 缺失的90%以上質量從何而來? │ └─ 3. 質能方程的重新解讀 │ ├─ 不是“質量可以轉化爲能量” │ └─ 質量本身就是能量的一種表現形式 │ ├─ 三、核心理論:量子色動力學(QCD)與質量起源 │ ├─ 1. 強相互作用的基本構件 │ │ ├─ 夸克:帶色荷,分6種味,參與強相互作用 │ │ ├─ 膠子:強相互作用的傳遞者,自身也帶色荷 │ │ └─ 強子(質子、中子):由3個夸克+膠子場構成的束縛態 │ ├─ 2. 漸近自由(諾獎核心發現) │ │ ├─ 反常識特性:距離越近,相互作用越弱;距離越遠,作用越強 │ │ ├─ 與引力、電磁力的作用規律完全相反 │ │ └─ 意義:既解釋了夸克禁閉,也讓微擾計算成爲可能 │ ├─ 3. 夸克禁閉 │ │ ├─ 無法分離出單個自由夸克 │ │ └─ 拉斷色力線的能量足以產生新的夸克-反夸克對 │ └─ 4. 質量的誕生:能量變“重量” │ ├─ 夸克、膠子在質子內部高速運動,攜帶巨大動能 │ ├─ 強相互作用場蘊含大量相互作用能 │ ├─ 能量通過質能等效表現爲宏觀質量 │ └─ 夸克自身靜止質量僅貢獻約5%,95%以上來自相互作用能量 │ ├─ 四、關鍵圖景:真空是“網格” │ ├─ 1. 真空不是空的 │ │ ├─ 充滿量子漲落:虛粒子對不斷產生又湮滅 │ │ ├─ 充滿膠子場、夸克場的基態起伏 │ │ └─ 真空是一種介質,有自己的物理性質 │ ├─ 2. 維爾切克的“網格”概念 │ │ ├─ 時空本質是一個充滿場的基礎網格 │ │ ├─ 物質粒子是網格上的局域激發、漣漪 │ │ └─ 沒有孤立的“粒子”,只有場的激發態 │ ├─ 3. 真空極化 │ │ ├─ 電荷/色荷會改變周圍真空的漲落分佈 │ │ └─ 我們觀測到的粒子性質,是粒子與真空相互作用的結果 │ └─ 4. 爲什麼我們感受不到真空 │ ├─ 如同魚生活在水中,默認了介質的存在 │ └─ 只有通過高能對撞實驗才能探測到真空的結構 │ ├─ 五、對稱性與質量的關係 │ ├─ 1. 手徵對稱性與自發破缺 │ │ ├─ 零質量夸克具有手徵對稱性 │ │ ├─ 強相互作用真空自發破缺手徵對稱性 │ │ └─ 對稱性破缺是質子質量生成的重要輔助機制 │ ├─ 2. 希格斯機制的準確定位 │ │ ├─ 作用:賦予基本粒子(夸克、電子等)靜止質量 │ │ ├─ 貢獻:僅佔普通物質質量的約5% │ │ └─ 常見誤區:不是“所有質量都來自希格斯” │ └─ 3. 對稱性:從秩序到質量 │ ├─ 對稱是底層物理規則 │ └─ 對稱性破缺讓世界有了質量和多樣性 │ ├─ 六、延伸:宇宙、統一與認知轉向 │ ├─ 1. 宇宙中的質量全景 │ │ ├─ 普通物質只佔宇宙總質能的約5% │ │ ├─ 暗物質、暗能量是更主要的存在 │ │ └─ QCD只解釋了我們熟悉的普通物質質量 │ ├─ 2. 力的統一願景 │ │ ├─ 強、弱、電磁三種相互作用的大統一 │ │ ├─ 超對稱理論的可能性 │ │ └─ 網格概念爲統一提供了新視角 │ └─ 3. 認知的轉向 │ ├─ 從“實體思維”到“相互作用思維” │ ├─ 從“靜態物質”到“動態過程” │ └─ 世界的根基是關係,而非孤立的實體 │ └─ 七、核心啓示:何爲“存在之輕” ├─ 沉重是表象,輕盈是本質 ├─ 物質不是宇宙的主角,場和相互作用纔是 ├─ “無中生有”不是玄學,是精確的物理機制 └─ 世界是相互連接的動態整體,而非孤立磚塊的堆砌  

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用了十幾個小時把這本《存在之輕》讀完。全書分爲三個部分,第一部分述說“質量起源”,用了十二章,其中四八十十二章是重點,其餘爲鋪墊 ,作者似乎很熟稔寫作和演講之道。開端以把握世界、牛頓第零定律和愛因斯坦第二定律引出“物質的構成”;再以內在的九頭蛇、基本粒子並不基本、對稱性化身引出“網格(以太的韌性)”;繼以計算物質帶出“物質起源”,用網格的樂章掣出“深刻的簡單性”。 第二部分“引力之微弱”四章和第三部分“美的真理性”五章,以及包含一章抒情和三個附錄的尾聲,可視爲物質構成網格世界質量起源這一系列“深刻的簡單性”的補充說明。本書的核心章節在第八章網格,作者認爲“網格”是世界萬物的基本要素,小到各種基本粒子、大到時間和空間,無不處在網格之中,所有網格之母則是“度規場”。 弗蘭克-維爾切克這本《存在之輕》很棒,既有詩意的浪漫,又有數理學者邏輯的嚴密。譯者也很有水平,除了把通常大家熟知的費曼譯成了費恩曼有點看着不習慣,其它都很好。所以我給五星。是以記之,待有空時再複習。

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在《存在之輕》中,維爾切克把“物質”與“能量”納入同一量子場論框架,得出以下本質關係: 1. ​​質量不是物質的固有屬性,而是能量轉化的結果​​。 • 粒子之所以具有慣性質量,是因爲它們與量子場發生耦合,將能量“折算”爲質量。質量可被看作“能量的陰影”而非“物質的內核”。 2. ​​能量守恆與可轉化性​​ • 愛因斯坦的質能方程 E=mc² 被提升爲“總質量能量方程”,說明在任何相互作用中,能量既不會憑空產生也不會消失,只能在質量與其它形式能量之間轉換。 3. ​​物質—能量統一的量子視角​​ • 空間不是被動舞臺,而是一種動態的量子網格;粒子的產生、湮滅和相互作用都是網格的局部激發與能量流動。這意味着“虛空”比任何“基本粒子”更基本,物質與能量只是同一實體的不同側面。 4. ​​光子等無質量粒子的啓示​​ • 光子、膠子、引力子等以光速運動且質量爲零,它們的能量由頻率決定(E=hν)。這類粒子展示了“純粹能量”如何在自然界中存在,並進一步驗證了能量概念比“物質”更根本。 5. ​​對傳統“物質=堅硬小球”觀念的顛覆​​ • 書中強調,質子、中子並非最小不可分的實體,而是量子場裏穩定的激發模式。實驗上“越砸越多”的現象(九頭蛇隱喻)說明物質內部結構可由能量—場重新解釋。 綜上,維爾切克給出的定義可概括爲: • ​​物質是能量在量子場中局部凝聚、呈現慣性質量的形式​​; • ​​能量則是更基本、守恆且可與物質相互轉化的量​​; • ​​質量起源、粒子產生與引力耦合​​都可由能量—場相互作用統一描述。這種視角把“物質-能量”二元合二爲一,構成現代物理學新的底層語言。

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一場顛覆常識的物理思想躍遷。跳出傳統時空舊觀念,用輕盈通透的筆觸,解讀質量本源與虛空本質,在硬核理論裏,預見基礎物理學全新的黃金時代。

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欽佩物理學家深邃而嚴謹的思想!作者從質量起源的視角審視牛頓力學、相對論和量子理論,探索時空的本質。不僅漸進自由和時空網格的概念令人耳目一新,作者對理論與實在(新物質的發現)、暗物質暗能量的論述,都令人開闊視野。 仍然有很多內容不求甚解,閱讀本書需要一些理論物理的基礎知識。

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開始的十頁過分輕鬆,然後一慌乎,發現滿書的公式方程粒子,再十頁只看懂作者提神醒腦的段子,真的不能把看過《生活大爆炸》當成讀完高等物理,至少四大力學中qed我真的沒懂。 質量的來源看懵逼了,似懂非懂。 深刻簡單性方程被壓縮得越厲害,解壓縮它們的計算就越複雜,而與現實世界相匹配的輸出就越豐富。我認爲,這正是對愛因斯坦說的“上帝不可琢磨,但他沒有惡意”這句話的最切實的解釋。 深刻簡單性方程被壓縮得越厲害,解壓縮它們的計算就越複雜,而與現實世界相匹配的輸出就越豐富。我認爲,這正是對愛因斯坦說的“上帝不可琢磨,但他沒有惡意”這句話的最切實的解釋。 在虛空中不朽物質的熟悉、冷靜的外表下,我們的心靈預演着無處不在、無時不在的介質舞臺上的錯綜複雜的舞蹈。我們感覺得出,質量——那種使物質變得遲鈍和可控的性質——來自始終以光速運動着的夸克和膠子的能量,它們不得不蜷縮在一起以屏蔽介質的衝擊。我們的物質是一首神奇的樂章,一首比巴赫的賦格曲更精確和複雜的數學樂章,即網格的樂章。

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一些比較熟悉的知識,草草翻完,沒有細看,因爲太複雜的細節知識也看不懂(๏ᆺ๏υ),能瞻仰這麼多大佬的作品,感謝互聯網

★★★★☆

刷三觀看科幻片的好科普。基本粒子不基本像九頭鳥砍掉頭送出更多九頭鳥,質量從沒有質量的基本粒子來,時間也許只是基本粒子運動的宏觀人視角體現,空間也不虛充滿透明的暗物質暗能量。理論物理試圖描述統一的強弱電磁引力四種基本作用力和基本粒子理論。

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本書非常簡單直觀地解釋了普通物質的來源、引力的起源,並通過類比將整個宇宙想象成巨大的網格超導體。我們不能不佩服物理學家想象力的豐富!同時,這些物理概念和解釋,如網格概念,解釋不了質量起源問題,譬如電子、夸克、中微子以及可能存在的希格斯子的質量起源問題,以及暗物質和暗能量等的起源問題。因此,任何當代物理理論也僅僅是理論,而非真理!其實,物理如此,別的學科和思想更是如此……

書籍信息

作者弗蘭克·維爾切克
譯者王文浩
出版社湖南科學技術出版社
出版時間2018-01-01
ISBN9787535795106
分類科學技術-科學科普
格式EPUB
完結狀態連載中
章節數37