可畏的對稱：探尋現代物理學的美麗

科學家們以對稱性作為指導原則，並深信這是揭示自然基礎設計秘密的鑰匙。本書將當代物理學難以置信的發現以簡單生動的方式講述出來，介紹愛因斯坦和他的追隨者通過近一個世紀的努力所構造的近代物理學基礎理論的框架。本書第一部分從藝術、建築、科學到物理學的弱作用宇稱不守恆等方面探討對稱性與建築設計到自然界基礎規律的設計的關係；第二部分介紹愛因斯坦在創立相對論的過程中所得出的“對稱性指揮設計”的觀點；第三部分介紹對稱性在認識和詮釋量子世界中所取得的成果；第四部分介紹楊-米爾斯規範理論並將對稱性思想再次引入物理學基礎的舞台，在此基礎上進一步探索“最終設計”及遇到的問題。曾被翻譯為多種語言，深受世界各國讀者喜愛。

基本介紹

• 中文名：《可畏的對稱:探尋現代物理學的美麗》
• 外文名：Fearful Symmetry the Search for Beauty in Modern Physics
• 作者：徐一鴻
• 出版社：清華大學出版社
• 頁數：319頁
• 開本：16
• 品牌：清華大學出版社
• 譯者：張禮
• 出版日期：2013年12月1日
• 語種：簡體中文
• ISBN：9787302331681 

基本介紹

內容簡介

你想要知道上帝是如何創作這個世界的嗎？不是指這個或那個現象，這個或那個元素的能譜這種細節。我們要知道的是他的思想。愛因斯坦和他的追隨者們，通過一個世紀的努力建構了近代物理學基礎理論的框架。他們將對稱性作為指導原則，並深信這是揭示自然基礎設計秘密的鑰匙。

作者簡介

徐一鴻，理論物理學家，美國加州大學聖巴巴拉分校教授，美國國家理論物理研究所永久資深研究員。徐一鴻教授是上海人，出生於昆明，後搬遷至香港，移民聖保羅，求學美國，獲美國普林斯頓大學學士、哈佛大學博士學位。現定居聖巴巴拉。共發表超過250篇的學術論文。科普書、教科書及文化飲食方面知名作家。著有《力的統一》，《吞雲》、《可畏的對稱》、《愛因斯坦的玩具》、《簡明量子場論》及《簡明愛因斯坦引力論》等。相關著作在德、日、韓、西、波蘭、印度等地出版。曾獲美國普立茲獎提名。
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張禮，理論物理學家，清華大學高等研究中心教授，從事理論粒子物理及量子力學研究。著有《量子力學的前沿問題》、《近代物理學進展》等書。獲第九屆（2012-2013年度）周培源物理獎。

專業推薦

媒體推薦

《可畏的對稱》將當代物理學難以置信的發現帶到美國人理解力範圍之內。作為著名物理學家和富於寫作技巧的作家，徐一鴻講述了現今的理論物理學在追求自然的美和單純性的過程中如何追隨愛因斯坦的動人故事。本書以一種崇高和欣賞的心情描述了20世紀物理學的偉大進展和成就。最後我們懷著敬畏站在近代物理的無際的視野之前——這是人在智慧歷史中最偉大的篇章之一。
《可畏的對稱》以最易理解的、最生動的方式講述近代物理和當代物理學家的故事。它使“可畏”的對稱性變得簡單和易懂，使燃燒的猛虎變得生動和有人性。卓越的表述，傑出的成就。
——李政道，諾貝爾物理學獎獲得者

對如我一樣從未接觸過近代理論物理的外行來說，徐一鴻的書就如一盞明燈。我發現，一旦把握住“將對稱作為美和智慧的原則”的概念，在他引導下也能知曉過去我一無所知的宇宙設計方面的一些知識。
——約翰 儒波特 馬丁，普林斯頓大學藝術和考古學講座教授

我們可以毫不費力懷著巨大的喜悅看到一棵小小寶石的深處。
——羅伯特 施里弗，諾貝爾物理學獎獲得者

名人推薦

從1606年利瑪竇與徐光啟翻譯完成《幾何原本》（前六卷）算起，科學傳入中國已整整四百年。但遺憾的是，科學在中國一直沒有紮根，因為我們始終把科學作為提高生產力的手段，而忽視了她文化的一面。我們出版的大多數傳播科學的著作僅限於敘述具體的科學知識，對科學的靈魂是什麼這類基本問題很少涉及。因此，在中國學科學，就像外國人學京劇一樣困難。因為周圍沒有名家指點，我們從小只能照著各種教科書比劃唱念做打，最終只能是形似，離神似總有相當的距離。由此看來，要儘快提高中國的科學水平，除了引進名家做指導外，出版一些詮釋科學文化，闡揚科學義理的著作也是很重要的。因此，出版徐一鴻教授（Prof. Anthony Zee）所著的《可畏的對稱》是值得所有愛好科學的中國人高興的事情。
這本書與大多數科普著作不同，它不拘泥於講述科學知識的細節，而是通過敘述科學家們如何一步步地窺探“上帝”設計世界的原則，將現代物理學的整體架構呈現給讀者。正是此書使我明白了科學的靈魂在於追求自然之美。在這一點上，科學與藝術是相近的，但她們追求的層次不同，手段也不同。藝術靠感官直覺體驗自然（包括社會）的表觀的美、形象的美；而科學則靠抽象思維（主要是數學）體驗自然（包括社會）的本質的美、抽象的美。有趣的是，不論抽象的美還是形象的美都講究平衡與對稱。事實上，對稱已成為現代科學（尤其是物理學）的基本美學原則之一，因為對稱意味著不變，不變意味著規律，而在千變萬化的自然現象中揭示不變的東西（規律）正是科學的本質追求。從這種意義上講，對稱是可畏的，更是可愛的。
作為碩果僅存的上古文明，五千年來中華文明一直以開放的姿態對待其它文明。兩千年前，我們向佛教文化學習，大大提升了本土文化的內涵。今天，我們又要向科學文化學習。可以預見，兩種文化融合之時，就是中華文明重光之際。歷史將證明，《可畏的對稱》一書中譯本的出版將為此做出重要貢獻。

圖書目錄

01 對稱性與設計
1美的尋求
2對稱性與單純
3鏡子另一端的世界
02 愛因斯坦的遺產
4時間與空間聯姻
5一個快樂的思想
6對稱性指揮設計
03 來到聚光燈下
7作用量無處不在
8女士和虎
9學習去讀這本偉大的書
10對稱性的凱旋之歌
04 了解上帝的思想
11夜間森林的八重路
12藝術的復仇
13最終設計問題
14力的統一
15傲氣抬頭
16造物主的思想
跋
第9章附錄
跋的附錄
註記
索引

序言

對稱的概念普遍地存在人類的文化中。在自然世界的運作里，對稱亦以許多不同的姿色展現自己。對稱，這個概念簡單到幼兒即能了解與使用，但其精神又微妙地融入最深奧又成功的物理理論，形成描述自然界如何運作的中心概念。因此，對稱是一種既明顯又深奧的議題。
對稱套用在許多不同的領域。有些相當的實用，例如套用於工程學，或是飛機左右對稱的設計，或是橋樑建築對稱的設計，甚至普及於家具的設計， 以滿足人體工學的需要。另一方面，對稱的其他用途很顯然地是純粹從審美的觀點考慮，並且成為許多藝術創作的重心，在許多偉大的藝術作品中可見其宏偉壯麗的底蘊。在繪畫、雕塑，或在音樂、文學作品中，對稱已成為實際可量的準則。
在數學領域裡，對稱的概念不僅是訂立深奧理論的出發點，更提供博大精深的洞見。在結晶學或是化學領域裡，對稱亦扮演關鍵性的角色。毋庸置疑地，在生物上的作用，對稱亦占有重要的地位。在植物和動物世界的王國里，對稱概念亦以不同的方式貢獻於有機體是如何有效地運作。
舉例來說，左右對稱幾乎普遍地存在動物世界。然而，此普遍性雖然偶爾受到違反，像是蝸牛殼扭轉的螺旋形狀看似不符合對稱概念，但事實上我們發現了另一種更深奧的對稱。雖不明顯，但蝸牛殼在其行走轉動的過程中展現對稱，主因是受之於轉動時一致性的擴展或收縮。
在現代基礎物理，我們發現在對稱和非對稱之間有著最微妙的互動關係。20世紀的物理學，對稱在自然界的基本作用力中扮演著獨特的角色，有時置於核心，有時卻捉摸不透地違反定律。對稱的一些想法是相當簡單且易於掌握的，而另一些則複雜到難以理解。但我深信這樣的複雜，應不足以成為阻擋一般大眾了解對稱概念的藉口。這些概念與想法經常展現出一種宏偉壯麗的美感。但這些概念若要以淺顯易懂的方式向一般讀者介紹說明，又要使其不被一些玄妙的語辭轟擾並仍能保持昂然的興致，實非易事！而徐一鴻教授( A. Zee)成就了這項艱困的任務，在他這本經典之作《可畏的對稱》，正以圓熟的思考及寫作方式，如副標題所述地，帶領讀者探尋現代物理之美。
基礎物理是門困難的學科。其中對稱在此領域所扮演的關鍵性角色實在是很微妙！基於這個原因，使它經常受阻於無法對大眾作充分或更俱深度且令人滿意的解釋。在藝術的領域裡或在建築學和工程學上，引用對稱的特質通常並不那么困難，像是簡單地利用一張圖片，就能將對稱的概念表述地淋漓盡致。又如對生物的描述，或是在書本中闡述水晶物質的自然美感，在此提出對稱概念的說明可說是相對地輕而易舉。另外在許多的作品中，闡述純幾何學或是純數學的對稱形式，因易於親近與可見，使得僅有簡單數學背景的讀者們即可勝理解。但對於基礎物理來說，闡述對稱的角色顯得特別困難，主因是角色本身經常性地呈現抽象狀態，又它依賴於量子力學非直覺又令人混淆不清的基本原則息息相關。
對於量子物理學本身的需要，事實上並不容易理解。這是很微妙的，同時它對於深蘊在自然界運作時，不為人類所能理解的微妙意義有特別的重要性。直到對稱和量子力學想法結合後，才巧妙地點出這微妙的精義，並對於我們理解自然界的基本作用力發揮關鍵性的突破。
我所說的這些主要在於彰顯徐一鴻教授在此書所擔負的重任，並為他撰寫此書的宏偉成就感到萬分欽佩。他為我們精闢地解說對稱與美是如何結合的。藉由強調對稱在自然界運作下如何呈現美感，而非讓我們陷入數學細節的泥沼中，此外更進一步地說明在目前進展中所面臨技術上及更深入的難題。
故事尚未結束，許多謎團及明顯的矛盾仍然存在。當然，這也是它令人著迷而激起我們更想了解它的進展，並且認真地帶領更多讀者進入這前所未見的美妙世界。徐一鴻教授(A. Zee)的這本著作無疑地提供了絕佳的指南！
羅傑‧潘羅斯 (Roger Penrose)

註： 潘羅斯爵士，牛津大學榮譽教授，是當代最傑出的理論物理學家及世界暢銷書的作家之一。與史蒂芬‧霍金(Stephen Hawking)共同發表諸多重要的研究與著作。