愛因斯坦與萬物之理：統一路上人和事

內容簡介

愛因斯坦逝世後，物理學家們在這條統一路上，又走過了一個甲子的歷程。六十年的風風雨雨，點點滴滴，理論物理學家們作了些什麼？統一之路如今走到了哪裡？前途如何？本書作者從介紹牛頓力學、量子力學開始，到數學中的群論、對稱守恆原理，再介紹標準模型、規範理論、量子場論、費曼路徑積分、費曼圖等等，讓讀者對理論物理中的“統一”大框架，特別是主流物理界公認的“標準模型”，有一個基本認識。最後，也探討一下統一理論與大爆炸宇宙學、暗物質、暗能量的關係，以及標準模型的困難和局限，簡要地介紹包括弦論、M理論、弦網等概念，讓讀者不僅領略到理論的美妙，科學家的追求，也體會到科學研究的艱辛，激勵年輕人對探索自然規律的願望和好奇心，踏進科學的大門。

圖書前言

本書定名為《愛因斯坦與萬物之理:統一路上人和事》，其內容敘述的並不主要是愛因斯坦本人的工作和成就，而是記錄了眾多理論物理學家們在追求探索“統一理論”的道路上留下的足跡。

自古以來，科學家們就追求理論的完美，牛頓力學的經典理論算是實現了物理理論統一的第一座豐碑，法拉第和麥克斯韋將“電、磁、光”三者，統一在一組漂亮而對稱的方程式中。愛因斯坦在成功地建立了兩個相對論之後，便萌生了“統一大夢”，企圖尋找一個能夠解釋萬物的理論，但最後以失敗而告終。至今又過去了大半個世紀，數千名物理學家前仆後繼地追隨愛因斯坦的夢想，探求萬物之理。在這條坎坷的統一路上，看起來頗有進展卻仍然未得其果。

幾十年來，與統一大業有關而發展起來的理論模型不少:基本粒子標準模型、宇宙大爆炸學說、描寫相互作用的規範場、量子引力、超弦理論、1前言愛因斯坦與萬物之理:統一路上人和事超對稱、M理論、大統一論、萬有理論，哪一個算得上是統一理論呢？都是，又都不是。這所有理論中固然有不少交叉和重複，但即便所有理論的總和，也遠遠夠不上是“萬物之理”。

也許所謂的萬物之理並不存在！實際上，每提出一個新理論，解決了某些老問題，又往往會產生出許多新的未解之謎。其實這就是科學發展進步的正常途徑，尋找萬物之理，不過是代表了人類追求探索大自然秘密的一個循環上升而無限逼近的過程而已。

此外，物理學是基於實驗和觀測的科學，正如著名物理學家溫伯格所說:“物理學並不是一個已完成的邏輯體系”。過去和現在不是，將來也不會是。物理理論必須不斷地改造和修正，不斷地革命，才能符合從實驗和觀測中得到的新數據。

儘管萬物之理難以企及，但是，追求美是人類的天性，追求一個統一的“萬物之理”便是這種天性在物理學中的體現。

20世紀80年代初期，廣義相對論量子化的研究曾經引人注目，在德克薩斯州大學奧斯丁分校的相對論及理論物理中心，薈萃了研究量子引力的幾位大師級人物，其中有:費曼的老師約翰·惠勒，引力量子化的奠基人布萊斯·德威特，霍金在英國的博士指導教授丹尼斯·夏瑪。此外還有屬於年輕一輩的幾位。後來，又來了諾貝爾獎得主溫伯格教授。筆者當年在那兒讀博士期間感覺受益匪淺，也親眼目睹了物理大師們孜孜不倦地尋求“萬物之理”的奮鬥精神。

幾十年一晃而過，幾位老一輩的物理學家已經作古，當年的年輕人也人到中年，仍然在繼續努力，探索不止。

愛因斯坦與萬物之理：統一路上人和事

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