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非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 版權信息
- ISBN：9787574226159
- 條形碼：9787574226159 ; 978-7-5742-2615-9
- 裝幀：平裝-膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 本書特色
進化版《從一到無窮大》！單集視頻播放量超900w的網紅數學物理科普明星傾情撰寫！
9個非凡數字，通向宇宙深處的萬物理論
★ 用極致數字，展現數理領域的狂野邊界：這本書討論的，是你可能從未想到過的大與小的極致。與這9個數字所承載的概念相比，原子也顯得太大，宇宙也顯得太小。經過本書所呈現的這些思維風暴，你也許會對這個宇宙的運轉產生全新的理解。
★ 不做科普的老生常談，這9個數字背后的數理知識正在逼近人類科學發展的極限，也將不斷挑戰你的認知邊界，掀起一波波瘋狂的腦力浪潮。小心，別讓頭腦爆炸了！
★ 數學與物理學相融合，跨學科閱讀的絕佳選擇：“數理不分家”這句俗語的*優詮釋，數學、量子力學、粒子、黑洞、引力、時間、空間……在本書中，是數學和物理學編織起一張共生網，試圖打撈宇宙深處的*終的萬物理論。打破傳統學科界限，呈現數學和物理學這兩個學科不斷協同發展、互相拓展邊界的精彩歷程。
★ 網絡熱門科普博主手筆，輕松好讀：牛津大學、巴塞羅那大學前研究員，諾丁漢大學教授，布徹特宇宙學獎獲得者，單個視頻900w點擊量的熱門科普明星，專業權威的同時極具網感。創造性的類比，鮮活幽默的敘述，解構復雜概念，給你既燒腦又有趣的閱讀體驗。
非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 內容簡介
"什么龐然巨數光是思考就可能讓人的大腦坍縮成黑洞？ 從虛無到對稱，“零”為何既美麗又充滿悖論和懷疑？ …… 從“0.000 000 000 000 000 1”到“無限”，數字既能揭示微觀粒子世界的奧秘，也能讓廣袤的宇宙展露真相。從麥克斯韋、愛因斯坦、狄拉克，到費曼、霍金，偉大的物理學家們總是在對數學真理的探索中一步步邁向對現實的本質理解，而到底哪些數字才是宇宙的終極答案？在本書中，理論物理學家、宇宙學家安東尼奧·帕迪拉將展示9個神奇數字如何成為黑洞、相對論、量子力學等舞臺上的主角，以及它們如何帶領我們接近物理學邊緣，探索終極的萬物理論。這是一次從零到無限的非凡旅程。"
非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 前言
不是數字的一章
古老的橡木桌上平攤著一張破破爛爛的作業紙，數字“0”就躺在上面肆無忌憚地嘲笑著我。我以前從沒在數學考試中得過零分，但這次的分數絕不會錯。那個紅彤彤的數字張牙舞爪地盤踞在我大約一周前交上去的作業紙上。這是我在劍橋大學念數學本科**個學期的經歷。我想象著，這所大學里的那些偉大數學家的魂魄正在暗處竊竊私語，表達他們的蔑視。我是個冒牌貨。當時我還不知道這份作業將成為一個轉折點，改變我與數學和物理之間的關系。
這份作業涉及一個數學證明。這種證明通常從某個假設開始，然后你由此推出一個符合邏輯的結論，比如說如果你假設唐納德·特朗普既是橙色的又是美國總統，你可以推斷出，美國有一位橙色的總統。當然，我的作業跟橙色總統沒有任何關系，但它的確涉及一系列數學命題，我用一套清晰而連貫的論證將它們聯系在了一起。盡管老師對我的證明表示認可——所有論證過程都在紙上，但他還是給了我零分。結果我發現，他在意的是，我怎么把這些東西都寫在了那張皺巴巴的紙上。
非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 目錄
不是數字的一章
大數字
1.000 000 000 000 000 858 9
一道相對的閃電
挑戰者深淵
深淵一瞥
古戈爾
杰拉德·格蘭特的故事
作為捕手的熵
古戈爾普勒克斯
量子巫師
你的分身在哪里？
葛立恒數
黑洞腦死亡
太多信息
想一個數
TREE（3）
樹的游戲
重啟宇宙
全息真相
小數字
零
一個美麗的數字
無的歷史
零是對稱
找到零
0.000 000 000 000 000 1
出乎意料的希格斯玻色子
粒子細覽
無孔不入的希格斯玻色子
從技術上說，這不自然
血色繁箋花
10-120
一個令人難堪的數字
*讓愛因斯坦頭疼的一段關系
金票
艾薩克·牛頓爵士的幽靈
無限
無限
無限之神
阿爾法和歐米伽
與無限族的近距離邂逅
萬物理論
展開全部
非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 相關資料
一道相對的閃電
除了所有與足球相關的日常用品，那年的圣誕樹下還有一樣不尋常的東西。那是一本詞典，一本經典的柯林斯詞典，必要時能當路障的那種。我不明白爸媽為什么會覺得給他們 10歲的兒子買一本字典是合適的，而且那時候的我對字詞根本不感興趣。那年頭的我只有兩個愛好：利物浦足球俱樂部和數學。如果我父母覺得這份禮物能拓寬我的視野，那他們就大錯特錯了。我研究了一會兒我的新玩具，覺得我至少可以用它來查找特別大的數。開始我查“十億”（billion），然后是“萬億”（trillion），沒過多久，我又發現了“千的五次冪”（quadrillion）。游戲繼續，直到我偶然翻到真正了不起的大數字，“百萬的一百次冪”（centillion）。600個零！當然，這些都是我們接受短標度數字系統之前的古英語詞匯。如今的“centillion”只有 303個零，正如“billion”也只有 9個零，而不是 12個。
但游戲到此為止。我的字典里沒有“古戈爾普勒克斯”，沒有葛立恒數，更沒有 TREE（3）。要是在當時，我肯定會愛上這些龐大的數。這些神奇的數字能帶你去往理解力的邊緣和物理學的極限，并揭露關于我們身處的現實本質的基本原理。但我們的旅程從另一個大數字開始，它也不在我的柯林斯詞典里：1.000 000 000 000 000 858。
我想你應該很失望。我答應過你，要帶你去看超級大數，但這個數看起來一點兒也不大。就連亞馬孫雨林里的皮拉罕人都能說出比它更大的數，哪怕他們的數字系統里只有“hoí”（1）、“hói”（2）和“báagiso”（很多）。更糟糕的是，它甚至不是一個可愛或者優雅的數字，就像π或者 2 那樣。從每一個可感知的角度來說，這個數看起來都尋常得異乎尋常。
這一切都是對的，直到我們開始思考空間和時間的特性，以及人類與時空互動的極限。我之所以選擇這個數，是因為它從自己的尺度上來說是一個世界紀錄，揭露了我們從物理上干涉時間特性的能力。2009年 8月 16日，牙買加短跑選手尤塞恩·博爾特將他的鐘撥慢了 1.000 000 000 000 000 858倍。在此之前，沒有任何人曾把時間放慢到這種程度，至少是在不用機械輔助的情況下。你也許記得這個事件的另一個版本，博爾特在柏林田徑世錦賽上打破了百米世界紀錄。那天，韋爾斯利和詹妮弗·博爾特在運動場邊觀賽，他們的兒子在 60～80米賽道標牌之間的最高速度達到了 27.8英里1/小時（約 12.42米/秒）。在那短暫的時間里，韋爾斯利和詹妮弗經歷的每一秒都比他們兒子經歷的更長一點。確切地說，尤塞恩經歷的 1秒相當于他父母經歷的 1.000 000 000 000 000 858秒。
一道相對的閃電
除了所有與足球相關的日常用品，那年的圣誕樹下還有一樣不尋常的東西。那是一本詞典，一本經典的柯林斯詞典，必要時能當路障的那種。我不明白爸媽為什么會覺得給他們 10歲的兒子買一本字典是合適的，而且那時候的我對字詞根本不感興趣。那年頭的我只有兩個愛好：利物浦足球俱樂部和數學。如果我父母覺得這份禮物能拓寬我的視野，那他們就大錯特錯了。我研究了一會兒我的新玩具，覺得我至少可以用它來查找特別大的數。開始我查“十億”（billion），然后是“萬億”（trillion），沒過多久，我又發現了“千的五次冪”（quadrillion）。游戲繼續，直到我偶然翻到真正了不起的大數字，“百萬的一百次冪”（centillion）。600個零！當然，這些都是我們接受短標度數字系統之前的古英語詞匯。如今的“centillion”只有 303個零，正如“billion”也只有 9個零，而不是 12個。
但游戲到此為止。我的字典里沒有“古戈爾普勒克斯”，沒有葛立恒數，更沒有 TREE（3）。要是在當時，我肯定會愛上這些龐大的數。這些神奇的數字能帶你去往理解力的邊緣和物理學的極限，并揭露關于我們身處的現實本質的基本原理。但我們的旅程從另一個大數字開始，它也不在我的柯林斯詞典里：1.000 000 000 000 000 858。
我想你應該很失望。我答應過你，要帶你去看超級大數，但這個數看起來一點兒也不大。就連亞馬孫雨林里的皮拉罕人都能說出比它更大的數，哪怕他們的數字系統里只有“hoí”（1）、“hói”（2）和“báagiso”（很多）。更糟糕的是，它甚至不是一個可愛或者優雅的數字，就像π或者 2 那樣。從每一個可感知的角度來說，這個數看起來都尋常得異乎尋常。
這一切都是對的，直到我們開始思考空間和時間的特性，以及人類與時空互動的極限。我之所以選擇這個數，是因為它從自己的尺度上來說是一個世界紀錄，揭露了我們從物理上干涉時間特性的能力。2009年 8月 16日，牙買加短跑選手尤塞恩·博爾特將他的鐘撥慢了 1.000 000 000 000 000 858倍。在此之前，沒有任何人曾把時間放慢到這種程度，至少是在不用機械輔助的情況下。你也許記得這個事件的另一個版本，博爾特在柏林田徑世錦賽上打破了百米世界紀錄。那天，韋爾斯利和詹妮弗·博爾特在運動場邊觀賽，他們的兒子在 60～80米賽道標牌之間的最高速度達到了 27.8英里1/小時（約 12.42米/秒）。在那短暫的時間里，韋爾斯利和詹妮弗經歷的每一秒都比他們兒子經歷的更長一點。確切地說，尤塞恩經歷的 1秒相當于他父母經歷的 1.000 000 000 000 000 858秒。
要理解博爾特如何能讓時間變慢，我們需要讓他加速到光速。我們需要問，如果他能追上光，會發生什么。如果你愿意，你可以稱之為“思想實驗”，但別忘了，博爾特在北京奧運會上成功打破了 3項世界紀錄，雖然當時賽前他吃的是雞塊。想想吧，要是吃得更像樣一點，他能達到什么樣的高度。要讓人類有可能追上光，我們必須假設光行進的速度是有限的。這件事絕非顯而易見。當我告訴我的女兒，光不是瞬間就能從書本抵達她的眼睛的，她立刻表示懷疑，并堅持要做實驗來驗證這是不是真的。如果不小心太接近實驗物理，我通常會撞得鼻子流血，但我的女兒似乎學到了更多實踐技巧。她設計的實驗如下所述：關掉臥室燈，然后再次打開，計算出光需要多長時間才能照到你身上。這和 400年前伽利略及其助手用有蓋的燈籠做的實驗完全相同。和我女兒一樣，當時他得出結論，光速“即便不是瞬時抵達……也非常非常快”。快，但有限。
到了 19世紀中期，物理學家開始深入研究一個相當精準但有限的光速值，如名字十分奇特的法國人伊波利特·斐索（Hippolyte Fizeau）。不過，要正確理解追上光意味著什么，我們首先得關注一下出生于蘇格蘭的英國物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）那項了不起的研究。我們可以從中看到數學和物理之間美妙的協同作用。
當麥克斯韋思考電和磁的行為時，已經有跡象表明，它們可能是同一枚硬幣不同的兩面。例如，邁克爾·法拉第（Michael Faraday，盡管法拉第沒有接受過正規的教育，但他仍是英國最有影響力的科學家之一）此前已經發現了感應定律，這表明一個不斷變化的磁場會產生電流。法國物理學家安德烈 - 瑪麗·安培（André-Marie Ampère）也在這兩種現象之間建立了聯系。麥克斯韋采納了他們的想法和相應的公式，并試圖從數學角度將它們嚴謹地整合起來。但他發現了一個矛盾之處，即在特定情況下，一旦電流出現波動，安培的定律就會違反微積分規則。麥克斯韋以水流遵循的方程為類比，改進了安培和法拉第的研究結果。通過數學推理，他發現了電磁拼圖缺失的板塊，并由此呈現了一幅前所未有的優雅而美妙的畫面。正是麥克斯韋開創的這套策略拓寬了 21世紀物理的疆界。
麥克斯韋建立了一套數學上一致的理論，將電和磁整合為一體，然后他發現了一些神奇的事情。他的新方程允許存在波形式的解，一道電磁波，其中電場在一個方向上起伏，磁場在另一個方向上波動。要理解麥克斯韋的發現，我們不妨想象一下，有兩條海蛇正扭動著向你游來。它們在水中沿同一條直線前進，“電”蛇上下扭動，“磁”蛇左右扭動，更糟糕的是，它們游向你的速度高達 310 740 000米/秒。這個類比的最后一點可能最可怕，但這也是麥克斯韋的發現中最了不起的部分。你看，310 740 000米/秒，這的確是麥克斯韋算出的電磁波的速度，它就這樣從他的方程中冒了出來，仿佛數學領域的彈簧玩偶盒子。奇怪的是，這個數字還很接近斐索等人測得的光速約略值。記住，根據當時人們的認知，電、磁和光毫不相關，可是現在它們看起來由行進速度相同的波組成。現代測得的真空光速值是 299 792 458米/秒，但麥克斯韋方程中使用的參數也具有很高的準確性，所以這奇跡般的巧合依然維持了下來。正是因為這樣的巧合，麥克斯韋意識到，光和電磁波必然是同一種東西：通過數學，我們在物理世界中看到的那些看似毫不相關的兩種特性之間竟然建立了驚人的聯系。
還有更棒的。麥克斯韋的波不僅包含光。根據它們的振蕩頻率，或者換句話說，根據“海蛇”從一邊扭動到另一邊的速率，這些波形式的解還描述了無線電波、X射線和伽馬射線，盡管它們的頻率各不相同，但速度全都一樣。1887年，德國物理學家海因里希·赫茲（Heinrich Hertz）實際測量了無線電波。當被問到他的發現意味著什么的時候，赫茲謙遜地回答：“其實它沒什么用處。只是通過實驗證明了麥克斯韋大師是對的。”當然，每當我們把收音機調到想要的頻率，這總會提醒我們赫茲的發現帶來的真正影響。即便赫茲對自己的重要性輕描淡寫，但他稱麥克斯韋為大師的確實至名歸。歸根結底，物理學歷史上最優雅的數學交響樂是在麥克斯韋的指揮下奏響的。
非凡之數:9個神奇數字中的宇宙真相 作者簡介
安東尼奧·帕迪拉（Antonio Padilla）
諾丁漢大學物理學教授，曾在牛津大學和巴塞羅那大學擔任研究職位。他在學術期刊上發表了70多篇學術論文，并于2016年因在宇宙常數問題上的研究獲得了布查爾特宇宙學獎。他曾獲得英國皇家學會的大學研究獎學金，他的研究目前得到了利華休姆信托基金和科學技術設施委員會的支持。在學術界之外，他最出名的是作為兩個成功的YouTube頻道——“六十符號”（Sixty Symbols）和“數字狂人”（Numberphile）的定期主持人，他最受歡迎的視頻已被觀看超過900萬次。
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