這是一本特別的科普書。物理學(xué)家李淼以劉慈欣的科幻小說《三體》為起點,介紹了令人耳目一新的現(xiàn)代物理學(xué)和現(xiàn)代宇宙學(xué)知識。
宇宙的生死,世界的實在性和不確定性,乃至人的自由意志,在李淼的筆下妙趣橫生;智子、水滴、二向箔、思想鋼印等《三體》中的超級神器,他也一一分析了能否真正在現(xiàn)實中出現(xiàn)。
《三體》涉及的種種科學(xué)問題,你都可以在這本書中找到全威的答案,從而深入地領(lǐng)略《三體》的意趣;如果你還沒有讀過《三體》,這本書也會帶你進(jìn)入一個奇異的新世界,讓你充分感受科學(xué)的魅力,驚嘆物理學(xué)為人類提供的可能性。
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推薦序
比科幻更神奇的科學(xué)
劉慈欣
科幻小說能夠引發(fā)讀者對科學(xué)的興趣,進(jìn)而投身科學(xué)研究事業(yè),這樣的例子有許多。但科幻小說本身卻并不是以科學(xué)家為讀者對象的。造就了硬科幻類型的坎貝爾曾經(jīng)聲稱,他的雜志上發(fā)表的科幻小說是給工程師看的,但也沒說是給科學(xué)家看的。顯然,科幻小說中的科學(xué)對專業(yè)科學(xué)家而言過于幼稚簡陋了,其中的硬傷也常常讓他們難以容忍。在20世紀(jì)80年代,我曾經(jīng)讀過大量的包括科幻小說在內(nèi)的西方類型文學(xué),深知寫出好小說不容易,但在小說里在某個領(lǐng)域顯得很專業(yè)并不是一件難事,西方類型文學(xué)作家們深諳此道,像科幻中的邁克爾·克萊頓、軍事小說中的湯姆·克蘭西和專寫各專業(yè)領(lǐng)域的阿瑟·黑利都是此中高手,他們在小說中所表現(xiàn)的專業(yè)程度真的能把讀者唬得五體投地。但這種“專業(yè)”只是對一般讀者而言,在真正的專業(yè)人士面前無疑是千瘡百孔的。所以,當(dāng)我得知李淼老師在看《三體》系列,后來又得知他在寫這本書時,心里很是不安。
但在讀完《〈三體〉中的物理學(xué)》的書稿后,我對李老師的眼界和胸懷深為敬佩,為之折服。他并沒有像一般的讀者和網(wǎng)友一樣,專注于挑小說中的硬傷(在這方面他無疑是最有資格的),而是以《三體》中的科幻內(nèi)容作為引子和起點,描繪了一幅現(xiàn)代物理學(xué)和宇宙學(xué)的宏偉圖景。從牛頓力學(xué)到相對論,從量子力學(xué)到弦論,從多維空間到黑洞,從宇宙的誕生到最后的終結(jié),甚至還從物理學(xué)的角度探討了自由意志的命題。本書幾乎涉及物理學(xué)和宇宙學(xué)前沿的所有方面,在一本篇幅不長的書中展現(xiàn)了如此廣闊的視野,呈現(xiàn)出如此豐富的內(nèi)容,令人贊嘆。同時,書中對各個話題的探討并非浮光掠影,也不是僅僅滿足于用簡單的比喻對復(fù)雜的理論進(jìn)行粗略的描述,而是很快抓住了其科學(xué)和哲學(xué)的內(nèi)涵,處處可見作者思想的犀利和深刻。在對理論內(nèi)容的敘述中,作者的語言準(zhǔn)確而生動,更難能可貴的是,為了照顧不同的讀者,還對一些復(fù)雜的理論進(jìn)行了不同層次的描述。
《〈三體〉中的物理學(xué)》給人印象最深的地方還在于,作者沒有局限于知識的敘述,而是在《三體》的背景上提出了許多富有創(chuàng)意的想法和推論。比如在超光速航行的狀態(tài)下,在不同時間多個自我的出現(xiàn);在四維空間中,電磁波能量的衰減與距離的立方成反比,以及黑域中低光速對精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)產(chǎn)生的影響,都可能導(dǎo)致分子和原子解體,使從三維世界進(jìn)入其中的一切都灰飛煙滅;還有關(guān)于水滴和降維攻擊的可能性,創(chuàng)造小宇宙的可能性等,都十分震撼和新奇,讓我們有讀科幻小說的快感,但這些推論又都是建立在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)理論基礎(chǔ)上,建立在作者對物理學(xué)和宇宙學(xué)深刻的理解上的,有科學(xué)幻想的神奇,卻比其高一個層次。
最初我是從《新發(fā)現(xiàn)》雜志上知道李淼老師的。在這本由歐洲引進(jìn)中國的著名科學(xué)傳播雜志上有他的一個專欄,當(dāng)時他正在專欄上發(fā)表《中國神話中的現(xiàn)代物理學(xué)》的系列文章,用現(xiàn)代宇宙學(xué)理論演繹中國古代神話,從盤古到玉皇大帝,都在現(xiàn)代的宇宙演化圖景中扮演著自己的角色,構(gòu)筑了一幅色彩奇異的畫卷。作為一名物理學(xué)家,作者對中國文化的廣博知識自然讓人印象深刻,但最令人驚嘆的是作者在文中所表現(xiàn)出來的想象力,天馬行空,汪洋恣肆,又不乏幽默風(fēng)趣,讓我這樣的科幻作者也不得不嘆服。而這樣的想象力與他精深的專業(yè)知識相結(jié)合,更是難能可貴。后來,我又看到了李淼更多的文章,也?此奈⒉,發(fā)現(xiàn)他的知識面很廣,特別是對文學(xué)和音樂都有廣泛的涉獵,還是一位詩人,在微博上貼出了許多現(xiàn)代詩,那些詩精致而意境深遠(yuǎn),讀后回味無窮。其實這樣的科學(xué)家在國外并不罕見,就我讀過的科學(xué)傳播著作而言,像彭羅斯、劉易斯、加來道雄等人,都是知識廣博、文理俱佳的自然科學(xué)學(xué)者。但在國內(nèi)則不同,以前我也接觸過一些國內(nèi)的科學(xué)家,他們留給我的印象是嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真,勤奮努力,但總感覺缺少一種靈氣,在自己的專業(yè)領(lǐng)域之外視野比較窄,對專業(yè)本身也缺少一種超越性的眼界,這可能是中國文理分科的教育環(huán)境所造成的。所以知道李淼老師后,我和《新發(fā)現(xiàn)》的主編嚴(yán)鋒教授一樣發(fā)出感嘆:原來我們也有這樣的科學(xué)家!李老師所研究的弦論是物理學(xué)最前沿的理論,這個理論體系具有強烈的未來物理學(xué)的色彩,正如有人評論說,弦論很可能像古希臘德謨克里特的原子論,要到兩千年后才可能在實驗中得到證實。研究這樣的課題,必須有開闊的視野和靈動而深刻的思想,以及美學(xué)上的敏感和悟性,我想本書的作者就是這樣的科學(xué)家。
李淼,理論物理學(xué)家,暢銷科普作家,文津圖書獎得主。
1982年畢業(yè)于北京大學(xué)天體物理專業(yè),1984年獲中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位。1989年赴丹麥哥本哈根大學(xué)玻爾研究所學(xué)習(xí),1990年獲哲學(xué)博士學(xué)位。1990年起先后在美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校、布朗大學(xué)任研究助理教授,1996年在芝加哥大學(xué)費米研究所任高級研究助理。1999年回國,任中國科學(xué)院理論物理研究所研究員、博士生導(dǎo)師。
身為物理學(xué)家的李淼也活躍于科普領(lǐng)域,他從劉慈欣的科幻史詩作品《三體》延伸出的《〈三體〉中的物理學(xué)》出版后獲得世界華人科普金獎等多項大獎,少兒科普《給孩子講量子力學(xué)》獲得文津圖書獎,《給孩子講宇宙》《給孩子講相對論》《給孩子講時間簡史》也深受讀者歡迎,屢獲大獎。
推薦序 劉慈欣
再版序
第1章 宇宙與智慧
第2章 時間與空間(上)
第3章 時間與空間(下)
第4章 黑洞和黑域
第5章 宇宙的生與死
第6章 不確定的世界
第7章 實在性、詭異的“超距作用”和貝爾不等式
第8章 智子和量子通信(上)
第9章 智子和量子通信(下)
第10章 神奇的水滴
第11章 物質(zhì)的深層結(jié)構(gòu)
第12章 思想鋼印和自由意志——人類有自由意志嗎?(上)
第13章 思想鋼印和自由意志——人類有自由意志嗎?(下)
第14章 三維人進(jìn)入四維會發(fā)生什么?
第15章 曲率驅(qū)動星際旅行
第16章 二向箔和空間災(zāi)變
第17章 龐加萊回歸、熵增以及宇宙大爆炸
第18章 引力波天線
第19章 宇宙永生?
第20章 黑暗森林
結(jié)束語
附錄 李淼、劉慈欣對談