第一推动丛书综合系列:实在终极之问 [Science and Ultimate Reality: Quantum Theory, Cosm] pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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约翰·巴罗编，朱芸慧罗璇雷奕安译

图书标签:

量子力学
宇宙学
实在本体论
科学哲学
物理学
终极问题
第一推动丛书
综合系列
科学与终极实在
现代物理学

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出版社：湖南科学技术出版社

ISBN：9787535794383

版次：1

商品编码：12312056

包装：平装

丛书名：第一推动丛书综合系列

外文名称：Science and Ultimate Reality: Quantum Theory, Cosm

开本：32开

出版时间：2018-02-01

用纸：胶版纸

页数：484###

具体描述

编辑推荐

约翰·惠勒是20世纪很有影响的科学家之一，“黑洞”这一术语就是惠勒教授提出来的。

惠勒的研究为20世纪下半叶的物理学发展勾勒出了方向，他在探索世界真理的过程中表现出了恢宏气度。

2018年新版的《第*推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。

随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。

内容简介

这本为庆祝著名理论物理学家约翰?惠勒90周岁生日而出版的文集，汇集了像惠勒教授一样顶*的科学家们对世界本质问题的*新研究成果，如：宇宙是怎么来的？为什么世界是量子的？存在是什么？物质的本原是信息吗？……这些问题是我们愿意思考却又难以回答的。此书带我们了解有关世界本质的知识，也是我们了解神秘宇宙的一本珍典。

作者简介

约翰·巴罗（John Barrow），美国天体物理学家，著名科学作家。2008年被皇家学会授予“法拉第奖”，他曾荣获“洛克天文学奖”和皇家格拉斯哥哲学学会开尔文奖章。

译者介绍：

朱芸慧，罗璇，雷奕安

精彩书摘

第2章：自然为什么要用量子理论来描述（部分）

约翰·A. 惠勒最喜欢问两个问题，一个是：“存在是怎么来的？”另一个就是：“量子是怎么来的？”（Wheeler 1998）第一个问题实在太难了，根本无从答起。因此，本文将试图回答第二个问题，也就是：“为什么要用量子理论来描述自然？”

这个问题的答案又会是什么样子的呢？也许我们能从历史中得到一些启示。17世纪，物理学家在面对着行星运动的开普勒定律时，可能和我们现在处境一样。应用开普勒定律，虽然可以经验地准确预言行星的运动，但这组定律却过于深奥，应用范围也太小，让人看不透“为什么”行星要这样运动。不久，牛顿指出，开普勒的三大定律，可以通过他的一套力学定律（牛顿三定律），加上万有引力定律推导出来。到这一步，物理学家才终于敢说，自己多少“理解”了行星的运动。当然，当时还有不少谜团并没有完全解开，牛顿自己也不理解：为什么万有引力可以超距作用，没有媒介怎么传递相互作用呢？

这个问题，直到爱因斯坦的广义相对论出现，才得到解答。历史上的另一个例子就是洛伦兹变换。洛伦兹告诉我们，麦克斯韦方程经过他的变换，形式不变。而与此相反，牛顿力学下，明明更直观的伽利略变换，却没有这种不变性。其实，这里洛伦兹变换的地位，就像前面的开普勒定律一样，非常实用，但是“为什么”自然要选择它们，而不是更简单的伽利略变换呢？要知道，如果要采用洛伦兹变换，就意味着会出现尺缩效应等反常现象。最终，爱因斯坦回答了这个“为什么”的问题。他指出，洛仑兹变换完全可以由两条非常自然的原理推导出来，这两条原理即：物理定律在任何惯性参照系中都相同；光速不变性原理（光速和光源的速度无关）。这样一来，那些奇怪的尺缩现象也就显得好理解了。

这样的探索，给我们带来了莫大的满足。通过寻求更深刻、更合理的物理原理，我们觉得，那些原本神秘的物理现象，可以理解了。这种探索，不仅仅在于试图建立表现自然的数学规则，还在于所寻求的是更为基本的原理，从而阐述自然最深刻、最合理的规律。

然而，物理学的进步，不仅仅给予了我们理解世界的满足感（虽然这种感觉也挺重要的），更重要的是，新的理论能在更大的范围内适用，并能给出更精确的预测。过去的经验表明，对已有的，物理背后深层原理的探求，能够促使新理论的诞生。从开普勒定律到牛顿运动学，然后到狭义相对论，再到广义相对论，物理学的发展历程，多次雄辩地证明了这一点。而这又更加激发了我们探索量子力学背后的深层原理的热情。

本文中，我们要讨论量子力学。当前的量子理论，包含了一套形式算符体系。比如，态由作用于复希尔伯特空间中的一个正定算符表示，态的演化由一个幺正算符的作用表示，而概率可以用求迹法则来计算。和行星运动的开普勒定律、洛仑兹变换一样，这些数学规则同样抽象，而且只能针对某个具体问题。但我们需要的是，一个更基本的量子原理，从中不但可以推导出现有的定律，而且还有可能像以前的基本原理一样，给人新的启示。我们希望它简单直观，让现在各种反直觉的量子效应得到一个合理的解释；我们还希望它的出现能进一步推动量子力学的发展（比如得到量子引力理论）。当最终找到了那个根本原理的时候，我们就能说，我们已经回答了惠勒教授“量子是怎么来的”这个问题。

在深入这些问题细节之前，我们先来看看量子理论到底是一门什么样的科学。量子理论应用广泛，然而它的根本却在概率的计算，也许把它称为量子概率论更为准确。因此，量子理论的前身并不是人们通常认为的经典力学，而应该是经典概率论。由于不管哪一种概率理论都适用于各种问题（比如丢硬币问题、骰子问题、统计力学和统计光学），显然我们不能以应用的领域（是力学、光学还是电磁学）来区别经典和量子概率论，这两者的区分要取决于某种更基本的原理。事实上，这两种概率理论都属于同一种数学理论。本来，经典概率论就一直被当作数学，而不是物理课程来讲授。而把量子概率论归入物理的一部分，那是由于，量子物理的发展恰好揭示出经典概率论不再适用的地方，从而导致了新的概率论——量子概率论的诞生。但实际上量子理论（量子概率论）和量子物理的关系，与经典概率论和经典物理的关系是一样的，量子理论和经典概率论都是某种元理论（meta-theories）。明白了量子理论和经典概率论的不同，或许就能问答惠勒教授的问题。下面我们就来说明这一不同。

我们将回答惠勒教授的问题：“量子是怎么来的？”我们会给出量子理论的5条公理，从而推导出离散希尔伯特空间的量子理论。这5条公理不但显得简单合理，而且其中4条在经典概率论和量子概率论中都是成立的。量子概率论和经典概率论的不同，仅仅是余下的一条公理引起的，这条公理就是，任意两个纯态之间存在连续可逆的变换，正是这一“连续”的概念导致了量子论的产生。这些工作首先发表于哈代（ Hardy 2001，亦见 Hardy 2002），这里我们只摘要出主要论点，证明的细节请参见Hardy 2001。

探讨量子理论起源和结构的文章有很多1。这其中的很多文章是从量子逻辑的角度，试图从建立测量（当作逻辑命题）之间的逻辑关系出发，构建量子理论。

近年来，受到惠勒教授的问题的启发，许多人试着从合理的基本假设来推导量子理论，其中福斯（ Fuchs 2002）和策林格（ Zeilinger 1999）的论文很有意思，值得一读。

《实在的终极之问》从量子理论到宇宙的深刻探究人类对自身存在、宇宙起源以及万物本质的求索，从未停止。当我们凝视浩瀚星空，惊叹其宏伟壮丽；当我们潜入微观粒子，惊异于其奇诡变幻，内心的困惑与好奇便油然而生：究竟什么是实在？宇宙的终极真相究竟为何？《实在的终极之问》正是这样一部引人入胜的智识之旅，它以深邃的洞察力和严谨的论证，带领读者穿越量子理论的迷雾，探索宇宙的奥秘，直面那些最根本、最令人着迷的哲学问题。本书并非对既有科学知识的简单梳理，而是对构成我们现实基础的那些最深刻的“为什么”的发起挑战。它汇聚了物理学、哲学、宇宙学等多个领域的智慧火花，旨在揭示支撑我们物质世界的底层逻辑，理解那些塑造宇宙形态和演化的基本原理。作者们以一种既能满足科学爱好者对前沿探索的好奇，又能引发哲学思考者对终极问题的沉思的笔触，构建起一座连接科学与哲学的宏伟大桥。量子世界的奇异维度：颠覆直觉的实在图景量子力学，作为现代物理学的基石之一，以其颠覆直觉的预测和令人费解的现象，彻底改变了我们对实在的理解。本书将深入剖析量子理论的核心概念，如叠加态、量子纠缠、波粒二象性以及不确定性原理。我们将看到，在量子层面，粒子并非我们习以为常的独立、确定的实体，而是可能同时处于多种状态的概率云。它们的行为受到观察者的影响，微小的扰动足以引发宏观的改变。书中将详细阐述这些概念如何挑战我们日常经验构建的实在观。例如，双缝实验的奇特表现，如何揭示了微观粒子同时具有波和粒子的双重属性，以及这种属性是如何在没有观察时展现出“概率性”，而在被观察时又坍缩成“确定性”的。量子纠缠的“幽灵般的超距作用”，更是将实在的非局域性推向了一个全新的高度，似乎暗示着宇宙的某些部分之间存在着我们难以想象的内在联系，超越了时空的限制。不确定性原理，则直接触及了实在的根本边界。它告诉我们，我们无法同时精确地知道一个粒子的位置和动量，这意味着在最基本的层面上，实在本身就带有一种内在的模糊性和不确定性。本书将探讨这些量子现象对“实在”本身的含义提出了怎样的挑战：如果微观实在如此非确定、非局域、依赖于观察，那么我们所认为的宏观实在，是否也仅仅是某种更深层次实在的涌现或近似？这些问题将引领我们思考，我们所能感知的、可被科学量化的“实在”，是否就是全部的实在？宇宙的壮丽画卷：从大爆炸到暗物质的未解之谜将目光投向宇宙的宏大尺度，本书将带领我们踏上对宇宙起源、演化及其终极命运的探索之旅。从目前最被广泛接受的大爆炸理论出发，我们将追溯宇宙的诞生，理解宇宙是如何从一个极度炽热、致密的奇点迅速膨胀，演化出今天我们所见的星系、恒星和行星。然而，宇宙学并非一个已经完全解答的学科。书中将重点讨论那些悬而未决的重大问题，它们直接关系到我们对宇宙整体实在的理解。暗物质和暗能量，就是其中最令人困惑的存在。它们占据了宇宙绝大部分的质量和能量，却不与光发生相互作用，无法被直接观测。它们的“存在”仅仅是通过其引力效应推断出来的。这意味着，我们所熟悉的“可见”宇宙，仅仅是宇宙的冰山一角。那么，暗物质和暗能量究竟是什么？它们是全新的粒子，还是现有物理学理论的不足？它们的存在如何影响宇宙的膨胀速率、结构形成以及最终的命运？本书将深入探讨目前主流的解释和各种前沿的理论猜想，揭示科学家们如何在有限的观测数据和深刻的理论困境中，不断逼近宇宙的真相。此外，本书还将触及宇宙学中的其他重大议题，如宇宙的平坦性问题、地平线问题以及宇宙的膨胀加速等。这些问题不仅仅是技术性的难题，更是关于宇宙基本结构和演化规律的深刻追问。它们引导我们思考，宇宙的起点是否真的只有一个？它是否会走向终结？或者，是否存在着我们尚未理解的更宏大的宇宙图景，如多重宇宙理论？实在的终极之问：科学与哲学的交汇点《实在的终极之问》的核心在于，它并非孤立地探讨科学发现，而是将其置于更广阔的哲学语境中进行审视。本书将深入探讨科学探究与哲学思考之间的深刻联系，揭示科学理论如何影响我们对“实在”的哲学理解，以及哲学概念如何指导科学研究的方向。书中会涉及形而上学、认识论等哲学分支，讨论诸如实在的本质、我们如何认识实在、因果关系、空间和时间等根本性哲学问题。量子力学中的测量问题，就提出了一个经典的哲学难题：观察者的意识在实在的形成中扮演着怎样的角色？如果实在的某些方面取决于观察，那么“独立于观察者的实在”究竟是什么？宇宙学中的诸如宇宙的起源、目的性等问题，更是直接与人类最古老的哲学思考相呼应。大爆炸理论是否意味着宇宙有一个开端？宇宙的演化是否遵循某种内在的规律或目的？这些问题，既是科学需要解答的，也是哲学需要反思的。本书鼓励读者进行批判性思考，质疑那些看似理所当然的假设。它引导我们认识到，科学的进步并非终结了哲学，而是为哲学提供了新的素材和新的视角。当科学的边界不断拓展，触及那些最古老、最根本的问题时，科学与哲学的对话就显得尤为重要。展望与启迪：迈向更深层次的理解《实在的终极之问》的价值，不仅仅在于梳理和介绍前沿科学理论，更在于它激发的思想深度和对未知的好奇心。它让我们认识到，尽管人类的智慧已经取得了辉煌的成就，但我们对实在的理解，依然处于一个不断发展和完善的过程中。本书以一种谦逊而又充满力量的方式，展现了科学探索的魅力。它提醒我们，每一个看似确定的“事实”，背后可能隐藏着更深层次的奥秘；每一次理论的突破，都可能带来新的疑问和挑战。我们对实在的认知，正是在这种不断的求索与反思中，一步步走向更清晰、更深刻的境界。阅读《实在的终极之问》，将是一次智力的冒险，一次对思想极限的挑战。它将打开你对宇宙和自身存在的新视角，激发你对科学和哲学的更浓厚兴趣。这本书不仅属于那些热衷于前沿科学的读者，也属于每一个对“我是谁？我从哪里来？宇宙是什么？”这些终极问题感到好奇的人。它是一份邀请，邀请你一同踏上这场永无止境的实在探索之旅，去追寻那隐藏在量子泡沫与宇宙洪荒之中的终极之问的答案。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排似乎是经过精心设计的，从宏观的宇宙起源到微观的基本粒子，构建了一个完整的知识图谱。我注意到其中包含了对爱因斯坦和玻尔等巨匠思想的梳理，这部分内容尤其让我感兴趣。历史的脉络，往往能帮助我们更好地理解当前科学的局限性和未来的发展方向。科学的发展不是一蹴而就的，而是充满了争论、妥协和灵光的闪现。通过回顾那些伟大的辩论，比如关于实在性、定域性等的争论，我们可以更清晰地看到科学是如何自我修正和进步的。我希望作者能把这些历史片段描绘得引人入胜，让读者仿佛置身于那个思想激荡的时代，见证人类智慧的伟大时刻，而不是仅仅记住几个定律的名字。

评分☆☆☆☆☆

哇，这本书的封面设计真是太吸引人了，那种深邃的宇宙感和精密的光影交织，一下子就把我的好奇心勾起来了。我本来就是个对哲学和硬核科学都抱有极大兴趣的人，看到这个标题，感觉就像是找到了一个可以深入探讨宇宙本源的“秘密入口”。我特别期待作者能在书中对我们日常生活中习以为常的那些物理现象，比如光、时间、引力，进行一次彻底的、颠覆性的重新审视。我希望它不仅仅是科普，更是一种思想的探险，能把我从熟悉的经验世界里猛地拉出来，扔到一个充满悖论和未解之谜的全新维度。那种阅读体验，就像是站在悬崖边上，既感到一丝敬畏，又忍不住想纵身一跃，去看看下面到底隐藏着怎样的壮阔风景。我希望作者能用一种既不失严谨性，又充满文学美感的笔触来描绘这些宏大的概念，让那些复杂的理论不再是冰冷的公式，而是活生生的、可以触摸到的真理碎片。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和装帧质量真的让我感到惊喜，拿在手里沉甸甸的，那种触感就暗示了内容的厚重与价值。我一直觉得，好的科普读物，除了内容本身，阅读体验也至关重要。很多硬核的科学著作，读起来就像是在啃石头，晦涩难懂，但这本书的字体选择和章节布局都非常人性化，让人在面对深奥概念时，不至于感到压迫。我尤其欣赏它对关键术语的处理方式，似乎总能找到一个恰到好处的类比或者历史背景来辅助理解，而不是简单粗暴地抛出定义。这表明作者对读者群体有着深刻的理解和尊重，知道如何引导一个充满求知欲的头脑，一步步攀登知识的高峰。这种细致入微的关怀，让阅读过程变成了一种享受，而不是负担，我相信这对于那些想跨界学习的朋友来说，绝对是个福音。

评分☆☆☆☆☆

我刚翻了几页，就感觉作者的叙事节奏掌握得非常老道，他似乎懂得如何在一系列严密论证中，巧妙地插入一些引人深思的类比，避免了学术论文的僵硬感。阅读这本书，与其说是学习知识，不如说是在进行一场与人类最聪明头脑们的深度对话。我特别关注它对“信息”在宇宙扮演角色这一观点的阐述。如今，信息论在物理学中的地位越来越重要，如果宇宙的本质是信息处理，那么“实在”又该如何定义？这听起来像是科幻小说里的设定，但如果能从严谨的物理学角度给出一些有力的论证，那将是突破性的。我期待看到作者如何用清晰的逻辑，将这些看似抽象的概念，转化为我们能够理解和把握的智慧火花，引导我们去思考，我们所处的世界，究竟是物质的堆砌，还是某种更高层次的结构？

评分☆☆☆☆☆

我最近一直在思考“实在”这个概念的边界，很多关于量子纠缠的讨论，总是在哲学和物理的灰色地带打转，让人既兴奋又困惑。我非常希望能在这本书里找到一些关于“测量问题”的全新视角。那种不确定性原理带来的哲学冲击力，远超出了物理学的范畴，它触及到了我们对客观世界的根本信念。如果说经典物理学为我们描绘了一个井然有序、可以完全预测的机械宇宙，那么现代物理学似乎揭示了一个充满随机性、甚至需要观察者参与才能确定的世界。我希望这本书能深入探讨这种范式的转变，看看我们如何在这种新的世界观下，重新构建起对“真实”的理解。这种对基础认知的挑战，才是真正吸引我的地方，它迫使你去重新审视自己世界观的基石。

评分☆☆☆☆☆

问题得到解决，是一本不错的书，不过现在还没看完，但是书的质量是不错的。

评分☆☆☆☆☆

这是一本从哲学角度讨论数学的书。不过还是有一定难度的。书不是精装，但是包装很精美。是一本值得购买的书。

评分☆☆☆☆☆

好书，这一系列非常值得看

评分☆☆☆☆☆

女儿非常喜欢喜欢，一直在京东买书，非常合适，速度还快！！！

评分☆☆☆☆☆

一共买了五本书，这本书是最厚的。书还没看。只是看了一下目录。感觉还是挺精彩的。

评分☆☆☆☆☆

希望下次快递员能就近送货，每次都送到学校东门，东西少还行，四箱书，累死人