宇宙的琴弦/周读书系

作者简介

内容简介

爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找所谓的 统一场论——一个能在单独的包罗万象的协和的框架 下描绘自然力的理论。激励爱因斯坦的不是我们常想 的那些与科学事业相关的东西，例如，为了解释这样 或那样的实验数据。实际上，驱使他的是一种热忱的 信念，他相信对宇宙的最深刻认识将揭示它最大的奇 迹：它所依赖的基本原理是那么简单而有力。爱因斯 坦渴望以前所未有的清晰来表现宇宙的活动，让每一 个人都敬畏它那动人的美丽和精致。 爱因斯坦从未实现他的梦，主要原因是那底牌还 没看清楚：那时，自然力和物质的许多基本特征还不 知道，或者知之甚少。但在过去的半个世纪，每一代 新生物理学家——经历无数曲折，走过多少死胡同— —都不断在前辈的基础上添砖加瓦，构筑起越来越完 整的宇宙行为知识体系。当年，爱因斯坦满怀着统一 理论的追求，却空手归来；如今，物理学家相信他们 终于发现了一个框架，能把这些见识缝合成一个无缝 的整体——一个单一的理论，一个原则上能描述一切 现象的理论，这就是超弦理论，我们这本书的主题。 我写《宇宙的琴弦》，是为了把物理学研究前沿 的惊人发现带给广大的读者，特别是那些没有经过数 学和物理学训练的人。在过去的几年里，我开过一些 超弦理论的普及演讲，发现很多人都渴望了解当代研 究说了哪些关于宇宙定律的东西，那些定律如何需求 重建一个不朽的宇宙概念，在对终极理论追求的背后 ，藏着哪些挑战。这本书解释了爱因斯坦、海森堡以 来的主要物理学成就，描述了那些发现是如何在我们 时代的科学突破中四处开花结果的，我希望这能丰富 和满足读者的好奇。 我也希望《宇宙的琴弦》能令那些有一定科学修 养的读者感兴趣，对自然科学的学生和老师来说，我 希望这本书不但能具体提供一些现代物理学的基本材 料，如狭义相对论，广义相对论和量子力学；同时也 能把从四面八方走来寻求统一理论的研究者们动人的 兴奋和激动传给大家。对于热心的科普读者，我向他 们解释了近10年来我们在认识宇宙的过程中获得的振 奋人心的进展；对于其他学科领域的同事，我希望这 本书能给人一种忠实而平静的感觉，为什么弦理论家 会那么津津乐道他们在追求终极自然理论的那么一点 进步。 超弦理论撒开了一张大网。它是一个深广的主题 ，融合着许多关键的物理学发现。这个理论统一了大 与小的定律，大到管领宇宙的尽头，小到深入物质的 核心，我们能通过许多不同的道路走近它。我选择的 是我们不断演化着的空间和时间的认识。我认为这是 一条特别扣人心弦的发展道路，它扫荡旧观念，引来 了许多迷人的新发现。爱因斯坦向世界证明空间和时 间在以一种陌生的令人惊讶的方式活动着。如今，前 沿的研究已经通过许多卷缩在宇宙纤维里的隐藏维度 把他的发现综合进了量子宇宙——那些维度的复杂几 何很可能是打开某些空前幽深的问题的钥匙。我们将 看到，尽管有些概念令人难以捉摸，还是可以通过实 际的类比来把握它们。理解了这些思想，一个惊人的 革命性的宇宙图景将展现在面前。 贯穿全书，我都紧扣科学，同时也常常通过类比 和比喻，让读者对科学家如何达到当今的宇宙概念有 一个直觉的认识。尽管我避开了专业术语和数学方程 ，但因为涉及的新概念太多，为了能完全跟上概念的 发展，读者可能还得不时停下来，想想这儿，想想那 儿。第4部分的几节（集中谈最新进展）比其他部分 更抽象；我会小心地先警告读者，内容结构也经过了 适当安排，以便读者可以匆匆浏览或者跳过它们，而 不会对全书的逻辑有太大的影响。为便于读者记住正 文里引进的概念，我编了一个科学词汇表。当然，马 虎的读者可能会完全跳过书后的注释，但认真的读者 会在注释中看到文中的一些观点被扩充了，简化的思 想也更清晰了，经过数学训练的人还能在那儿经历一 些更富专业情趣的东西。P1-3