《可畏的对称：探寻现代物理学的美丽》书评

美与真

我们常常说真善美，好像这三个东西是可以等价的。然而真的东西是不是一定美？美的东西是不是一定真，不同的人就有不同的观点了。我想本书的作者是愿意相信美即为真的，世界虽然在上一个世纪被测不准定理，宇称不守恒等等各种炮轰，但是经过了暴雨的洗礼，终极真的天平仿佛还是倾向了美的，这种美是更深层的美。拿书中一个例子来说，光从空气斜射到水里，会发生折射。按常识来说，这就不美了，美应该是直线，而不是偏折。但是事实上，光的这种美是更深层的美，那就是费马原理(光选择的路径使它能在最短时间到达目的地)。所以虽然直线到达目的地的路程好像短一些，但是由于光在水中传播的速度与在空气中不同，所以……(此处推导省略100字)。那么光的这种美不是我们浅显的路程最短美，而是更深刻的作用量(关于作用量，本书有描述)最省美。另一个有名的例子就是爱因斯坦的相对论了，我们周围有时候会有几个接受牛顿思维很深的人，每年都向爱因斯坦发出诘难，什么孪生兄弟啊，什么杀死祖父啊。因为在他们的眼里，世界是伽利略不变的，也就是说火车以每秒三十英尺的速度行驶，而你在火车上以每秒3英尺的速度走，那么地面上静止的人就测出你的速度是三十三英尺每秒了。应该说世界上大部分人还是伽利略不变的思维，所以相对论才能年年出科普书。然而爱因斯坦在电磁学非伽利略不变的影响下，打碎了牛顿世界的镜子——伽利略不变，找到了现在我们认为的最完美的宏观宇宙的镜子——洛伦兹不变。很多科普书把爱因斯坦描述成一个神一般的天才，特别是他在自己的奇迹年在物理学界引爆了几颗重磅炸弹，但是我觉得电磁学在相对论上是功不可没的。在相信美的人看来，造物主是狡猾的，他虽然要创造美的世界，但是不愿意让我们这些低级的智慧生物轻易得到那张写着宇宙理论的餐巾纸(基础物理学家梦想把宇宙的设计写在一张餐巾纸上)，但是还是有数不尽的人要去发现造物主的这张餐巾纸。当然也有人是抱着怀疑的态度来对待世界的，真一定美？我表示怀疑。应该说二十世纪的很多物理学家是持有这种心理的，毕竟物理学太受伤，昨天我们还在为用牛顿定理发现了海王星而喝彩，今天我们就会和爱丁顿一起到西非普林西比岛观测1919年5月29日的日全食，然后给完美的牛顿一巴掌，你不是完美的，当我们雄心勃勃得使用相对论的时候，谁又能确定后人不会给我们一巴掌呢？而且这群怀疑的科学家也是伟大的，量子力学不就是在很多唯象主义的引导下建立的吗。我们有理由相信终极的世界定理是确定的，当然也有理由相信世界只不过概率的，唯有概率方可创造如此美丽之世界。无论你是美派还是真派，当然你也可以是中间派，本书都是值得一读的。本书先从宇称不守恒开始讲，然后讲到作用量，中间部分略硬，因为讲的是群论和各种物理粒子，最后就是大统一理论，然后略提了一下弦论。我觉得读这本科普书最好有一定的科普基础，不然你连一些事情都没弄懂就来体验这些东西的对称美，会比较吃力。如果有了一定的科普基础，那对称的物理学绝对是一种美的享受，就像书里说的，把推导啊，数学啊，留给物理学家们，我们就是听宇宙交响曲的听众。我们虽然不知道什么十二平均律，什么音程，但是不妨碍我们感受贝多芬第九交响曲。虽然说，我们的感受没有学过乐理的人感受深。最后我想说一句，不懂现代科学的哲学家都不是好哲学家。从古至今，无论是古希腊的亚里士多德，还是什么伊壁鸠鲁学派，亦或是后来的康德，到近世的罗素。都是对数学亦或是物理有深刻的认识，所以才搞出一套哲学的。格物致知，当然不是阳明先生瞪大了眼看竹子看出来的，是靠实验搞出来的。对世界了解的地越深刻，哲学自然越靠谱。所以喜欢以文史来了解世界的人不妨再看看时间的简史，如此你内心哲学的哲学将更牢固。物理的世界已向你打开大门，在此之前，扔掉你的时间空间以及各种思维定势，来享受刺激的物理过山车吧。按：本文讲的很多美在书中就是对称，名者，实之皮相而已。还有翻译者的物理功底深，但是文科略差一些，比如把乔伊斯的《芬尼根的守灵夜》翻译成爵伊思的《芬尼根的彻夜祭》。毕竟是搞理论物理的，整体影响不大。清华大学出版社这本是正版，以前那个第一推动力丛书的阿热著的版本是枪版。

上帝设计世界的原则

对称的概念普遍地存在人类的文化中。在自然世界的运作里，对称亦以许多不同的姿色展现自己。对称，这个概念简单到幼儿即能了解与使用，但其精神又微妙地融入最深奥又成功的物理理论，形成描述自然界如何运作的中心概念。因此，对称是一种既明显又深奥的议题。对称应用在许多不同的领域。有些相当的实用，例如应用于工程学，或是飞机左右对称的设计，或是桥梁建筑对称的设计，甚至普及于家具的设计， 以满足人体工学的需要。另一方面，对称的其他用途很显然地是纯粹从审美的观点考虑，并且成为许多艺术创作的重心，在许多伟大的艺术作品中可见其宏伟壮丽的底蕴。在绘画、雕塑，或在音乐、文学作品中，对称已成为实际可量的准则。在数学领域里，对称的概念不仅是订立深奥理论的出发点，更提供博大精深的洞见。在结晶学或是化学领域里，对称亦扮演关键性的角色。毋庸置疑地，在生物上的作用，对称亦占有重要的地位。在植物和动物世界的王国里，对称概念亦以不同的方式贡献于有机体是如何有效地运作。举例来说，左右对称几乎普遍地存在动物世界。然而，此普遍性虽然偶尔受到违反，像是蜗牛壳扭转的螺旋形状看似不符合对称概念，但事实上我们发现了另一种更深奥的对称。虽不明显，但蜗牛壳在其行走转动的过程中展现对称，主因是受之于转动时一致性的扩展或收缩。在现代基础物理，我们发现在对称和非对称之间有着最微妙的互动关系。20世纪的物理学，对称在自然界的基本作用力中扮演着独特的角色，有时置于核心，有时却捉摸不透地违反定律。对称的一些想法是相当简单且易于掌握的，而另一些则复杂到难以理解。但我深信这样的复杂，应不足以成为阻挡一般大众了解对称概念的借口。这些概念与想法经常展现出一种宏伟壮丽的美感。但这些概念若要以浅显易懂的方式向一般读者介绍说明，又要使其不被一些玄妙的语辞轰扰并仍能保持昂然的兴致，实非易事！而徐一鸿教授( A. Zee)成就了这项艰困的任务，在他这本经典之作《可畏的对称》，正以圆熟的思考及写作方式，如副标题所述地，带领读者探寻现代物理之美。基础物理是门困难的学科。其中对称在此领域所扮演的关键性角色实在是很微妙！基于这个原因，使它经常受阻于无法对大众作充分或更俱深度且令人满意的解释。在艺术的领域里或在建筑学和工程学上，引用对称的特质通常并不那么困难，像是简单地利用一张图片，就能将对称的概念表述地淋漓尽致。又如对生物的描述，或是在书本中阐述水晶物质的自然美感，在此提出对称概念的说明可说是相对地轻而易举。另外在许多的作品中，阐述纯几何学或是纯数学的对称形式，因易于亲近与可见，使得仅有简单数学背景的读者们即可胜理解。但对于基础物理来说，阐述对称的角色显得特别困难，主因是角色本身经常性地呈现抽象状态，又它依赖于量子力学非直觉又令人混淆不清的基本原则息息相关。对于量子物理学本身的需要，事实上并不容易理解。这是很微妙的，同时它对于深蕴在自然界运作时，不为人类所能理解的微妙意义有特别的重要性。直到对称和量子力学想法结合后，才巧妙地点出这微妙的精义，并对于我们理解自然界的基本作用力发挥关键性的突破。我所说的这些主要在于彰显徐一鸿教授在此书所担负的重任，并为他撰写此书的宏伟成就感到万分钦佩。他为我们精辟地解说对称与美是如何结合的。藉由强调对称在自然界运作下如何呈现美感，而非让我们陷入数学细节的泥沼中，此外更进一步地说明在目前进展中所面临技术上及更深入的难题。故事尚未结束，许多谜团及明显的矛盾仍然存在。当然，这也是它令人着迷而激起我们更想了解它的进展，并且认真地带领更多读者进入这前所未见的美妙世界。徐一鸿教授(A. Zee)的这本著作无疑地提供了绝佳的指南！罗杰‧潘罗斯 (Roger Penrose) 注： 潘罗斯爵士，牛津大学荣誉教授，是当代最杰出的理论物理学家及世界畅销书的作家之一。与史蒂芬‧霍金(Stephen Hawking)共同发表诸多重要的研究与著作。

一位老物理学家的叮嘱

本书的简介：本书是一本关于现代物理的科普。现代物理的两个最基本模型就是粒子物理和宇宙学模型。本书重点谈及粒子物理学，其基本语言是量子场论，量子场论是狭义相对论和量子力学的marriage。（狭义相对论主要是洛伦茨不变性，量子力学的基础是群论---B.L. 范·德·瓦尔登《群论与量子力学》）。关于几何对称性最早的科普的书应该是外尔《对称》，里面形象化的讲解了由多面体构造的群的对称性。而本书用更加生动的语言讲述了人类如何根据物理对称性演绎出的整个物理世界这个戏剧性十足的故事。初印象：初始，开始读的时候，感觉其文字是那么平淡：还是那些耳熟能详的历史故事，惯常的数学物理故事用隐喻来比划------仅仅是个常规范式的科普书：从强作用对称性讲起，到同位旋和八重路，到偶然对称性，最后杨米尔斯场可重整化下的量子场论的粒子物理学。再次邂逅：耐着性子读到一半的时候，感觉里面的内容比一般教科书还要来的丰富逐渐产生了尊重：物理书用物质和光来描绘世界，慢慢抽象为物质是费米子，而光作为玻色子代表，费米子通过玻色子变换为不同种类的费米子，费米子归属于对称群的表示，而玻色子的数目是对称群。然后大统一的理论的SU（5）就很自然了。读到最后的附注，里面详细的分析了牛顿定律和爱因斯坦的广义相对论之间的区别（一个是线性一个是非线性的；一个只能回答到引力的表象描述，而一个能回答引力是什么；一个回答了力在的外在参照物下而一个利用固有时来描述力）。还谈及了弦论的基础：线段代替了点模型，弦不同的扭曲运动可以产生所有粒子---（粒子===力）也就是包括了世界的四大作用的综合的统一理论在弦论能完全自洽的演绎出。回眸：我再重头读了一遍，慢慢发现这不仅是一部科普书，而是一位老物理学家的叮嘱：妇孺皆知的牛顿三定律中问题竟然这么多：为什么引力是平方关联，这是在牛顿的命题下不能问的问题。。。。。。我们物理人的基本原理不用牛顿的微分方程而用作用量原理了---从速度分析到能量分析更为简单而又精彩了；我们现在通行的语言是量子场论，爱因斯坦给我们留下了一个关于大统一的梦，我们现在就是在追逐这个梦的过程中，弦论就是候选方案之一；高等物理比初等物理简单，因为初等物理是唯象理论，是复杂语言表达的，而高等物理是基本定理演绎下的，从高中复杂的五条定理到本科物理的四行麦克斯韦方程式已经卷曲为五个字母表示势场表述的协变形式。印象最为深刻的是老先生对于唯象理论的解释：唯象理论是为了解释给定现象而创造的，实验物理学家构造这些理论来拟合这些数据，他们得到的和放进去的一样多，因为这些没有涉及基本原理（相对论和量子力学）。而在历时的状态下唯象理论和基本定律是互相演化的，原先作为基本定律的牛顿三定律现在已经变成了广义相对论的在可视时空下的近似的唯象理论。结语：康德在其哲学史最伟大的著作之一《纯粹理性批判》中用了几十万字证明了理性无法认识自由，上帝，永恒，----也就是我是谁？我们学习科学到底为了什么？我们无法用粒子和宇宙模型来认识自己是什么？：总不能用我们内在是一群现在看不见的11维的线段就是弦不断扭曲运动组成的？但是科学至少告诉了我们从哪里来？我们的世界是从高于质子衰变10的31次方138.2亿年，11维或者更高维的时空里通过对称性破缺产生。学习物理最大的用处就是满足了我对世界的追问，但是，有时候这些答案比我想象力更加丰富。这本书就回答了我从哪里来的这个最为吸引人的问题。翻过了两遍书才发现本书的书名对称，日常用语中是形象化是静态的左右对称性或者的圆和方对称性，而我们可以推广为运动中旋转对称性，最后经过数学的抽象化后成为群论---简述了变换下的不变性。可畏：德国哲学家海德格尔曾经在《存在与时间/第四十节 “畏”这一基本现身情态作为此在别具一格的展开状态》点名可畏的含义：畏之所畏就是世界本身。本书就是建立在对于对称（不变性）这个世界物理构造基础上的敬畏。《 可畏的对称》：值得尊敬的物理学家们，值得我们阅读的书，值得我们思考的世界。。。。。