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世 有什么？世 是如何变成这样的？围绕这两个问题，诺奖得主维 切克为我们揭示了十项深刻的洞见，阐明了每个人都应该了解的物理世 。

维 切克教授用他 美而通俗的文笔，先从八个方面介绍了人类已经取得的科学成就:空间、间、物质的构成、万物 的规律、材料和能源、宇宙的演化、复杂性的出现、感知

的扩展，然后描述了人类当前面临的科学难题，比如暗物质和暗能量。在这些介绍之前，维 切克教授向读者发出了预警：科学揭示，“宇宙是 个奇怪的地方”，或者科学诞生之前的人类建立的关于世 的经验模型全然不同。为了理解和发现自然的奥秘，我们 须学新弃旧，在思维模式上“重生”。

彩、清晰、 易 人，这是 场凝聚人类智慧和想象力的盛宴，将扩展你的世 和思维。

序言重生

引言

第 分世 有什么

01.丰富的空间

02.丰富的时间

03. 少的组分

04. 少的定律

05.丰富的物质和能量

第二 分开端和结尾

06.宇宙的 是 本读不完的书

07.复杂性的出现

08.还有很多值得 看的东西

09.谜团犹存

10.互补性是思维的拓展

后记万般 远途，惟有归家路

附录

谢

弗兰克·维 切克（Frank Wilczek），理论物理学家。现任美国麻省理工学院教授，上海交通大学讲席教授、李政道研究所 任所长、物理与天文学院维 切克量子中 席 。在凝聚态物理、天体物理和粒子物理等多个研究领域均做出了杰出贡献。2004年因在夸克之间强相互作用理论方面所取得的成就，与戴维·格罗斯和戴维·波利策共同获得诺贝 物理学奖。因其在理论物理学领域的贡献和成就，还获得了 括樱井奖、狄拉克奖、洛伦兹奖、费萨 国 国际科学奖等多项国际重要学术奖项，并先后入选美国国家科学院院士、美国艺术与科学院院士、荷兰皇家艺术与科学院外籍院士、波兰艺术与科学院院士、瑞典皇家科学院院士。2021年当选 科学院外籍院士。

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人类***处理的一个根本限制因素，是神经元互相通信时使用的脑电活动（动作电位）的脉冲之间的间歇期（也称潜伏期）。这个恢复周期将每一秒内脉冲的数量限制为几十到几百次，具体次数取决于神经元的类型。电影通过连续展示一系列静止画面来形成看似会动的影像，每秒展示的画面数（被称为帧率）低于40就可能被人识别出来，也许并非偶然，这个频率刚好足够容纳适度数量的脉冲。这个帧率客观地衡量了我们将视觉***处理为大脑可以使用的形式的速度。这意味着我们一生中能处理并“理解”大约1000亿幅不同的场景。

在现代计算机中，信息的存储和处理并不是通过整个原子或分子的行为来实现的，而是通过电子的排列和重组。这种做法所涉及的能量会小得多，因此处理速度就可以快得多。这些电子分布在数以万亿计的容器中，容器中的电子浓度较高，电压就低，可以记录为“0”；容器中的电子浓度较低，那么电压就高，可以记录为“1”。如此一来，信息传递便成为可能。通过这种方法，我们创造出了临时稳定单元的组合激增，这是动态复杂性的通用平台。

我们回顾一下广义相对论诗人约翰·惠勒总结的那句话：“时空决定了物质如何运动，物质决定了时空如何弯曲。”

惠勒的总结朗朗上口，但它其实具有一定的误导性，或者可以说它不够完整，我们有必要对它做出补充：时空也是物质的一种形式。具体来说，认为时空曲率完全是由其他东西（即“物质”）决定的这一想法是错误的。让时空弯曲需要能量，而能量又会导致时空的弯曲。曲率以这种方式参与到了自身的创造中。简而言之，时空拥有自己的生命。

这四种力分别是：

·电磁力，描述它的量子理论是量子电动力学（QED）；

·强力，描述它的量子理论是量子色动力学（QCD）；

·引力，由爱因斯坦的广义相对论描述；

·弱力。

对力的研究把我们引向场，对（量子）场的研究又把我们引向粒子。

要研究粒子，就要研究（量子）场；要研究场，就要 研究力。

因此，我们认识到，物质和力实际上是同一个根本实体的两个方面。

我们日常生活中的物体是多么各不相同！我们通常遇到的物体有着各种各样的性质：大小、形状、颜色、气味、味道，等等。当我们描述一个人时，确定他的性别、年龄、个性、精神状态等诸多变量是很有用的。所有这些关于物体或人的性质，都提供了一份关于他们的信息。这些信息或多或少是相互***的，没有哪部分性质决定了其余的性质。显然，正如德谟克利特的猜测，基本组分的简单与它们形成的产物的复杂之间存在令人惊讶的对比。

但与德谟克利特的观点不同的是，我们现代的基本组分并没有钩子。它们甚至也不是刚性物体。事实上，尽管我们出于方便称它们为“基本粒子”，但它们并非真正的颗粒。（也就是说它们和“粒子”一词所暗示的形象几乎没有共同之处。）我们现代的物理学理论中，物质世界的基本组分并没有本质的大小或形状。如果坚持要视觉化它们，我们应该将它们想象为集中了质量、荷和自旋的无结构的点。取代“原子和虚空”的是时空和性质。

编辑推荐

如果你想了解迄今为止 已经揭示了多少物质世 的奥秘；或者你 直 注于 个科技方向，想知道整个科学的发展现状；又或者你充满了迷茫，不知道飞速发展的科技和强大的人工智能会把人类带向何方，那么恭喜你，你已经找到了你的向导，这本《万物原理》就是你的好选择。尹烨吴国盛吴飙郝景芳等联袂推荐， 别收入 家解读本，伴你同伟大 灵 同探索和哲思！

媒体评论

对基本原理的清晰而引人入胜的叙述，维 切克称之为“现代物理学的核 信息”，它不仅是关于世 如何运行的事实，而且是“让我们发现它们的思维方式”。 ——《科学美国人》 [维 切克]是真正具有视野的人。 ——《泰晤士报》

书籍介绍

一位伟大的当代科学家揭示了十项深刻的洞见，阐明了每个人都应该了解的物理世界。

在《万物原理》一书中，诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克以现代科学的深刻启示为基础，对现实进行了简单而深刻的探索。世界是什么，它又是如何运作的？维尔切克通过清晰准确的叙述，加上一份富有感染力的愉悦感，引导我们探索了关于以上问题的理解的基本概念。读完这本书，我们将以一种新的方式来看待我们身处的现实——会发现，它比以前看起来更大、更完整、更陌生。

维尔切克综合了基本的问题、事实和令人眼花缭乱的推测，研究了那些形成我们对宇宙的理解的基础观念：时间、空间、物质、能量、复杂性和互补性。他挖掘基础科学的历史，探索我们知道什么以及我们是如何知道这些的，他带领我们在科学世界的视野中旅行。精彩、清晰、平易近人，这是一场凝聚人类智慧和想象力的盛宴，将扩展你的世界和思维。