万物皆数——诺贝尔物理奖得主探索宇宙深层设计之美 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Frank Wilczek

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物理世界体现了美丽。
物理世界充满了痛苦、纷乱与压抑。
无论如何，我们都不该忘记另一面的存在。——维尔泽克

2004年诺贝尔物理奖得主维尔泽克，从研究自然界的最小组成单位而获奖，继而转身朝向广袤的世界，不禁提出大哉问：宇宙万物的结构是否体现了「美」的设计？

《万物皆数》是一位诺奖大物理学家在自然哲学领地里思辨的成果。他以一种诗意的语言来写作，雄心勃勃地追求「物理之美」与「艺术之美」的和谐。
——陈瑞麟（国立中正大学哲学系系主任）

本书重点：

作者带领我们综览西方古典物理史上的孜孜矻矻，更进一步引领我们看见物理学中的纯粹概念，从理想一步步逼近真实，每一次关于真实的发现，我们对世界的了解更趋完美，也从中体会科学背后深刻的哲学基础与观点。

「上帝的伟大与荣耀在他所有的作品中奇妙闪耀，尤其是可从天空那本打开的书中读到……」——伽利略

毕达哥拉斯导出「毕氏定理」，「世界」第一次与「数字」产生连结——毕氏企图推演万物与数字的关系，认定万物存在理想而优美的设计。柏拉图的洞穴寓言与正多面体同样传达出「真实」应是美好理想的构成与投影。从毕氏与柏拉图开始，世界的组成即与心智中的理想串连起来……

「我们不得不这么觉得，这些数学公式独立存在，并具有自己的智慧，比我们还聪明，甚至比发明者还聪明；人类得到的总是超过原先放进去的。」——赫兹

牛顿是古典物理的创始人，以精确度量与严谨的宇宙观。取代以主观好恶判断日常。而写出电磁方程组的马克士威，更带来全新的视野与方法：因为对称性而补全的电磁方程组，不仅统一电与磁，并解释光的存在，直至今天成为电磁学的稳固基础。原来方程式如同一般物体具有对称性！大自然基本法则的无数方程式，更充满大量的对称性！

「宇宙最不能理解之处，在于它可以被理解。」——爱因斯坦
「物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何移动。」——惠勒

从波耳原子模型中看见驻波；从爱因斯坦相对论中看见伽利略不变性；从量子色动力学中又再度看见马克士威。原来世界不只是可以用物理法则诠释，乍看不同的法则彼此之间彷若镜面里外，相互辉映。看完此书，你将会发现，自然的基础是如此精简至极，极度对称的方程式可将其特性表露无遗。 而物体构成的世界又是如此广大无边，变化无穷无尽。

书末收入作者精心编纂的《物理小辞典》，凡是涉及内文的重要的名词与概念都加以定义与说明，以飨喜欢知识却不见得是科学专家的读者；或配合内文延伸阅读，或当成独立的科学小辞典。为方便查阅，中文版特别採取英文排序，由封底开卷。

国内外专业书评及推荐

＊人类自古就对世间事物的美投以主观的眼光。然而，大自然亦自有其一套审美标准。不同的是，自然定律永恆不变。作为物理学家，法兰克・维尔泽克一生致力在科学道路之上寻找大自然对美的定义。这本书，可以说是维尔泽克的一个总结：对称性和经济性。

我有时会问自己：一本好的科学普及书籍，应该如何写？我渐渐发现，好的普及读物不应单向传达知识，那是教科书的任务。一部好的普及读物，应该与读者产生共鸣。维尔泽克以科学家为主轴，把两千五百年物理史娓娓道来，解构科学与人类的闗系。

我诚意推荐《万物皆数》。
——余海峯（瑞典皇家理工学院粒子及天体粒子研究组博士）

＊格物穷理的科学家能谈美、问美、论美吗？美的定义是心证的，但对少年即英俊的理论物理学家维尔泽克而言，「美」在于弥漫并管理宇宙的定律，乃是有序、有层理、简约 而饶富对称的。而定律本身，竟又与「物」互为表里，就像太极之生两仪，以臻无穷。心与物、美与真，造物竟以不变为其变化的法则！来、来欣赏大师为你娓娓道来那导引他一生的热情，同享人类所认知宇宙万象背后的极简与谐和吧！——侯维恕（台大物理系讲座教授）

＊对于有幸曾经亲聆维尔泽克教授演讲的我来说，其博学以及独到的见地绝对不是他能用以征服听众的唯一法宝。事实上，他还能够以深入浅出的方式，当场让人直接体会艰深理论以及繁复数学背后的物理意义。光凭这一点，就让我自叹弗如！而维尔泽克教授这本书，也完全承继了他这令人鼓掌叫好的一贯风格。当我第一次打开它的时候，就顾不得囫囵吞枣的禁忌，忍不住一口气把它读完。维尔泽克教授的书就是有这种魅力。——陈义裕（台大物理系终身特聘教授）

＊这是一扇美妙的科学窗口，让我们窥探科学在自然、艺术与日常经验上扮演的角色。以量子物理学研究赢得诺贝尔奖的维尔泽克，为我们呈现一本深入浅出、思虑缜密和优美流畅的着作。——艾碧柯恩《商业周刊》

＊任何想知道科学如何昇华超越的人士，都应该阅读这本书。——迪帕．科波拉（医学博士）

＊维尔泽克带领读者，以专业导览穿越二千五百年的哲学和物理学之旅……这本书趣味昂然，因为作者秉持上穷碧落下黄泉的兴趣，钻研探寻人类所历经的种种对称之美……他完成一项罕见创举：直探永恆的主题，成就这本具有浓厚人文深度的书本。——《华尔街日报》

＊具启发性且深入浅出……维尔泽克文藻优美引人入胜……无论大自然最终给予何种答案，且让我们以聪慧但谦卑之心，愉悦沈浸其中。——《高等教育纪事》

＊在维尔泽克书中，自然方程式之美融合文学之美，终臻艺术之杰作。——《科学新闻》

＊引人入胜，欲罢不能……不是爬梳资料堆砌成章，而是巧妙地重新架构现代物理学的诸多基本概念……维尔泽克下笔前已胸有成竹，让人读来轻松愉快。——《洛杉矶书评》

＊文思巧妙！在大众科普读物中独树一帜。适合每一位爱书人……《万物皆数》让我们想起科学与艺术的诸多关连，也让我们对于人类揭开自然奥妙的成就拍案赞叹！——《今日物理》

＊《万物皆数》既对广大未开拓的领土进行精彩的探索，也为粒子物理学发展提供创意独意的指南。——《自然》

专业热情推荐（按姓氏笔画序）
吴茂昆（中研院院士、美国科学院海外院士）
余海峯（瑞典皇家理工学院粒子及天体粒子研究组博士）
侯维恕（台大物理系讲座教授）
高涌泉（台大物理系教授）
孙维新（国立自然科学博物馆馆长、台大物理系暨天文物理研究所教
陈瑞麟（国立中正大学哲学系系主任）
陈义裕（台大物理系终身特聘教授）

◎「吴大猷科普翻译奖」得主精心翻译
◎郭兆林（史丹佛大学物理系教授）审定

作者简介

法兰克‧维尔泽克Frank Wilczek
少年时期就崭露头角，高中获「西屋科学奖」（后更名「英特尔科学奖」），23岁完成博士学位前（1994年）就先获得理论物理学界的最高荣誉「Dirac奖」，30岁任普林斯顿大学正教授，现为MIT讲座教授。在普林斯顿大学攻读博士期间，与恩师戴维．格娄斯发现量子色动力学中的渐近自由，因此获得2004年诺贝尔物理学奖。维尔泽克研究范围异常广泛，着有《存在之轻》（暂定）、《奇妙的真实》、《和谐之向往》等。

译者简介

周念萦
台大新闻研究所毕业，与郭兆林合译《图解时间简史》、《爱因斯坦──他的人生、他的宇宙》、《科学的九堂入门课》、《大设计》等，《科学的九堂入门课》荣获第五届吴大猷科学普及着作奖翻译类佳作。另译有《如何订做一个好学生》、《网路到底在哪里》、《人类发展学──儿童发展》等。

目次：
【推荐序】 相信「美」！／ 陈瑞麟
【审定序】且以「美」理解宇宙万物／ 郭兆林
国内外专业书评及推荐

第一章    问题
第二章    毕达哥拉斯（一）：思想与物体
第三章    毕达哥拉斯（二）：数与和谐
第四章    柏拉图（一）：从对称而生的结构——柏拉图正多面体
第五章    柏拉图（二）：逃离洞穴
第六章    牛顿（一）：方法与疯狂
第七章    牛顿（二）：色彩
第八章    牛顿（三）：动力学之美
第九章    马克士威（一）：上帝的美感
第十章    马克士威（二）：认知大门
第十一章     对称前奏曲
第十二章     量子美（一）：天籁之音
第十三章     对称（一）：爱因斯坦的两大步
第十四章     量子美（二）：丰盈富足
第十五章     对称（二）：局部色彩
第十六章     量子美（三）：自然核心之美
第十七章     对称（三）：诺特——时间、能量与理智
第十八章     量子美（四）：相信「美」
第十九章     优美的答案？
附录：时间表、注释、延伸阅读、图片来源、索引
《物理小辞典》（请由封底开卷）

相信「美」！
陈瑞麟（中正大学哲学系系主任）

　　对大多数人而言，艰深晦涩的物理学和「美」实在八竿子扯不上关系，本书作者维尔泽克──2004年诺贝尔物理奖得主──却偏偏从「世界是否具体实现了优美的想法？」这个问题出发，写了《万物皆数》这本书。你可能会反应：天啊！是不是又有科学家过于热衷研究物理到脑袋短路了？
　　事实上，「美」这个看似相当主观、只存在于艺术领域中的价值与概念，一再地重现于诺贝尔级的大物理学家的着作中，例如费曼（Richard Feynman）的《物理之美》（The Character of Physical Law）以「美感」为起点讨论物理定律的特性；温伯格（Steven Weinberg）的《最终理论》（Dreams of A Final Theory）专章讨论物理理论之美，标题即「美的理论」；《杨振宁传──规范与对称之美》有一章描述杨振宁为「追求科学美感的独行者」...这些大物理学家对于物理之美的感受与表达，已经构成物理学的一个深厚的传统，可以回溯到爱因斯坦、马克士威，甚至被尊为「现代物理之父」的伽利略。
伽利略在他倡议哥白尼天文学的着作《两个主要世界体系的对话》中，透过对话者之口问：「是否真实的必定就是美的？」 我们恍然大悟，维尔泽克写《万物皆数》的目的正是想回答伽利略以降大物理学家念兹在兹的大哉问。然而，之前的那些着作虽然讨论「美感」或「美学」在物理研究中扮演的角色，却集中在物理学内部，似乎预设「物理之美」与「艺术之美」的区分。《万物皆数》的内容涉及更多艺术，维尔泽克雄心勃勃地想追求「物理之美」与「艺术之美」的和谐，甚至有意识地以一种诗意的语言来写作本书，以体现内容和表达的一致之美。可以这么说，维尔泽克雄心地追求「自然之美」、「物理之美」、「思想之美」、「表达之美」和「艺术之美」的大一统──这个雄心表现在他的诗意文字、表现在讨论「概念与真实」、「心智与物质」等哲学议题上，也简洁俐落地表现在「真实理想」这条公式上──它的意义是「真实」和「理想」（心智中的数学理念）互相趋近、和谐、互补。
为什么对大多数人深奥难解的当代物理理论会体现出美呢？关键在于本书的核心主旨：万物皆数。更精确地说，是使用简洁、对称的数学方程式来表达的自然定律，千锤百炼地通过无数实验的考验，精确地吻合了无数经验，使得我们不得不接受它们再现了真实（万物背后的理），在追求这样再现真实的过程中，物理学家感受到「减一分则太少、增一分则太多」的美。可是，要谈「万物皆数」这样的观念，不能不溯源至希腊哲学家毕达哥拉斯。
维尔泽克因此从事一个回溯最初源头，再循着发源以来的历史顺序，为读者导览毕达哥拉斯、柏拉图、牛顿、马克士威、爱因斯坦、诺特等哲学、物理和数学大师的思想。就此看来，《万物皆数》不仅是一本介绍当代物理理论的书籍，也是一本自然哲学史、物理学哲学、科学形上学的着作。「自然哲学」、「物理学哲学」、「科学形上学」这几个名词在此可以看成同义词，都包含探讨万物最终构成成分的问题。 一言以蔽之，《万物皆数》是一位诺贝尔奖大物理学家在自然哲学领地里思辨探险的成果，最后「结穴」于「相信美」这一句铿锵有力的三字真言。然而，富饶趣味的是：《万物皆数》的最后一段却是「美与不美」的对照，维尔泽克写道：

物理世界体现了美丽。
物理世界充满了痛苦、纷乱与压抑。
不管如何，我们都不应该忘记另一面的存在。

非常弔诡。不是「相信美」吗？不是一个追求「美」的思办历程吗？那么，最后为什么又出现「不美、痛苦、纷乱」等来搅局？要回答这个谜，我们必须理解维尔泽克的另一个核心哲学观念：互补。「互补」这个观念是量子力学大师玻尔引入科学，它的精神遥契中国传统哲学的阴阳互补观念，维尔泽克也强调这个思想源头，似乎也展现了一种东西方思想互补的精神。
在谈了很多美学、哲学之后，笔者必须提醒读者，维尔泽克是物理大师，量子色动力学的开创者之一，他发现了强作用的粒子交换机制，閲读本书也是看一个理论创始者的现身说法，为读者介绍相关的科学新知。总而言之，任何对于「万物最终是由什么东西构成的」这个既是物理又是自然哲学问题感兴趣的读者，都可以在閲读本书的过程中感受到行文优美却又知识饱足的双重愉悦享受。

评分☆☆☆☆☆

哇，光看書名《萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美》，就覺得這是一本非常有份量的科普讀物！身為一個對宇宙充滿好奇的台灣讀者，我一直覺得，我們所處的這個宏大宇宙，一定藏著某種深層的規律與秩序，而「數」往往是解開這些謎團的關鍵。諾貝爾獎得主的光環，更是替這本書添增了無比的吸引力。我很好奇，這些頂尖的科學家們，究竟是如何從物理學的角度，將抽象的數學語言，轉化為我們能夠理解的宇宙運行邏輯？書名中「深層設計」這個詞，也讓我聯想到一些關於宇宙是否存在「智慧設計」的哲學思考，雖然這本書很可能更偏向於科學的詮釋，但我依然期待它能引發我對這些宏大命題的更深入的探究。台灣社會近年來也越來越重視科學教育，有這樣一本由權威科學家撰寫、探討宇宙奧秘的書籍，對於提升全民的科學素養，絕對有著不可估量的價值。我尤其期待書中能夠有許多生動的例子和清晰的圖解，畢竟，再艱深的理論，如果能用淺顯易懂的方式呈現，就能點燃更多人心中的科學火種。

评分☆☆☆☆☆

《萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美》這個書名，就足以讓我這個對宇宙奧秘充滿嚮往的台灣讀者，毫不猶豫地將它收入書單。我一直覺得，物理學家就像是宇宙的偵探，他們透過觀察、實驗和嚴密的數學推導，試圖揭示宇宙最深層的秘密。「萬物皆數」這句話，更像是點出了一個核心觀點：數字，或許是解鎖宇宙運行規律的終極鑰匙。我非常期待書中能夠深入剖析，這些諾貝爾獎級別的科學家們，是如何運用數學工具，來理解宇宙的精巧結構。是怎樣的數學模型，能夠解釋黑洞的形成？是怎樣的數字規律，支配著我們所見的光和粒子？書名中的「深層設計」，也讓我猜想，這本書或許會觸及到一些關於宇宙「目的性」或「演化軌跡」的討論，當然，是以嚴謹的科學視角來展開。在台灣，我們越來越重視培養下一代的科學思維，而這本書，無疑是一份寶貴的禮物，它能引領讀者，從最根本的數學原理出發，去欣賞宇宙的偉大與美麗。

评分☆☆☆☆☆

這本《萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美》簡直是為我這種「科幻迷」量身打造的科普盛宴！我一直覺得，那些科幻小說裡天馬行空的想像，很多時候都隱藏著科學的影子，而這本書，則似乎直接拉我進入了科學家們真正探索宇宙的「現場」。想像一下，由一群獲得過諾貝爾物理學獎的頂尖科學家，將他們畢生的研究精華，濃縮成一部關於宇宙「數字本質」的巨著，這本身就充滿了吸引力。我特別好奇，書中是否會探討一些讓普通人感到驚豔的數學概念，例如黃金比例在自然界中的普遍存在，或是質數為何如此神秘難測，以及這些看似與我們生活無關的數學，是如何與宇宙的宏大結構緊密相連的。在台灣，我們常常能接觸到許多優秀的科普作品，但我認為，由真正站在科學前沿的人物來親自闡述，其權威性和啟發性是無可比擬的。我期待這本書能像一場思想的旅行，帶我領略宇宙從微觀到宏觀、從粒子到星系，無所不在的「數字美學」。

评分☆☆☆☆☆

《萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美》，光聽書名就讓人充滿了期待！身為一個在台灣生活、默默關注著科學發展的普通人，我一直覺得，科學家們的世界離我們既遙遠又親近。遙遠是因為他們的研究領域深奧難懂，親近則是因為他們的發現最終會以各種形式影響我們的生活。這本書由諾貝爾獎得主執筆，本身就代表著權威與深度，讓人相信所呈現的內容絕非泛泛之輩。我尤其對「宇宙深層設計之美」這幾個字感到好奇。這是否意味著，宇宙的運行並非偶然，而是存在著某種由數字編織而成的、極致精妙的藍圖？我期待書中能夠將那些抽象的物理定律，轉化為能讓非專業讀者也能欣賞的「科學之美」。例如，透過一些巧妙的比喻，或是歷史上那些改變人類認知的重要科學發現的講述，來展現數字在宇宙中的力量。在台灣，我們對「美」的感受，常常會聯想到藝術、文學，我很好奇，科學的「美」又是何種樣貌？這本書或許能為我開啟一扇新的窗戶。

评分☆☆☆☆☆

這本書的書名《萬物皆數——諾貝爾物理獎得主探索宇宙深層設計之美》，簡直像是一道數學與物理的盛宴邀請函！我一直以來就對那些「看起來很複雜、但背後其實有著精巧數學公式」的物理現象著迷不已，像是行星軌道的運行、光譜的規律，甚至是粒子世界的奇妙互動。想像一下，由那些曾站在物理學巔峰的科學家們，用他們的智慧與洞察力，帶我們一步步揭開宇宙之所以如此運作的「數字密碼」，光是這個畫面就讓我熱血沸騰。我特別好奇，書中是否會深入探討像弦理論、量子力學這些前沿領域，它們是如何用極簡的數學語言，描繪出極其複雜的宇宙圖景？以及，這些「數字」在宇宙中扮演的角色，究竟是單純的描述工具，還是宇宙本身就以數字作為「骨架」和「靈魂」？在台灣，我們常常在日常生活中感受到科技的便利，但很少有機會去追溯這些科技背後的物理原理，更不用說觸及宇宙的根本設計了。這本書正好填補了我這樣的知識鴻溝，讓我有機會從更宏觀、更根本的層面去理解我們所處的世界。