宇宙的结构9787534999741
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作者(特多)斯蒂芬·亚历山大著
出版社河南科学技术出版社
ISBN9787534999741
出版时间2020-06
装帧平装
开本16开
定价99.9元
货号9783400
上书时间2024-12-12
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导语摘要
？理论宇宙学家、萨克斯演奏家斯蒂芬？亚历山大颠覆式新作，创新揭示音乐和宇宙结构之间的秘密联系。
？《宇宙的结构》这本书最迷人之处在于，它既是一本关于历史的回忆录，又是一本推广物理学的前沿科普著作，还是一本普及爵士乐的轻松读物。
？宇宙的结构是在无限空间中上演的一场即兴演出，我们的宇宙是一个音乐宇宙。50多年前,著名爵士音乐家约翰？柯川画了一副叫作《曼荼罗》的名画，他在一个圈里画了12个音符,并通过直线相连,形成了一个五角星。这一灵感来源于物理学家阿尔伯特？爱因斯坦,而柯川将物理和几何元素深深植入了他的音乐中。今时今日，斯蒂芬？亚历山大开始深入探讨这一问题，力图用爵士乐回答物理学中最棘手的关于宇宙结构从何而来的难题。
？《纽约时报》高度盛赞，《物理世界》年度最佳书籍。诺贝尔物理学奖得主利昂 ？ 库珀，圈量子引力论创始人李？ 斯莫林，加州大学伯克利分校教授爱德华？ 弗伦克尔，艺术家、作曲家布莱恩？ 伊诺跨界推荐。
？湛庐文化出品。
作者简介
斯蒂芬·亚历山大，布朗大学物理学教授，主要研究理论宇宙学、量子引力和粒子物理学，荣获美国国家科学基金会杰出青年教授奖(NSF CAREERAward)。曾任教于宾夕法尼亚州立大学、哈弗福德学院和达特茅斯学院。 爵士乐演奏家，与知名电子乐乐手埃琳·里乌(Erin Rioux)合作制作了自己的第一张专辑，名为《来了》。 本科毕业于哈弗福德学院，在布朗大学获得博士学位，并在伦敦帝国理工学院和斯坦福大学直线加速器中心进行科学研究。
目录
前言 以爵士之眼，透视物理学之奥秘 *部分 当物理学与音乐相遇 01巨人的步伐 音符的魔法 与爱因斯坦相遇 音乐是一个物理事件 像科学家一般“种下科学” 02寻梦物理学，无所畏惧地向*难的问题发起进攻 库珀的诺贝尔奖之路 成为物理学家 探秘伊辛模型 03通向宇宙结构的所有河流 爵士乐，通向实验思想的大道 宇宙大尺度结构如何而来 第二部分 音乐与那些科学家的故事 04 弦论，审视美丽宇宙之声 倾听宇宙的交响曲 物理之美，数学之美 与方程式“共舞”，在和弦变化之间“演奏” 05 毕达哥拉斯之梦 万物皆存在于数的和谐之中 从托勒密到牛顿，一场反直觉的探索 06 伊诺，音乐宇宙学家 李 ? 斯莫林，还有我的新朋友 音乐视角中的傅里叶变换 宇宙是否也是一种即兴创作 07 在爵士乐中，打破物理学的界限 即兴创作与物理学 相对论中的6个音符 08 无处不在的振动 牛顿定律：一切孤立物体都有惯性 宙结结构，某种振动模式的结果 第三部分 宇宙本身是否就是一件乐器 09 野心勃勃的物理学家们 退出物理学界，成为生物学新人 所有生命都是量子现象 10 我们生活于其中的空间 空间远比运动在其中的物质更有趣 爱因斯坦的方程可以用来描述整个宇宙的时空 “点燃”宇宙的膨胀 11 会发声的黑洞 黑洞，已知*神秘的天体 研究黑洞前，我们要知道声音如何在水中运动 听，黑洞正在“演奏” 12 声音与静默，宇宙结构的和谐旋律 一切都要归功于声音振动 引力与辐射，让声波不断响起 宇宙是一首音乐吗 13 马克 ? 特纳的量子头脑之旅 海森堡不确定原理 光子本质上还是一种波 14 费曼的爵士风 爵士乐是一种语言 音符像是在跳一场量子之舞 费曼的“即兴创作” 15 宇宙的共振 声音宇宙的奥秘 打开了一个潘多拉魔盒 第四部分 我们的音乐宇宙 16 噪声之美 聆听来自噪声的音乐 暴涨场正是我们宇宙的“导体” 有可替代的暴涨模型吗 17 音乐宇宙 宇宙是音乐的 宇宙之声正是这件乐器，而这件乐器正是宇宙之声 18 星际空间 把复杂简单化 创造一个结构，它终将理解宇宙自身 后记 致谢 注释
内容摘要
第一次看到盖勒与修茨若绘制的星系图时，我就觉得整个宇宙就犹如一个巨大的自组织网络。这个关于大尺度结构的课题也引起了我的共鸣，因为我曾在生物课上学到，一个生物系统的功能通常可以经三维结构展现出来。DNA的双螺旋结构就是一个典型的例子，它揭示了基因的编码功能，以及蛋白质与DNA之间的相互作用。星系的大尺度结构是在辉煌之中，向我们展示事物为什么会像现在这样运作吗？ 在现代技术的帮助下，宇宙学家像古人那样寻找着看似随机分布的星系的分布规律——不仅包括我们星系中数以百亿计的恒星，还包括整个宇宙中的星系的分布。这是一个如此“卑微”的追求。他们致力于寻找新的星系，并绘制出这些星系的位置，仅仅为了研究星系之间的“相关性”。 除了绘制和研究宇宙中星系的分布图，宇宙学家的工作还包括研究星系的动力学。大质量的星系具有巨大的引力，所以它们会彼此吸引，进而影响它们在空间中的运动轨迹。宇宙学家和天体物理学家发现，我们的宇宙正在膨胀。随着时空的膨胀，星系之间正在彼此远离，就像面包膨胀起来时，上面的葡萄干彼此远离一样。宇宙的膨胀速度随时间而变化，并在星系的形成和演化过程中，即它们形成并组织成大尺度结构的过程中起着关键作用。实际上，如果宇宙不膨胀，这些结构就不会形成。这是一个很好重要的事实。然而，当宇宙学家开始研究那些前所未见的超星系结构时，他们对结构本身的性质尚无法达成一致。一些人基于这些数据，坚信这些星系的集合呈丝状结构，就像一张蜘蛛网。另一些人则认为宇宙的时空构造呈气泡状结构，而星系就分布在这些气泡的表面。确定宇宙到底是哪一种结构至关重要，因为它能告诉我们，在宇宙的早期阶段，原初的恒星、星系和星系团形成的物理机制。 这两种观点造就了布兰登伯格对我“研究什么”这个问题的回答。对于宇宙学家之间的分歧，布兰登伯格觉得很遗憾。这是我第一次认真思索宇宙膨胀的问题，我想象着作为大质量自组织星系网络的优选结构的诞生和成长。我想出了一个准备问布兰登伯格的问题：“为什么不能在大尺度结构数据上训练利昂·库珀新开发的神经网络，让它确定真正的结构是什么呢？”当然，我会以合作者的身份而不是学生的身份向他提问。事实证明，库珀的跨学科研究方法是可以传播的，之后不到一个月，我就加入了库珀和布兰登伯格合作的一个项目，这个项目旨在用无监督神经网络来检测大尺度结构。几个月后，我向布兰登伯格请教了众多问题。他也是一位研究费曼图的专家。对于电子与正电子彼此湮灭、立即产生光的点，我始终感到很困惑。我怀疑，在无限接近那个点时，我们需要无穷大的能量，而我对这个结果感到不可理解。一天，布兰登伯格凭直觉知道了所有困扰我的问题驱使着我去往的方向，他对我说：“啊哈……你想找到引力的量子理论，对吧？”后面我们会讲到，在基本粒子之间存在相互作用的最小尺度上，量子力学与引力的不相容表现得很好明显，而这被认为是基础物理研究中的一座“圣杯”。在那个学期期末，布兰登伯格成了我的博士生导师。宇宙结构的形成与演化问题是促使我开展研究的动力，带着这份动力，我开始探究量子引力与宇宙学的共同点。 我们的神经网络计划之所以从未完成，原因有二。，关于众多星系的数据太过庞大，若想厘清它们之间的关系，无监督网络需要高度依赖计算机算法与编程。越是应用爱因斯坦的相对论来研究宇宙结构的形成，我就越对仅仅依靠纸笔和咖啡来处理这些漂亮的方程入迷，而对在不错计算机上撰写成千上万行代码毫无兴趣。万事万物均在变化，如今，在物理理论方面，计算机在研究中扮演着越来越重要的角色。幸运的是，编程也变得越来越好玩。第二，其他的研究人员后来也产生了用神经网络来研究大尺度结构的想法。所以，也许这项计划终会完成。 从量子力学、磁学到神经网络，再到星系团，在不知不觉中我已经开始了冒险。我已经走上成为物理学家的路，而且沉迷于由无数星系编织而成的宇宙结构。在星系、行星和人类出现之前的早期宇宙中，亚原子粒子的海洋就已经存在，当我研究它时，我会回到量子力学上来，但那时我对此还一无所知。两者之间的联系就在那里，但我需要一块基石，也许是另一种类比法，来确定宇宙结构产生自量子物理的机制。这需要往前跨出一大步。毕竟，布兰登伯格认为这个问题是宇宙学中优选的谜题。是的，这的确需要迈出一大步。 《巨人的步伐》是爵士乐萨克斯手约翰·柯川即兴演奏的一首有名乐曲，这首曲子对和弦的影响是专享的，并且永远地改变了爵士乐。柯川是我最崇拜的爵士乐大师之一，他会如何看待今日的技术所揭示的宇宙结构呢？对于宇宙，他曾做过深入思考，并在自己的爵士乐创作和即兴演奏中尝试了各种结构(在后面的章节中，我们会讲到这些)。现在，我们先讲这个故事的另一面，即那些用音乐来解释宇宙的科学家的故事。古代的哲学家如毕达哥拉斯，早期的天体物理学家如开普勒，这些伟大的科学
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理论宇宙学家、萨克斯演奏家斯蒂芬?亚历山大颠覆式新作，创新揭示音乐和宇宙结构之间的秘密联系。 《宇宙的结构》这本书*迷人之处在于，它既是一本关于历史的回忆录，又是一本推广物理学的前沿科普著作，还是一本普及爵士乐的轻松读物。 宇宙的结构是在无限空间中上演的一场即兴演出，我们的宇宙是一个音乐宇宙。50多年前,爵士音乐家约翰?柯川画了一副叫作《曼荼罗》的名画，他在一个圈里画了12个音符,并通过直线相连,形成了一个五角星。这一灵感来源于物理学家阿尔伯特?爱因斯坦, 而柯川将物理和几何元素深深植入了他的音乐中。今时今日，斯蒂芬?亚历山大开始深入探讨这一问题，力图用爵士乐回答物理学中*棘手的关于宇宙结构从何而来的难题。 《纽约时报》高度盛赞，《物理世界》年度*书籍。诺贝尔物理学奖得主利昂 ? 库珀，圈量子引力论创始人李 ? 斯莫林，加州大学伯克利分校教授爱德华 ? 弗伦克尔，艺术家、作曲家布莱恩 ? 伊诺跨界。 湛庐文化出品。
精彩内容
我们的宇宙是一首即兴创作吗？宇宙结构与音乐之间有着什么样的秘密联系？我们的宇宙本质上是一个音乐宇宙吗？《宇宙的结构》一书是理论宇宙学家、萨克斯演奏家斯蒂芬·亚历山大的颠覆式新作，他在书中创新地揭示了音乐和宇宙结构之间的秘密联系，非常独特。
物理与音乐看似是对立的，但在《宇宙的结构》一书中，斯蒂芬·亚历山大将带领我们走过他非凡的探秘旅程——从毕达哥拉斯到爱因斯坦，从爵士乐到理论物理学，从天籁之音到弦理论，并揭示出：宇宙结构的起源实际上可能与爵士乐的即兴演奏有着很大的相似之处，那就是都是一种振动与共振！
《宇宙的结构》这本书最迷人之处在于，它既是一本关于历史的回忆录，又是一本推广物理学的前沿科普著作，还是一本普及爵士乐的轻松读物。斯蒂芬·亚历山大关于宇宙结构和相关历史的研究，和他的人生故事一样，值得一读。
媒体评论
在《宇宙的结构》这部创造力的作品中，斯蒂芬 ?6?1 亚历山大带领我们走过了他非凡的旅程——从爵士乐到理论物理学，从天籁之音到弦理论。
——利昂 ?6?1 库珀
物理学家，诺贝尔物理学奖得主
斯蒂芬 ?6?1 亚历山大带我们一起踏上了他的“孪生探索之旅”：不仅是他探索物理学的旅程，还是他探索爵士乐演奏和作曲的基本原理的旅程。斯蒂芬 ?6?1 亚历山大是一个伟大的故事讲述者，他为我们生动地描绘了那些音乐大师和科学大师的形象，而这些大师们也反过来引导着斯蒂芬进行探索，从而揭示了阿尔伯特·爱因斯坦创造的宇宙中普遍模式与对称性和约翰 ?6?1 柯川的联系。如果你要用一个晚上的时间来思考艺术和科学之间的关系，那就读读这本书吧。
—— 李 ?6?1 斯莫林
圈量子引力论创始人，书《时间重生》作者
在科学发现的过程中，直觉和无意识的力量是重要的启蒙。身为的物理学家和爵士音乐家，斯蒂芬 ?6?1 亚历山大拥有一副的“嗓音”。聆听他，你将听到宇宙的音乐。
——爱德华 ?6?1 弗伦克尔
加州大学伯克利分校数学系教授
《宇宙的结构》这本书也可以被称为“物理学的快乐”，而那快乐的源头就是斯蒂芬?6?1亚历山大对宇宙深深的喜爱和无限的好奇心，以及他在探索宇宙的过程中寻获的纯粹的快乐。对他所热爱的爵士乐来说，斯蒂芬 ?6?1 亚历山大是一个充满智慧的即兴演奏者，而他对宇宙的即兴演奏充满了各种设想。很高兴看到这一切。
——布莱恩 ?6?1 伊诺
艺术家，作曲家
乍一看，物理学和音乐似乎并不是对方而易见的“伙伴”，但这两个看似不相干的领域事实上却有很多共同点。既是萨克斯演奏家又是理论宇宙学家的斯蒂芬?6?1亚历山大是将这两种角色联系起来的人选。事实上，这本《宇宙的结构》便揭示了“音乐和宇宙结构之间的秘密联系”。这本书融合了扎实的物理学知识和个人轶事，在把现代爵士乐和现代物理学结合起来这方面做得出色。
《物理世界》年度书籍短评
《宇宙的结构》这本书人之处在于，它既是一本关于历史的回忆录，又是一本推广物理学的前沿科普著作，还是一本普及爵士乐的轻松读物。斯蒂芬 ?6?1 亚历山大探索了现代宇宙学的前沿，提出了一个令人信服的理念：从的物质的粒子到z大的星系团结构，振动和共振都是我们周围物理结构的核心。斯蒂芬 ?6?1 亚历山大关于宇宙结构和相关历史的研究，和他的人生故事一样，值得一读。
《纽约时报》
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