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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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人类信号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信号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独立的，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。