了得網科普讀物_尋找對稱 [英] 馬庫斯·杜·索托伊

編輯推薦

“對稱”是一個對於人類來說再重要不過的概念。從宏偉巨大的環狀星繫結構，到雨滴的完美球體，再到微觀世界晶體的生長、原子結構的排布。大到鯨魚、大像，小到微生物、病毒，即便是我們自己的胳膊、手、腿、腳、眼睛、耳朵……大自然以“對稱”的規則創造了萬物生靈。對稱指的是物體之間的動態關繫。在化學和物理學中，對稱的概念解釋了晶體的結構和基本粒子理論；在進化生物學中，自然界利用對稱來爭取生存。本書正是一個關於人類如何理解我們身處的奇異的對稱世界的故事。作者馬庫斯·杜·索托伊教授被譽為科學王國的大使。作為“流行數學之父”，他以通俗易懂的語言，不斷努力突破數學的學科邊界，分別從自然、美術、建築、音樂、物理、生物、化學、計算機、通信等領域討論了對稱的問題，尋找對稱的原理，帶你領略數學的美與浪漫。

內容簡介

本書講述的是一個關於人類如何理解這個奇異的對稱世界的探索故事，這一主題對於我們認識世界具有重要的意義。我們的眼睛和大腦被對稱的物體吸引，從球體到標識，從金字塔到五角大樓。對稱性指物體之間的動態關繫或聯繫，它無處不在：在化學和物理學中，對稱的概念解釋了晶體的結構和基本粒子理論；在進化生物學中，自然界的動植物利用對稱性來爭取生存。本書中，作者努力突破數學的學科邊界，通過對無處不在的對稱現像的探尋，與讀者分享科學之美。

作者簡介

◇ 英國皇家學會會士
◇ 美國數學會會士
◇ 牛津大學西蒙尼公眾理解科學教授
◇ 大英帝國勛章獲得者
◇ 英國皇家學會邁克爾·法拉第獎獲得者
◇ 倫敦數學協會貝維克獎獲得者
作者被譽為科學王國的大使，他創造了“流行數學”的概念，將復雜的數字和數學概念用形像生動、通俗易懂的語言表達出來。他的演講不但生動有趣，更會讓你意想不到地發現利用數學預見未來的方法，很像是國內流行的“百家講壇”式的學者。他常為《泰晤士報》和《衛報》寫文章，也為電臺和電視臺作評論，同時與英國BBC廣播公司保持長期合作。2001年，他贏得了倫敦數學會的貝維克獎(Berwick Prize)。2004年，他被英國《周日獨立報》評為英國最傑出的科學家之一。◇ 英國皇家學會會士
◇ 美國數學會會士
◇ 牛津大學西蒙尼公眾理解科學教授
◇ 大英帝國勛章獲得者
◇ 英國皇家學會邁克爾·法拉第獎獲得者
◇ 倫敦數學協會貝維克獎獲得者
作者被譽為科學王國的大使，他創造了“流行數學”的概念，將復雜的數字和數學概念用形像生動、通俗易懂的語言表達出來。他的演講不但生動有趣，更會讓你意想不到地發現利用數學預見未來的方法，很像是國內流行的“百家講壇”式的學者。他常為《泰晤士報》和《衛報》寫文章，也為電臺和電視臺作評論，同時與英國BBC廣播公司保持長期合作。2001年，他贏得了倫敦數學會的貝維克獎(Berwick Prize)。2004年，他被英國《周日獨立報》評為英國最傑出的科學家之一。
作者不僅在數學方面有著深厚的造詣，對人工智能算法有著獨到的理解，在本書中，作者在寫作、音樂、繪畫等藝術創造方面有著非凡的見解。閱讀本書，你將會驚嘆讀者思維之美妙、見識之廣博，更會驚嘆人類的創造力有著如此嚴密的邏輯和音符般的節奏。

目錄
譯者序
第1章8月：終點與起點1
8月26日正午，西奈沙漠2
自然的語言9
對稱探索者14
揚帆起航19
8月26日午夜，西奈沙漠26
第2章9月：當骰子再一次滾動29
9月1日，倫敦斯托克紐因頓30
9月10日，大英博物館36
畢達哥拉斯和12個五邊形組成的球體43
柏拉圖：從現實到抽像48
數學證明52目錄
譯者序
第1章8月：終點與起點1
8月26日正午，西奈沙漠2
自然的語言9
對稱探索者14
揚帆起航19
8月26日午夜，西奈沙漠26
第2章9月：當骰子再一次滾動29
9月1日，倫敦斯托克紐因頓30
9月10日，大英博物館36
畢達哥拉斯和12個五邊形組成的球體43
柏拉圖：從現實到抽像48
數學證明52
第3章10月：對稱的宮殿55
10月17日，前往格拉納達56
尋找寶藏57
三角形與六邊形，回轉與奇跡66
隱藏的對稱72
第4章11月：部落聚集79
11月1日，衝繩80
瘋狂的與不計其數的81
規律獵人86
綠色褲子和綠色抹茶91
黑箱94
數學遠足97
數學與歌舞伎：精英的舞臺99
第5章12月：聯繫103
12月5日，德國波恩，馬克斯-普朗克研究所104
數學詩篇：揭開方程式的奧秘109
數學決鬥114
三次方程式的爭議116
12月12日，馬克斯-普朗克研究所125
第6章1月:不可能事件129
1月23日，牛津130
麥哲倫海峽一瞥135
精神折磨138
洗牌方案145
脾氣乖戾的柯西147
魯菲尼的小錯誤152
隱沒的天纔154
第7章2月：革命159
2月13日，巴黎拉維萊特160
自由、平等、博愛164
方程的形狀168
遺失的手稿171
革命174
受審178
用數學逃避現實180
霍亂時期的愛情184
2月13日下午，巴黎拉德芳斯187
第8章3月：不可分割的形狀191
3月17日，斯托克紐因頓192
裝著數學論文的郵包193
素數對稱性195
紙牌戲法201
英俊與勇毅206
運用法律條文212
3月28日，斯托克紐因頓221
第9章4月：聲音的對稱223
4月5日，倫敦大橋224
32個段落的對稱227
搜尋模式232
鐘鳴的換序235
4月5日，泰晤士河邊的灘塗238
第10章5月：開發利用243
5月4日，牛津244
金字塔之舞：良藥與劇毒246
病毒：對稱讓你打噴嚏248
靈魂之鏡254
你要崩潰了……259
從檢錯到糾錯265
5月16日，耶路撒冷270
第11章6月：散落273
點燃導火索275
揚科的新發現279
“我長大後……想當數學家”283
24維雜貨店286
百寶箱對稱群290
費舍爾的鳳凰294
6月14日，斯托克紐因頓298
第12章7月：倒影299
月光304
數學博士、科學怪人307
7月5日，愛丁堡311
尋找月光318
拋到女王頭像322

前言

譯者序
“對稱”是一個對於人類來說再重要不過的概念。它無處不在，即便是我們自己，看起來也像一個“對稱”的產物，我們有左右對稱的胳膊、手、腿、腳、眼睛、耳朵……對稱以各種各樣的形態遍布我們所能感覺到和無法感覺到的各處。
從宏偉巨大的環狀星繫結構，到雨滴的完美球形，再到微觀世界晶體的生長、原子結構的排布，大到鯨魚、大像，小到微生物、病毒，大自然也遵循著“對稱”的規則創造著萬物生靈。
《國語·楚語·伍舉論臺美而楚殆》：“夫美也者，上下、內外、小大、遠近皆無害焉，故曰美。”
古希臘哲學家畢達哥拉斯曾說過：“美的線性和其他一切美的形體都必須有對稱形式。”
從中國明清兩代的皇宮紫禁城、歷朝歷代的園林建築，到古埃及金字塔、文藝復興時期歐洲裝飾繁復的大教堂，在信息交流不便的古代，信息的隔離似乎未對這些先祖造成隔閡，他們突破了時間與空間，在構建的原則上出奇地一致。譯者序
“對稱”是一個對於人類來說再重要不過的概念。它無處不在，即便是我們自己，看起來也像一個“對稱”的產物，我們有左右對稱的胳膊、手、腿、腳、眼睛、耳朵……對稱以各種各樣的形態遍布我們所能感覺到和無法感覺到的各處。
從宏偉巨大的環狀星繫結構，到雨滴的完美球形，再到微觀世界晶體的生長、原子結構的排布，大到鯨魚、大像，小到微生物、病毒，大自然也遵循著“對稱”的規則創造著萬物生靈。
《國語·楚語·伍舉論臺美而楚殆》：“夫美也者，上下、內外、小大、遠近皆無害焉，故曰美。”
古希臘哲學家畢達哥拉斯曾說過：“美的線性和其他一切美的形體都必須有對稱形式。”
從中國明清兩代的皇宮紫禁城、歷朝歷代的園林建築，到古埃及金字塔、文藝復興時期歐洲裝飾繁復的大教堂，在信息交流不便的古代，信息的隔離似乎未對這些先祖造成隔閡，他們突破了時間與空間，在構建的原則上出奇地一致。
在哲學的思考上，早期的西方哲學一直在試圖找出一個單極的絕對存在出來，但是哲學家發現，任何的單極絕對存在都會導致自己的論點滑向自己論點的反面：絕對的唯物主義，以物質為絕對存在，那麼就會導致物質成為一切的“神”，這樣就會使其論點無可救藥地變成唯心主義；相反，絕對的唯心主義，會以某一個“神”為絕對存在，這也就同時表明了否認其他一切的存在，那麼就會導致作為絕對存在的“神”無法被證明是存在的，而滑向它的反面—絕對的唯物主義。
這時，隻有對稱的出現纔能挽救這一切，因為隻有對稱纔能解決哲學思考中的相對性和絕對性問題。對稱其實就是以矛盾的相對性為表現的絕對性，矛盾便是此處哲學邏輯的形式，而對稱又以其和諧、合一的哲學邏輯內涵來統御矛盾形式，形成了一個內涵和形式相統一的邏輯絕對體。這樣纔能解決單極絕對所產生的謬誤。
自此，我們從哲學上認識世界纔走上正途，我們纔認識到真實的世界。
物理學的一個重要任務就是讓我們更好地認識這個世界，解釋自然。對稱性經常出現在物理存在的對像之中，比如外形、結構等。專門研究對稱的數學分支學科叫作群論。
物理和數學這兩個學科一直以來都有著緊密的不可分的關繫。縱觀物理發展的歷史，物理學每次革命性的突破，其標志都是有新的數學理論被引入物理學的範疇。
物理學第一次革命性的突破是力學，微積分的引入使得牛頓萬有引力定律可以被描述。
第二次革命是電磁學方面的突破，麥克斯韋發現了新的物質形態—場形態物質（如電磁波、光波等），而描述場形態物質需要依靠數學中的纖維叢理論。
第三次革命是愛因斯坦在構思廣義相對論時，發現用經典歐幾裡得幾何學無法描述引力波（場形態物質），因為在引力作用下，空間會發生扭曲，他求助了數學中的黎曼幾何，於是順利地建立了廣義相對論。
第四次革命便是量子力學。德國青年科學家海森堡為了解決微觀世界的問題，創立了矩陣力學，並提出不確定性原理及矩陣理論；同時，奧地利科學家薛定諤開發了一套波動力學。後來，薛定諤證明了，矩陣力學和波動力學在數學上是同一回事，也就是今天的量子力學。量子力學則是以線性代數理論為基礎的。
今天，物理學家已經非常重視研究對稱問題了。而數學家對研究對稱的數學分支學科—群論，早已經開展了很多工作，並且也取得了很多成果。物理學在不斷地發展，它的概念越來越抽像，物理學的研究日益需要向數學求助、靠攏。
這本書深入淺出地討論了對稱、對稱群、群論，最後將大家引向群論的終極目標—“魔群”以及“月光”。
這本書的第1～5章由孫天翻譯，第6～9章由陳浩翻譯，第10～12章由王曉燕翻譯。全書以一種非專業人士也能看懂的語言，分別從自然、美術、建築、音樂、物理、生物、化學、計算機、通信等領域談論了關於對稱的問題，給人以深思和啟發。

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