出版時間:2010-4 出版社:上??萍冀逃霭嫔?nbsp; 作者:(美) 塞費 頁數(shù):271 譯者:隋竹梅
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前言
文明,注定要走向末日?! ‘斘覀兡闷鹨槐緯鴾蕚溟喿x的時候,“文明,注定要走向末日”這句話??峙率俏覀冏畈幌胧紫茸x到的內(nèi)容。然而,這是事實。人類.還有宇宙中的所有生命,都將消亡。不管我們的文明變得多么先進,不管我們是否具有能夠在星際間飛躍的本領(lǐng),不管我們的壽命是否能夠達到600歲,在這個可觀測宇宙最后一個生命停止呼吸之前,只剩下一段有限的時間。信息定律封住了我們的命運,就像它封住了宇宙本身的命運一樣?! ⌒畔ⅲ╥nformation)這個詞,戲耍著計算機的想象力,逗弄著電腦主機和網(wǎng)絡高速公路:總之,計算機的引進和普及,成為家喻戶曉的信息革命。然而。計算機科學只是眾所周知的信息論主導思想的一個很小的方面。雖然這個理論實際上指揮著計算機如何工作,但是它所做的遠遠不止這些。它在許多不同范圍內(nèi)支配著客體的行為,它說明了原子如何相互作用,說明了黑洞如何吞噬恒星。信息論的規(guī)則描述了宇宙將如何死亡,并闡明整個宇宙的結(jié)構(gòu)。即使沒有計算機,信息論仍然會成為20世紀物理學第三次了不起的革命。
內(nèi)容概要
宇宙,或許就是一臺龐大的計算機。這是作者在本書中對宇宙做出的結(jié)論。作者從信息的特點開始談起,詳細論述了信息論和量子計算,向我們展示了一種不可思議的拜占庭式宇宙的情景,涉及生命的本質(zhì)、熱力學、相對論、量子力學、黑洞、多重宇宙,直至宇宙的命運。本書資料翔實,內(nèi)容豐富多彩,思路清晰,觀點明確,讀后使人對宇宙肅然起敬。對物理學感興趣的讀者,不妨展卷一讀。
作者簡介
查爾斯·塞費(Charles Seife),是耶魯大學數(shù)學碩士,紐約大學新聞系副教授。為《科學》(Science)、《新科學家》(New Scientist)、《科學美國人》(Scientific American)、《經(jīng)濟學家》(The Economist)等多家雜志撰稿。著有《零》(Zero)、《始與終》(Alpha & Omega)等作品,曾獲美國筆會瑪莎·布蘭德獎。
書籍目錄
致謝前言第一章 冗余度第二章 妖魔第三章 信息第四章 生命第五章 比光更快第六章 悖論第七章 量子信息第八章 沖突第九章 宇宙附錄A 對數(shù)附錄B 熵與信息
章節(jié)摘錄
第二章 妖魔 1906年9月5日下午,玻爾茲曼找來一小段繩子,將繩子的一端纏在木制窗框上。也就是在這時,他的夫人和女兒正在度假勝地奧匈帝國的杜伊諾城海灣興高采烈地蕩槳劃船。接著,玻爾茲曼在繩索的另一端草草系上一個套,自縊身亡。他的女兒發(fā)現(xiàn)了他的遺體?! 〔柶澛哪贡峡讨粋€很簡單的方程式:S:k logW。而這個方程式,即將使兩個似乎毫無關(guān)聯(lián)的物理學領(lǐng)域發(fā)生變革。第一個領(lǐng)域是熱力學領(lǐng)域。熱力學涉及支配熱、能和功的定律,所以它是物理學中最有力的定律之源。第二個領(lǐng)域是信息論領(lǐng)域。玻爾茲曼沒有能夠活著看到第二個領(lǐng)域的誕生?! ∽畛?,熱力學和信息論看起來好像沒有共同之處。熱力學研究的是非常具體的思想,而這些思想是任何一個19世紀工程師都十分重視的。熱、能、功,它們使工廠運轉(zhuǎn)、蒸汽機轟鳴、鑄造場發(fā)光。而信息卻是容易消散而抽象的東西。我們無法把信息放進煉鋼爐讓它使鋼熔化,也無法把它送進工廠讓它紡織羊毛。但是,信息論卻根植于熱力學中。在熱力學和信息論這兩個領(lǐng)域里,都可以說是群魔亂舞?! ?8世紀下半葉,歐洲大陸動蕩不安,法國也不例外。1789年的法國大革命廢黜了路易十六,他最后被送上斷頭臺。在以后若干年的暴力狂熱中,一大批公民也步他們君主之后塵,被送進墳墓,其中包括杰出的法國科學家拉瓦錫?! ±咤a為化學學科的誕生作出了貢獻。他的實驗表明,化學反應既不消滅質(zhì)量,也不創(chuàng)造質(zhì)量。例如,當某種東西燃燒的時候,生成物的質(zhì)量總是與反應物的質(zhì)量相等的,這就是我們現(xiàn)在所知道的質(zhì)量守恒定律。他還證明,燃燒過程是由空氣中的一種物質(zhì),即氧引起的。拉瓦錫的著作《化學基礎(chǔ)》,發(fā)表于法國大革命開始的同一年,他為化學這個嶄新科學領(lǐng)域打下基礎(chǔ),其中他列出一套“元素”,這些元素是不能夠再進一步分解的最基本的物質(zhì),這里面既包括氧,也包括氫、氮、汞及其他一些元素。知道這些元素的存在,現(xiàn)在已經(jīng)成為化學家的本能。但是拉瓦錫的“元素”中有一種對現(xiàn)代科學家來說是陌生的,這就是卡路里?! ±咤a同那些與他同時代的大多數(shù)科學家都認為,卡路里是一種看不見的液體,能夠從一個物體流向另一個物體,它決定著物體的冷熱程度。拉瓦錫認為,一個灼熱的鐵塊,滴淌著卡路里,而一塊冰冷的大理石,根本沒有多少卡路里。如果我們讓這塊鐵接觸這塊大理石,從理論上說,卡路里就會從鐵塊向大理石流動,使鐵塊變涼,使大理石變熱。 這是一種錯誤觀念,不過拉瓦錫本人并沒有活著看到卡路里理論被推翻。拉瓦錫出身于貴族家庭,在法國恐怖統(tǒng)治時期,他受到官員們的猜忌,有些人想方設(shè)法要除掉他。1794年,他被指控給煙草灑水以增加重量,犯有盤剝百姓之罪而遭逮捕。5月8日,拉瓦錫被送上斷頭臺,也斷送了輝煌的前程。 拉瓦錫有位美麗的夫人,叫做安妮。她再婚的第二任丈夫湯普森后來證明了拉瓦錫的卡路里只不過是種幻想。湯普森于1753年生于美國馬薩諸塞州,他是英國間諜,任務是報告他的革命移民同事的動向,為此他后來不得不逃離美圍。湯普森在歐洲四處奔波,與安妮結(jié)婚以后又離婚,后來他在巴伐利亞軍隊中做了工程師。 當時的歐洲動蕩不安,火炮的需求量很大,湯普森的部分工作就是監(jiān)造火炮。工人們拿來鏜具,在炮筒上鉆洞。湯普森注意到,有的鉆頭很鈍,鉆不進金屬,只是不斷地研磨而鉆不下去,但是卻能夠產(chǎn)生熱。隨著鉆頭不斷地轉(zhuǎn)動,炮筒變得越來越熱。只要鉆頭不停地轉(zhuǎn),它就會保持熱?! ∵@種情況用卡路里理論解釋不通。如果熱的產(chǎn)生是因為某種液體從鉆頭流向炮筒,那么到了某個點,這種液體的供應就會用盡。相反,只要鉆頭轉(zhuǎn)動,就不斷產(chǎn)生熱,好像轉(zhuǎn)動的鉆頭存在無限量的卡路里。一個小小的鉆頭怎么可能產(chǎn)生無限量的液體呢? 湯普森的火炮表明,熱并不是由看不見的液體產(chǎn)生的,鉆頭通過摩擦火炮的金屬在做功,而所做的功轉(zhuǎn)化成熱。(人的兩手摩擦時,就是在做功。還有一件事不那么明顯,就是在寒冷的冬天我們會發(fā)抖,而發(fā)抖時你正在將所做的功轉(zhuǎn)化成熱。)若干年之后,科學家才充分認識到,熱現(xiàn)象和物理運動所做的功之間是有密切聯(lián)系的。正是由于這一認識,一個嶄新的科學領(lǐng)域建立起來了,這就是熱力學。 歐洲的革命并非全都是政治性的。國王可以被推翻,古老的生活方式和陳舊的觀念也能得到改變。熱力學這門科學,正是誕生在這場滌蕩最后封建殘余的革命運動之中。在整個歐洲,發(fā)明家和企業(yè)家想要使勞動密集型生產(chǎn)自動化。他們發(fā)明了比人力和畜力更強大、速度更快的機器。軋棉機、動力織布機、火車頭,所有這些發(fā)明出來的機器都不需要支付工資,因而使工業(yè)家賺取了空前大的利潤。然而,與此同時,這些發(fā)明都需要動力使它們做功。 在工業(yè)革命之前,人力、畜力、水力等已經(jīng)為當時的機器提供了足夠的動力資源。然而,工業(yè)革命時期的機器所需要的動力超過老機器的需求,于是,“發(fā)動機”誕生了。其中最著名的就是蘇格蘭發(fā)明家瓦特于1769年申請了專利的發(fā)動機:一種樣子復雜的蒸汽機。 蒸汽機從原理上講很簡單。首先,需要火?;鸢阉疅_產(chǎn)生蒸汽。蒸汽比同量的水占據(jù)的空間多,因為蒸汽能夠膨脹。蒸汽膨脹的時候做功:它推動活塞,活塞又推動輪子或舉起石頭或抽水。然后,蒸汽或者飛散到空中,或者進入置于大氣中的冷卻室并冷卻,流回燒火加熱的地方,開始新的循環(huán)。 甚至可以更抽象地說,蒸汽機位于高溫物體(火)和低溫物體(空氣)之間。通過蒸汽運動,熱從高溫庫流向低溫庫。在循環(huán)結(jié)束時,熱物體變得冷一些(需要不斷添加燃料,保持火不斷燃燒),冷物體變得熱一些(蒸汽把周圍的空氣稍微加熱)。就在熱流動的過程中,蒸汽機吸收了一部分能,然后做有用功。只要冷庫和熱庫存在溫差,這臺理想的蒸汽機(熱機),就會不斷地工作下去。
媒體關(guān)注與評論
宇宙可能就是一臺龐大的計算機——這是塞費關(guān)于信息論和量子計算的新書《解碼宇宙》的結(jié)論中最終的、別具匠心的比喻。在你讀完他對熱力學、相對論、量子力學、黑洞以及多元宇宙等方面清楚明晰的闡述后。你就會得到這樣的印象.盡管你會覺得這種觀點看起來似是而非。對于昔日的文科主修生以及用右腦思考的那些人來說,塞費是其中的佼佼者:他清晰而透徹的比喻以及毫不含糊的描述『加上齊梅特(Matt Zimet)的精美插圖1,在物理學的一些最離奇、最違反直覺的領(lǐng)域中,為讀者提供了極為可靠的根據(jù)。閱讀此書,是讓你茅塞頓開的好辦法……《解碼宇宙》容納了關(guān)于存在之根本的豐富信息?! 猄aIon.com 這本書的出版很及時.而且塞費為這個毫無疑問非常難以說明白的話題做了很出色的工作?!督獯a宇宙》是一次令人欽佩的努力,它為一個常常是用枯燥詞匯來描述的題目帶來了生氣。塞費清楚地證明了信息深深地滲透并關(guān)系著邏輯學、純數(shù)學以及支配著人類世界可能性的那些定律?! 缎驴茖W家》(New,Scientist)
編輯推薦
宇宙可能就是一臺龐大的計算機——這是塞費關(guān)于信息論和量子計算的新書《解碼宇宙》的結(jié)論中最終的、別具匠心的比喻。在你讀完他對熱力學、相對論、量子力學、黑洞以及多元宇宙等方面清楚明晰的闡述后。你就會得到這樣的印象,盡管你會覺得這種觀點看起來似是而非。對于昔日的文科主修生以及用右腦思考的那些人來說,塞費是其中的佼佼者;他清晰而透徹的比喻以及毫不含糊的描述,在物理學的一些最離奇、最違反直覺的領(lǐng)域中,為讀者提供了極為可靠的根據(jù)。閱讀此書,是讓你茅塞頓開的好辦法。
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