本套装集结了《第一推动丛书·25周年纪念版》中关于量子物理最经典的五本著作——《量子之谜》《宇宙的琴弦》《不同的宇宙》《时间之箭》《存在之轻》。
《量子之谜——物理学遇到意识》：量子力学获得了惊人的成功，至今没有一项理论预言是错的，然而量子力学还是显得迷雾重重。它告诉我们，物理实在是由观察产生的，并且这种“幽灵作用”能够在两个相距遥远的事件之间瞬时传递——无需借助物理力。从人类的角度来看，量子力学使物理学遭遇到意识问题。本书描述了一些无可争议的实验事实以及量子理论对它们的公认解释，借助于风趣的故事和量子理论创立者们的趣闻轶事，用非专业术语浅显明了地阐述了现今各种各样的解释以及每一种这类解释如何遇到意识上的困境，同时介绍了近年来对量子力学的基础和奥秘的研究和应用的进展。简言之，这是一本由资深专家用平实的大众语言撰写的，融亲身经历和当今理论前沿、技术前沿为一体的不可多得的枕边书。
《宇宙的琴弦》：本书解释了爱因斯坦、海森伯以来的主要物理学成就，不但能具体提供一些现代物理学的基本材料，如狭义相对论、广义相对论和量子力学；同时也能把从四面八方走来寻求统一理论的研究者们动人的兴奋和激动传给大家。本书通过类比和比喻，尽量避开了专业术语和数学方程，让读者对科学家如何达到当今的宇宙概念有一个直觉的认识。 当今世界弦理论的大师、普林斯顿高级研究所的惠藤，这样评价本书：“每个对理论物理学好奇的人将会对本书爱不释手。
《不同的宇宙》：《不同的宇宙》是一本真正具有启智意义的书，诺贝尔奖获得者罗伯特·劳克林认为科学前沿就在我们脚下。他用极为生动的语言讲述了量子行为的神奇世界是如何渗透在我们熟悉的日常生活中。他没去寻找终极理论。而是在思考世界的突现性质——就是晶体保持其形状和硬度的那种性质，它起源于大量原子的自组织——并且向我们展示了为什么说物理学的基本规律事实上也是突现性的。
《时间之箭》：《第一推动物理系列:时间之箭》论证了现代科学理论关于时间的最普遍观点。时间就像一只箭，射向未知的前方，把过去永远留在后面。作者回顾了3个世纪的科学史，大胆地对牛顿力学、爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论、量子力学以及最近的混沌理论进行了重新解释。作者引导读者济览了所有企图解开时间奥秘的重要科学理论。他们探究时间的物理理论——牛顿力学，爱因斯坦的相对论，量子理论与势力学——以及考查更广泛的时间昭示：时间如何出现在诗、化学到生物学——从”马维尔的双翼战车”和”生理时钟”到造成旅行时差和星期一早晨沮丧心情的原因。 最后他们总结各种不同的时间阐释，描述出一种崭新方式赋予时间方向感，并呼吁要找出能涵盖时间箭头的全新理论。“时间”仍是人类最难解答的谜之一，虽然当今重要科学理论都有它的踪迹，但是仍然缺乏明确的对”时间”的科学解释。例如：时间在很多重要的科学理论中没有方向，是“可逆的”。
《存在之轻》：几乎在不知不觉中，我们对自然界最深层次实在的理解在过去的四分之一世纪里已经有了重大改变、现在我们己非常接近于长期寻求的突破：自然界基本力的大统一。作为一位深受欢迎的物理学家，诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克一直在这片新天地的舞台上扮演主角。通过超越旧的物质和空间观念，他诠释了一个全新的发现：物质是由几乎无重量的单元构造的。纯能量是质量的最终之源，维尔切克把这个发现称为“存在之轻”但他向我们展示的远不止这些、空间绝不是单纯的容器，不是空无一物和被动的它是一种动态的网格——一种现代意义上的以太，网格要比任何“基本”粒子更基本；其自发活动产生并消灭着粒子这种对物质和“虚空”的新认识解释了引力为什么那么微弱，并使自然界所有力的大统一图像变得格外清晰。本书是探索这些革命性概念的意义的第一本著作，维尔切克向我们展示了迷人宇宙的全新图像，并憧憬了基础物理学新的黃金时代。
编辑推荐
作者简介
布鲁斯·罗森布鲁姆，美国加州大学圣克鲁斯分校物理系名誉教授，前系主任。
弗雷德·库特纳，美国加州大学圣克鲁斯分校物理系讲师。
布莱恩·R. 格林，毕业于哈佛大学，在牛津大学获博士学位，是罗德学者（Rhodes Scholars）。1990年，他来到康奈尔大学物理系，1995年被聘为教授，1996年到哥伦比亚大学任物理学和数学教授。他曾在20多个国家开过普及和专业讲座，公认在超弦理论中有过许多开拓性的发现。他还曾出演过《生活大爆炸》。他现在住纽约绮色佳。
罗伯特·B.劳克林，斯坦福大学Robert M.and Anne Bass物理学讲席教授。1998年，他因在分数量子霍尔效应方面的工作而分获诺贝尔物理学奖。
彼得·柯文尼博士，在威尔斯大学担任物理化学教授，曾是牛津凯博学院的研究员。曾经和诺贝尔化学奖得主伊里亚·普利高金教授一起从事研究工作。现居北威尔斯的可温湾。
罗杰·海菲尔德博士，伦敦通讯日报的科学编辑。曾当选1987年最佳年度医学报道记者，1988年最佳年度科学报道记者以及1989年最佳年度专业报道记者。现居伦敦格林威治。
弗兰克·维尔切克，麻省理工学院物理学赫尔曼·费施巴赫讲座教授。2004年荣获诺贝尔物理学奖。他的书《渴望和谐》曾荣登当年度《纽约时报》畅销书榜。维尔切克一直是“全美最佳科普作品”和The Norton Anthology of Lighth Verse排行榜的入围人选。他与妻子Betsy Devine一起住在坎布里奇。
目录
量子之谜
版权信息
总序
再版序 一个坠落苹果的两面：极端智慧与极致想象
致谢
第二版 前言
第1章 爱因斯坦为何称其为“幽灵”
物理学领域的难言之隐
争议
量子理论的解释
第2章 造访纳根帕克——一个量子寓言
序幕：前往纳根帕克的自信的访客
第3章 牛顿世界观：普适的运动定律
古希腊科学的贡献及其致命缺陷
中世纪和文艺复兴时期的天文学
伽利略关于运动的新思路
实验方法
可靠的科学
牛顿世界观
普适的运动定律和万有引力
《原理》
牛顿的遗产
决定论
物理实在
可分离性
还原论
充分的解释
通过类比超越物理
第4章 经典物理学还剩下什么
光的故事
电磁力
能量
相对论
您好，量子力学
第5章 量子概念如何切入物理学
不情愿的革命者
三级技术专家
博士后
王子
第6章 薛定谔方程——新的普适运动定律
波动方程
波函数
波场
薛定谔对波场的最初（错误）解释
波场的公认解释
本质上就是概率的
第7章 双缝实验——观察者问题
双缝实验的盒子对版本
“干涉实验”
“哪个盒子”实验
量子之谜
历史创造
量子谜团能经实验演示吗
量子理论描述
第8章 难言之隐
第9章 全球经济的三分之一
激光器
晶体管
电荷耦合器件（CCD）
磁共振成像（MRI）
未来前景
第10章 太棒了，神奇的哥本哈根
哥本哈根学派的解释
怎样的哥本哈根解释才是可接受的
哥本哈根解释的三大支柱
对哥本哈根解释的接受和不安
哥本哈根解释概要
第11章 众说纷纭的薛定谔猫
盒子里的猫的故事
不公正的偷窥
对薛定谔故事的回应
薛定谔的猫在今天
第12章 寻求真实世界EPR
回避海森伯
晴天霹雳
偏振光
偏振光子
孪态光子
EPR
玻尔对EPR的回应
第13章 幽灵作用——贝尔定理
约翰·斯图尔特·贝尔
贝尔的动机
贝尔定理
贝尔不等式的推导
显式模型
实验1
实验2
实验3
实验4
实验检验
量子理论预言的究竟是什么
实验结果的底线
违反贝尔不等式把我们带到了何处
可分性
贝尔宣告了爱因斯坦的终结吗
第14章 实验形而上学
宏观结果
宏观方案
生物学中的量子现象？
超越传统智慧
第15章 如何持续——量子之谜的解释
物理学家与意识
为什么需要解释
当今具有争议的十一大解释
退相干和退相干历史解释
多世界解释
相互作用解释
哪种解释能够实现
第16章 意识之谜
什么是意识
自由意志
从贝克莱到行为主义
意识的“硬问题”
计算机有意识吗
第17章 意识之谜遭遇量子之谜
“正统”解释
我们需要有意识的观察者吗
意识和还原论
机器人论证
意识的唯一客观证据
位置很特殊
两个谜团
意识的两种量子理论
量子力学的心理学解读
量子力学支持神秘论吗
类比
异常现象
第18章 意识和量子宇宙
黑洞、暗能量和宇宙大爆炸
人存原理
临别思考
译后记 译者谨识于京北回龙观
注释
宇宙的琴弦
版权信息
总序
再版序 一个坠落苹果的两面：极端智慧与极致想象
为布莱恩·格林《宇宙的琴弦》喝彩
序
1 知识的边缘
第1章 同一根弦
三次冲突
最小的宇宙：关于物质的认识
力——光子在哪儿
弦理论：基本思想
弦理论：万物的统一理论
弦理论现状
2 空间、时间和量子的困境
第2章 空间、时间和观众的眼睛
直觉和错觉
相对性原理
光速
事实和结论
同时性
时间的延缓
运动的生命
谁在运动
空间的收缩
在时空里运动
E=mc2呢
第3章 卷曲与波澜
牛顿的引力论
牛顿引力与狭义相对论不相容
爱因斯坦最快乐的思想
加速度与时空弯曲
广义相对论基础
几个缺点
矛盾解决了
再谈时间弯曲
广义相对论的实验验证
黑洞、大爆炸和空间膨胀
广义相对论对吗
第4章 奇异的微观世界
量子框架
炉子里太热了
世纪之交的能量包
能量包是什么
是光还是粒子
物质都是波
什么波
费恩曼的图景
古怪的量子
第5章 渴望新理论：广义相对论与量子力学
量子力学的核心
量子场论
信使粒子
规范对称性
广义相对论与量子力学
3 宇宙交响曲
第6章 万物都是音乐：超弦理论的基础
弦理论简史
还是希腊人的原子吗
通过弦理论走向统一
弦的音乐
硬弦的结果
弦理论中的引力和量子力学
粗略的回答
花招
准确地回答
弦外
第7章 超弦的“超”
物理学定律的本质
自旋
超对称与超伙伴
弦理论之前的超对称
弦理论中的超对称
“多”的烦恼
第8章 看不见的维
习惯的错觉
卡鲁扎的理论和克莱茵的改进
水管世界的生命
高维下的统一
现代卡鲁扎—克莱茵理论
多维的弦理论
几个问题
多维的物理意义
卷缩的空间像什么
第9章 证据：实验信号
四面楚歌
走向实验
数不尽的可能
超粒子
分数电荷
几点猜想
评判
4 弦理论与空间结构
第10章 量子几何
黎曼几何
宇宙大舞台
新特征
缠绕的弦
弦的状态
争论
三个问题
两个距离
最小尺度
结论普遍吗
镜像对称
镜像对称的物理学和数学
第11章 空间结构的破裂
诱人的翻转
镜像图景
一步步往前
策略
爱因斯坦暮年归宿的深夜的课堂
周末的六箱啤酒
真理时刻
惠藤的方法
影响
第12章 超越弦：寻找M理论
第二次超弦革命
近似方法
微扰论的一个经典例子
弦理论的微扰方法
近似真的近似吗
弦理论方程
对偶性
对称性的力量
弦理论的对偶性
小结
超引力
M理论是什么
M理论与对偶网
宏图
M理论的奇异特征：膜的民主
那些东西能回答弦理论未解决的问题吗
第13章 从弦/M理论看黑洞
黑洞和基本粒子
弦理论能让我们往前走吗
撕裂空间结构
E—mail风
重回黑洞和基本粒子
黑洞“消融”
黑洞熵
黑洞有多黑
走进弦理论
黑洞的未解之谜
第14章 宇宙学的沉思
宇宙学标准模型
大爆炸的检验
从10-43秒到0.01秒
宇宙学疑难
暴胀
宇宙学和弦理论
开端有团普朗克尺度的火球
为什么是3维呢
宇宙学和卡—丘空间
开始之前
M理论与力的融合
宇宙学的沉思和终极理论
5 21世纪的统一
第15章 远望
弦的基本原理是什么
什么是真正的空间和时间，我们离得了它们吗
弦理论会重塑量子力学吗
弦理论能经受实验的检验吗
科学的解释有极限吗
走向未来
注释
科学名词解释
推荐读物
译后记
重印后记
注释
不同的宇宙
版权信息
总序
再版序 一个坠落苹果的两面：极端智慧与极致想象
致中国读者
前言
致谢
第1章 前沿定律
第2章 与不确定性相伴
第3章 登上牛顿马车
第4章 水、冰和汽
第5章 薛定谔的猫
第6章 量子计算机
第7章 冯·克利青
第8章 我在晚宴上解决了它
第9章 核家族
第10章 时空结构
第11章 小饰件的嘉年华会
第12章 保护的暗边
第13章 生命原理
第14章 星球武士
第15章 阳光下的野餐桌
第16章 突现论时代
注释
译后记
注释
时间之箭
版权信息
彩插
总序
再版序 一个坠落苹果的两面：极端智慧与极致想象
前言
序
第1章 时间的形象
第2章 牛顿物理学的兴起：时间失去了方向
第3章 时间使爱因斯坦受挫
第4章 时间的量子跃迁
第5章 时间之箭：热力学
第6章 创造性演化
第7章 时间之箭与生命之箭
第8章 统一的时间景象
第9章 未结束的探索
存在之轻
版权信息
总序
再版序 一个坠落苹果的两面：极端智慧与极致想象
关于书名
阅读导引
1 质量起源
第1章 把握“世界”
感官与世界模型
力量、意义和方法
质量的中心地位
第2章 牛顿第零定律
上帝与第零定律
走向真实
衰落
质量有起源吗？
第3章 爱因斯坦第二定律
寻找新定律，变简单
爱因斯坦第二定律
FAQ
第4章 物质的构成
构件
第5章 内在的九头蛇
费米龙
与费米龙搏战
九头蛇
第6章 基本粒子并不基本
夸克：β版的发布
夸克1.0版：借助于超级闪光纳米显微镜
部分子
过于简单
渐近自由（不带电的荷）
夸克和胶子2.0版：你相信你就看得到
第7章 对称性化身
螺母和螺栓，集线器和棍棒
夸克和胶子3.0版：对称性化身
第8章 网格（以太的韧性）
以太简史
狭义相对论和网格
胶子和网格
物质网格
所有网格之母：度规场
网格的量度
概要
第9章 计算物质
32维的玩具模型
拉普拉斯恶魔与网格地狱
大（数）运算
第10章 质量起源
第一个概念：发展中的风暴
第二个概念：昂贵的抵消
第三个概念：爱因斯坦第二定律
附注
第11章 网格的乐章：两个方程一首诗
第12章 深刻的简单性
完美性支持复杂性：萨里耶利、约瑟夫二世和莫扎特
深刻的简单性：福尔摩斯、牛顿和年轻的麦克斯韦
压缩，解压缩，和（不）可控性
2 引力之微弱
第13章 引力微弱吗？是的，感觉是这样
第14章 引力微弱吗？不，理论如是说
普适性和统一性
第15章 正确的问题
第16章 完美的答案
毕达哥拉斯的见解，普朗克单位
统一记分卡
下一步骤
3 美的真理性
第17章 统一性：塞壬之歌
核心理论：选择比特
评论
荷账本
塞壬之歌
第18章 统一性：透过镜片，还是漆黑一片
对对称性说不
纠正我们的愿景
近乎理想的结果
第19章 真理化
加倍下注：更大的统一
第20章
统一超对称性
对校正结果的校正
也适用于引力
第21章 期待新的黄金时代
超级强子对撞机项目
暗物质的平衡
才闻足下音，又遇其他事
尾声 光滑的鹅卵石，漂亮的贝壳
无法解释的质量
回眸暗物质
最后的话
致谢
附录A 粒子有质量，世界有能量
附录B 多层多色宇宙超导体
宇宙超导：电弱层
宇宙超导：强弱层
附录C 从“不错”到（也许）对
术语解释
注释
引用说明
译后记
注释
彩插
前言
《第一推动丛书》编委会
科学，特别是自然科学，最重要的目标之一，就是追寻科学本身的原动力，或曰追寻其第一推动。同时，科学的这种追求精神本身，又成为社会发展和人类进步的一种最基本的推动。
科学总是寻求发现和了解客观世界的新现象，研究和掌握新规律，总是在不懈地追求真理。科学是认真的、严谨的、实事求是的，同时，科学又是创造的。科学的最基本态度之一就是疑问，科学的最基本精神之一就是批判。
的确，科学活动，特别是自然科学活动，比起其他的人类活动来，其最基本特征就是不断进步。哪怕在其他方面倒退的时候，科学却总是进步着，即使是缓慢而艰难的进步。这表明，自然科学活动中包含着人类的最进步因素。
正是在这个意义上，科学堪称为人类进步的“第一推动”。
科学教育，特别是自然科学的教育，是提高人们素质的重要因素，是现代教育的一个核心。科学教育不仅使人获得生活和工作所需的知识和技能，更重要的是使人获得科学思想、科学精神、科学态度以及科学方法的熏陶和培养，使人获得非生物本能的智慧，获得非与生俱来的灵魂。可以这样说，没有科学的“教育”，只是培养信仰，而不是教育。没有受过科学教育的人，只能称为受过训练，而非受过教育。
正是在这个意义上，科学堪称为使人进化为现代人的“第一推动”。
近百年来，无数仁人志士意识到，强国富民再造中国离不开科学技术，他们为摆脱愚昧与无知做了艰苦卓绝的奋斗。中国的科学先贤们代代相传，不遗余力地为中国的进步献身于科学启蒙运动，以图完成国人的强国梦。然而可以说，这个目标远未达到。今日的中国需要新的科学启蒙，需要现代科学教育。只有全社会的人具备较高的科学素质，以科学的精神和思想、科学的态度和方法作为探讨和解决各类问题的共同基础和出发点，社会才能更好地向前发展和进步。因此，中国的进步离不开科学，是毋庸置疑的。
正是在这个意义上，似乎可以说，科学已被公认是中国进步所必不可少的推动。
然而，这并不意味着，科学的精神也同样地被公认和接受。虽然，科学已渗透到社会的各个领域和层面，科学的价值和地位也更高了，但是，毋庸讳言，在一定的范围内或某些特定时候，人们只是承认“科学是有用的”，只停留在对科学所带来的结果的接受和承认，而不是对科学的原动力——科学的精神的接受和承认。此种现象的存在也是不能忽视的。
科学的精神之一，是它自身就是自身的“第一推动”。也就是说，科学活动在原则上不隶属于服务于神学，不隶属于服务于儒学，科学活动在原则上也不隶属于服务于任何哲学。科学是超越宗教差别的，超越民族差别的，超越党派差别的，超越文化和地域差别的，科学是普适的、独立的，它自身就是自身的主宰。
湖南科学技术出版社精选了一批关于科学思想和科学精神的世界名著，请有关学者译成中文出版，其目的就是为了传播科学精神和科学思想，特别是自然科学的精神和思想，从而起到倡导科学精神，推动科技发展，对全民进行新的科学启蒙和科学教育的作用，为中国的进步做一点推动。丛书定名为“第一推动”，当然并非说其中每一册都是第一推动，但是可以肯定，蕴含在每一册中的科学的内容、观点、思想和精神，都会使你或多或少地更接近第一推动，或多或少地发现自身如何成为自身的主宰。
精彩书摘
爱因斯坦很快就问起我们关于量子力学课的事情。他赞同我们的主讲老师选用戴维·玻姆的书作教材，他问我们是否喜欢玻姆对量子理论所暗示的奇异性质的处理。我们无法回答，因为课上老师让我们跳过教材的这一部分，将注意力集中在题为“量子理论的数学形式体系”一节。爱因斯坦坚持与我们探讨关于这一理论的真正含义，但他所关注的问题是我们不熟悉的。我们的量子物理课程侧重的是这一理论的运用而不是它的意义。爱因斯坦对我们对这个问题的反应感到失望，于是谈话便随之结束了。
很多年以后我才明白，爱因斯坦为什么这么关注量子理论的神秘影响。我不知道，早在1935年他便指出，这个理论需要以一地的观察能够在无须任何物理力的作用下瞬时影响到遥远之处所发生的事情为前提。他将这种实际上并不存在的性质讥讽为“幽灵作用”。这令量子理论的推动者们倍感诧异。
爱因斯坦还为下述理论陈述所困扰：如果你观察小的对象，譬如说某处的一个原子。结果却造成因为你的观察而使它跑到别处去了。这种效应对于大的物体是否适用呢？原则上，是的。作为嘲笑量子理论的例子，爱因斯坦曾半开玩笑地对一位物理学同行说，他是否相信月亮的存在只有在看到它时才算。根据爱因斯坦的理解，如果你认真对待量子理论，你就必须否认存在一个独立于观察的物理实在世界。这是一项非常严重的质疑，因为量子理论不只是许多物理学理论中的一种，而更是整个物理学的基本框架。
本书着重于量子理论中那些困扰爱因斯坦的神秘推断。这些推断大致出现于从他1905年最初建议的量子学说直到他去世后的半个世纪的时间里。在与爱因斯坦交谈的那个晚上之后，我几乎没有想过量子的古怪性质，即物理学家所称的“测量问题”。作为研究生，我曾对“波粒二象性”问题感到疑惑。它是这样一种疑难：如果你以这种方式来观察，你可以证明原子是一个物质聚集于一处的致密客体；但如果你用另一种方式来观察，你得到的结果完全是另一码事儿。你能确信原子不是一个致密物体，而是在广泛区域里传播的波。这一矛盾让我困惑，但我以为，如果花上几个小时来仔细思索，我能够想得通，就像我的老师那样。但作为一名研究生，我有更紧迫的事情要做。我的博士论文涉及大量的量子理论，但像大多数物理学家那样，我很少关心这一理论的深层含义，更没有意识到它远远超出了单纯的“波粒二象性”范围。
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