无言的宇宙:隐藏在24个数学公式背后的故事

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[美] 达纳·麦肯齐 著
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店铺: 炫丽之舞图书专营店
出版社: 北京联合出版公司
ISBN:9787550244658
商品编码:29866883520
包装:平装
出版时间:2015-05-01

具体描述

基本信息

书名:无言的宇宙:隐藏在24个数学公式背后的故事

定价:49.8元

作者:(美)达纳·麦肯齐

出版社:北京联合出版公司

出版日期:2015-05-01

ISBN:9787550244658

字数:17000

页码:

版次:1

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.4kg

编辑推荐


◆《数学之美》之后,值得数学迷和文科生期待的数学科普书。

◆一本“数学史话”,一部关于数学公式的史诗性著作:从1 1=2,到爱因斯坦质能公式E=mc,看24个公式如何改变人类历史进程。

◆用诗意文字讲述公式之美,科普性、知识性和故事性结合,100余幅高清珍贵插图,全彩印刷,让神秘、抽象的公式“活起来”!

◆“美国数学政策联合会年度传播奖”。

◆送给数学爱好者和青少年的礼物。

 

 

 

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内容提要


《无言的宇宙》向你讲述的是人类历史上24个美丽而的公式背后的故事,从基本的1 1=2到揭示电磁现象的“麦克斯韦方程”,从的E=mc到神秘的“汉密尔顿的四元数方程”,清晰地解释了每一个方程的含义、谁(如何)发现了它,他们在人类发展史上和现实生活中发挥的巨大作用。

这些故事既长知识又有趣,比如:

发现世界上简单的方程,这意味着什么;

如果世间未曾有过“0”这个概念,将会怎样;

牛顿运动定律如是何使人类做到这一切的——从建设桥梁到预测天气;

一根劣质雪茄如何改变了量子力学的进程;

为什么鲸鱼(如果它们能和我们交流的话)会教给我们完全不同的几何概念?

 

同时,这本书也解释了为什么这些方程在诉说着关于宇宙的永恒的秘密,没有任何一种人类的表达方式可以与之匹敌。重要的是它们如何令人惊讶地影响了人类历史和我们的日常生活。

目录


作者介绍


达纳·麦肯齐,普林斯顿大学数学博士,自由科学记者,科普作家。他早年在杜克大学等大学教了13年的数学,但从未感觉教书是自己的使命,写作反而是他的爱。1996年,在发现可以利用互联网传播科学知识后,他决定利用自己的数学和科学知识当一名专职作家,他经常在《科学》《发现》《新科学人》等杂志发表文章,他的著作有:《数学科学在发生着什么》《大撞击,或月球是怎么来的》。2012年麦肯齐获“美国数学政策联合会年度传播大奖”。

文摘


 

我希望,本书能揭开那围绕着数学和方程的神秘莫测的面纱,让那些对此有兴趣的人得以窥其真容。

首先让我简略讨论几个有关术语。“方程”“公式”和“恒等式”这几个词都用于数学中,并带有略微不同的意义。“公式”的实用意义略强,人们运用公式解方程。“恒等式”的意义不那么深刻,隐含着它们可以通过纯符号操作加以证明的意思。但我在本书内不会刻意强调这些词之间的差别。

你也经常会在本书中看到“公理”“定理”“假说”和“猜想”这些词。“公理”是对数学家们认为未经证实的事实的陈述。他们这样认为,是因为他们或者确实相信这一公理是普适的真理,或者他们是为方便起见而以此作为讨论的出发点。

“定理”是数学真相的金科玉律,它是根据特定公理体系正式推导所得的陈述。它不受实验误差或认知方式的影响……例外的是,公理系统本身可能被时代所淘汰。数学确实会发生革命,这些革命通常不是因为定理不正确而发生的,而是因为人们确认,这些定理产生于其上的基础过于严格或过于宽松,或过于不准确,或与实际情况不够吻合。

“假说”与“猜想”是同义词,它们是尚未证明的数学陈述,但有支持这些陈述的实质性证据。这些证据可能来自类似但较低层次的定理或经验观察或计算机实验。无论如何,数学中的事实永远不能用经验证据、表面上讲得通的道理或统计测试来证明。这是区分数学和实证科学包括物理、生物和化学的原则。

 

不可避免地,哪些方程入选与个人品味和喜好有关。有些方程几乎是笃定入选的,如爱因斯坦的质能方程E=mc2,这或许是所有方程中的。其他方程则除了懂行的读者以外大家都不熟悉,如“连续统假说”。以下是我为确定某方程是否所采用的一些标准。

1.令人惊讶。一个的方程能够告诉我们一些过去不了解的东西。它看上去可能就像炼金术士的一份杰作;它能把一个量转化成另一个开始看上去与之风马牛不相及的量,并对每一步都解释得合情合理。这种魔力仅仅存在于能够发现其中联系的人的大脑之中。

2.简洁。一个的方程具有日本书法般的简朴美感,囊括其中的只有其核心精华。它所叙述的是简单而作用重大的事物。

3.能够产生重大效果。我放弃了几个我认为优美而又发人深省的方程,因为它们终只能进入寥寥几位鉴赏大家的法眼。让人留下深刻印象的方程是那些让数学发生了革命性变化、改变了我们对世界的看法或者改变了我们物质生活的方程。

4.具有普遍意义。数学的大吸引力之一是:一个今天证明为真的方程将永远如此,它不受时尚的虚妄影响,它放之四海而皆准,它不受审查删改或者立法控制。

 

本书呈献的一些方程并非数学定理,而是物理“定律”或理论,如麦克斯韦方程。物理学理论通常是通过数据归纳或“科学方法”证实的,而不是从一套公理推导而来的。与数学定理不同,它们需要经过经验证据和统计检测确认,而且有时候,更为的实验会证明它们并非。

事实上,数学具有两重性。首先,它是因其本身而存在的一个知识体系;其次,它是表达宇宙知识的一种语言。如果你仅仅把方程视为传递科学信息的一种工具,那你就看不到数学解除我们头脑束缚的方式;如果你仅仅把方程视为智慧的结晶,那你就看不到自然对我们求索“正确”问题的微妙指引。

 

19世纪德国数学家利奥波德·克罗内克曾说:“上帝创造了整数,其他的都是人类的贡献。”尽管我们并不完全清楚应该在多大程度上接受他的这一名言,但在历史上提出数学的神灵起源的绝非仅此一人。古代美索不达米亚人认为,数学是书吏守护女神尼沙巴的礼物。公元前20世纪的一位书吏这样写道:“尼沙巴是一位喜气洋溢的女性、一位真诚的女性、一位女性书吏、一位通晓万事的女性;她指引着我们,把着我们的手指在陶土上书写。测量杆、闪光的测量员之线、码尺和带来智慧的写字板,这些都是尼沙巴的慷慨赠品。”在巴比伦的数学写字板上,只有当问题解答者在答案结尾处写下“赞美尼沙巴!”时,该问题才算解答完毕。

古代中国人认为,数学的创始人是伏羲,传说中中国的位皇帝。人们经常把他描绘为手拿一把矩尺的人。3世纪的数学家刘徽写道:“远古时代,伏羲创造了能与神灵沟通的八卦。”他还说,伏羲“发明了管控六十四卦变化的九九算法。”“八卦”和“六十四卦”是中国书法的基本单位,因此,这基本上等同于将文字的发明归功于伏羲;而“九九算法”指的是乘法表。于是,数学并不仅仅是神灵的启迪,而是与文字一起由神灵发明的。

在这些说法中,我们已经可以认出从那时起便源远流长地发展着的三大数学支流。大支流为算术或代数,是数量的科学;第二大支流为几何,是形体的科学;第三大支流为应用数学,是将数学转化为解决工程、物理学和经济学实际问题的手段的科学。

并未明显地表现在以上引文中的是第四大支流——无限的科学,即对无限大与无限小数量的分析,它对于理解任何连续运动或变化的过程来说是至关重要的。数学家简单地称这一分支为“分析”,尽管这个词在数学以外的世界中具有相当不同的含义。

由此,我认为数学的四个主要支流是代数、几何、应用数学和分析。以上四者全都相互交融,并以为奇妙的方式相辅相成;而见证它们之间的相互作用,是作为数学家的一大幸事。差不多每个数学家都发现,自己受到这四大支流之一的吸引强于其他支流,但这一学科的美好与强大无疑来自于所有四大分支。因此,本书四个部分中的每一个都有一个贯穿始终的主题或者说“故事情节”,它们与千百年来这四大分支的进化息息相关。

序言



《无言的宇宙:隐藏在24个数学公式背后的故事》图书简介 探索人类思想的边界,追溯科学的源头,一场关于数字、结构与宇宙奥秘的史诗旅程 在浩瀚的知识海洋中,数学无疑是最古老、最纯粹的语言。它以冰冷而精确的符号,描绘着我们所处世界的本质,从微小的粒子到宏大的星系,无不遵循着它严谨的逻辑。然而,当我们凝视那些闪耀着智慧光芒的公式——那些被世代数学家、物理学家铭刻在历史丰碑上的符号组合——我们看到的仅仅是抽象的表达,还是隐藏在其背后的、波澜壮阔的人类探索史? 《无言的宇宙:隐藏在24个数学公式背后的故事》并非一本枯燥的教科书,它是一部跨越时空的叙事史诗。它带领读者深入人类文明的心脏地带,聚焦于二十四条最具里程碑意义、对现代科学与哲学产生深远影响的数学公式。通过对这些公式的深度剖析和背景重构,本书揭示了它们是如何诞生、成长,以及最终如何改变了我们认知世界的方式。 第一部:古老的回响——文明的基石 本书的开篇,我们将穿越回古代文明的曙光。苏美尔的泥板上刻下了最早的代数尝试,古埃及人在尼罗河泛滥后如何用几何学重建田亩。我们将详细探讨毕达哥拉斯定理的起源,了解这个看似简单的关系式,如何在古代哲学家的手中,从纯粹的数字和谐演变为对宇宙结构本质的探究。我们不会停留在公式本身,而是会重现欧几里得在亚历山大图书馆中构建几何王国的场景,体验人类第一次尝试用逻辑的阶梯来攀登真理的高峰。 紧接着,我们将深入中东的黄金时代,追溯代数(Algebra)这一词汇的诞生,以及斐波那契数列在意大利的重新发现。这个数列,最初可能只是关于兔子繁殖的简单算术题,却在不经意间揭示了自然界中普遍存在的增长模式——从松果的螺旋到向日葵的排列,它成为了连接数学抽象与生物形态的隐形桥梁。 第二部:理性之光——科学革命的引擎 时间快进至十七世纪,欧洲思想界正经历着一场剧烈的变革。在这一部分,本书将重点展现几位巨人如何以其超凡的洞察力,构建了描述运动和变化的新框架。 我们将深入解析牛顿的万有引力定律。这不仅仅是一个描述苹果落地的公式,它标志着人类第一次成功地用一个统一的数学法则,解释了天上星辰的运行和地面物体的坠落。我们不仅会还原牛顿在瘟疫期间的沉思,更会探讨这一公式在哲学上引发的“机械宇宙论”的巨大影响——世界是否真的如同一台巨大的时钟,可以被完全计算和预测? 与此同时,我们不会忽略笛卡尔的解析几何。这本书将详细描绘笛卡尔如何将几何学的直观性与代数的运算性完美结合,将“图形”与“数字”这两个看似平行的领域强行统一起来。这种统一不仅催生了我们今天所依赖的坐标系,更为微积分的诞生铺平了道路。 第三部:无尽的探索——微积分与概率的魔力 微积分的发明,是人类智慧的一次飞跃,它使得对“变化”本身的研究成为可能。本书会细致入微地剖析微积分基本定理的内涵——即微分与积分的对偶关系。我们将展示莱布尼茨和牛顿在同一时期,从不同角度抵达同一彼岸的“双星闪耀”故事,以及这场争论如何推动了数学理论体系的完善。 在描述确定性现象的同时,人类也开始直面和量化“不确定性”。我们将走进十八世纪的沙龙,探讨贝叶斯定理如何从一个关于赌博和保险的实际问题中脱胎而出,成为现代统计学、人工智能决策乃至科学推断的基石。我们探究的不仅仅是公式本身,更是人类面对未知时,从迷信走向理性量化风险的思维转变。 第四部:超越直觉——抽象与宇宙的边界 二十世纪,数学和物理学的结合达到了前所未有的深度,公式开始描述那些我们无法用日常经验直接感知的领域。 我们将花大力气解释麦克斯韦方程组。这组简洁而优雅的偏微分方程,将电、磁、光统一为一个不可分割的整体,宣告了经典电磁学的诞生。通过梳理法拉第、安培、高斯等人的贡献,我们将看到一个宏大电磁场的物理图像是如何在数学的严格推导下浮现出来的。 随后,我们将进入一个全新的、充满悖论的世界:相对论与量子力学。爱因斯坦的质能方程 $E=mc^2$,以其极简的形式,揭示了物质与能量的深刻同一性,彻底颠覆了牛顿力学的绝对时空观。在量子领域,我们将侧重于薛定谔方程,探讨它如何用波函数的形式,描述了微观粒子的概率性行为,以及这一描述对人类哲学认知的冲击——我们对“实在”的理解,是否永远受限于我们的观察能力? 总结与展望 《无言的宇宙》的终章,将回归到数学作为一种“语言”的本质。这24个公式,不仅仅是解决特定问题的工具,它们是人类心智投射到现实世界的缩影。它们记录了人类的好奇心、顽固的求真精神,以及在面对自然规律时的谦卑。 本书的价值在于,它将冰冷的符号转化为有血有肉的故事,让读者在了解数学深层逻辑的同时,也感受到塑造这些逻辑的人类情感与历史洪流。通过追溯这些公式的来龙去脉,我们得以更清晰地理解,我们今天所站立的科学高地,是如何一代代人,用无言的宇宙之语,艰难而辉煌地建造起来的。翻开此书,即是开启一场与人类最伟大思想者们跨越时空的对话。

用户评价

评分

我是一个对太空探索和宇宙奥秘充满好奇的人,一直以来都希望能找到一本既能满足我的求知欲,又不会因为过于专业而让我望而却步的书。《无言的宇宙》这本书,简直就是为我量身打造的。它选取了24个与宇宙息息相关的数学公式,并用引人入胜的故事将它们串联起来。例如,关于爱因斯坦的质能方程 E=mc²,书中不仅解释了它的科学意义,还让我看到了它在揭示核能奥秘、理解宇宙起源等方面的关键作用。阅读这本书的过程,就像是一场穿越时空的宇宙之旅,我跟随作者的笔触,从古代的天文学家们仰望星空,到现代的物理学家们探索黑洞和暗物质,每一步都充满了震撼和惊喜。作者的叙事非常有画面感,仿佛我真的置身于那些伟大的发现现场,感受着科学家们的激动与喜悦。这本书让我对宇宙的浩瀚和神秘有了更深的敬畏,也让我更加理解,数学才是真正描绘和理解这个宇宙的通用语言。

评分

我原本抱着一种“试试看”的心态购入这本书,毕竟“数学公式”这个词对我来说,总带着一丝敬而远之的感觉。但《无言的宇宙》真的是给我带来了意想不到的惊喜。它不是那种枯燥的教科书,而是像一本侦探小说,每一个公式都是一个待解的谜团,而作者就是那位技艺高超的侦探,带领我们一层层剥开真相。让我印象特别深刻的是关于复数的内容,我之前对虚数i的理解停留在“一个不存在的数”,但这本书却用非常形象的比喻,阐述了复数在交流电、量子力学等领域的强大应用,甚至让我在脑海中勾勒出了一个全新的数学维度。这种“原来如此”的顿悟感,贯穿了整本书的阅读体验。作者的叙事手法非常巧妙,他将复杂的概念融入到历史、哲学甚至艺术的脉络中,让读者在享受故事的同时,不知不觉地吸收了知识。这本书让我第一次真正体会到,数学不仅仅是计算,更是一种思考方式,一种解决问题的思维模型。

评分

这本书真的颠覆了我对数学的认知,我一直以为数学枯燥乏味,只是一堆冷冰冰的数字和符号,但《无言的宇宙:隐藏在24个数学公式背后的故事》彻底改变了我的想法。作者以一种极其生动有趣的方式,将那些看似高深莫测的数学公式,转化为一个个引人入胜的故事。我记得其中一章讲到了勾股定理,我以前只知道a² + b² = c²,但这本书让我看到了它在古代文明中的应用,以及它如何影响了建筑、测量甚至是天文学的发展。作者不仅仅是介绍公式本身,更重要的是挖掘了公式背后的思考过程、探索的艰辛以及最终带来的革命性影响。阅读的过程就像是在和伟大的数学家们进行跨时空的对话,我能感受到他们的智慧、他们的坚持,以及他们对探索未知世界的热情。这本书的语言通俗易懂,即使是没有任何数学基础的读者,也能轻松地理解和欣赏。它让我意识到,数学并非遥不可及,而是渗透在我们生活的方方面面,是理解这个世界最强大的工具之一。读完这本书,我开始重新审视我身边的一切,仿佛看到了隐藏在万物背后的数学之美。

评分

我是一个对艺术和哲学有着浓厚兴趣的人,很少会去主动接触与数学相关的书籍。但《无言的宇宙》这本书,却以一种前所未有的方式吸引了我。它没有涉及复杂的推导过程,而是着重于公式背后的思想和哲学意味。例如,关于欧几里得几何的讲解,让我看到了数学逻辑的严谨和纯粹,以及它如何构建了一个抽象而完美的理想世界。作者通过生动的语言,将那些抽象的数学概念,与我们对空间、时间和存在的思考联系起来,让我开始思考,数学是否也能够成为一种探索生命意义的工具。书中对一些看似抽象的公式,比如涉及概率和统计的部分,也用非常生活化的例子进行了阐释,让我理解了随机性和不确定性在宇宙中的普遍存在,这与我一直以来对确定性和秩序的追求形成了有趣的对比,引发了我很多新的思考。这本书就像一位智慧的长者,用数学的视角,为我打开了通往更深层理解世界的大门。

评分

作为一名对科学史略有涉猎的读者,我一直对那些改变人类文明进程的重大发现充满好奇。《无言的宇宙》这本书,恰恰满足了我这种求知欲。它选择的24个数学公式,无一不是历史上的里程碑。作者不仅仅是简单地介绍公式,而是深入挖掘了这些公式诞生的时代背景、科学家们所处的社会环境,以及他们是如何在看似不可能的情况下,凭借着非凡的洞察力和不懈的努力,最终找到了那把解锁宇宙奥秘的钥匙。比如,书中关于牛顿万有引力定律的部分,我被其中描述的,牛顿如何在苹果落地的故事中,联想到月球绕地球运动的惊人联想能力所折服。这种将科学发现的过程传奇化的处理方式,让原本可能生硬的科学知识变得鲜活而富有感染力。这本书让我深刻体会到,科学的进步并非一蹴而就,而是无数代人的智慧结晶,而数学,则是串联起这些智慧、构建起我们对宇宙认知的最核心的语言。

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