無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事

無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

[美] 達納·麥肯齊 著
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店鋪: 炫麗之舞圖書專營店
齣版社: 北京聯閤齣版公司
ISBN:9787550244658
商品編碼:29866883520
包裝:平裝
齣版時間:2015-05-01

具體描述

基本信息

書名:無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事

定價:49.8元

作者:(美)達納·麥肯齊

齣版社:北京聯閤齣版公司

齣版日期:2015-05-01

ISBN:9787550244658

字數:17000

頁碼:

版次:1

裝幀:平裝

開本:16開

商品重量:0.4kg

編輯推薦


◆《數學之美》之後,值得數學迷和文科生期待的數學科普書。

◆一本“數學史話”,一部關於數學公式的史詩性著作:從1 1=2,到愛因斯坦質能公式E=mc,看24個公式如何改變人類曆史進程。

◆用詩意文字講述公式之美,科普性、知識性和故事性結閤,100餘幅高清珍貴插圖,全彩印刷,讓神秘、抽象的公式“活起來”!

◆“美國數學政策聯閤會年度傳播奬”。

◆送給數學愛好者和青少年的禮物。

 

 

 

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內容提要


《無言的宇宙》嚮你講述的是人類曆史上24個美麗而的公式背後的故事,從基本的1 1=2到揭示電磁現象的“麥剋斯韋方程”,從的E=mc到神秘的“漢密爾頓的四元數方程”,清晰地解釋瞭每一個方程的含義、誰(如何)發現瞭它,他們在人類發展史上和現實生活中發揮的巨大作用。

這些故事既長知識又有趣,比如:

發現世界上簡單的方程,這意味著什麼;

如果世間未曾有過“0”這個概念,將會怎樣;

牛頓運動定律如是何使人類做到這一切的——從建設橋梁到預測天氣;

一根劣質雪茄如何改變瞭量子力學的進程;

為什麼鯨魚(如果它們能和我們交流的話)會教給我們完全不同的幾何概念?

 

同時,這本書也解釋瞭為什麼這些方程在訴說著關於宇宙的永恒的秘密,沒有任何一種人類的錶達方式可以與之匹敵。重要的是它們如何令人驚訝地影響瞭人類曆史和我們的日常生活。

目錄


作者介紹


達納·麥肯齊,普林斯頓大學數學博士,自由科學記者,科普作傢。他早年在杜剋大學等大學教瞭13年的數學,但從未感覺教書是自己的使命,寫作反而是他的愛。1996年,在發現可以利用互聯網傳播科學知識後,他決定利用自己的數學和科學知識當一名專職作傢,他經常在《科學》《發現》《新科學人》等雜誌發錶文章,他的著作有:《數學科學在發生著什麼》《大撞擊,或月球是怎麼來的》。2012年麥肯齊獲“美國數學政策聯閤會年度傳播大奬”。

文摘


 

我希望,本書能揭開那圍繞著數學和方程的神秘莫測的麵紗,讓那些對此有興趣的人得以窺其真容。

首先讓我簡略討論幾個有關術語。“方程”“公式”和“恒等式”這幾個詞都用於數學中,並帶有略微不同的意義。“公式”的實用意義略強,人們運用公式解方程。“恒等式”的意義不那麼深刻,隱含著它們可以通過純符號操作加以證明的意思。但我在本書內不會刻意強調這些詞之間的差彆。

你也經常會在本書中看到“公理”“定理”“假說”和“猜想”這些詞。“公理”是對數學傢們認為未經證實的事實的陳述。他們這樣認為,是因為他們或者確實相信這一公理是普適的真理,或者他們是為方便起見而以此作為討論的齣發點。

“定理”是數學真相的金科玉律,它是根據特定公理體係正式推導所得的陳述。它不受實驗誤差或認知方式的影響……例外的是,公理係統本身可能被時代所淘汰。數學確實會發生革命,這些革命通常不是因為定理不正確而發生的,而是因為人們確認,這些定理産生於其上的基礎過於嚴格或過於寬鬆,或過於不準確,或與實際情況不夠吻閤。

“假說”與“猜想”是同義詞,它們是尚未證明的數學陳述,但有支持這些陳述的實質性證據。這些證據可能來自類似但較低層次的定理或經驗觀察或計算機實驗。無論如何,數學中的事實永遠不能用經驗證據、錶麵上講得通的道理或統計測試來證明。這是區分數學和實證科學包括物理、生物和化學的原則。

 

不可避免地,哪些方程入選與個人品味和喜好有關。有些方程幾乎是篤定入選的,如愛因斯坦的質能方程E=mc2,這或許是所有方程中的。其他方程則除瞭懂行的讀者以外大傢都不熟悉,如“連續統假說”。以下是我為確定某方程是否所采用的一些標準。

1.令人驚訝。一個的方程能夠告訴我們一些過去不瞭解的東西。它看上去可能就像煉金術士的一份傑作;它能把一個量轉化成另一個開始看上去與之風馬牛不相及的量,並對每一步都解釋得閤情閤理。這種魔力僅僅存在於能夠發現其中聯係的人的大腦之中。

2.簡潔。一個的方程具有日本書法般的簡樸美感,囊括其中的隻有其核心精華。它所敘述的是簡單而作用重大的事物。

3.能夠産生重大效果。我放棄瞭幾個我認為優美而又發人深省的方程,因為它們終隻能進入寥寥幾位鑒賞大傢的法眼。讓人留下深刻印象的方程是那些讓數學發生瞭革命性變化、改變瞭我們對世界的看法或者改變瞭我們物質生活的方程。

4.具有普遍意義。數學的大吸引力之一是:一個今天證明為真的方程將永遠如此,它不受時尚的虛妄影響,它放之四海而皆準,它不受審查刪改或者立法控製。

 

本書呈獻的一些方程並非數學定理,而是物理“定律”或理論,如麥剋斯韋方程。物理學理論通常是通過數據歸納或“科學方法”證實的,而不是從一套公理推導而來的。與數學定理不同,它們需要經過經驗證據和統計檢測確認,而且有時候,更為的實驗會證明它們並非。

事實上,數學具有兩重性。首先,它是因其本身而存在的一個知識體係;其次,它是錶達宇宙知識的一種語言。如果你僅僅把方程視為傳遞科學信息的一種工具,那你就看不到數學解除我們頭腦束縛的方式;如果你僅僅把方程視為智慧的結晶,那你就看不到自然對我們求索“正確”問題的微妙指引。

 

19世紀德國數學傢利奧波德·剋羅內剋曾說:“上帝創造瞭整數,其他的都是人類的貢獻。”盡管我們並不完全清楚應該在多大程度上接受他的這一名言,但在曆史上提齣數學的神靈起源的絕非僅此一人。古代美索不達米亞人認為,數學是書吏守護女神尼沙巴的禮物。公元前20世紀的一位書吏這樣寫道:“尼沙巴是一位喜氣洋溢的女性、一位真誠的女性、一位女性書吏、一位通曉萬事的女性;她指引著我們,把著我們的手指在陶土上書寫。測量杆、閃光的測量員之綫、碼尺和帶來智慧的寫字闆,這些都是尼沙巴的慷慨贈品。”在巴比倫的數學寫字闆上,隻有當問題解答者在答案結尾處寫下“贊美尼沙巴!”時,該問題纔算解答完畢。

古代中國人認為,數學的創始人是伏羲,傳說中中國的位皇帝。人們經常把他描繪為手拿一把矩尺的人。3世紀的數學傢劉徽寫道:“遠古時代,伏羲創造瞭能與神靈溝通的八卦。”他還說,伏羲“發明瞭管控六十四卦變化的九九算法。”“八卦”和“六十四卦”是中國書法的基本單位,因此,這基本上等同於將文字的發明歸功於伏羲;而“九九算法”指的是乘法錶。於是,數學並不僅僅是神靈的啓迪,而是與文字一起由神靈發明的。

在這些說法中,我們已經可以認齣從那時起便源遠流長地發展著的三大數學支流。大支流為算術或代數,是數量的科學;第二大支流為幾何,是形體的科學;第三大支流為應用數學,是將數學轉化為解決工程、物理學和經濟學實際問題的手段的科學。

並未明顯地錶現在以上引文中的是第四大支流——無限的科學,即對無限大與無限小數量的分析,它對於理解任何連續運動或變化的過程來說是至關重要的。數學傢簡單地稱這一分支為“分析”,盡管這個詞在數學以外的世界中具有相當不同的含義。

由此,我認為數學的四個主要支流是代數、幾何、應用數學和分析。以上四者全都相互交融,並以為奇妙的方式相輔相成;而見證它們之間的相互作用,是作為數學傢的一大幸事。差不多每個數學傢都發現,自己受到這四大支流之一的吸引強於其他支流,但這一學科的美好與強大無疑來自於所有四大分支。因此,本書四個部分中的每一個都有一個貫穿始終的主題或者說“故事情節”,它們與韆百年來這四大分支的進化息息相關。

序言



《無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事》圖書簡介 探索人類思想的邊界,追溯科學的源頭,一場關於數字、結構與宇宙奧秘的史詩旅程 在浩瀚的知識海洋中,數學無疑是最古老、最純粹的語言。它以冰冷而精確的符號,描繪著我們所處世界的本質,從微小的粒子到宏大的星係,無不遵循著它嚴謹的邏輯。然而,當我們凝視那些閃耀著智慧光芒的公式——那些被世代數學傢、物理學傢銘刻在曆史豐碑上的符號組閤——我們看到的僅僅是抽象的錶達,還是隱藏在其背後的、波瀾壯闊的人類探索史? 《無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事》並非一本枯燥的教科書,它是一部跨越時空的敘事史詩。它帶領讀者深入人類文明的心髒地帶,聚焦於二十四條最具裏程碑意義、對現代科學與哲學産生深遠影響的數學公式。通過對這些公式的深度剖析和背景重構,本書揭示瞭它們是如何誕生、成長,以及最終如何改變瞭我們認知世界的方式。 第一部:古老的迴響——文明的基石 本書的開篇,我們將穿越迴古代文明的曙光。蘇美爾的泥闆上刻下瞭最早的代數嘗試,古埃及人在尼羅河泛濫後如何用幾何學重建田畝。我們將詳細探討畢達哥拉斯定理的起源,瞭解這個看似簡單的關係式,如何在古代哲學傢的手中,從純粹的數字和諧演變為對宇宙結構本質的探究。我們不會停留在公式本身,而是會重現歐幾裏得在亞曆山大圖書館中構建幾何王國的場景,體驗人類第一次嘗試用邏輯的階梯來攀登真理的高峰。 緊接著,我們將深入中東的黃金時代,追溯代數(Algebra)這一詞匯的誕生,以及斐波那契數列在意大利的重新發現。這個數列,最初可能隻是關於兔子繁殖的簡單算術題,卻在不經意間揭示瞭自然界中普遍存在的增長模式——從鬆果的螺鏇到嚮日葵的排列,它成為瞭連接數學抽象與生物形態的隱形橋梁。 第二部:理性之光——科學革命的引擎 時間快進至十七世紀,歐洲思想界正經曆著一場劇烈的變革。在這一部分,本書將重點展現幾位巨人如何以其超凡的洞察力,構建瞭描述運動和變化的新框架。 我們將深入解析牛頓的萬有引力定律。這不僅僅是一個描述蘋果落地的公式,它標誌著人類第一次成功地用一個統一的數學法則,解釋瞭天上星辰的運行和地麵物體的墜落。我們不僅會還原牛頓在瘟疫期間的沉思,更會探討這一公式在哲學上引發的“機械宇宙論”的巨大影響——世界是否真的如同一颱巨大的時鍾,可以被完全計算和預測? 與此同時,我們不會忽略笛卡爾的解析幾何。這本書將詳細描繪笛卡爾如何將幾何學的直觀性與代數的運算性完美結閤,將“圖形”與“數字”這兩個看似平行的領域強行統一起來。這種統一不僅催生瞭我們今天所依賴的坐標係,更為微積分的誕生鋪平瞭道路。 第三部:無盡的探索——微積分與概率的魔力 微積分的發明,是人類智慧的一次飛躍,它使得對“變化”本身的研究成為可能。本書會細緻入微地剖析微積分基本定理的內涵——即微分與積分的對偶關係。我們將展示萊布尼茨和牛頓在同一時期,從不同角度抵達同一彼岸的“雙星閃耀”故事,以及這場爭論如何推動瞭數學理論體係的完善。 在描述確定性現象的同時,人類也開始直麵和量化“不確定性”。我們將走進十八世紀的沙龍,探討貝葉斯定理如何從一個關於賭博和保險的實際問題中脫胎而齣,成為現代統計學、人工智能決策乃至科學推斷的基石。我們探究的不僅僅是公式本身,更是人類麵對未知時,從迷信走嚮理性量化風險的思維轉變。 第四部:超越直覺——抽象與宇宙的邊界 二十世紀,數學和物理學的結閤達到瞭前所未有的深度,公式開始描述那些我們無法用日常經驗直接感知的領域。 我們將花大力氣解釋麥剋斯韋方程組。這組簡潔而優雅的偏微分方程,將電、磁、光統一為一個不可分割的整體,宣告瞭經典電磁學的誕生。通過梳理法拉第、安培、高斯等人的貢獻,我們將看到一個宏大電磁場的物理圖像是如何在數學的嚴格推導下浮現齣來的。 隨後,我們將進入一個全新的、充滿悖論的世界:相對論與量子力學。愛因斯坦的質能方程 $E=mc^2$,以其極簡的形式,揭示瞭物質與能量的深刻同一性,徹底顛覆瞭牛頓力學的絕對時空觀。在量子領域,我們將側重於薛定諤方程,探討它如何用波函數的形式,描述瞭微觀粒子的概率性行為,以及這一描述對人類哲學認知的衝擊——我們對“實在”的理解,是否永遠受限於我們的觀察能力? 總結與展望 《無言的宇宙》的終章,將迴歸到數學作為一種“語言”的本質。這24個公式,不僅僅是解決特定問題的工具,它們是人類心智投射到現實世界的縮影。它們記錄瞭人類的好奇心、頑固的求真精神,以及在麵對自然規律時的謙卑。 本書的價值在於,它將冰冷的符號轉化為有血有肉的故事,讓讀者在瞭解數學深層邏輯的同時,也感受到塑造這些邏輯的人類情感與曆史洪流。通過追溯這些公式的來龍去脈,我們得以更清晰地理解,我們今天所站立的科學高地,是如何一代代人,用無言的宇宙之語,艱難而輝煌地建造起來的。翻開此書,即是開啓一場與人類最偉大思想者們跨越時空的對話。

用戶評價

評分

作為一名對科學史略有涉獵的讀者,我一直對那些改變人類文明進程的重大發現充滿好奇。《無言的宇宙》這本書,恰恰滿足瞭我這種求知欲。它選擇的24個數學公式,無一不是曆史上的裏程碑。作者不僅僅是簡單地介紹公式,而是深入挖掘瞭這些公式誕生的時代背景、科學傢們所處的社會環境,以及他們是如何在看似不可能的情況下,憑藉著非凡的洞察力和不懈的努力,最終找到瞭那把解鎖宇宙奧秘的鑰匙。比如,書中關於牛頓萬有引力定律的部分,我被其中描述的,牛頓如何在蘋果落地的故事中,聯想到月球繞地球運動的驚人聯想能力所摺服。這種將科學發現的過程傳奇化的處理方式,讓原本可能生硬的科學知識變得鮮活而富有感染力。這本書讓我深刻體會到,科學的進步並非一蹴而就,而是無數代人的智慧結晶,而數學,則是串聯起這些智慧、構建起我們對宇宙認知的最核心的語言。

評分

這本書真的顛覆瞭我對數學的認知,我一直以為數學枯燥乏味,隻是一堆冷冰冰的數字和符號,但《無言的宇宙:隱藏在24個數學公式背後的故事》徹底改變瞭我的想法。作者以一種極其生動有趣的方式,將那些看似高深莫測的數學公式,轉化為一個個引人入勝的故事。我記得其中一章講到瞭勾股定理,我以前隻知道a² + b² = c²,但這本書讓我看到瞭它在古代文明中的應用,以及它如何影響瞭建築、測量甚至是天文學的發展。作者不僅僅是介紹公式本身,更重要的是挖掘瞭公式背後的思考過程、探索的艱辛以及最終帶來的革命性影響。閱讀的過程就像是在和偉大的數學傢們進行跨時空的對話,我能感受到他們的智慧、他們的堅持,以及他們對探索未知世界的熱情。這本書的語言通俗易懂,即使是沒有任何數學基礎的讀者,也能輕鬆地理解和欣賞。它讓我意識到,數學並非遙不可及,而是滲透在我們生活的方方麵麵,是理解這個世界最強大的工具之一。讀完這本書,我開始重新審視我身邊的一切,仿佛看到瞭隱藏在萬物背後的數學之美。

評分

我是一個對藝術和哲學有著濃厚興趣的人,很少會去主動接觸與數學相關的書籍。但《無言的宇宙》這本書,卻以一種前所未有的方式吸引瞭我。它沒有涉及復雜的推導過程,而是著重於公式背後的思想和哲學意味。例如,關於歐幾裏得幾何的講解,讓我看到瞭數學邏輯的嚴謹和純粹,以及它如何構建瞭一個抽象而完美的理想世界。作者通過生動的語言,將那些抽象的數學概念,與我們對空間、時間和存在的思考聯係起來,讓我開始思考,數學是否也能夠成為一種探索生命意義的工具。書中對一些看似抽象的公式,比如涉及概率和統計的部分,也用非常生活化的例子進行瞭闡釋,讓我理解瞭隨機性和不確定性在宇宙中的普遍存在,這與我一直以來對確定性和秩序的追求形成瞭有趣的對比,引發瞭我很多新的思考。這本書就像一位智慧的長者,用數學的視角,為我打開瞭通往更深層理解世界的大門。

評分

我是一個對太空探索和宇宙奧秘充滿好奇的人,一直以來都希望能找到一本既能滿足我的求知欲,又不會因為過於專業而讓我望而卻步的書。《無言的宇宙》這本書,簡直就是為我量身打造的。它選取瞭24個與宇宙息息相關的數學公式,並用引人入勝的故事將它們串聯起來。例如,關於愛因斯坦的質能方程 E=mc²,書中不僅解釋瞭它的科學意義,還讓我看到瞭它在揭示核能奧秘、理解宇宙起源等方麵的關鍵作用。閱讀這本書的過程,就像是一場穿越時空的宇宙之旅,我跟隨作者的筆觸,從古代的天文學傢們仰望星空,到現代的物理學傢們探索黑洞和暗物質,每一步都充滿瞭震撼和驚喜。作者的敘事非常有畫麵感,仿佛我真的置身於那些偉大的發現現場,感受著科學傢們的激動與喜悅。這本書讓我對宇宙的浩瀚和神秘有瞭更深的敬畏,也讓我更加理解,數學纔是真正描繪和理解這個宇宙的通用語言。

評分

我原本抱著一種“試試看”的心態購入這本書,畢竟“數學公式”這個詞對我來說,總帶著一絲敬而遠之的感覺。但《無言的宇宙》真的是給我帶來瞭意想不到的驚喜。它不是那種枯燥的教科書,而是像一本偵探小說,每一個公式都是一個待解的謎團,而作者就是那位技藝高超的偵探,帶領我們一層層剝開真相。讓我印象特彆深刻的是關於復數的內容,我之前對虛數i的理解停留在“一個不存在的數”,但這本書卻用非常形象的比喻,闡述瞭復數在交流電、量子力學等領域的強大應用,甚至讓我在腦海中勾勒齣瞭一個全新的數學維度。這種“原來如此”的頓悟感,貫穿瞭整本書的閱讀體驗。作者的敘事手法非常巧妙,他將復雜的概念融入到曆史、哲學甚至藝術的脈絡中,讓讀者在享受故事的同時,不知不覺地吸收瞭知識。這本書讓我第一次真正體會到,數學不僅僅是計算,更是一種思考方式,一種解決問題的思維模型。

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