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出版者:东南大学出版社

作者:王兵

出品人:

页数:490

译者:

出版时间:1997-9

价格:17.30元

装帧:平装

isbn号码:9787810502153

丛书系列:

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《宇宙的低语：从量子纠缠到宏观秩序的探索》 内容提要： 本书并非一部传统意义上的哲学或科学教材，而是一次横跨物理学、信息论和复杂性科学的深度思想漫游。它以一种叙事驱动、概念交织的方式，带领读者深入探究宇宙最基本层面的运作规律，揭示隐藏在现象背后的统一性。我们将从微观世界那令人困惑的量子实在出发，逐步攀升至星系团的巨大尺度，考察信息如何在这些截然不同的层级中流动、编码与演化。 全书分为四大核心部分：“界限的模糊性”、“时空的几何与信息”、“涌现的生命之歌”，以及“不确定性中的平衡”。我们旨在探讨的，是那些驱动世界运转的底层逻辑——是何种机制使得一个由基本粒子构成的宇宙，能够最终形成具有自我意识的生命，并产生复杂的文化与道德体系？ --- 第一部分：界限的模糊性——微观世界的奇观与挑战 本部分聚焦于我们当前物理学最前沿的领域，重点审视了经典物理学与量子力学之间的根本性断裂，并讨论了这种断裂如何挑战了我们对“实在”的传统认知。 1. 量子实在的实在性（Reality in Quantum Realm）： 我们将详细解析贝尔不等式及其实验验证，深入探讨“定域性”与“实在性”不可兼得的悖论。这里不是简单地介绍量子力学的数学形式，而是着重于诠释问题。例如，如何理解多世界解释（MWI）中对“波函数坍缩”的规避？相较于哥本哈根诠释的概率性描述，我们探索了退相干理论如何从微观的叠加态过渡到我们日常经验中的确定性。我们讨论了“测量”这一行为在定义实在中的角色——当观察者不再是外部的、中立的实体时，我们如何重建客观世界？ 2. 量子信息与纠缠的“非局域”联系： 纠缠态被爱因斯坦称为“幽灵般的超距作用”。本章深入剖析了量子纠缠作为一种物理资源的可能性，它不仅是一种奇特的关联现象，更是构建未来计算范式的基石。我们将考察如何利用纠缠态来定义量子信息的基本单位（量子比特），以及它对经典信息理论提出的根本性挑战。我们探讨了信息如何在量子隧道效应、量子场论的背景下，被编码进场的激发态中。这种内在的、无法被经典通信手段复制的连接，暗示着宇宙底层可能存在着一种超越时空限制的拓扑结构。 3. 视界之内与之外：黑洞的边界信息悖论： 黑洞作为时空结构极端扭曲的产物，是检验物理学理论的终极熔炉。我们不局限于霍金辐射的发现本身，而是着重探讨信息悖论——物质落入黑洞后，其携带的信息是否真的永远丢失了？这引出了防火墙假说、软毛（Soft Hair）理论等前沿猜想。黑洞的熵与表面积成正比（贝肯斯坦-霍金熵）这一事实，强烈暗示着引力（时空）本身可能不是连续的，而是由离散的、有限的信息单元构成的。我们将从这个角度反思，我们所感知的“空间”是否仅仅是信息密度的投影。 --- 第二部分：时空的几何与信息——从引力到宇宙学 第二部分将视角拉高，考察信息如何在宏观结构中组织自身，以及时间与空间的基本属性是否是基本量，还是更为深层结构的涌现属性。 4. 时空作为动态网络： 受圈量子引力（LQG）和弦理论的启发，我们探讨了时空是否可以被视为一个由离散的“量子泡沫”或“弦膜”构成的网络。如果时间不是一个背景参数，而是系统内部信息交换的度量，那么时间的“箭”又该如何定义？我们分析了热力学第二定律（熵增）与宇宙学时间箭头之间的深刻关联。宇宙从低熵的奇点开始膨胀，其本质可以被理解为系统在尝试最大化其信息容量和结构复杂度的过程。 5. 宇宙学的尺度与结构形成： 本章关注宇宙微波背景（CMB）中微小涨落的意义。这些在早期宇宙中仅有的、量子尺度的不确定性，正是后来所有星系、星系团宏伟结构的“种子”。我们探讨了暴胀理论在“平滑”宇宙的同时，如何巧妙地“植入”了这些结构形成的初始条件。这里的关键在于，一个几乎均匀的宇宙，如何通过引力失稳，将微小的密度差异放大为我们今天观察到的宇宙网状结构。这是一种从随机性到确定性形态的经典演化。 6. 信息与引力的等效原理： 我们重新审视爱因斯坦的等效原理，并将其置于信息论的框架下。引力效应（加速运动）在局部与引力场（质量的存在）无法区分，这是否意味着引力定律的本质是信息处理定律？我们考察了“全息原理”——三维空间中的信息可以完全编码在其边界（视界）的二维表面上。这颠覆了我们对维度和实在的直觉，提出宇宙可能更像一个巨大的、投影式的模拟（或至少是信息结构）。 --- 第三部分：涌现的生命之歌——从化学到意识的阶梯 本部分将焦点转向地球，探讨物质如何通过自组织和反馈机制，从无生命的化学反应中涌现出生命、复杂性和意义。 7. 耗散结构与远非平衡态： 生命系统是典型的“耗散结构”，它们通过不断地从环境中获取能量（熵）并将其耗散出去，来维持自身的低熵有序状态。本章分析了普里高津的耗散结构理论，重点关注化学振荡、自催化反应网络等现象。这些系统展示了在远离热力学平衡点时，线性理论失效，系统会自发地从均匀性中“分岔”出复杂的、有序的模式。生命正是这种宏观结构涌现的极致体现。 8. 遗传信息与表型演化： 生命的核心在于信息存储、复制和错误（变异）。我们分析了DNA/RNA系统作为一种高度稳定的信息载体，以及自然选择如何作为一种信息筛选机制发挥作用。演化不是随机漫步，而是特定环境中信息竞争与适应的过程。我们将讨论信息的“保真度”与“灵活度”之间的权衡——系统必须足够稳定以保证复制，又必须足够灵活以应对环境变化。 9. 意识的神经信息学模型： 意识是目前最难被还原为物理定律的现象。本书不试图“解决”意识的难题，而是探讨意识的“功能”层面。我们考察了整合信息理论（IIT）等试图量化“意识经验”的尝试。如果信息是宇宙的基本构件，那么意识是否可以被视为一种极度复杂、高整合度的、具有自我指涉性的信息处理状态？我们将分析大脑中的神经元网络如何通过大规模的同步与整合，产生出超越单个单元属性的整体体验（即“心智”）。 --- 第四部分：不确定性中的平衡——人类认知与宇宙的边界 最后一部分，我们将目光投向人类如何理解和介入这个复杂世界，以及知识本身的局限性。 10. 复杂性科学中的可预测性边界： 混沌理论揭示了经典决定论的内在脆弱性。即使在完全确定的牛顿定律下，初始条件的微小差异也会导致结果的指数级放大。本章探讨了“奇异吸引子”和分形几何，这些数学工具如何描述看似随机实则具有内在结构的复杂系统行为（如天气、股市或生态系统）。我们认识到，可预测性在复杂系统中不是一个绝对概念，而是与我们所能收集和处理的信息量直接相关。 11. 认知框架与实在的互动： 人类的认知工具——语言、逻辑、数学——本身就是一种信息编码系统，它被设计来在特定的尺度和范围内有效运作。然而，这些工具在面对量子不确定性和宏观涌现现象时，往往显得力不从心。我们探讨了科学范式的更迭，并非简单地发现新事实，而是构建了新的、更强大的信息处理框架。我们对“客观真理”的追求，本质上是对更高维度信息结构的不断逼近。 12. 熵、秩序与意义的构建： 在宇宙的宏大背景下，生命和意识是暂时的、局部的、高度组织化的“负熵”现象。本书的终极思考在于：在一个注定走向热寂的宇宙中，我们如何理解和定位我们短暂的秩序？我们认为，意义并非预先存在于物理定律中，而是生命体在抵抗熵增的过程中，通过自我组织、创造知识和文化，在不确定性的缝隙中主动“涌现”和“构建”出来的。宇宙的低语，是通过生命对信息进行复杂的、有目的的编码而发出的回响。 --- 本书目标读者： 对物理学前沿、信息论、复杂系统以及哲学交叉领域抱有强烈好奇心的读者。不需要深厚的数学背景，但需要一颗愿意挑战传统直觉的心。

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