上帝设计世界的原则

胡同
2013-11-24 看过
对称的概念普遍地存在人类的文化中。在自然世界的运作里,对称亦以许多不同的姿色展现自己。对称,这个概念简单到幼儿即能了解与使用,但其精神又微妙地融入最深奥又成功的物理理论,形成描述自然界如何运作的中心概念。因此,对称是一种既明显又深奥的议题。
     对称应用在许多不同的领域。有些相当的实用,例如应用于工程学,或是飞机左右对称的设计,或是桥梁建筑对称的设计,甚至普及于家具的设计, 以满足人体工学的需要。另一方面,对称的其他用途很显然地是纯粹从审美的观点考虑,并且成为许多艺术创作的重心,在许多伟大的艺术作品中可见其宏伟壮丽的底蕴。在绘画、雕塑,或在音乐、文学作品中,对称已成为实际可量的准则。
在数学领域里,对称的概念不仅是订立深奥理论的出发点,更提供博大精深的洞见。在结晶学或是化学领域里,对称亦扮演关键性的角色。毋庸置疑地,在生物上的作用,对称亦占有重要的地位。在植物和动物世界的王国里,对称概念亦以不同的方式贡献于有机体是如何有效地运作。
     举例来说,左右对称几乎普遍地存在动物世界。然而,此普遍性虽然偶尔受到违反,像是蜗牛壳扭转的螺旋形状看似不符合对称概念,但事实上我们发现了另一种更深奥的对称。虽不明显,但蜗牛壳在其行走转动的过程中展现对称,主因是受之于转动时一致性的扩展或收缩。
在现代基础物理,我们发现在对称和非对称之间有着最微妙的互动关系。20世纪的物理学,对称在自然界的基本作用力中扮演着独特的角色,有时置于核心,有时却捉摸不透地违反定律。对称的一些想法是相当简单且易于掌握的,而另一些则复杂到难以理解。但我深信这样的复杂,应不足以成为阻挡一般大众了解对称概念的借口。这些概念与想法经常展现出一种宏伟壮丽的美感。但这些概念若要以浅显易懂的方式向一般读者介绍说明,又要使其不被一些玄妙的语辞轰扰并仍能保持昂然的兴致,实非易事!而徐一鸿教授( A. Zee)成就了这项艰困的任务,在他这本经典之作《可畏的对称》,正以圆熟的思考及写作方式,如副标题所述地,带领读者探寻现代物理之美。
     基础物理是门困难的学科。其中对称在此领域所扮演的关键性角色实在是很微妙!基于这个原因,使它经常受阻于无法对大众作充分或更俱深度且令人满意的解释。在艺术的领域里或在建筑学和工程学上,引用对称的特质通常并不那么困难,像是简单地利用一张图片,就能将对称的概念表述地淋漓尽致。又如对生物的描述,或是在书本中阐述水晶物质的自然美感,在此提出对称概念的说明可说是相对地轻而易举。另外在许多的作品中,阐述纯几何学或是纯数学的对称形式,因易于亲近与可见,使得仅有简单数学背景的读者们即可胜理解。但对于基础物理来说,阐述对称的角色显得特别困难,主因是角色本身经常性地呈现抽象状态,又它依赖于量子力学非直觉又令人混淆不清的基本原则息息相关。
对于量子物理学本身的需要,事实上并不容易理解。这是很微妙的,同时它对于深蕴在自然界运作时,不为人类所能理解的微妙意义有特别的重要性。直到对称和量子力学想法结合后,才巧妙地点出这微妙的精义,并对于我们理解自然界的基本作用力发挥关键性的突破。
     我所说的这些主要在于彰显徐一鸿教授在此书所担负的重任,并为他撰写此书的宏伟成就感到万分钦佩。他为我们精辟地解说对称与美是如何结合的。藉由强调对称在自然界运作下如何呈现美感,而非让我们陷入数学细节的泥沼中,此外更进一步地说明在目前进展中所面临技术上及更深入的难题。
     故事尚未结束,许多谜团及明显的矛盾仍然存在。当然,这也是它令人着迷而激起我们更想了解它的进展,并且认真地带领更多读者进入这前所未见的美妙世界。徐一鸿教授(A. Zee)的这本著作无疑地提供了绝佳的指南!
                                                 罗杰‧潘罗斯 (Roger Penrose)

注: 潘罗斯爵士,牛津大学荣誉教授,是当代最杰出的理论物理学家及世界畅销书的作家之一。与史蒂芬‧霍金(Stephen Hawking)共同发表诸多重要的研究与著作。
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