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开云kaiyun你手中的这本书所谈的恰是物理学的基础理念-kai云体育app官方下载app最新版本-kai云体育app官方登录入口

发布日期:2026-07-02 04:27  点击次数:80

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Editor's Note开云kaiyun

在追赶“最热最新”科研热门的期间,知名物理学家徐一鸿(Anthony Zee)遴荐回到开端,书写一部聚焦于学科基础想想的作品。

在新作Top Ten Ideas of Physics: Foundations for Understanding the Universe中,徐造就以严谨的科学想维、演义式的叙事节拍和特有的幽默感,描绘了撑持表面物理大厦的十大最弥留的援手理念,和其背后辗转求索的学者群像。

徐造就自叙,他在近三、四十年来反复想索这份“Top10理念清单”,尽管排序有变,其中的中枢内容却历经工夫锻真金不怕火,恒久巩固。这些想想不仅关乎物理学自身,对不同布景的读者相似具有启发价值。正如作家所言:这本书妥当整个竟然风趣上的“智识读者”——不管大哥小年,只须你渴慕一睹天然谈理的实质与真容。

7月18日下昼14:30,返朴将连合普林斯顿大学出书社中国办公室在北京万圣书园,举办徐一鸿造就中国读者碰面会,返朴将全程直播。专诚亲临现场的读者,可点击文末“阅读原文”报名。

下文翻译自Top Ten Ideas of Physics: Foundations for Understanding the Universe序言部分,经公众号普林斯顿念书汇授权转载。

撰文 | 徐一鸿(Anthony Zee)

翻译 | PUP中国办公室

恒久而冷清

我在此务请读者伊始阅读这篇序言,以了解本书的想法。若读者是来寻找物理学“最热最新”的课题,还请上网搜索爆款热帖,本书恐怕会令你失望。

我构想这本书已至少三十年,也许有四十年了,早在我写劣等一册学术专著《天然力的长入》(译者注:原著为Unity of Forces in the Universe,无中译本,为行文领路,特添加译名)以选取一册平庸科普《可畏的对称》(Fearful Symmetry)之后不久。1(译者注:如无非常证实,本文整个扫视均为作家自注)在写稿这些书时,我会想索“长入”(unity)和“对称”(symmetry)如何成为了表面物理学的两大基石理念。尔后多年间,我陆续写下了我方心目中“表面物理十大理念”的清单。这本书的部分灵感可说源于上世纪八十年代好意思国半夜电视节目中主理东谈主晓喻“十大榜单”的传统,尽管那些榜单经常乖僻不经(译者注:举例“最不受猫接待的十大猫粮口味”、“十大迹象标明你可能就是班里最傻的学生”)。于是我我方也会戏谑性地列出榜单,比如“凝华态物理中最出丑的十大术语”,挂在办公室门口以文娱共事。

直到频年,当我向普林斯顿大学出书社提交本书计划,并入部属部属笔时,我翻出多年来荒芜纪录下的五六份表面物理的“十大理念”清单。颇为风趣也令我欢悦的是,纵令细大要有变动,排序有所治愈,但中枢内容险些一致。这让我深感劝慰:经验了表面物理相干的潮水变迁,这些念兹在兹的想猜度底是有恒久价值,经得起岁月淘洗。

简而言之,这本书聚焦于表面物理的智识根基,而非学界风潮。即即是学识满盈、对物理颇有相干意思的读者,也常被一类“哇哦”、骇东谈主闻听的新发现所眩惑——可这些发现对物理学家而言,有的不外乏味,有的则所幸能很快被淡忘。明显,这背后不乏流行媒体的引风吹火——炒作那些只须一丝数物理学家信赖或怜惜的狂想更有经济效益,翻翻目次读者应能发现,本书不谈“最热最新”,只论“恒久而冷清”。

物理学的基础理念

本书每一章会探讨一个基本想想,简要发达其精义,底下我将用一两句话差异对书中十章进行小结:

1. 世界是不错被交融的。

东谈主类所怀的最弗成想议的信念,恰是世界是不错被交融的。而大天然也一次又一次对表面物理学家投以她的仁慈。

2. 物理定律无所不在、恒古不变。

若物理的存在并非遍及而遥远,咱们就无法交融世界,亦无法记忆其“婴儿时期”。

3. 世界的实质是量子的。

咱们所处日常世界之下,竟隐敝着一个巧妙的量子世界——在这里,知识和传统风趣上的“施行”土崩判辨——号称是东谈主类最激荡的发现。

4. 量子场,恒久不竭——爱因斯坦的至爱。

世界是一场量子场的交汇之舞。这些遥远之场引发助长出咱们熟知的粒子:有些稍纵则逝,有些看似不灭——但也许并非如斯。

5. 可畏的对称:世界处处是对称。

为何越深入实质,物理越对称、越直爽、越“优雅”?这是个竟然深重的谜题。

6. 爱因斯坦:用相对论斥逐的“相对性”,编排时空之舞。

物理定律不应物理学家的视角而变——谈理并不“相对”,这与某些形而上学家向你宣扬的恰恰相背。

7. 天然力的长入。

物理曾由芜乱词语定律组成,而20世纪险些弗成想议的建树,是将其简化为四种基本相互作用,其中三种已长入为“大一统表面”,惟独引力仍辩认入列共舞。

8. 造物主说的是数学的言语。

维格纳(Wigner)曾质疑数学之于物理的高效是否过于“分歧理”。我和多数(但非全部)表面物理学家都对此深感困惑。

9. 熵与热涨落:一切关乎“共享”。

从两个粒子的交互中无从走漏亿万粒子的集体行径——熵与工夫之箭由此而生。这恰是“多者异也“的体现——全体多于部分之和。

10. 物理关乎“作用量”。

从费马(Fermat)的“最散工夫旨趣”开动,咱们离开了牛顿的方程体系,转而以“作用量”构建天然的演化。这是物理最深层的言语。

以上就是十章的内容,每章探讨一个要害理念。我曾想半开打趣地加上与停业有关的第十一章,题为:《物理危急:谈德停业的警世故事》2,但最终也曾删去了——不外,谁知谈呢,也许将来它又会在另一册新书中冒出来。

“十大”中“十”这个数字,天然仅仅咱们这个地球上进化的恰恰。改日也许会增减。

不仅仅代入狡计,也不是细枝末梢

物理不仅仅“代入公式,算出限定”。可是,中学乃至大学、相干生阶段的“题海政策”,让学生不免得出这种印象。追求“限定”确是部分物理学家的能源,但绝非全部。迪克·费曼(译者注:即知名物理学家理查德·费曼的昵称,原文为 Dick Feynman)大致以其特有的文华说得最为高深:“物理就像性爱:天然,它可能会产生某些实在的限定,但这可不是咱们作念它的原因。”追赶限定或可赢得名声与钞票,但好多东谈主,包括我我方,更多的是被交融世界运作之奥秘的渴慕所驱使。我和一些一又友洗沐于理念之间的逻辑关联,齰舌于这些理念竟让咱们东谈主类如斯轻浅的存在,得以交融从微不雅到宏不雅、险些匪夷所想的复杂世界!“匪夷所想!”这句话似乎就是为物理学量身定制的。

爱因斯坦说:“我想知谈天主如何创造这个世界。我不怜惜这个或阿谁表象。我想知谈的是祂的想想,其余都为细枝末梢。”说得多好!但恐怕只须他这种地位,才敢一口辩护物理学中的大部分知识为细枝小节。我当年在《可畏的对称》(Fearful Symmetry)中援用这句话,颇为惊艳,却也收到些“决斗状”般的邮件。有东谈主一辈子钻研“这个”,因此震怒相配;也有东谈主是“阿谁”方面的全球巨擘,却从未据说“这个”。爱因斯坦已故多年,无从为这份“苟且”买单。若他尚在,大致会嚚猾地冷漠我让“这个博士”与“阿谁造就”班师关联。

放温顺。其实整个物理学家都在相干“这个或阿谁表象”,包括爱因斯坦我方。除了探讨时空与量子,他还相干过湿沙的粘滞性3以及雪柜的热力学旨趣——读来情味横生。事实上,险些整个物理学家4一世相干的都不外是爱因斯坦眼中的“这个或阿谁”。

而确然,险些整个要害冲破也都源于对“这个或阿谁”的相干。比如,年青的马克想·普朗克(Max Planck)草创量子更动,并非因为哲想世界,而是缘于钻研加热腔体中的电磁波;又如,暗能量的发现,建设于对超新星爆炸机制的深入交融。我常说,物理有如大马戏团,万象并存:驯兽师、空中飞东谈主到杂技怯夫5,都有其位。物理学的前沿在诸多限度鼓吹,因此对于空间和工夫实质的根人性洞见也势必——与好多物理学爱好者的设想大相径庭——千载难逢。是的,我交融“多者异也”的观念,进程大致比你觉得的还要深。

尽管如斯,你手中的这本书所谈的恰是物理学的基础理念,赓续顶关注爱因斯坦口中的“这个或阿谁”,除非行为证实需要。是以,在读者想向我发送震怒邮件前,请先记着这一丝。虽然我知谈“细节决定成败”(devil is in the weeds),学会钻研细节很弥留,但本书想法是提供全面概览。

免责声明

伊始证实几点:这既不是一般的平庸读物,也不是课本。哪怕只讲其中一个想想,张开来也够写一册书。比如第四章所讲的量子场论,我就写过一册科普书、一册专科课本和一册半科普半专科读物。我常需在直爽与“不让读者齐全懵圈”之间寻找均衡。因此好多必要主题被概略或一笔带过6。不言而谕有些学界的同业会因此发火,但我会饱读足勇气直面他们的顾虑和怒气。

我的狡计是传达这些想想的风趣,并略述其一脉接洽。惟恐我会齐集讲某一专题。举例,要讲量子物理,四平八稳绝无可能,于是我选了贝尔不等式(Bell’s inequality)来切入,也因为写书时恰逢三位考据该表面的实验物理学家获取诺贝尔奖。而为证实贝尔不等式,我必须先容电子自旋——这大致是最诡异的物理观念之一,但咱们咫尺的科技社会正高度依赖它。

再如,熵与信息两个观念在全球默契中常被扭曲,我便几近教科书式地详加阐释。

我提过我方出书了多本物理科普读物和教科书,因此本书内不免会访佛旧作。为什么要访佛?费曼早年自问此事时给出了我十分招供的回答:“因为东谈主类的每天里都有新的一代出身。因为东谈主类的历史上总有伟大理念出身,而这些理念若不刻意、清爽地传给新的一代,就无法长存。” 7

无疑,不少众人会对书中的泛空谈述颇有微词。但若我列举整个保留条目和详备证实,要写的恐怕就不是一册书,而是一整座藏书楼了。普通读者信服会不胜重担。

我相似细目,若请别的物理学家列出物理学“十大理念”,他们的清单势必和我的不同。对此,我只可说:这份清单源于我个东谈主在表面物理上的探索旅程;而这种书势必、且最佳是:仗义执言地带有昭彰的个东谈主不雅点。若你戮力反对,我古道地邀请你写一册我方的书。

本书并非线性叙述,章节安排基于我我方的逻辑。就像前文所说,这些理念的排序亦经治愈。若读者看完某章节未尽交融,请不妨不息读下去。因为你并不需要这章的前置知识才能交融后一章。可是,各章的基础理念弗成幸免地交汇在一齐。举例,“礼貌越深入越显对称”(第五章)与“看似不同力的最终长入”(第七章)势必有关。熟悉我其他作品的读者知谈,我偏疼大宗使用尾注——有些或可发东谈主深想,有些或只为引东谈主发噱。初度阅读时也不妨忽略尾注,稍后再回看。这肃肃个东谈主喜好问题。

终末声明,我并非历史学家,书中叙事天然不保证历史严谨性。

此书为谁而作

我在我方的数本平庸科普书的引子中都包含了这一节:“本书为谁而写?”毫无疑问,要是有中学生、大学生因本书而快活投身物理,我将无比欣喜。而在受众的另一端,我知谈还有好多在职或退休的职场东谈主士,热衷阅读平庸物理书。此书也献给他们,致意他们追求世界谈理的勇气与心计。

天然,读者若能略知爱因斯坦的时空不雅及量子物理的基础,那自是更佳;毕竟这些更动性的想想已有百年历史,本书只可和冒失点到。

总之,这本书献给整个竟然风趣上的“智识读者”:不管大哥小年,只须你渴慕一识物理的实质与真容。

*热烈冷漠读者,非常是年青东谈主,细读部分尾注,那儿可能有更多数学商讨,以及一些做事冷漠——要是你决定进入物理学限度的话。例见第三章中海森堡(Heisenberg)磋商克罗宁(Kronig)的尾注。

扫视

1. 该书当先由麦克米伦出书,后由普林斯顿大学出书社在Princeton Science Library系列中重新出书。我自重地说,它已被翻译成德语、日语、韩语、法语、西班牙语、土耳其语和中语(包括繁体和简体)。多年来,尤其是在旅行讲学途中,我相配欢笑能巧遇好多在其早期物理学糊口中读过此书的物理学家们。

2. 供非好意思国地区读者一哂,在好意思国,“停业法第十一章”含义经常等同于停业。

3. 很久曩昔,一家石油勘测公司以致支付酬报让我阅读爱因斯坦这项鲜为东谈主知的孝顺。多谢了,乔!

4. 那些不这样作念的,至少在我看来,应归为数学家或形而上学家。

5. 可悲的是,在咱们当下的腐朽期间,怯夫似乎经常把握了舞台。

6. 这部天职容是为了留神亚马逊网站上那些常把教科书和科普书同日而言的读者。

7. R. P. 费曼(R. P. Feynman)著,《这个不科学的年代》(The Meaning of It All),1963年出书。

PUP 内容速递

Top Ten Ideas of Physics: Foundations for Understanding the Universe

在本书中,徐一鸿邀请读者一同踏上探索之旅,揭晓他心目中的十大物理学旨趣,这些伟大的想想透澈改变了咱们对世界的交融。本书以这样两个信念为基础:物理世界是不错交融的,且物理定律在职何时空中都是一致的。跟着故事的张开,那看似坚实的施行世界渐渐消融为一个交汇跨越的场之收集,而这些场在更深头绪上泄显露更高头绪的对称性。读者将温顺交融:物理谈理是普适的而非相对的,世界中的多样力并非割裂的部分,而是尚未齐全杀青的长入全体。凭借他一贯的幽默作风与物理知接力,徐一鸿在本书中揭示了天然之书为缘何数学言语书写,熵与信息为何细巧有关,以及为何作用量旨趣是一切存在背后摆动的中枢法例。

本书章节目次

Prologue

The physical world is comprehensibleThe laws of physics are the same here, there, and everywhere, the same yesterday, today, and tomorrowThe world is quantumQuantum fields forever: Einstein’s total loveFearful symmetry: a universe full of symmetriesEinstein, the exterminator of relativity and the choreographer of spacetimeUnity of forces in the universeThe Creator speaks the language of mathematicsEntropy and thermal agitation: all about sharingPhysics is where the action is

Parting comments

Acknowledgments

Bibliography

Timeline

Index

名家推选

“(徐)将科学言语与演义家的世界建构智力如胶投漆,写出了一部别有天地的数理神话史诗。”

——Emily Bowles,Library Journal

“不管布景如何,读者都会可爱这本书。徐一鸿对物理中枢情念进行了不寻常而发东谈主深省的索要。”

——Edward Witten, 普林斯顿高档相干院

“本书语调亲切天然,头绪清爽地西宾了每个伟大想想背后的‘运作机制’,加上富足哲想与历史深度的探讨,令阅读历程充满乐趣。”

——Sanjoy Mahajan,The Art of Insight in Science and Engineering一书作家

“《绿野仙踪》曾劝告咱们“别去看那幕后的东谈主”,但徐遴荐了无视这一教导。Top Ten Ideas of Physics拉开帷幕,为咱们揭示了表面物理学世界的真貌,以及那些建树这一切的女性与男性。每一个联想成为表面物理学家的学生都应当读这本书,并讲求体会其中的诸多启示。”

——Steven K. Lamoreaux, 耶鲁大学

“徐一鸿再施妙笔。他以一贯的知接力、直观、幽默、深度和原创性,为读者呈现出一系列最弥留的东谈主类默契恶果——从对称性的作用到熵的长入力量。他籍此传授了极具施行风趣的一课:咱们对世界的交融,建设在久了而弗成动摇的基本旨趣之上。正如我对他其他著述的立场一样,我将一次次重读这本书,而我信赖,从满怀情感的青少年到学生再到资深相干者,整个钦慕物理的东谈主也会如斯。”

——Rob Phillips, 加州理工学院

“徐以风趣而别有天地的方式,带领读者探索物理学中最基础的十个中枢情念。这些观念优雅而直爽,以致无需公式便可体会其好意思感与深意。通过他别有天地、富足知悉的翰墨,读者得以齰舌于物理世界的奇妙。”

——Ian Low, 好意思国西北大学

“Top Ten Ideas of Physics承诺将指导快意讲求想考(并应用若干中学数学)的读者,深入交融现代物理的中枢内涵。这是一段不妥当畏俱者的旅程,但徐温顺的文风与充满启发的历史逸事,使这段旅程变得情味横生。”

——Curtis G. Callan Jr., 普林斯顿大学

“这不是一册面向普通全球的惯例科普读物,也不是供众人研习的物理课本:徐自出机轴,为咱们送上一场穿越物理学历史的奇妙旅程。他以充满叹惋与幽默的翰墨作风,不受线性叙事的照拂,带领读者尽览这一限度的秀雅宝石,并以逸事趣事与科学家速写为包装呈现。徐 并未对这些伟大想想浮光掠影——读者需要付出想考的勤苦,而这种过问必将收货卓绝的交融与阅读乐趣。”

——David B. Kaplan, 华盛顿大学

延长书单

徐一鸿造就的相干限度十分平日,波及高能物理学、场论、天放学、生物物理学、凝华态物理学、数学物理学等诸多限度。在学术相干以外,他也一直相持写稿。他的写稿作风简要清爽,别有天地,他的科普作品广为东谈主知,撰写的课本不管对本科生、相干生,以致是自学者来说都十分友好。PUP(普林斯顿大学出书社)共出书了他的7本著述。

徐一鸿造就的相干限度十分平日,波及高能物理学、场论、天放学、生物物理学、凝华态物理学、数学物理学等诸多限度。在学术相干以外,他也一直相持写稿。他的写稿作风简要清爽,别有天地,他的科普作品广为东谈主知,撰写的课本不管对本科生、相干生,以致是自学者来说都十分友好。PUP(普林斯顿大学出书社)共出书了他的7本著述。

Quantum Field Theory, as Simply as Possible

量子场论是迄今为止物理学中最告捷的表面,但亦然最巧妙的表面之一。Quantum Field Theory, as Simply as Possible包含量子场论的基本知识与观念,使读者了解这个物理学中最弥留但又最令东谈主困惑的主题之一。量子场论脱胎于20世纪30年代末的量子力学,由一代凸起的年青表面家发展而来,包括 Julian Schwinger 和 Richard Feynman。他们的瞻望被实考据实,其惊东谈主的准确性是其他物理学表面无法相比的。量子场论联接了量子力学和狭义相对论,从而为交融亚原子世界的量子奥秘提供了框架。徐一鸿造就以其独具的灵敏和物理学知接力将读者从场的经典观念引颈至量子场论的现代前沿。对于学生和普通读者来说,Quantum Field Theory, as Simply as Possible是一册特有而有价值的先容,它证实了量子场论是如何匡助咱们交融世界、以及它是如何揭示物理学中一些最深重的奥秘的。

Fly by Night Physics

在本书中,徐一鸿造就向物理学的学生和相干者们先容了如何使用物理推导和合理猜算来贬攻讦题,妥当物理学高年纪本科生和任何想要学习高档物理的读者。在传统的物理课堂上,学生们老是试图掌抓艰深复杂的数学用具,以进行精准的物理狡计。在这种学习模式中,似乎物理学老是由界证实确的问题组成,而这些问题不错通过严格的推导法子来贬责。步调的物理教科书也强化了这种诞妄的印象,因此,即使是最优秀的学生,在开动进行物理相干时,也会发现我方对所面对的挑战毫无准备。事实上,物理学充满了多样简要估算、对数目级的预计和跨越的逻辑。这本别具一格的教科书旨在匡助学生们改造想维,走出课堂“刷题”模式,进入竟然的物理相干殿堂。本书提供了培养物理学直观的必要练习,并隐藏了物理学前沿课题中令东谈主兴奋的问题。从霍金放射到引力波,徐一鸿造就将匡助学生愈加深入地交融他们所学的方程,而况建设对物理直观的信心。

Quantum Field Theory in a Nutshell: Second Edition

自首版以来,Quantum Field Theory in a Nutshell马上成为这一深刻而迷东谈主的表面物理学限度最易懂全面的先容。在这一全面改进和彭胀的版块中,徐一鸿造就加上了最新进展,同期为学生提供了塌实的观念基础,使之成为咫尺最新、最现代的量子场论教科书。该版块增多了几个子章节,以及一个全新的章节,来形色量子场论的最新进展。徐一鸿造就还提供了特等的习题、证实和例子,以及详备的附录、习题参考谜底,以及延长阅读冷漠。使用本教科书的高校包括加州理工学院、康奈尔大学、哈佛大学、普林斯顿大学、密歇根大学、麻省理工学院等知名学府。

On Gravity

本书提供了一份对爱因斯坦广义相对论风趣且深入的解读。徐一鸿(Anthony Zee)造就从引力波的发现脱手,商讨了迤逦时空、黑洞放射、暗物资等与引力细巧有关的话题。本书直爽而准确,延续了作家温煦簇新的写稿作风,为交融引力和时空开导了一条特有的蹊径。麻省理工学院物理学造就David Kaiser评价这书风趣且别有天地,能给读者们带来一段令东谈主答允的广义相对论之旅。

本书是Choice2018年度凸起学术著述奖得主之一

Einstein Gravity in a Nutshell

这本特有的教科书对爱因斯坦的广义相对论进行了阳春白雪的先容,广义相对论极具好意思感,在物理学中占据着弥留地位。徐一鸿造就以其独具的灵敏与尖锐,将读者从牛顿力学基础引颈至咫尺最粗犷东谈主心的相干前沿。与其他爱因斯坦引力主题的竹帛不同,本书强调作用量旨趣和群论对物理学表面建构的指导作用。徐一鸿造就依次渐进地叙述多样课题,对入门者来说十分友好,而穿插其中的物理学史上的逸事也对学生和众人们颇具眩惑力。他先容了所需的数学知识,同期也不隐藏更进阶的数学问题,如微分形状。对黑洞的延长商讨还包括了旋转和顶点黑洞以及霍金放射。Einstein Gravity in a Nutshell是本科生和相干生的逸想教科书,也为专科物理学家提供了必要的资源,任何熟悉经典力学和电磁学的东谈主都不错阅读。本书包含大宗练习以及详备的附录,涵盖了别处不易找到的广阔主题。本书有以下特征:

阳春白雪地先容了爱因斯坦的广义相对论带领读者了解牛顿力学到现代相干前沿重心先容了对称性和爱因斯坦-希尔伯特作用量涵盖爱因斯坦引力步调教科书中莫得的主题内含风趣的历史逸事大宗练习和详备的附录课后习题谜底(仅造就可用)

本书曾荣获2013年Choice年度凸起学术著述奖

Group Theory in a Nutshell for Physicists

虽然群论属于数学学科,但从原子物理学到凝华态物理学,从粒子物理学到弦表面,它亦然现代表面物理学的好多限度弗成或缺的。它对于交融基本力尤其至关弥留。可是到咫尺为止,还空泛一册专门为物理学家编写的现代、易懂、自成体系的教科书。Group Theory in a Nutshell for Physicists填补了这一空缺,提供了一册好用的、经过课堂锻真金不怕火的教科书,重心先容了物理学家最需要了解的群论有关部分。从群的基本直不雅观念开动,徐一鸿造就一齐带领读者了解法式群的表面如何统合了四种基本力中的三种。他还简要先容了群论所需的线性代数,因此本书十分妥当自学。

本书曾荣获2017年度好意思国专科与学术凸起出书奖(the PROSE Award)

Fearful Symmetry: The Search for Beauty in Modern Physics

对称性的观念有平日的发挥形状和好多不同的应用——从建筑学到数学再到科学。可是,正如20世纪的物理学所揭示的那样,对称性在天然界中具有的特别中枢作用偶尔会被巧妙地违抗。Fearful Symmetry一书将现代物理学中对称性与非对称性的惊东谈主发现带入每个东谈主的视线。徐一鸿造就是一位凸起的物理学家、熟练的发达者,叙述了现代表面物理学家随同爱因斯坦的脚步,追寻大天然的直爽之好意思的故事。Fearful Symmetry充满了奇想妙想和看重之情,形色了20世纪物理学的磅礴阵容和建树,这是东谈主类想想史上最伟大的篇章之一。

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