什么是宇宙的终极秘密？相对论还是量子力学？我们的宇宙是一件天工神作的艺术品吗？《美丽之问（宇宙万物的大设计）》不是一本消磨时间的读物，它是诺贝尔物理学奖得主弗兰克·维尔切克穷近50年的思索。近500面的大书将让你从上帝视角重新审视宇宙万物，读完它将获得前所未有的成就感和满足感，这是一本值得长久珍藏的书。
    本书献给所有对“宇宙万物为什么会演变成今天的样子”这个既物理又哲学的问题感兴趣的人。无论你是科学小白还是物理学家，艺术青年或者是文艺青年，这本书都能让你心有所悟。

    我们的宇宙是一件天工神作的艺术品吗？
    为了探究这一问题，诺贝尔奖获得者弗兰克·维尔切克带领读者踏上了人类2500年探索美的征途，沿途让我们领略了物理、艺术和哲学的锦绣风光。作者从毕达哥拉斯的万物皆数开始，历数人类在认识自然过程中所产生的美丽思考：从开普勒的行星模型，到牛顿的力学，再到麦克斯韦的电磁方程、爱因斯坦的相对论和原子运动的量子美。他指出，有些思考即使是错的，但其中蕴含的美仍然会具有强大的生命力。比如，毕达哥拉斯万物皆数的观点从现代科学角度看显然不正确，但将整数和物理现象联系起来这个想法却生存下来，在现代量子力学中得到了完美体现。
    《美丽之问（宇宙万物的大设计）》通过量子论和标准模型具体呈现了科学之美，建立在对称性上的标准模型昭示着基础物理已经非常接近毕达哥拉斯和柏拉图的圣殿：物理现实和数学理想之间的完美对应。作者也指出了它的缺陷，从而将读者引向更激动人心的暗物质和暗能量。

    这本轻松惬意的读物让我们有机会进入当今世界最富创造力和洞察力的物理学家的头脑去了解他的意念，真是机会难得。弗兰克·维尔切克对于世界的思考令人拍案惊奇，它揭示了大道、大美和宇宙深层规律之间细腻完美的融合。
    ——布莱恩·格林（Brian Greene），哥伦比亚大学物理及数学教授、《宇宙的琴弦》（Elegant Universe）的作者
    这是一本精致而易懂的读物，弗兰克·维尔切克把我们的宇宙当作一件艺术品来欣赏和把玩，他向我们展现了天工之美，它无所不在，隐藏在各个层面，大到广袤的银河系，小至亚原子的微观世界。他的研究具有开拓性，他能看到别人通常忽略的事物并将问题说得很清楚，这不仅为科学家指出了研究方向，也让艺术家和所有好学的人受到鼓舞。
    ——迈克斯·泰格马克（Max Tegmark），《我们的数学宇宙》（Our Mathematical Universe）《生命3.0》（Life3.0）的作者
    这是一段关于美丽世界的精彩论述，引发了对于美的本质和实体宇宙的一系列随想，让我们的思想在音乐、色彩和当今物理学最前沿的基本概念中徜徉。如果作者换了别人，没有维尔切克的水平高度，这本趣味横生的读物很可能成为一个神秘主义者在新时代的胡言乱语。但维氏乃当今在世的物理学家中最深刻、最有想象力也是最博学的一位，无论读他的文字还是听他讲课，人的宇宙观都会变了样。这些年如果你和我有同样的体验，那么你一定会从该书中受益匪浅。
    ——劳伦斯·克劳斯（Lawrence Krauss），《无中生有的宇宙和星际迷航里的物理学》（A Universe from Nothing and The Physics of Star-Trek）的作者
    维尔切克先生巧妙地运用文字带领读者踏上了一段旅程，沿途让我们领略了两千五百年来的哲学和物理……此书最精彩的看点在于作者将对称之美和人类日常的体验广泛地结合在一起……他的书是一部少有的杰作：直接向上帝发问来深刻地书写人性。
    ——《华尔街日报》
    启发性强却深入浅出…维尔切克的文字抒情而玄妙，不管大自然最终向我们揭晓什么样的答案，我们都应该心有所悟，谦卑为怀。
    ——《高等教育纪事报》
    维氏在书中将方程（自然）之美与文学之美相结合，他的著作堪称艺术。
    ——《科学通讯》
    引人入胜…不仅对现代物理中的一些名称进行了修改，甚至把一些基本概念也重新定义了…维尔切克敢于重新定义概念，实在勇气可嘉。
    ——《洛杉矶书评》
    这是一部挑战性强又非比寻常的深刻之作。
    ——《图书馆期刊》
    巧妙地将反思付诸文字……在科普书这个体裁里无疑是独一无二的作品……内容雅俗共赏，搞物理的专业人士可以从中了解到诺奖得主如何看待人类思想和太初之道之间的联系，普通读者可以更多地了解基本规律的构造。这本书让我们想到，科学和艺术之间有着千丝万缕的联系，它让我们惊叹于人类这个物种在揭开自然之谜的努力上所取得的成就。
    ——《今日物理》
    《美丽之问：宇宙万物的大设计》是对未知领域的探索，让我们领略到那片广阔的天地风景独好，该书还为粒子物理的发展趋势提供了一个独特的视角，令人耳目一新。
    ——《自然》杂志
    这项深究道之本质的工作值得我们赞赏。
    ——《科克斯书评》
    这本书详实地介绍了现代物理所取得的成就和所面临的挑战，令人信服同时也发人深省：在深入了解自然的过程中美学的意义何在？这个了解的过程对于人类的意义何在？阅读书中记载的大量史实，我们能品出其作者虚怀若谷的人性，这本书确实写得很美，我向所有立志了解科学发展动向的人推荐它。这位作者由于对科学做出了流芳百世的贡献而走进了我们的视野。
    ——利·斯莫林（Lee Smolin），《时间再生和物理学的烦恼》（Time Reborn and The Trouble with Physics）的作者

向天发问
毕达哥拉斯之一  隐其形而遁其魄
毕达哥拉斯之二  数字与和谐
柏拉图之一  对称中的结构——柏拉图多面体
柏拉图之二  逃离洞穴
牛顿之一  条理和无理
牛顿之二  色彩
牛顿之三  动态美
麦克斯韦之一  上帝的美学
麦克斯韦之二  众妙之门
对称序曲
量子之美Ⅰ  天体乐章
对称性Ⅰ  爱因斯坦两部曲
量子之美Ⅱ  繁茂丰沛
对称性Ⅱ  局域色彩
量子之美Ⅲ  自然核心的美
对称Ⅲ  埃米·诺特——时间、能量和理智
量子之美Ⅳ  唯笃信大美
答案美妙乎
致谢
大事记
造物主的术语表
尾注
图片来源
索引
译后记

    我很高兴应我的朋友维尔切克教授邀请，为他的中文版新书《美丽之问：宇宙万物的大设计》写序。
    弗兰克·维尔切克（Frank wilczek）教授是世界著名的理论物理学家和数学家，2004年诺贝尔物理学奖获得者，上海交通大学李政道研究所首任所长。维尔切克教授在文学艺术方面亦造诣很深，对科学与艺术之间的交融有独到的理解和热忱。
    对称展示宇宙之美，不对称生成宇宙之实。在探索宇宙的征途中，对称与不对称交相辉映，构成自然界的基本规律，成为指引人类探索大自然的灯塔。从毕达哥拉斯的“万物皆数”，经由牛顿的经典物理学，直至当今的量子世界，物理学的发展在扎根于实验观测的同时，亦常常从艺术领域中获取灵感。悠扬的音乐旋律与美妙的几何图形，竟然蕴含了自然界最基本的奥妙。这些令人惊叹的现象无疑亦系人类探求未知世界动力之源泉。
    维尔切克教授的著作系思考一个极基本的问题：世间万物为何能够演变成现在的模式，这个大设计的问题非常深刻重要，很值得我们每一位，尤其是从事科学研究的朋友们一起探索。
    李政道
    2018年9月

    我在翻译《美丽之问：宇宙万物的大设计》的过程中发现西方科学延续的脉络其实很像中国自然哲学的发展路径；追问到极致的问题时往往上升到形而上的义理之中，假若在四十年前这会被批判为主观唯心主义和虚无主义哲学。但是由于像弗兰克·维尔切克这样的诺贝尔奖得主和科学大家循循善诱、层层剥茧地“据理力争”，量子理论的玄妙以及量子世界的未来就似乎贴着我们的脸连着我们的心这么密切了。我们的视野一下子极大地开阔了，仿佛我们中国诗词里说的“处处无踪迹，声色外威仪，诸方达到者，威言上上机……”以及万里有感知、刹那得心应的男女皆知的生活哲学与西方最前卫、最高水准的科普著作在喜马拉雅的顶峰汇合了。钱钟书讲：东学西学，心理攸同。这本书的每个宣节都体现了我们百余年来崇尚的所谓西方的科学精神，但也在字里行间让我看到了作者对于阴阳、辩证、大干世界的对称之美、灵动妙想等的肯定和尊重以及对于造物主或者宇宙世界的大设计者或叫大工匠的敬畏之心。我在这两年译事过程中两次见到维尔切克先生，我发现他的睿智、风趣和思想洞察力与他著作里的所思所想吻合而有共鸣，他在波士顿、在杭州和在上海，以及在经常去讲课的瑞典王国，都通过对于天地大美的物理层次上的高级追问而能带领全世界的科学迷和哲学迷们，当然还有艺术与社会各种问题的思索者们，去积极地、开朗地朝向世界的大创造者走过去，也越来越有信心地走过去。
    除了正文之外，我花了很大的精力翻译了书后按字母顺序排列的科学术语；这一部分正像作者本人强调的那样是非常必要和十分地需要阅读的，因为维尔切克先生自己撰写了体现了他的理解和最新科学发现的各个词语的定义。他本着向科学负责、向真理负责的态度努力地阐释了他著书立说时所使用的概念并企望这些概念反哺和加强他在各个章节里深刻而反复要表达的意思。我还附上了一些注释文字以便非专业读者理解正文的内容，这些文字，除了表明出处的，其余皆来自网络的博大浩瀚，在此向各篇文字资料的作者致谢。北京大学量子材料科学中心的物理学家吴飙教授欣然担任本书的审校，这是我的荣幸也是广大读者的幸运；毕竟量子物理学界的中年翘楚对他的师长是有超过常人的深度感受的。中国土地上的“维尔切克量子物理中心”已经由杭州转移到了上海，这无疑是一个更具重大意义的一步。我在此向这个中心的各位负责人士表达我的敬意与感谢！最后我向湖南科学技术出版社的负责同志和责任编辑等同仁表达特别的谢意！这个中译本一定还有不少可以商榷的专业问题，欢迎读者不吝赐示，以便以后有机会订正的时候体现出你们的智慧与指教。
    兰梅 2017年6月28日，北京