数学在一些人看来是枯燥的数字、看不懂的公式，以及折磨人的问题。但是，在另一些人看来，则是世界上一切规律之母，是上帝在创造这个世界时留下的最美好的东西。在古希腊时期，毕达哥拉斯和他学派中的信徒们就是一群把数学奉为神灵的信仰者。在毕达哥拉斯看来，世界上的一切都可以用数学来解释，比如音律（平均律）、艺术的审美（黄金分割），等等。当然，虽然很多人惊讶于数学和科学的美妙，以及它在生活中的作用，但是很少有人用通俗的语言把这种感受表达出来，直到我看到《科学之美》这本书。
这本由加拿大作家欧瑞尔创作、潘志刚先生翻译的科普读物，不仅通过科学故事介绍了科学的美妙之处，而且用非常通俗的语言讲述近代科学的内容，包括原子结构的标准模型、能量守恒定律、相对论，以及质能转换、放射性、量子力学、暗物质和宇宙的演变，等等。除此之外，书中还介绍了很多科学史上的趣闻，比如从核裂变的发现到原子弹的诞生等等。这么多的内容，作者用“真和美”这条线索串了起来，让读者不仅了解到了现代科技，而且体会到科学的神奇和美妙之处。
长期从事科学研究的人，大多有这样一个感受，就是我们所生活的宇宙太奇妙了。比如宇宙中有四种力，重力（每个人都知道）、电磁力（大部分人知道）、强力和弱力（大部分人不知道）。描述这四种力的公式本身非常简洁、优美，而这四种力的系数搭配得如此美妙，才使得宇宙成为今天这个样子，并且孕育出生命。如果它们之间的比例差上一点点，那么我们的宇宙要么灰飞烟灭，要么缩成一团，不可能有生命出现。了解到这些科学事实，我们不禁要感叹宇宙规律的美妙之处。当然，科学的美妙之处远不止这些，也远不止毕达哥拉斯发现的数学和音乐的关系，而是存在于我们生活的方方面面。要了解更多的科学美妙之处，最好的办法就是阅读此书。《科学之美》这本书内容非常翔实，译者的文笔也非常生动优美，读起来畅快淋漓，我是一口气从头读到尾的。读完之后，自己觉得收获巨大，不仅了解了一些以前不知道的科学趣闻和科学知识，而且对以前所熟知的内容也有了新的认识，特别通过重新体会过去所学的自然科学的本质，品味它们的美妙之处，实在是人生一大快事。
阅读这本书的另一大收获就是能够追寻科学史上那些大师们思考问题和解决问题的方法。在历史上，大多数重大的科学发现都或多或少有着偶然的成分，后人看到某个科学家发现了一个规律，似乎是在不经意之间，但是自己却无法获得同样的“运气”。其实，在运气的背后，成功的科学家们有着独特的思考方法和解决问题的方式，这才是他们的过人之处，遗憾的是，大多数传记作家恰恰忽略掉了这一点。《科学之美》这本书在很大程度上还原了人类历史上诸多伟大的科学家在做出重大发现一瞬间头脑里的想法，让读者深受启发。
我对这本书唯一持保留意见的是，作者将科学上的很多结论用于经济现象的解释，是否合适。我不是经济学专家，不能妄加评论。当然，这种看法在欧美学术界是有先例可循的。总的来讲，这是一本非常生动、思想性强、信息量大的好书。它既是一本优秀的科普著作，又是一本有趣的历史读物，对传播科学，传播知识大有裨益。希望读者朋友们能够喜欢它，体会科学的美妙之处。
吴 军
2014年10月于硅谷
【黑洞不是黑的】
【媒体评论】
吴军《浪潮之巅》《数学之美》和《文明之光》的作者
“这是一本非常生动、思想性强、信息量大的好书。它既是一本优秀的科普著作，又是一本有趣的历史读物，对传播科学，传播知识大有裨益。希望读者朋友们能够喜欢它，体会科学的美妙之处。”
姬十三果壳网CEO
“这是一本科学书，也是一本艺术书。科学与艺术，它们并非一一对应，但提醒人们加深对彼此的理解。”
中央电视台科教频道《走近科学》栏目组
“虽然我们日常看到的科学报道多是关于‘宇宙’、‘粒子’这些遥远又抽象的概念，但其实科学本身就在我们身边的生活中。想象一下，你正坐在椅子上向后仰着的感受：如果一个人是自由降落的状态，还能否感受到自己的重力？当你抬头看到满天星辰围绕着你每日旋转的时候，你能否确定地球真的是在围绕太阳旋转？我们似乎都有过这些想法，但爱因斯坦、哥白尼等科学家却没有轻易放过这些有点‘奇怪’的感受，而是继续探索下去。通过阅读本书，你可以从古希腊时期的先驱开始，了解科学家们是如何探索这个世界的。”
李嫕中国科学院理化技术研究所研究员
“作者用通俗易懂的描述，从古希腊神话一直讲到现代社会的原子弹、对撞机等领域，阐述了科学的发展是如何受到了美学的牵引，又反之如何影响了美学这一观点。非常值得一读。”
皮特·沃伊特《连错都算不上：弦理论与寻找统一物理定律的失败》的作者
“《科学之美》一书很好地描述了这一历史上大家都知道的争论——科学已经偏离了轨道……欧瑞尔提出的问题是重要而且典型的。”
家马塞洛·格莱泽达特茅斯学院
《创造边缘的一滴泪：不完美宇宙中的一种根本的生命新视角》的作者
“如果科学就是追寻真理，我们最好明白我们所寻找的这个真理究竟是什么。正如戴维·欧瑞尔在这本通俗易懂的书中尖锐地指出，真理应该献身于美，这一审美观点可追溯到古希腊时期，并且现代科学正处于这一审美偏见导致的盲目性危险之中。相反的是，我们对于自然世界了解越多，我们就越被迫接受一种不同的审美观，这种审美强调不完美与非对称，而且依然美得不可思议。”
玛格丽·魏罕特《毕达哥拉斯的裤子与物理学的边缘》的作者
“本书优雅地、富有洞察力地记录了毕达哥拉斯用数学方式为世界建模的冲动。欧瑞尔分析了西方科学文化对于秩序的追寻，并将其与本质上是宗教的美学概念相联系。”
罗伯特·史密斯阿尔伯塔大学
“一本生动而且迷人的著作……欧瑞尔提出的话题范围令人印象深刻，我总是想要不停地翻阅下去。”
【书摘与插画】
【作者简介】
戴维·欧瑞尔（David Orrell），应用数学家、畅销书作家，曾在加拿大的阿尔伯塔大学学习数学，在牛津大学获得非线性系统预测方面的博士学位。欧瑞尔在应用数学和复杂系统方面的工作，激发了他在多个领域的研究，包括经济学、天气预报和癌症生物学等。从系统生物学到系统经济学，欧瑞尔在《新科学家》、《世界金融》和《金融时报》等全球知名杂志和报纸上发表了多个科学领域主题的文章，受到广大读者热捧，并曾出版多部畅销书。
【免费在线读】
这个机器坐落于日内瓦附近一个安静的田园之地，毗邻法国侏罗山脉，它就是我们所知道的大型强子对撞机（LHC）。成群的奶牛在绿色的田野上满足地咀嚼食物，大量布满自由涂鸦的低层建筑点缀着地平线。从表面上看来，鲜有迹象表明这个地区正进行着一项人类历史上最具野心的融合了艺术与科学的项目。
大型强子对撞机位于跨越瑞士和法国国境的一条周长27千米的环形隧道中，隧道建设在地下深度为100米左右的地方。隧道被数千块超导磁体塞满，这些超导磁体引导着以接近光速相向运动的两束质子流。这些质子流将在隧道中的四个大型探测器中进行碰撞，它们的英文缩写分别是： ALICE，ATLAS，CMS，LHCb。这些名字并不会让人感到激动，但是想要进入其中只能通过邀请才行，普通大众无法接近。除此之外，这些地下洞穴更是新时代的教堂，令人兴奋的是，这里混合了先进的工程技术与接近宗教的某些东西。大型强子对撞机的使用者们希望在这里发现美，发现与永恒的连接。
举例来说，ATLAS探测器（A Toroidal LHC Apparatus，一个环形的LHC设备）是由来自34个国家的1800余人合力建造而成的。这个巨大的八角形建筑有五层楼高，重7000吨，里面充满了格子状的钢铁、陶瓷、硅酸盐和塑料，这些材料通过导管和一捆捆厚厚的电缆线连接在一起。这真是一个令人敬畏的场景，仿佛来自于科幻小说中的想象之物。ATLAS探测器装备有一亿个传感器，尽管它体型庞大，其建造目的却是为了分析人类历史上曾经产生过的最小物体——相向运动的光束在极强能量下碰撞所产生的亚原子质子流。我们可以将它看成是一个世界上最大、最昂贵的数码相机，每秒钟拍摄数百万次图像，目的是能够发现一些异常事件和现象， 例如希格斯（Higgs）场以及希格斯玻粒子（人们认为，最新发现的希格斯粒子是物质具有质量的原因），可能还有非常小的迷你黑洞。
这些在工作中产生的数据将被记录保存，并传送到世界各地的大学和科研机构中，科学家们将对这些数据进行研究分析。注视着这些数字，思考着这些图片，科学家们希望从中可以得到一些具有深远意义的问题的洞见。空间中是否存在额外维度？为什么物质比反物质更多？暗物质是由什么组成的？宇宙生成的第一刻发生了什么事情？在它结束时又将会发生什么？
但是，真正让这些研究者们感到兴奋和具有吸引力的是寻找某种更加难以捉摸、更加令人愉快、更加美丽的东西。
数个世纪以来，科学家与哲学家都在努力说明宇宙是被一些简单的法则支配着的。这些法则既不是物理规则，也不是物质的组成。它们甚至比数学还要深刻。它们是美的法则，以和谐、统一、对称概念为基础。科学家期待的并非是一个微粒的图像，他们想要一窥真理的全貌、科学与艺术的碰撞。
通常来说，人们既不会把科学当成一项审美追求，也不会把大型强子对撞机这种粒子加速器工程看成是一个极其昂贵的艺术装置。毕竟，科学的全部重要性在于客观与公正。在某种意义上，一个理论（或者一个实验）是丑陋的还是具有吸引力并不需要被纳入考量，重要的是这个理论是否有效。至于美，是（非现代）艺术博物馆的管辖范围。
可以确定的是，如果你仔细阅读科学期刊，你将几乎不会在其中看到表象、美感与优雅。没有人会因为自己的理论比竞争者的好看而宣称自己的理论更好。在大型强子对撞机中获得的科学发现也并不是通过选美比赛的方式来评估的。但是，如果你听到过科学家们之间的谈话，或者读过他们的一些非专业类文章，你会从中看到一个非常不同的画面：科学家们普遍接受，美与真理是神秘的，而且密不可分。确实，科学的核心驱动似乎既是探求真理，也是寻找美，条件是它们将在同一地方被发现。
数学家与哲学家伯特兰·罗素（Betrand Russell）写道：“数学，如果我们正确地看它，它不但拥有真理，而且也具有至高的美。正如雕刻之美，它是一种冷酷而严肃的美，这种美不会投合我们天性软弱的方面， 这种美没有绘画或音乐那些华丽的装饰，它可以纯净到崇高的地步，能够达到只有最伟大的艺术才能显现的那种严格的完满境地。”G. H. 哈代（G. H. Hardy）在1940年出版的《一个数学家的辩白》（A Mathematician’s Apology）中写道：“数学家的模式同画家和诗人的模式一样，它们一定是美的；数学概念就像颜料和水彩，一定会通过某种和谐的方式组合在一起。”美是第一检验标准：世界上没有丑陋数学的容身之地。法国数学家、物理学家亨利·庞加莱（Henri Poincare）相信，“数学之美的感受，数形协调的感受，几何优雅的感受……这些所有数学家都能认出的真实的审美感受”起到了“精致的过滤器”的作用，科学家们可以通过这些感受识别出那些本质上真实有用的模式。
英国物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）认为，数学世界与物理世界的一致性在于“把美置于方程式中比让它们符合实验更重要。”在物理学探测到反物质之前，他使用一个非常优雅的数学方程式假设了反物质的存在，因此证明了自己的观点。当被问起如何支持他说过的“在工作中总是选择美而非真理”时，数学家与理论物理学家赫尔曼·外尔（Hermann Weyl）提到他关于重力测量的思想，这一思想虽然在重力测量方面是错误的，但它后来重塑了物理学的其他领域，我们将在第7章对此进行讨论。物理学家尤金·维格纳（Eugene Wigner）在20世纪60年代的一篇论文中描述了自然科学中美丽的数学的“不合理有效性”。物理学家默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）在最近的一次谈话中指出，在基础物理领域中，“比起粗糙的理论，美丽而且优雅的理论是正确性的可能性更大。这是如此的显著而且不可思议。”物理学家徐一鸿（Anthony Zee）认为，“基础数学的战斗口号是，将美放在第一位，真理将会照顾好自己！”
对于美学价值的兴致甚至延伸到了科学装置设计师之中。罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）是美国伊利诺伊州费米国家加速器实验室（Fermilab）的所长。1969年，当威尔逊被国会征召为该实验室辩护时，他表明，它的价值与国家安全没有任何关系。“它只与我们眼中对彼此的尊重有关，它只与人类的尊严有关，它只与我们对文化的热爱有关……它与这些事情相关：我们是好的画家吗？我们是好的建筑师吗？我们是伟大的诗人吗？我是说那些在我们的国家中，我们出于爱国之心所真正感到尊敬与荣耀的所有事情……它除了帮助我们认为祖国更值得我们保护以外， 与直接保卫国家并无任何关系。”后来，他通过促成费米国家加速器实验室的建筑设计证明了自己的观点，这些建筑包括一座以法国博韦的一个大教堂为原型的辉煌主楼。
威尔逊面对国会的陈述也许缺少了一点诚意；虽然他是如此宣称费米实验的价值，但在冷战的高峰时期，人们普遍认为像粒子加速器这样的高科技工程是与国防安全密切相关的，这也是它可以获得大量资金的原因。甚至当我在20世纪90年代为超导超大型加速器（Superconducting Super Collider）进行设计工作时——这一项目原本是作为费米实验室的继承者，后来被取消了——我都能感受到这一项目的准军事性质，大部分工作是由国防契约企业来执行的。无论如何，威尔逊所说的仍然是高度的真理，并且显而易见的是，如果有人期望从大型强子对撞机中能发射一束死亡光线，他可能会对此感到失望。
作为报答，艺术家与音乐家长期以来都在工作中利用数学知识与比例关系。在1926年出版的《变形》（Transformations）一书中，英国艺术评论家罗杰·弗莱（Roger Fry）将凝视艺术作品与沉思数学计算时的情感状态进行比较，他得出结论：“我们无法否认在这两种情况下人们的能力与注意力的方向是极其相似的。”谈论音乐审美时，哲学家罗杰·斯克鲁顿（Roger Scruton）写道：“当我们理解数学时，我们已经接触到了创造的秩序，这个秩序是永恒的，就像数字本身。在音乐中，我们通过经验也会有些不随时间变化的东西显露于思维之中。”艺术与科学是探索求真的两种方式，它们由相似的冲动所驱动，并且能够唤起同样的惊奇、兴奋和舒适。
【内容简介】
在本书中，应用数学家兼畅销书作家戴维·欧瑞尔对真理与美两者之间的关系提出了质疑，阐述了“数学优雅”这一概念如何为科学家理解自然赋予灵感，有时又如何误导了他们的努力方向。
欧瑞尔为我们讲述了古希腊人如何基于音乐和谐与完美几何的理念为这个世界建立物理模型；这一理想模型随后被另一个同样美丽的建模项目所取代，而该项目的基础正是牛顿的“理性力学”，该理论将宇宙规律简化为一些优雅的方程。欧瑞尔进而开始转向介绍当代前沿物理学理论，诸如超对称弦理论。与之前的众多理论一样，这一理论的提出与流行也再次受到了人们深层审美观的影响。他清晰地为我们阐明了物理学家们在历史上的考察结果，以及近期的研究成果，包括希格斯玻色子的发现。
最终，他将讨论范围扩展到了物理学以外的领域，如经济学、建筑学，还有健康医疗领域。欧瑞尔在书中提出质疑：潜藏在人类文化背后的审美准则是否正是一种反映我们解释、理解世界结构的精准方式？而且，他还指明，这一方式正在向一种新的科学审美观转变。
【目录】
前言
科学与艺术的碰撞
T恤上的宇宙
科学：一个爱情故事
心智模式
第一部分着迷
1．和谐
数字就是一切
天体的和谐
标准模型
对称与比例
不朽的美丽
重生
神圣的革命
世界的和谐
时钟宇宙
2．完整
宁静美学
人体的四种体液
整体性的缺失
整数
八行周期律
当下的思考
缥缈的振动
原子美学
3．光辉
好的形式
阶级结构
加速器
守恒定律
保存能量
放射物
转变
原子与真空
没有改变
第二部分复杂
4．弯曲的宇宙
后毕达哥拉斯几何
下降的感受
全部歪斜
完美的宇宙
信仰的飞跃
玻尔原子
量子地址
具有音乐性的原子
波动方程
不确定性原理
模糊逻辑
薛定谔的猫
量子美学
超现实主义科学
5．男性哲学
性别差异
男性注视
分裂原子
中子炮
怎样建造一颗原子弹
大科学
可怕的对称
这是一个疯狂的世界
6．统一
单一之爱
加速器竞赛
对撞机
一个更大的枪
追逐统一
粒子爆炸
毕达哥拉斯的方式
真与美
标准模型
7．破碎的镜像
圆形之力
球体的力
破碎的对称
色盲
超球体
美意味着什么
弦理论
超级模型
传统的美
万能工匠对称性
第三部分成熟
8．影子世界
暗物质
完美模型
乌云
标准气候模型
不确定性原理
原子生物学
中心法则
虚拟人类
不动点经济学
完美模型II
暗能量
世界观
9．虚拟宇宙
机器美学
多个世界
宇宙骗局
终极系综
虚拟宇宙
模型修饰
衰败的科学
10．右脑引领宇宙
量子思维
双脑
物理学的悲剧
权力意志
杰纳斯效应
生命科学
未来图景
弱作用力
【编辑推荐】
从大爆炸到数字时代，一场真理与美的争辩贯穿了整部历史！
科学与美学之间是什么关系？它们真的是毫不相关或者相互对立的吗？这本书非常适合对科学、知识，或者说对我们这个世界保有好奇心与探索心的人们。他们在这里，一定会有所得，且不会偏颇。
