解码宇宙
出版时间：2010-4 出版社：上海科技教育出版社 作者：(美) 塞费 页数：271 译者：隋竹梅
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前言
文明，注定要走向末日。 当我们拿起一本书准备阅读的时候，“文明，注定要走向末日”这句话。恐怕是我们最不想首先读到的内容。然而，这是事实。人类.还有宇宙中的所有生命，都将消亡。不管我们的文明变得多么先进，不管我们是否具有能够在星际间飞跃的本领，不管我们的寿命是否能够达到600岁，在这个可观测宇宙最后一个生命停止呼吸之前，只剩下一段有限的时间。信息定律封住了我们的命运，就像它封住了宇宙本身的命运一样。 信息（information）这个词，戏耍着计算机的想象力，逗弄着电脑主机和网络高速公路：总之，计算机的引进和普及，成为家喻户晓的信息革命。然而。计算机科学只是众所周知的信息论主导思想的一个很小的方面。虽然这个理论实际上指挥着计算机如何工作，但是它所做的远远不止这些。它在许多不同范围内支配着客体的行为，它说明了原子如何相互作用，说明了黑洞如何吞噬恒星。信息论的规则描述了宇宙将如何死亡，并阐明整个宇宙的结构。即使没有计算机，信息论仍然会成为20世纪物理学第三次了不起的革命。
内容概要
宇宙，或许就是一台庞大的计算机。这是作者在本书中对宇宙做出的结论。作者从信息的特点开始谈起，详细论述了信息论和量子计算，向我们展示了一种不可思议的拜占庭式宇宙的情景，涉及生命的本质、热力学、相对论、量子力学、黑洞、多重宇宙，直至宇宙的命运。本书资料翔实，内容丰富多彩，思路清晰，观点明确，读后使人对宇宙肃然起敬。对物理学感兴趣的读者，不妨展卷一读。
作者简介
查尔斯·塞费（Charles Seife），是耶鲁大学数学硕士，纽约大学新闻系副教授。为《科学》（Science）、《新科学家》（New Scientist）、《科学美国人》（Scientific American）、《经济学家》（The Economist）等多家杂志撰稿。著有《零》（Zero）、《始与终》（Alpha & Omega）等作品，曾获美国笔会玛莎·布兰德奖。
书籍目录
致谢前言第一章 冗余度第二章 妖魔第三章 信息第四章 生命第五章 比光更快第六章 悖论第七章 量子信息第八章 冲突第九章 宇宙附录A 对数附录B 熵与信息
章节摘录
第二章 妖魔 1906年9月5日下午，玻尔兹曼找来一小段绳子，将绳子的一端缠在木制窗框上。也就是在这时，他的夫人和女儿正在度假胜地奥匈帝国的杜伊诺城海湾兴高采烈地荡桨划船。接着，玻尔兹曼在绳索的另一端草草系上一个套，自缢身亡。他的女儿发现了他的遗体。 玻尔兹曼的墓碑上刻着一个很简单的方程式：S：k logW。而这个方程式，即将使两个似乎毫无关联的物理学领域发生变革。第一个领域是热力学领域。热力学涉及支配热、能和功的定律，所以它是物理学中最有力的定律之源。第二个领域是信息论领域。玻尔兹曼没有能够活着看到第二个领域的诞生。 最初，热力学和信息论看起来好像没有共同之处。热力学研究的是非常具体的思想，而这些思想是任何一个19世纪工程师都十分重视的。热、能、功，它们使工厂运转、蒸汽机轰鸣、铸造场发光。而信息却是容易消散而抽象的东西。我们无法把信息放进炼钢炉让它使钢熔化，也无法把它送进工厂让它纺织羊毛。但是，信息论却根植于热力学中。在热力学和信息论这两个领域里，都可以说是群魔乱舞。 18世纪下半叶，欧洲大陆动荡不安，法国也不例外。1789年的法国大革命废黜了路易十六，他最后被送上断头台。在以后若干年的暴力狂热中，一大批公民也步他们君主之后尘，被送进坟墓，其中包括杰出的法国科学家拉瓦锡。 拉瓦锡为化学学科的诞生作出了贡献。他的实验表明，化学反应既不消灭质量，也不创造质量。例如，当某种东西燃烧的时候，生成物的质量总是与反应物的质量相等的，这就是我们现在所知道的质量守恒定律。他还证明，燃烧过程是由空气中的一种物质，即氧引起的。拉瓦锡的著作《化学基础》，发表于法国大革命开始的同一年，他为化学这个崭新科学领域打下基础，其中他列出一套“元素”，这些元素是不能够再进一步分解的最基本的物质，这里面既包括氧，也包括氢、氮、汞及其他一些元素。知道这些元素的存在，现在已经成为化学家的本能。但是拉瓦锡的“元素”中有一种对现代科学家来说是陌生的，这就是卡路里。 拉瓦锡同那些与他同时代的大多数科学家都认为，卡路里是一种看不见的液体，能够从一个物体流向另一个物体，它决定着物体的冷热程度。拉瓦锡认为，一个灼热的铁块，滴淌着卡路里，而一块冰冷的大理石，根本没有多少卡路里。如果我们让这块铁接触这块大理石，从理论上说，卡路里就会从铁块向大理石流动，使铁块变凉，使大理石变热。 这是一种错误观念，不过拉瓦锡本人并没有活着看到卡路里理论被推翻。拉瓦锡出身于贵族家庭，在法国恐怖统治时期，他受到官员们的猜忌，有些人想方设法要除掉他。1794年，他被指控给烟草洒水以增加重量，犯有盘剥百姓之罪而遭逮捕。5月8日，拉瓦锡被送上断头台，也断送了辉煌的前程。 拉瓦锡有位美丽的夫人，叫做安妮。她再婚的第二任丈夫汤普森后来证明了拉瓦锡的卡路里只不过是种幻想。汤普森于1753年生于美国马萨诸塞州，他是英国间谍，任务是报告他的革命移民同事的动向，为此他后来不得不逃离美围。汤普森在欧洲四处奔波，与安妮结婚以后又离婚，后来他在巴伐利亚军队中做了工程师。 当时的欧洲动荡不安，火炮的需求量很大，汤普森的部分工作就是监造火炮。工人们拿来镗具，在炮筒上钻洞。汤普森注意到，有的钻头很钝，钻不进金属，只是不断地研磨而钻不下去，但是却能够产生热。随着钻头不断地转动，炮筒变得越来越热。只要钻头不停地转，它就会保持热。 这种情况用卡路里理论解释不通。如果热的产生是因为某种液体从钻头流向炮筒，那么到了某个点，这种液体的供应就会用尽。相反，只要钻头转动，就不断产生热，好像转动的钻头存在无限量的卡路里。一个小小的钻头怎么可能产生无限量的液体呢？ 汤普森的火炮表明，热并不是由看不见的液体产生的，钻头通过摩擦火炮的金属在做功，而所做的功转化成热。（人的两手摩擦时，就是在做功。还有一件事不那么明显，就是在寒冷的冬天我们会发抖，而发抖时你正在将所做的功转化成热。）若干年之后，科学家才充分认识到，热现象和物理运动所做的功之间是有密切联系的。正是由于这一认识，一个崭新的科学领域建立起来了，这就是热力学。 欧洲的革命并非全都是政治性的。国王可以被推翻，古老的生活方式和陈旧的观念也能得到改变。热力学这门科学，正是诞生在这场涤荡最后封建残余的革命运动之中。在整个欧洲，发明家和企业家想要使劳动密集型生产自动化。他们发明了比人力和畜力更强大、速度更快的机器。轧棉机、动力织布机、火车头，所有这些发明出来的机器都不需要支付工资，因而使工业家赚取了空前大的利润。然而，与此同时，这些发明都需要动力使它们做功。 在工业革命之前，人力、畜力、水力等已经为当时的机器提供了足够的动力资源。然而，工业革命时期的机器所需要的动力超过老机器的需求，于是，“发动机”诞生了。其中最著名的就是苏格兰发明家瓦特于1769年申请了专利的发动机：一种样子复杂的蒸汽机。 蒸汽机从原理上讲很简单。首先，需要火。火把水烧开产生蒸汽。蒸汽比同量的水占据的空间多，因为蒸汽能够膨胀。蒸汽膨胀的时候做功：它推动活塞，活塞又推动轮子或举起石头或抽水。然后，蒸汽或者飞散到空中，或者进入置于大气中的冷却室并冷却，流回烧火加热的地方，开始新的循环。 甚至可以更抽象地说，蒸汽机位于高温物体（火）和低温物体（空气）之间。通过蒸汽运动，热从高温库流向低温库。在循环结束时，热物体变得冷一些（需要不断添加燃料，保持火不断燃烧），冷物体变得热一些（蒸汽把周围的空气稍微加热）。就在热流动的过程中，蒸汽机吸收了一部分能，然后做有用功。只要冷库和热库存在温差，这台理想的蒸汽机（热机），就会不断地工作下去。
媒体关注与评论
宇宙可能就是一台庞大的计算机——这是塞费关于信息论和量子计算的新书《解码宇宙》的结论中最终的、别具匠心的比喻。在你读完他对热力学、相对论、量子力学、黑洞以及多元宇宙等方面清楚明晰的阐述后。你就会得到这样的印象.尽管你会觉得这种观点看起来似是而非。对于昔日的文科主修生以及用右脑思考的那些人来说，塞费是其中的佼佼者：他清晰而透彻的比喻以及毫不含糊的描述『加上齐梅特（Matt Zimet）的精美插图1，在物理学的一些最离奇、最违反直觉的领域中，为读者提供了极为可靠的根据。阅读此书，是让你茅塞顿开的好办法……《解码宇宙》容纳了关于存在之根本的丰富信息。 ——SaIon.com 这本书的出版很及时.而且塞费为这个毫无疑问非常难以说明白的话题做了很出色的工作。《解码宇宙》是一次令人钦佩的努力，它为一个常常是用枯燥词汇来描述的题目带来了生气。塞费清楚地证明了信息深深地渗透并关系着逻辑学、纯数学以及支配着人类世界可能性的那些定律。 ——《新科学家》（New，Scientist）
编辑推荐
宇宙可能就是一台庞大的计算机——这是塞费关于信息论和量子计算的新书《解码宇宙》的结论中最终的、别具匠心的比喻。在你读完他对热力学、相对论、量子力学、黑洞以及多元宇宙等方面清楚明晰的阐述后。你就会得到这样的印象，尽管你会觉得这种观点看起来似是而非。对于昔日的文科主修生以及用右脑思考的那些人来说，塞费是其中的佼佼者；他清晰而透彻的比喻以及毫不含糊的描述，在物理学的一些最离奇、最违反直觉的领域中，为读者提供了极为可靠的根据。阅读此书，是让你茅塞顿开的好办法。
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用户评论 (总计13条)
- 从信息论的角度介绍宇宙物理学的书，写得通俗易懂，从另一个角度探索世界的本源。一直对量子世界那些诸如纠缠、叠加状态、退相干等神奇的现象百思不解，这本书从信息的角度说明了宏观世界和量子世界其实都是遵守同样的规律，只不过宏观物体相较于微观世界更难以保守信息，退相干发生的更快更显著而已
- 看过霍金三本书的朋友，再看一下这本，选定了信息科学的切入点来讲解宇宙。
- 帮姑姑一共买了三本书 价格比较优惠 很好
- 质量很好 送货也很快
- 快递及时，书的内容很受启发。所有的学科均是信息学的分支
- 哲人石丛书也是上海科技教育出版社的力作啊！
- 对宇宙新的看发
- 就为省纸吗？
- 无聊的书籍！别被书名给坑了！！无聊的书籍！别被书名给坑了！！无聊的书籍！别被书名给坑了！！无聊的书籍！别被书名给坑了！！
乱七八糟的内容一点意思也没有！ - 基本信息：
书名：解码宇宙：新信息科学看天地万物
作者：【美】查尔斯.塞费
译者：隋竹梅
出版者：上海科技教育出版社
版次：2010年4月上海第一版第一次印刷
读书笔记（20140307开始）
1.是哪类书：是论说性的书。
2.整本书的内容：信息存在于宇宙的各个方面，是宇宙的本质。宇宙是一台计算机。
3.整本书的架构：先提出观点（宇宙的本质是信息），然后解释信息的概念，随后用信息论解释生命、相对论、量子理论等方面，最后用信息论来解释整个宇宙，得出最后的结论。
4.作者要问的问题：信息定律是否决定了宇宙的命运？信息论的规则如何描述了宇宙的演化，并阐明整个宇宙的结构？信息定律与热力学定律、相对论、量子理论等的关系？生命与信息的关系？信息定律如何回答一些科学中最深刻的问题。
5.重要的单字：信息。
6.重要的句子：宇宙是一台庞大的计算机。
7.本书的基本论述：(1)冗余度：信息就像质量、能量或者温度一样真实具体。信息能够被测量和处理。如信息一般抽象的东西实际上是可以测量的，而且也是有形的，这种想法是信息论的原则之一。冗余度就是在一个句子或一条消息中得到额外提示，从而使含义得到理解。即使消息的一部分被去掉，它的含义仍能保持不变。这就是冗余度的精髓所在。当我们去掉一个字母串中所有的冗余度，剩下的就是一个具体的、可以测量的、无法再压缩的核心。这就是信息：不可削减地坐落在每一个句子核心的那个东西。(2)妖魔：介绍热力学的历史。热力学第一定律：能量守恒。热力学第二定律：要减少宇宙的平衡性是不可能的（宇宙的熵总是增加的）。一个系统的熵，就是对该系统内任何特定组态的概率的测量。熵的主要特点是不可逆性。任何系统总是自然而然地“力图”增加自己的熵，而宇宙作为一个整体，在不间断地、不可逆地增加更多的熵。玻尔兹曼的研究表明这个定律只是一种在统计学上成立的定律，系统的熵是会偶尔自发（即不输入能量）降低的。麦克斯韦妖：一个充满气体的盒子，中间有个屏障，屏障上有一个无摩擦的光滑活门，由于没有摩擦力，开闭活门是不用做功的。有一个精灵能够让一个原子从一侧通过，也可以不让其通过。在不消耗任何能量、不需要做任何功的情况下，这个小精灵能够有条不紊地使熵逆转。打败麦克斯韦妖的不是熵，而是信息。(3)信息：存在于1和0的编码中，并用比特来度量的信息，能够用来传达任何问题的答案。任何信息，对任何有限问题的任何回答，都能够用一串1和0来表达。比特就是传播信息的通用媒介。香农的信息论的中心思想是熵，熵和信息紧密联系在一起，熵实际上就是信息的度量。信息的冗余度越小，它所含有的信息就越多。信息论中信息的度量公式与玻尔兹曼度量熵的公式是一致的。信息论也解决了麦克斯韦妖的问题：清除一个比特是要增加宇宙的熵的。麦克斯韦妖在决定是否打开活门让一个原子通过时，需要进行擦除比特的操作，这会增加宇宙的熵，因此，从宇宙整体来说，宇宙的熵还是增加的。热力学实际上就是信息论的一种特例，热力学中的难题就可迎刃而解了。信息是物质的，通过研究信息定律，我们就能够认识宇宙的定律。一切物质和能量都服从热力学定律，同样，一切物质和能量也都服从信息定律，包括我们自己。(4)生命：生物的主要功能就是消耗、处理、保持和复制信息。我们的整个生命，就是要一代一代地传送信息。我们就是自身信息的奴隶。这个信息的指令是：繁殖、复制自己的信息。繁殖不是个体的意图，而是个体中的信息要这样做。生物体中的信息有一个目标，就是要复制自己。生物体自身是个副产品，是为达到这个目标而使用的工具，它只不过是携带信息、保护信息并帮助信息进行复制的载体。生物体里的一系列机制能维护信息的完整性，防止信息改变和破坏，这个过程需要消耗能量并增加环境的熵，因此并不违反热力学第二定律。地球是一个丢弃熵的理想场所，它是一个远未达到平衡的体系，正如某种气体的大部分在盒子的一侧一样。由于能量、熵和信息之间这种错综复杂的交换过程，人类细胞中的信息是不朽的。人类是能够相互交流并互相学习的生物。人类能让知识代代相传并不断积累。但人大脑中的信息类似于我们基因中的信息。我们头脑里的信息以及任何信号，不管它们如何储存、如何传送，都能够被分解成一串串比特，而且能够用香农的理论加以分析。人在相当大的程度上只是信息处理器。如何用信息论解释意识，需要信息论的进一步完善。(5)比光更快：相对论认为物体运动速度不能超过光速，但是实验中某些情况下运动速度可以超过光速，但是这些物质并不能用来传递信息，因此信息的传播速度不能超过光速。(6)悖论：量子力学里的一个悖论：两个相关的粒子互相分离很长的距离，测量其中一个粒子的状态，就可以瞬间知道另一个粒子的状态，并不需要耗费任何时间。这与相对论的信息传播的最高速度为光速的限制相矛盾。其解决要靠量子信息论。(7)量子信息：量子信息论语经典信息论的区别是其比特为叠加态的，在观察之前是不确定的。当观察时，量子比特的叠加态垮塌，称为经典信息论里的比特。而自然界就可以作为观察者。微观事物与宏观事物的差别是由于宏观事物更容易受到观察而“退相干”。信息既不能被创造，也不能被毁灭。(8)冲突：量子论与相对论的冲突。量子纠缠的超距作用与相对论光速有限的矛盾，量子纠缠的超距作用不能传递信息，这只是它们的固有性质。信息必须通过经典比特以不超过光速的速度进行。黑洞并不会把信息销毁，只是储存起来，黑洞蒸发的时候又释放出来。黑洞的视界面积代表了黑洞的熵。黑洞可以视作一个信息处理机。(9)宇宙：多元宇宙的猜测。每个小宇宙有有限多的信息，宇宙拥有无限多个这样的小宇宙。多元宇宙的结构是由信息流所决定的。信息是塑造我们宇宙的力。宇宙本身就像一台庞大的信息处理器，一台计算机。
8.作者对问题的解答：信息是宇宙的关键，信息定律决定了宇宙的命运。解释宇宙的两大理论之间的矛盾，能够用信息理论来解释。生命的本质也是信息的传递方式。
9.对作者解答的评价：作者用一种新的视角来解释了宇宙，令人耳目一新。物质、能量、信息，都是互相联系的，它们之间相互影响，相互作用，构成了丰富多彩的宇宙吧。 - 三天，断断续续的抽时间把这本书看完了，加上思考用的时间，总得来说算是我看的比较快的一本书了。
由于之前对一些必要的概念已经有了一定的了解，所以看起来相对容易很多，说看的快，并非是书中的知识枯燥无味，相反是由于作者写的比较连贯，跟着作者的思想线路走的非常流畅。开始我看了目录，是冲着第七章的“量子信息”来看这本书的，但还是忍不住把全书都看完了！
其实本书作者所讲的内容，如果你读的这方面的书够多的话，也能有相当的了解，但是我相信，并不是所有的人都有那么多的时间和精力把作者所提到的领域里的知识都了解一遍，那么作者的这本书，就做了一个很好的总结，看起来也不会像别的那些稍专业的书那么的难懂！我一直在寻找这样的一本书，像一个总结报告，让我的知识也跟着温习，然后变得也更加连贯。虽然本书并不能满足我对知识的所有渴求，也没有完全的让我混沌的思想有最大程度上的梳理，但是已经足够让我给它五颗星了。我在此不对书中作者所说的任何内容作任何评价，因此我这些凌乱的文字看起来也不像个书评，但是我想说的是，我从中看到我想看的内容，和受到了意想不到的思想启迪，所以它对于我来说是一本好书。
本书相对科普，但也不乏有一些新颖之处。总之本书在我看来值得一看，如果你要是指望看完此书就完全“解码宇宙”了，那我能说你好天真吗？
探索之路漫长，怎能止于此！
- 从小对宇宙和人类起源问题感兴趣，看过很多科普书，尤其是物理方面的。但是效率很低，一些概念一遍遍地遇到，但是每次遇到还是不太清晰。此书大概是“集大成者”，将我之前不解之处讲述得十分清晰。
麦克斯韦妖和薛定谔的猫实际上都是一个提取处理信息的过程。薛定谔的猫意义深远，不仅涉及到量子纠缠，退相干，还有之后的不使波函数坍缩的“多世界诠释”。
海森伯测不准原理有两个版本。
1·位置-动量 不可能同时知道一个粒子位置和动量的全部信息。
2·能量-时间 不可能同时知道一个粒子的能量和存在时间
量子真空涨落：对零能量的真空，我们确切知道了这个空间的能量，也就知道其动量为0。当我们以越来越精确的位置观测这个区域时，动量的观测也就越来越不准，即肯定存在某一瞬间的非0动量。于是，即便在真空，某一瞬间某一角落，也有某种粒子产生，泯灭。
量子计算机：由于量子信息的存在，量子计算机可以有效提高普通计算机的计算速度。
黑洞计算机：根据海森伯测不准原理，能量-时间的关系意味着处理1bt信息的速度越快，做二进制演算所需要的能量越多。为了使得计算机速度尽可能快，可以通过质能方程将质量转变为能量，黑洞就是一台终极的计算机。
多世界诠释：处理信息就是一个选择的过程，影响世界进程，选择一种状态，另一种状态的波函数就坍缩了。而多世界诠释很好地避免了“坍缩”的危险，各个状态的函数平行地进入了其他宇宙，从此分道扬镳。
数学的意义：由于刚刚看过第一推动丛书的《数学-确定性的消失》，此处也涉及到了数学计算的意义。一个科学家可以不顾实际，如果数学发挥了作用，并预测了你正在研究的物理现象，你便可以只注意方程说明了什么，而不用设法研究那些方程的意义。费曼说“闭嘴，乖乖计算”。而大多数人都希望知道自己的数学代表什么样的物理现实。 - 关于宇宙生成，可以看看《第迈欧篇》，不过，也许不是你感兴趣的。