理解宇宙,先把世界塞進電腦裡
◎第一本關於科學模擬的全面介紹
建立模型、進行模擬可以讓我們看清楚每個變數和條件影響下,整個系統如何運作。這對於研究範圍廣大、結構與成分複雜的科學現象,從氣象到宇宙,甚至神經元連結與意識的形成等有很大的幫助。
從天氣到宇宙——模擬的力量
從航海時代預測天氣的需求開始,科學家試圖用數學運算推演複雜系統的變化。隨著數據愈來愈完整,加上電腦的發明與革新,模擬的技術讓氣象學家能夠更精準地預測颱風路徑以及氣候變遷。到了現在,電腦模擬已不限於天氣預報,更包括流行病學、神經科學、財務規劃、飛機設計到暑期大片的特效,甚至近期的AI都是一種「模擬」。
我們真的能相信模擬嗎?
我們試圖用各種科學模型模擬氣候、宇宙,甚至意識,但如果過度依賴科學模擬,也可能帶來全面的誤導。就像金融專家期待以物理理論預測市場,最終迎來2008年的金融危機。反過來說,全盤否定模擬的結果則等於放棄我們唯一能實驗的方式。模擬既像是小說家的想像,又像是工程師的藍圖。它既可能帶來最偉大的發現,也可能將我們引入歧途。
算力與解析度之爭——模擬的極限
既然電腦模型能夠模擬世界,我們會不會是生活在一個巨大的模擬系統裡?作者指出,模擬根基於運算,而模擬的解析度愈高,需要的運算能力就愈大。如果整個世界都是一場模擬,那樣的運算系統顯然並不存在。模擬所做的,是透過預測每個假設下會產生的數據內容,把現實與理論假設連結起來。
模擬的本質不在「找到絕對真理」,而是學會在不確定中建立秩序,並在每一次模擬與觀測的交會點上,重塑我們對現實的理解。本書跨越氣象學、宇宙學、量子物理與人工智慧,帶領我們認識科學模擬從何而來,又將把科學研究帶往何處。
各方推薦
一部真正傑出的著作,深入闡述了一項既迷人、又鮮少被理解、同時極為重要的科學活動。它讓我茅塞頓開,驚嘆不已,並深受震撼。在這個科普寫作佳作頻出的時代,我很少見過一本書能如此清晰、生動。
——菲力普.普曼,《黑暗物質三部曲》作者
這本書的主題複雜,作者卻能以令人欽佩的輕快筆調推進。
——《泰晤士報》
一部令人振奮的宇宙新史,講述了宇宙如何相互關聯,以及人類為解開其奧祕所做的努力。
——漢娜.弗萊,《打開演算法黑箱》作者
將嚴謹的科學和深奧的理論編織成引人入勝的敘事……使複雜的問題變得通俗易懂。
——《新科學家》
來自宇宙學前線令人振奮、坦誠的報導。
——《華爾街日報》
忘掉望遠鏡和顯微鏡吧,龐岑的實驗室就在他的電腦裡,它正迅速成為科學界最重要的工具。
——吉姆.艾爾—卡利里,《悖論》作者
作者簡介:
杜漢大學宇宙學教授,曾為倫敦大學學院天文粒子計畫共同主持人。也曾為《BBC仰望夜空》雜誌撰稿。研究領域涵括天文物理、高能物理、宇宙學以及電腦運算。
譯者簡介:
讀過物理與神經科學,做過科普編輯,現為自由譯者。譯有《為何信任科學:科學的歷史、哲學、政治與社會學觀點》。
目錄
第一章:天氣預報和電腦模擬
第二章:暗物質、暗能量、宇宙網
第三章:暗物質與銀河系演化
第四章:黑洞
第五章:量子力學與宇宙的起點
第六章:機器學習
第七章:模擬、科學、現實
第一章:天氣預報和電腦模擬
第二章:暗物質、暗能量、宇宙網
第三章:暗物質與銀河系演化
第四章:黑洞
第五章:量子力學與宇宙的起點
第六章:機器學習
第七章:模擬、科學、現實
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