这位物理学家在一本新书中写道，要了解我们自己和我们在宇宙中的位置，“我们应该谦虚，但也要自尊”。1970年春天，全国各地的大学爆发了学生抗议活动，以回应越南战争和国民警卫队在肯特州立大学枪击学生示威者的事件。在芝加哥大学，弗兰克·威尔切克(FrankWilczek)是本科生，他回忆说，在动荡中，定期安排的课程是“即兴和半自愿的”。

正是在这个动荡的时期，Wilczek在数学中找到了意想不到的安慰和对世界的新理解。他决定参加物理学教授彼得·弗罗因德(PeterFreund)的课，他以“近乎狂喜”的热情带领学生学习对称性数学理论以及这些理论可以预测物理世界行为的方法。

在企鹅出版社今天出版的新书《基本原理：通往现实的十个关键》中，威尔切克写道，这些课程是一个启示：“体验两个不同宇宙之间的深刻和谐——美丽思想的宇宙和物理的宇宙。行为——对我来说是一种精神上的觉醒。它成了我的职业。我没有失望。”

Wilczek是麻省理工学院的HermanFeshbach物理学教授，此后为我们对物理世界的基本理解做出了开创性的贡献，为此他得到了广泛的认可，最显着的是在2004年与他分享了诺贝尔物理学奖。物理学家大卫·格罗斯和大卫·波利策。他还撰写了多本关于物理学和科学史的科普书籍。

在他的新书中，他将科学家对物理世界的集体理解提炼为10个广泛的哲学主题，使用物理学的基本理论，从宇宙学到量子力学，重新构建空间、时间和我们在宇宙中的位置的概念。

“人们与世界的所有事物搏斗，”Wilczek告诉麻省理工学院新闻。“他们并不关心确切地知道库仑定律是什么，而是想更多地了解古希腊人提出的问题：什么是空间?时间是什么?所以最后，我在哲学层面提出了10个断言，但有非常具体的事实支持，来组织我们所知道的。”

重生的过山车

Wilczek在今年春天早些时候写了这本书的大部分内容，当时正值另一个动荡时期，全球大流行开始时。他的孙子出生时，威尔切克正在为他的书布置结构，在序言中，这位物理学家写道，他看着婴儿开始根据他的观察和与环境的互动建立世界模型，“带着永不满足的好奇心和很少的先入之见。”

Wilczek说，科学家们可能会从婴儿的学习方式中汲取灵感——通过构建和修剪更详细的世界模型，并具有类似的公正、开放的观点。他可以回忆起自己对世界的理解发生根本性转变的时候。关于数学对称性的大学课程是一个早期的例子。最近，人工智能和机器学习的兴起促使他重新思考“什么是知识，以及它是如何获得的”。

他写道：“重生的过程可能会让人迷失方向。但是，就像坐过山车一样，它也可以令人振奋。它带来了这样的礼物：对于那些重生的人来说，以科学的方式，世界变得新鲜、清晰、丰富。”

“物质模式”

Wilczek的书为读者提供了大量机会来重新构建他们对物理世界的看法。例如，在题为“有足够的空间”的一章中，他写道，虽然宇宙是广阔的，但我们自己也有另一个广阔的尺度。为了说明他的观点，他计算出大约有10个octillion原子构成了人体。这大约是可见宇宙中恒星数量的100万倍。他说，我们内外的众多并不矛盾，但可以用相同的物理规则来解释。

事实上，宇宙的多样性可以用一组令人惊讶的规则来描述，统称为物理标准模型，尽管威尔切克更喜欢用另一个名字来称呼它。

“所谓的标准模型是数千年研究的结晶，让我们能够非常全面地了解物质的运作方式，”Wilczek说。“因此，称其为模型和标准是一种失去的机会，可以真正向人们传达人类所取得的成就的重要性。这就是我喜欢称其为“核心”的原因。这是我们可以从中构建的核心理解体系。”

Wilczek带领读者了解物理学家在构建和验证标准模型及其对宇宙的数学描述方面所做的许多关键实验、理论和启示。

在这个经常令人愉快的科学之旅中，还简要提及了威尔切克自己的贡献，例如他在建立量子色动力学理论方面的诺贝尔奖;他对轴子的表征，一种他以同名洗衣粉命名的理论粒子(“它很短，很吸引人，并且可以很好地与质子、中子、电子和π介子结合在一起，”他写道);以及他对任意子的介绍——一种全新的粒子，既不是费米子也不是玻色子。

4月和7月，科学家们对任意子进行了首次观测，距Wilczek首次提出它们存在近40年。

“我开始认为这永远不会发生，”威尔切克说，当这些发现被公开时，他正在完成他的书。“当它最终实现时，这是一个美丽的惊喜。”

任意子的发现为粒子用作量子计算机的构建块开辟了可能性，并标志着我们理解宇宙的另一个里程碑。

在结束他的书时，Wilczek写到了“互补性”——物理学中的一个概念，指的是两种看似截然不同的理论，例如光的波动和粒子理论，它们可以分别解释同一组现象。他在整本书中指出了许多互补的物理学理论，并将这一思想扩展到哲学和接受对立的世界观可以帮助我们扩展经验的方式。

“随着进步，我们开始将人和生物视为具有内在价值并值得深切尊重，就像我们自己一样，”他写道。“当我们将自己视为物质的模式时，很自然地将我们的亲属圈子拉得很宽。”