How math helps us solve the universes deepest mysteries One of the great insights of science is that the universe has an underlying order The supreme goal of physicists is to understand this order through laws that describe the behavior of the most basic particles and the forces between them For centuries, we have searched for these laws by studying the results of experiments Since the s, however, experiments at the worlds most powerful atom smashers have offered few new clues So some of the worlds leading physicists have looked to a different source of insight modern mathematics These physicists are sometimes accused of doing fairy tale physics, unrelated to the real world But in The Universe Speaks in Numbers, award winning science writer and biographer Farmelo argues that the physics they are doing is based squarely on the well established principles of quantum theory and relativity, and part of a tradition dating back to Isaac Newton With unprecedented access to some of the worlds greatest scientific minds, Farmelo offers a vivid, behind the scenes account of the blossoming relationship between mathematics and physics and the research that could revolutionize our understanding of reality A masterful account of the some of the most groundbreaking ideas in physics in the past four decades The Universe Speaks in Numbers is essential reading for anyone interested in the quest to discover the fundamental laws of nature


15 thoughts on “The Universe Speaks in Numbers: How Modern Math Reveals Nature's Deepest Secrets (English Edition)

  1. S Wood S Wood says:

    Bought this on the back of the author s biography of Paul Dirac which I really enjoyed I was expecting something of similar quality I didn t get it For a book about the importance of maths to physics I found it strange that it contain next to no maths at all Not a single mathematical equation for example Further, the whistlestop tour through 2000 years of science takes about two pages It is all superficial and lacking any originality It really doesn t tell you anything Hugely disappointing.


  2. Eli Katz Eli Katz says:

    This is a truly amazing book spanning over 2,500 years of the critical players and key moments of physical law discovery from Plato to the 21st century The unifying insight across almost every major discovery is the unreasonably effectiveness of mathematics in the natural world Eugene Wigner, 1960 After reading this book one can sense the feeling that we can now see the possibility that pure mathematics and theoretical physics will, as Dirac tentatively suggested in his 1939 Scott lecture, ultimately unify p237.It is difficult to imagine a challenging task than to explain to the general public, cutting edge modern pure mathematics living in multi dimensional and highly abstract worlds, as well as cutting edge fundamental physics also living interestingly in multi dimensional and highly abstract worlds Yet, Farmelo has delivered on this with an unusual capability of combining beautiful prose, enlivened historical analysis together with a careful balance between the technicalities of the process of discovery and the deep underlying principles revealed by the discovery.I believe, that I am a typical reader, with a science degree okay, only computer science and a genuine interest in the new world of physics which is increasingly revealing to us the hidden truth and beauty of the natural world Based on the above, I enthusiastically recommend if you are going to read one popular science book this year on physics or mathematics make it this one This book is likely to become one of the key books in the development of our understanding of the Natural World It will change forever your outlook on these subjects in the most macro way possible and move you one giant step closer to a truly unified world.


  3. James H. James H. says:

    I bought the book on the strength of the authors biography of Dirac and a review in one of the Sunday papers I was very disappointed.I was expecting a book on physics but in fact it s a history and does not really explain things For examplt it mentions that Maxwell was interested in topology but or less leaves it at that.The second half of the book discusses the history of gauge theory and string theory Lots of people are mentioned with details of their contributions to the theories but the theories themselves are never really discussed.It would be a good book for someone starting a graduate course in gauge theory or string theory who wanted to know who was responsible for which parts of the theory.


  4. sadovidsporn.co Customer sadovidsporn.co Customer says:

    What is the relationship between theoretical physics and mathematics In this book the author examines this question in gravity and quantum theory Easy to read with many historical nuggets.


  5. David Thomas David Thomas says:

    Expected some explanation of modern mathematics, just another history book.


  6. First Mate FGn First Mate FGn says:

    As neither a mathematician nor a physicist I found this book a delight and very informative It stimulated my thinking and opened up previously unconsidered possibilities It Is beautifully written as the subjects it addresses The closing sentence is superb, The universe is whispering to us, in stereo.


  7. Esa Salmi Esa Salmi says:

    Profound background work from the writer, and fluent presentation of not allways so easy matters.


  8. Malc P Malc P says:

    Enjoyed this book very much Very readable.


  9. Dr. T. Dr. T. says:

    Nachdem die aktuelle Teilchenphysik am Ausbleiben neuer experimenteller Befunde laboriert, ger t die zunehmende Entfernung theoretischer Konstrukte von der empirisch Basis immer zunehmend in den Fokus der Kritik Lee Smolin und Peter Woit argumentierten gegen eine berbewertung der Stringtheorie, und Sabine Hossenfelder kritisiert in ihrem erst neulich erschienen Buch Lost in Math , dass Prinzipien wie mathematische Sch nheit, Einfachheit und Nat rlichkeit die Theoretiker im den letzten 30 Jahren wohl allzu sehr verf hrt h tten Demgegen ber versucht Graham Farmelo in seinem neuen Buch The Universe Speaks in Numbers aufzuzeigen, wie sich Physik und Mathematik seit Jahrhunderten Seite an Seite entwickelt und sich dabei in vielf ltiger Weise immer wieder gegenseitig befruchtet haben Farmelo studierte Theoretische Physik in Cambridge, einer breiteren ffentlichkeit wurde er als Wissenschaftsschriftsteller bekannt, insbesondere mit The Strangest Man , seiner preisgekr nten Biographie ber Paul Dirac.Der Autor beginnt sein Geschichte mit Isaac Newton, der mit seiner Principia, die bewusst bereits vom Namen her an Descartes Naturphilosophie erinnern soll, die Theoretische Physik in gewisser Weise aus der Taufe gehoben hat Descartes Verdienst war es zweifellos, die Beschr nkungen der griechischen Philosophie, mit seiner konsequent rationalen mechanischen Naturbeschreibung, die sich an den strengen Ma st ben der Mathematik messen k nnen sollte, berwunden zu haben Allein bei der Durchf hrung seines Vorhabens, bleibt Descartes in ad hoc Annahmen und bestenfalls qualitativen Vorstellung stecken Demgegen ber schuf Newton das erste funktionierende, geschlossene System, dass es erm glichte, aus den allgemeinen Bewegungsgesetzen, zusammen mit Gravitationsgesetz, das Newton aus Keplers Resultaten extrahiert hat, die Keplerschen Planetengesetze tats chlich mathematisch herzuleiten, und eine Menge anderer Ph nomene zu verstehen Andererseits blieb Newton auch in den Denkweisen des 17 Jahrhunderts verhaftet die meisten seiner Ableitungen und Beweise der Prinzipia sind im traditionellen geometrischen Stil verfasst, obwohl Newton einer der Mitbegr ndern der Calculus Methoden war, fanden diese in seinem Hauptwerk keine Verwendung.Es blieb d Alembert, Lagrange, Euler und Bernoulli vorbehalten, die Sprache der Differentialgleichungen zu entwickeln und auf physikalische Probleme anzuwenden Und schlie lich ist es das Verdienst von Laplace u.a., Newtons Theorie analytisch umformuliert zu haben, diese gewann dadurch nur noch an Klarheit, wurde leichter anwendbar und damit zum Muster aller k nftiger physikalischer Theorien.In der weiteren Geschichte der Physik, ber Maxwells Theorie des Elektromagnetismus bis zu den beiden Revolutionen zu Beginn des 20 Jahrhunderts, durch Relativit tstheorie und Quantenmechanik, wurden zunehmend weitere mathematische Methoden und Theorie von den theoretischen Physikern nutzbar gemacht Interessanter Weise standen die notwendigen Erkenntnisse Mathematikern bereits zur Verf gung Maxwell konnte die Integrals tze von Gau schen und Stokes, die die Grundlage der Vektoranalysis bilden, verwenden auch wenn letztere erst von Heaviside voll ausgearbeitet wurde als Einstein seine Relativit tstheorie entwickelte, fand er die zugeh rigen Methoden der Differentialgeometrie von Gau und Riemann fertig vor, einschlie lich des Tensorkalk ls von Ricci und Scouten Heisenbergs Tabellen Repr sentationen f r dynamische Variablen aus seiner Helgoland Epiphanie, erkannte Born als unendlich dimensionale Matrizen, f r die Hilbert bereits eine Theorie entwickelt hatte Eine Ausnahme bildet Dirac, der, nachdem er von Heisenbergs schwer verst ndlichen Durchbruch geh rt hatte, eine eigene Quantentheorie formuliert ein Auftakt f r Diracs Jahre anhaltende produktivste Phase, w hrend er u.a seine relativistische Theorie des Elektrons aufstellte 1939 formulierte Dirac ein neues Paradigma, danach ist ein starkes Indiz, dass eine Theorie die Natur korrekt beschreibt, ihre mathematische Sch nheit.Der Autor konstatiert, nach der Ausarbeitung der Quantenelektrodynamik in den 40iger Jahren, eine Abk hlung des Verh ltnisses beider Fachrichtung, in dieser Zeit besch ftigt sich etwa die Gruppe Bpurbaki mit einer Neuformulierung der Mathematik nach streng formalen Prinzipien, die keine Interesse an Anwendungen zeigt Das ist wiederum f r Physiker, die sich um Verst ndnis von kondensierter Materie und der starken und schwachen Wechselwirkungen m hen, von geringem Interesse.Diese Periode endet mit der Ausarbeitung des Standardmodell der Elementarteilchen mit Hilfe von Eichfeldtheorien in den 70iger Jahren Michael Atiyah erkennt aus der Sicht des Geometers das gewaltige mathematische Potential dieser Theorien und wirbt daf r unter theoretischen Physikern Eine Diskussion mit Roman Jackiw ber eine bis dahin unverstandene Anomalien der Quantenfeldtheorie, beim Zerfall des neutralen Pions, zeitigt ersten Fr chte die berraschende L sung ergibt sich schlie lich aus einer Anwendung des Atiyah Singer Index Theorems Ein Paukenschlag gelingt dann Simon Donaldson, einem Sch ler von Atiyah, er betrachtet selbst duale L sungen der Yang Mills Gleichungen und fand neue Invarianten f r 4 Mannigfaltigkeiten, mit Hilfe derer er die Existenz exotischer Differenzierbarkeits Strukturen auf dem vierdimensional reellen Raum bewies Die Entdeckung war berraschend einerseits, da dieses Ph nomen in anderen Dimensionen nicht auftritt, und andererseits auf Grund ihrer physikalischen Wurzeln.Nachdem der US Kongress 1993 den Bau des Supercollider SSC einstellt, sind die Physiker zu einem weiteren Jahrzehnt Wartezeit bis zur Fertigstellung des LHC am CERN , auf neue experimentelle Befunde, verurteilt und statt dessen auf Gedankenexperimente angewiesen Wichtige theoretischen Untersuchung galten dem bizarren aber allgegenw rtigen Ph nomen der Dualit ten, die sowohl in Quantenfeldtheorien und Stringtheorien auftreten Seiberg und Witten erhielten unter Verwendung der S Dualit t neue Hinweise auf das bisher ungel ste Problems des Quark Confinements Witten zieht aus der Existenz von Dualit ten zwischen unterschiedlichen Typen der Stringtheorien den Schluss, dass diese nur verschiedene Aspekte der sogenannten M Theorie sind Juan Maldacena findet schlie lich eine Dualit t zwischen einer 5 dimensionalen Stringtheorie mit Gravitation und einer 4 dimensionalen Eichfeldtheorie Diese Dualit t ist insofern bemerkenswert, da sie einen Hinweis darauf liefert, dass Gravitation nicht fundamental ist, und Raum und Zeit ebenfalls emergent sein k nnten.Die Bestimmung von Streuamplituden f r Hochenergie Kollisionen ist essentiell, um die Vorhersagen der Theorie mit den Daten von Beschleunigern wie dem LHC, vergleichen zu k nnen Erste Berechnungen stammen bereits aus den 1980iger Jahren Aber Fall der Streuung zweier Gluonen aneinander erwies sich als besonders schwierig 1986 gelingt Park und Taylor der Durchbruch, aus der Auswertung von 120 Feynman mit zehntausenden Termen erhalten sie eine wunderbar einfache Amplituden Formel Ein solches Ergebnis muss eine tiefere Ursache haben Schlie lich finden Nima Arkani Hamed und Freddy Cachazo Ende der 2000er Jahre in den positiven Gra mann Mannigfaltigkeiten, die sie der algebraischen Geometrie entlehnen, ein geeignetes Mittel zur Beschreibung der Gluonen Streuung, das ein einheitlichen Frameworks, das auch die Twistor Stringtheorie umfasst, liefert und sowohl die Resultate von Hodges als auch der Witten Roiban Spradlin Volovich Formel reproduzieren kann.Zusammenfassend stellt Farmelo fest, dass seit den 1970iger Jahren die Physik in zunehmenden Ma e von Mathematik durchdrungen wird, neu daran ist, dass nun auch sehr abstrakte Gebiete Anwendungen finden Umgekehrt inspiriert die Physik nun auch Mathematiker zu neuen, teilweise berraschenden Entdeckungen Genau in dieser Zeit stagnieren der Gewinn neuer fundamentaler experimenteller Erkenntnisse Nachdem Nachweis des Higgs Bosons am LHC 2012, warteten die Forscher bisher vergebens auf Hinweise auf eine neue Physik jenseits des Standardmodells etwa auf Hinweise zur Supersymmetrie.Fabiola Gianotti, eine der Experimentatoreninnen, die an der Entdeckung des Higgs beteiligt war, und seit 2016 Generaldirektorin des CERN, mahnt zur Geduld, einerseits neue Ph nomene durchaus noch nicht ausgeschlossen, andererseits gibt es in der Grundlagenforschung immer wieder ruhige Phasen der systematischen Verbesserung und berpr fung der Daten Resultate k nnen mit zunehmender Komplexit t der Untersuchungen langwieriger werden einem Effekt der auch aus der Mathematik bekannt ist, etwa vom Beweis der Poincare Vermutung oder Fermats letztem Satz Es macht deswegen Durchaus Sinn, so meint Gianotti, mit der Planung und dem Bau eines neuen Beschleunigers fortzusetzen.Statt die zunehmende Mathematisierung der Physik zu beklagen, begr t der Autor, dass Physikern nunmehr zwei Wege offen stehen, auf denen sie ihr fundamentales Verst ndnis von der Natur erweitern k nnen, die Sammlung von Daten aus Experimenten und die Entdeckung der Mathematik, die am besten die zugrunde liegende Ordnung des Kosmos beschreibt das Universum offenbart seine Geheimnisse in Stereo.Farmelos Report ber die Beziehung zwischen Physik und Mathematik in neuer Zeit ist gr ndlich und sehr detailliert, er profitiert von einer umfangreichen Email Korrespondenz mit seine Protagonisten, und besonders von zahlreichen Interviews mit Weinberg, Witten, Penrose, Dyson, Arkani Hamed,Cachazo, Dixon, Park, Deligne, Seiberg, Polchinsky uam Der Autor geht akribisch auf die Entwicklung der Ideen ein, die das Gesicht modernen theoretischen Physik und der physikalischen Mathematik bestimmen, die oft durch das Zusammenspiel verschiedener Forscher voran gebracht wurden Doch bei all dem How is How kommt leider gelegentlich leider die Darstellung des behandelten Gegenstands zu kurz So ist dem Autor sicher ein exzellenter berblick zum Thema gelungen, der aber beim Leser einige Vorkenntnis, wenn nicht erfordert, so doch hilfreich erscheinen l sst.Das Buch ist sch n ausgestattet mit einem bersichtlichen Index, Anmerkungen zum Text, die haupts chlichen Quellenangaben enthalten, und einer separaten, ausf hrlichen Bibliographie.


  10. C CELSO B CAMARGO C CELSO B CAMARGO says:

    Em paralelo da an lise dos dados que as experi ncias fornecem, os f sicos tem focado cada vez mais no desenvolvimento da matem tica para ampliar o alcance das leis da F sica Einstein e Dirac foram pioneiros nesta abordagem e este ltimo afirmava que as regras que os matem ticos acham interessantes s o as mesmas que a natureza escolhe No entanto, a estreita colabora o entre os f sicos e os matem ticos somente come ou a tomar forma a partir de meados da d cada de 1970 A descri o desta colabora o entre os f sicos e os matem ticos o tema principal deste livro, principalmente no desenvolvimento da Teoria das Cordas De fato, os te ricos da teoria das cordas est o desenvolvendo a disciplina mais na base da matem tica do que nas experi ncias fornecidas pelo mundo real Como esclarece o autor, a busca de uma teoria unificada, baseada na Relatividade e na Mec nica Qu ntica, que levasse em conta todas as for as fundamentais da natureza, incluindo a gravidade, foi o desafio que gerou a maioria dos projetos descritos no livro Uma tima leitura para os estudantes e professores de F sica e tamb m para os apreciadores do tema.


  11. Priyodarshi Ghosh Priyodarshi Ghosh says:

    Good book to buy.


  12. Delta D. Delta D. says:

    This could have been a really interesting book The basic thesis is that cutting edge physics and pure mathematics are closer cousins than many of their practitioners might realise In particular, nature appears to favour beautiful mathematics, although the reader is given little enlightenment as to what constitutes beauty in mathematics.In the process, the book gives a comprehensive, albeit superficial account of the development of particle physics over the last few decades String theory is at the heart of his coverage, but this is an inadequate introduction to string theoryThe author has my sympathy in aiming for a popular audience, depth has to be sacrificed, but without the depth, what is conveyed I have no sympathy, though, for the author s excessively judgmental tone Few of his principal scientists are introduced without some degree of the author s judgment and this is the only book in which I have seen Oppenheimer described as unremarkable Equally, referring to Oppenheimer as cocky shows a disgraceful arrogance and lack of respect.In the same vein, the author is too eager to shine the spotlight on himself He makes no claims to any significant advances in either physics or mathematics, but the first person singular pronoun count is way too high.


  13. Guy Randell Guy Randell says:

    Farmelo wrote a fantastically good book on Paul Dirac On the strength of that effort, I had high hopes for this book But I found it totally superficial and selective with the main theme in mind Actually you can save a lot of time by just reading the book s title You won t walk away from this book understanding how or why math and physics connect, nor will you have learned either math or physics.


  14. Michael warhol Michael warhol says:

    The early part of the book describing Newtonian physics was well done The book breaks down when it deals with twentieth century math and physics It describes the use of complicated mathematics without describing the basis of the complexity The book also describes a barrier between physics and mathematics without describing the discrepancies By attempting to avoid mathematics, it makes many of the concepts described incomprehensible.


  15. Marcial Losada Marcial Losada says:

    Recently, several books have been published on this subject.This one stands out as one where the author is able to portray the people and events that have led to our present knowledge, and lack of knowledge, on physics The role of mathematics in physics is carefully examined in a way that one comes to understand what Wigner called the the unreasonable effectiveness of mathematics And there is also an acknowledgement of the role that experimentation has played and will play in physics The two intertwined can give a better world.