《混沌的世界》通過(guò)圖文并茂的方式,深入淺出地介紹了牛頓運動(dòng)、天氣變化、證券市場(chǎng)等各種混沌現象,讓復雜的科學(xué)知識變得輕松易懂。 這本書(shū)不僅能滿(mǎn)足青少年對世界的好奇心,還能激發(fā)他們對科學(xué)的興趣,培養他們的探索精神。
科學(xué)家們有一種傾向,他們傾向于給世界范圍內被廣泛使用的詞匯賦予特定的含義。例如,在日常用語(yǔ)中傾向于把power(力量)和energy(能量)幾乎當作同義詞使用。但前者在物理學(xué)中名為功率,指的是能量從一個(gè)地方傳遞到另一個(gè)地方的速率。類(lèi)似地,混沌(chaos)和復雜性(complexity)將是本書(shū)的核心,日常中它們是廣泛使用的一般描述性詞語(yǔ),但在數學(xué)中它們卻暗示著(zhù)特定的特征。 在日常使用中,當我們說(shuō)到混沌時(shí),我們想到的是一團糟、缺乏秩序、隨機性。chaos這個(gè)英語(yǔ)單詞來(lái)源于拉丁語(yǔ),取自一些人認為的希臘原始神的名字,它代表了無(wú)形的物質(zhì)。這個(gè)詞在希臘語(yǔ)中也有裂縫的意思——無(wú)論哪種情況,它一般都代表著(zhù)有序結構的缺乏?;煦缟⒉蓟靵y,同時(shí)也代表摧毀的力量。這通常不是好的一面;但在數學(xué)中,混沌又作為一個(gè)極其有趣的概念,用來(lái)描述大量發(fā)生在我們身邊的日?,F象。它首先應用于動(dòng)物種群增長(cháng)和天氣,數學(xué)意義上的混沌是由相互作用的事物的集合來(lái)代表的,集合中的事物最開(kāi)始的微小變化會(huì )對事情最終的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。 如果混沌意味著(zhù)由有序起點(diǎn)演化至無(wú)序結果的不可預測性,那么數學(xué)概念中的復雜性則是另一種含義(即使混沌系統可以是復雜的)。在復雜的系統中,一些原本簡(jiǎn)單的組成部分在相互作用下會(huì )產(chǎn)生一些原本不可能出現的復雜結果。復雜性其實(shí)是“整體大于部分之和”的結果。 在平時(shí)的使用中,復雜性通常指某物由大量部分組成或事物的形式錯綜復雜。但數學(xué)中的復雜性可以從一個(gè)相對較小的系統中衍生出來(lái),就像其可以從復雜系統中產(chǎn)生一樣。因此,要想在數學(xué)上變得復雜,一個(gè)系統并不一定要復雜。 復雜系統的一個(gè)重要標志就是突生。這是由于大量組成部分混合聚集而產(chǎn)生的復雜性。突生指的是在沒(méi)有任何引導力輔助塑造的情況下,復雜系統中會(huì )自發(fā)地衍生出新功能。例如,你本人,從微觀(guān)來(lái)看,可以說(shuō)是一個(gè)由單個(gè)原子構成的復雜系統,單個(gè)原子是死的,而你是活的。如果我們退一步來(lái)看,你體內的細胞雖然是活的,但它們肯定沒(méi)有辦法思考、感受或執行你身體所做的動(dòng)作。這些能力就是從你的復雜性中產(chǎn)生的。 也許關(guān)于混沌和復雜性最值得注意的就是它們無(wú)時(shí)無(wú)刻不在我們身邊。它們存在于所有的生物、天氣之中,也存在于我們與之互動(dòng)的大多數現實(shí)世界物體中。它們存在于許多創(chuàng )作的產(chǎn)物中,從證券交易所到書(shū)店。然而,我們在學(xué)校中從未被教過(guò)關(guān)于混沌和復雜性的知識。甚至連科學(xué)家們都沒(méi)有對它進(jìn)行整體性研究,反之,科學(xué)家們的研究通常專(zhuān)注于小細節,但所得到的結論通常不具備整體適用性。 大部分科學(xué)都符合簡(jiǎn)化論——將一個(gè)復雜的東西分解為組成部分并理解這些單一組成部分是如何工作的,然后通過(guò)將這些組成部分重新組合、構筑從而試著(zhù)去理解整體。例如,真實(shí)世界的化學(xué)反應就是混沌的。往水中加入過(guò)濃硫酸的人都知道,其結果在很大程度上取決于開(kāi)始時(shí)你是如何注入的。但當我們學(xué)習化學(xué)時(shí),我們總是把東西分解到原子尺度,而且只考慮它們是如何相互作用的。 混沌和復雜性的孿生理論給了我們更好理解現實(shí)世界的機會(huì ),而不是現有大多數科學(xué)所假設的“玩具”世界。真實(shí)的世界其實(shí)遠比我們在學(xué)校學(xué)到的很多科學(xué)知識所描述的更復雜、更混亂、更有趣。在這本書(shū)中,我們即將潛入混沌世界,探索真相。 歡迎來(lái)到混沌世界。 將來(lái)會(huì )怎樣 在過(guò)去的2500年里,通過(guò)數學(xué)手段,我們發(fā)展出一種越來(lái)越科學(xué)的觀(guān)點(diǎn)。在某些情況下,這種方法被證明非常有效。然而現實(shí)世界卻常常通過(guò)事實(shí)否定人們基于科學(xué)預測未來(lái)的嘗試。 直到20世紀下半葉,我們才意識到發(fā)生了什么。系統組成部分的相互作用會(huì )產(chǎn)生意想不到的結果,從表面上簡(jiǎn)單的關(guān)節擺到極其精密的天氣系統都是這樣。同時(shí),簡(jiǎn)單個(gè)體的集合也可以實(shí)現一些非凡的壯舉,例如單只螞蟻幾乎不能做任何有用的事,但通過(guò)共同努力,它們可以用身體搭橋、縫合葉子、搬運重物。 為了了解混沌和復雜性被理解的過(guò)程,我們首先要做一次時(shí)間旅行,回到一個(gè)似乎基于數學(xué)推演,未來(lái)完全在我們掌握之中的時(shí)間節點(diǎn)。多虧了艾薩克·牛頓的工作,使得他的繼任者們相信,很快就有可能與宇宙相抗衡并取得勝利。
布萊恩·克萊格(Brian Clegg),1955年出生于英國蘭開(kāi)夏郡,劍橋大學(xué)自然科學(xué)碩士,知名科普作家。他的作品被翻譯成了十多種語(yǔ)言,暢銷(xiāo)全世界。他為《自然》《BBC歷史》《物理世界》《科學(xué)美國人》《泰晤士報》《觀(guān)察家報》《衛報》等報刊撰寫(xiě)專(zhuān)欄和評論,還經(jīng)常在科教節目中出鏡。他在倫敦皇家學(xué)院舉辦的講座也常常爆滿(mǎn)。
《混沌的世界》通過(guò)圖文并茂的方式,深入淺出地介紹了牛頓運動(dòng)、天氣變化、證券市場(chǎng)等各種混沌現象,讓復雜的科學(xué)知識變得輕松易懂。 這本書(shū)不僅能滿(mǎn)足青少年對世界的好奇心,還能激發(fā)他們對科學(xué)的興趣,培養他們的探索精神。
第一章 機械宇宙觀(guān)和混沌 牛頓、拉普拉斯和神奇的機械宇宙觀(guān) 2 隨機性是可預測的 8 概率的威力 11 火雞的日記 15 鐘擺 19 這無(wú)法計算 24 第二章 牛頓的復雜運動(dòng)和失控反饋 萬(wàn)有引力 29 二體系統和三體系統 34 旋轉的星系 39 臺球和彈球 44 蒸汽安全 48 第三章 天氣憂(yōu)慮和混沌蝴蝶效應 展望未來(lái) 54 下雨還是晴空萬(wàn)里 60 大局觀(guān) 66 轉變的氣象學(xué) 72 第四章 奇異吸引子與測不準的長(cháng)度 島嶼和吸引力 77 相空間的奇異世界 80 自相似性 84 進(jìn)入分形的世界 90 分形的世界 98 第五章 證券市場(chǎng)的崩塌 濫用概率 102 操控市場(chǎng) 106 反饋和墊圈 110 從權威人士到暢銷(xiāo)書(shū) 112 大數據 114 走出混亂 120 第六章 駕馭混沌 動(dòng)蕩時(shí)代 127 來(lái)自天空的危險 131 混沌的秘密 137 交通混亂 141 人口恐慌 143 量子混沌 147 第七章 復雜性和突生 復雜系統 150 突生 156 超個(gè)體 162 適應性 166 生命的突生 168 人工智能 170 歡迎來(lái)到混沌和復雜的世界 173
ISBN:978-7-122-45032-6
語(yǔ)種:漢文
開(kāi)本:16
出版時(shí)間:2024-04-01
裝幀:平
頁(yè)數:177