大自然如何运作
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作者（丹麦）帕·巴克 著, 李炜,蔡勖 译
出版社北京大学
ISBN9787301334003
出版时间2024-01
装帧其他
开本其他
定价69元
货号31970862
上书时间2024-10-30
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商品详情
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作者简介
帕·巴克（PerBak，1948—2002），丹麦著名物理学家，曾任职于美国布鲁克海文国家实验室（BNL）、丹麦玻尔研究所和伦敦帝国理工学院等。
译者李炜，华中师范大学物理科学与技术学院教授，德国洪堡学者，德国马克斯-普朗克研究所访问学者。
蔡勖，华中师范大学物理科学与技术学院教授，国家973计划专家咨询组成员。曾任华中师范大学副校长，湖北大学校长。
目录
目 录
第一章 复杂性与临界性...............................................................................1
简单的物理定律与复杂的大自然 ..........................................................3
讲故事与科学 ..........................................................................................8
复杂性理论能解释什么？ ....................................................................10
灾变遵循一种简单的模式 ....................................................................14
分形几何 ................................................................................................21
f /1噪声：时间中的分形 .......................................................................24
齐普夫定律 ............................................................................................27
幂律与临界现象 ....................................................................................29
处于平衡态的系统不是复杂的 ............................................................30
混沌不具有复杂性 ................................................................................33
自组织临界性 ........................................................................................35
第二章 自组织临界性的发现.....................................................................37
在布鲁克海文 ........................................................................................37
f/1噪声从何而来？ ...............................................................................41
苏珊·科珀史密斯的狗模型 .................................................................42
耦合扭摆 ................................................................................................45
简单模型的哲学：“球形奶牛” .............................................................46
摆系统变成临界的 ................................................................................51
第三章 沙堆模型.........................................................................................56
沙堆模型 ................................................................................................59
假如生活在沙堆世界 ............................................................................67
我们能用笔和纸计算出幂律吗？ ........................................................72
第四章 实际沙堆与地貌的形成.................................................................75
真实的沙堆实验 ....................................................................................76
挪威的米堆实验 ....................................................................................80
维则克的山体滑坡实验：分形现象出现 ............................................86
喜马拉雅“沙堆” ..................................................................................88
岩渣的沉积 ............................................................................................89
地貌学：偏离平衡的地表 ....................................................................92
第五章 地震、星震及太阳耀斑.................................................................97
地震的自组织 ......................................................................................101
一处印刷错误导致了重要进展 ..........................................................107
斯特龙博利附近的隆隆声 .................................................................. 111
地壳是临界的 ...................................................................................... 113
脉冲星频率突增与星震 ...................................................................... 114
黑洞与太阳耀斑 .................................................................................. 116
第六章 “生命的游戏”：复杂性就是临界性 ..........................................120
第七章 生命是自组织临界现象吗？.......................................................129
圣菲研究所 ..........................................................................................130
沙堆与间断平衡 ..................................................................................134
相互制约调节的适应性图像 ..............................................................135
第八章 简单演化模型中的大灭绝与间断平衡.......................................147
我们能对达尔文建模吗？ ..................................................................150
周日下午的一个科学课题 ..................................................................153
低温产生复杂生命 ..............................................................................164
与真实数据比较 ..................................................................................165
恐龙灭绝和陨石 ..................................................................................172
丹蒂· 查尔沃的演化游戏 ...................................................................174
自组织临界性与盖亚假说 ..................................................................175
重新来一次演化 ..................................................................................177
第九章 间断平衡模型理论.......................................................................182
什么才算理论？ ..................................................................................182
演化模型的随机近邻形式 ..................................................................184
自组织过程 ..........................................................................................188
临界态 ..................................................................................................191
重访生命游戏 ......................................................................................192
重访地震 ..............................................................................................193
第十章 大脑与自组织临界性...................................................................197
为什么大脑应当是临界的？ ..............................................................198
猴子问题 ............................................................................................200
大脑与河网 ..........................................................................................203
第十一章 经济和交通阻塞.......................................................................206
均衡经济像水 ......................................................................................206
实际经济像沙 ......................................................................................209
临界经济的一个简单模型 .................................................................. 211
波动和灾难不可避免 ..........................................................................215
交通阻塞 ..............................................................................................216
参考文献.......................................................................................................223
人名英汉对照表...........................................................................................230
附录 汤超致译者信...................................................................................238
译后记...........................................................................................................240
内容摘要
21世纪被称为复杂性科学的世纪。丹麦物理学家帕·巴克和中国物理学家汤超开创的自组织临界性理论，对大自然的复杂性问题进行了系统化探讨，为复杂系统中的跨尺度现象，提供了一种普适而简单的机制上的解释，以其创新性、宏观性和简洁性引起科学界的密切关注。
作为解释大自然复杂行为的一种新的物理理论，自组织临界性涉及非常广泛的研究领域，如岩层与地貌形成、河网与海湾结构、地震与火山爆发、星震与星云塌陷、黑洞与日辉耀斑、夸克与胶子团簇、生态与物种灭绝、变异与生命演化、噪声与全球变暖、人口与环境污染、大脑与神经网络、市场与价格波动等。该理论已被成功应用到自然界的多种复杂系统之中，影响巨大。
《大自然如何运作》是帕·巴克教授关于自组织临界性理论的重要著作，视野宏阔，深入浅出，是一部兼具学术性与普及性的优秀之作。
精彩内容
致中国读者为什么我们所处的世界如此复杂，而物理规律却如此简单？
为什么大爆炸导致复杂性不断增加，让地球上有了生命，产生了具有大脑的人类，最终形成了复杂的社会，而不是像通常的爆炸那样产生一些简单的气体粒子？我们在21世纪将要面临这样的重大问题。
关于自组织临界性（SOC）的科学表明，复杂系统在远离平衡的临界态上运作，以阵发的、混沌的、类似崩塌的形式演化，并不像通常以为的那样遵循一种平缓的、渐进的演化方式。地震、大灭绝，还有人类的工业革命和社会变革，都是这样的崩塌式演化。
这个理论是由汤超、库尔特·维森费尔德和我本人于十多年前提出来的，并且已被广泛应用于诸如太阳耀斑、火山爆发、经济学、生物演化、湍流，以及传染性疾病如麻疹的传播等现象中。那时以来，已有成千上万篇关于这个理论的学术论文陆续发表。
用来模拟这些千变万化的现象的模型是如此简单，以至于几乎每个人只需凭直觉就能推测出模型所能展现的行为。沙堆模型展现了一堆沙中崩塌的形成。生物演化模型展现了有着相互作用的生态系统的演化。只要有一台PC机，你就能够通过编程来领会由简单的局域相互作用导致有组织的整体动力学的原理。
我非常激动地看到我的书已经被翻译成中文。我十分感谢蔡勖教授和他的学生李炜，因为从我的朋友及同事汤超教授那里得知，他们为这本书的付梓做了大量杰出的工作。复杂性科学还处于萌芽阶段，但我打心底里相信它将是21世纪的科学。我真诚希望这本书能够激发中国的广大读者，尤其是青年朋友们对这个新奇领域的兴趣，因为他们是这个不断进步着的、伟大的、前程远大的东方民族的精髓和希望所在。
自组织临界性不是复杂性的全部，但它或许打开了通向复杂性科学的第一扇大门！
帕·巴克2000年元旦于哥本哈根，玻尔研究所
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