探索復(fù)雜性

前言

無論我們專心致志于哪種專業(yè)，都無法逃避這樣一種感受，即我們生活在一個(gè)大轉(zhuǎn)變的年代。我們必須尋求和探索新的資源，更好地了解我們的環(huán)境，并與大自然建立一種較少破壞性的共存關(guān)系。這些主要的目標(biāo)發(fā)生質(zhì)的改變所需要的時(shí)間與生物及地質(zhì)演化過程中浩瀚的時(shí)間跨度是不能相提并論的，它的數(shù)量級以十年計(jì)，正好干預(yù)著我們自己和下一代人的生活。我們并不能預(yù)期這一轉(zhuǎn)變時(shí)期的后果，但十分清楚的是，在我們努力迎接認(rèn)識環(huán)境和改造環(huán)境的挑戰(zhàn)時(shí)，科學(xué)必將發(fā)揮日益重要的作用。一個(gè)嚴(yán)肅的事實(shí)是，在這緊要的關(guān)頭，科學(xué)本身也正經(jīng)歷著一個(gè)理論變革時(shí)期。本世紀(jì)初物理學(xué)的兩大革命是量子力學(xué)和相對論。

內(nèi)容概要

　　耗散結(jié)構(gòu)理論由于在社會經(jīng)濟(jì)等大范圍領(lǐng)域中展現(xiàn)的廣闊前景，引起了人們的極大興趣，與協(xié)同論、突變論并稱為現(xiàn)代科學(xué)方法論的新三論。美國著名作家托夫勒認(rèn)為，這一理論“可能代表了下一次科學(xué)革命”?！短剿鲝?fù)雜性》作者之一普利高津因提出這一理論而獲得1977年諾貝爾獎，《探索復(fù)雜性》的另一作者布魯塞爾學(xué)派主要成員尼科里斯教授，是歐洲著名的物理學(xué)家，對發(fā)展耗散結(jié)構(gòu)理論做出了杰出的貢獻(xiàn)。　　書中全面地介紹了以耗散結(jié)構(gòu)理論為代表的進(jìn)化論物理學(xué)的最新成就，著力于打破自然科學(xué)各門類之間乃至自然科學(xué)與社會科學(xué)之間的壁壘，再次點(diǎn)燃科學(xué)革命之火?！　　短剿鲝?fù)雜性》內(nèi)容新穎、文筆優(yōu)美、深入淺出，適宜于物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)學(xué)等專業(yè)的科學(xué)工作者、大專院校師生閱讀，也適宜于社會科學(xué)工作者和具有中等文化程度的讀者閱讀。

作者簡介

作者：（比利時(shí)）G.尼科里斯 （比利時(shí)）I.普利高津 譯者：羅久里 陳奎寧

書籍目錄

出版者的話中文版第二版序中文版序言序 轉(zhuǎn)變年代的科學(xué)／001第一章 大自然的復(fù)雜性1.1 什么是復(fù)雜性／0031.2 物理一化學(xué)系統(tǒng)的自組織：復(fù)雜性誕生／0051.3 熱對流，物理學(xué)中自組織現(xiàn)象的范例／0061.4 化學(xué)中的自組織現(xiàn)象／0121.5 物理一化學(xué)復(fù)雜性和算法復(fù)雜性／0251.6 宏觀范圍內(nèi)復(fù)雜性能的進(jìn)一步例證／0281.7 再談?wù)勆锵到y(tǒng)／0321.8 行星和宇宙范圍的復(fù)雜性／0381.9 力一關(guān)聯(lián)作用——小結(jié)／043第二章 復(fù)雜性的詞匯2.1 守恒系統(tǒng)／0492.2 耗散系統(tǒng)／0542.3 力學(xué)和熱力學(xué)平衡·非平衡約束／0582.4 非線性和反饋／0612.5 第二定律的多面觀／0662.6 穩(wěn)定性／0702.7 分支和對稱破缺／0782.8 有序和關(guān)聯(lián)作用／082第三章 動力系統(tǒng)和復(fù)雜性3.1 相空間幾何／0893.2 相空間的量度／0933.3 可積守恒系統(tǒng)／0983.4 簡單耗散系統(tǒng)中的分支現(xiàn)象：探索復(fù)雜性的原型／1043.5 二維相空間中的耗散系統(tǒng)：極限環(huán)／1093.6 約化為低維體系：序參量及標(biāo)準(zhǔn)型／1143.7 重游相空間：拓?fù)淞餍图胺中危?213.8 不可積守恒系統(tǒng)：新的力學(xué)／1283.9 一種不穩(wěn)定運(yùn)動模型：馬蹄鐵／1343.1 0多維相空間中的耗散系統(tǒng)：混沌及奇怪吸引子／1373.1 1空間分布體系——對稱破缺分支及形態(tài)發(fā)生／1473.1 2不連續(xù)動力系統(tǒng)·單元自動調(diào)節(jié)機(jī)／1533.1 3不對稱性，選擇與信息／157第四章 隨機(jī)性和復(fù)雜性4.1 漲落及概率描述／1654.2 馬爾可夫過程·主方程／1704.3 馬爾可夫過程和不可逆性·信息熵和物理熵／1774.4 空間關(guān)聯(lián)和臨界性能／1824.5 漲落隨時(shí)間變化的特性：動力學(xué)和自組織的時(shí)間標(biāo)尺／1894.6 靈敏性與選擇／1984.7 符號動態(tài)學(xué)和信息／2034.8 非對稱的富信息結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生／2074.9 再論算法復(fù)雜性／213第五章 走向統(tǒng)一的復(fù)雜性表述5.1 守恒動力系統(tǒng)的一般性質(zhì)／2185.2 耗散動力系統(tǒng)的一般性質(zhì)／2215.3 尋求統(tǒng)一／2225.4 概率與動力學(xué)／2245.5 面包師變換／2255.6 時(shí)間對稱性破缺的流型／2295.7 對稱破缺變換A／2315.8 吉布斯系綜與玻爾茲曼系綜／2355.9 動力理論／2365.10 共振與光一物質(zhì)相互作用／2395.11 結(jié)語／241第六章 復(fù)雜性和知識的轉(zhuǎn)換6.1 在遠(yuǎn)離平衡條件下的非線性動力學(xué)及復(fù)雜性的模型／2466.2 材料科學(xué)／2476.3 細(xì)胞動態(tài)特征中的臨界現(xiàn)象／2526.4 氣候變遷的模型化及可變性／2556.5 社會性昆蟲中的概率行為和適應(yīng)策略／2616.6 人類系統(tǒng)中的自組織／268附錄I 線性穩(wěn)定性分析I.1 基本方程／277I.2 線性化穩(wěn)定性“原理”／281I.3 特征方程／282I.4 例證／285……參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：于對經(jīng)典力學(xué)的修正，但一當(dāng)宇宙常數(shù)c（光速）和h（普朗克常數(shù)）的作用被發(fā)現(xiàn)以后，就變?yōu)楸夭豢缮俚膶W(xué)科了。可是今天這兩者卻出乎預(yù)料地來了一個(gè)“時(shí)間”反轉(zhuǎn)：量子力學(xué)在其最有趣的部分討論起對非穩(wěn)定粒子的描述及它們的相互轉(zhuǎn)變，而開始作為一種幾何理論的相對論現(xiàn)在卻主要地與宇宙的熱歷史打交道了。基本粒子和宇宙學(xué)相應(yīng)于最極端的狀態(tài)——它們是高能物理學(xué)的一部分。但是在我們所處的宏觀范圍內(nèi)情況也是這樣的，物理學(xué)正在經(jīng)歷根本性的轉(zhuǎn)變。甚至在前幾年，若是一位物理學(xué)家被問及什么是知道的，什么是不知道的，他會回答說，真正的問題僅存在于宇宙的前緣領(lǐng)域，發(fā)生在基本粒子層次和宇宙學(xué)層次上；而另一方面他會聲稱，與宏觀層次有關(guān)的基本定律已經(jīng)一清二楚了。今天，一個(gè)正在壯大的少數(shù)派開始懷疑這種樂觀的論調(diào)。就在我們的宏觀層次上，一些基本問題還遠(yuǎn)未得到解答。過去三個(gè)世紀(jì)里追隨牛頓綜合法則的科學(xué)歷史，真像一樁富于戲劇性的故事。曾有過一些關(guān)頭，經(jīng)典科學(xué)似乎已近于功德圓滿，決定性和可逆性規(guī)律馳騁的疆域似乎已盡收眼底，但是每每這個(gè)時(shí)候總有一些事情出了差錯(cuò)。于是，方案又必須擴(kuò)大，待探索的疆域又變得寬廣無際了。今天，只要我們放眼一望，就會發(fā)現(xiàn)演變、多樣化和不穩(wěn)定性。長久以來，我們就知道我們生活在一個(gè)復(fù)雜的世界上，我們可以在其中找到?jīng)Q定性的、也可以找到隨機(jī)性的現(xiàn)象；既可以發(fā)現(xiàn)可逆性的、也可以發(fā)現(xiàn)不可逆性的事物。我們觀察決定性的現(xiàn)象，例如無摩擦的單擺或月球繞地球的運(yùn)動軌道，就可以知道無摩擦單擺的運(yùn)動是可逆的，因?yàn)樵诿鑼戇\(yùn)動的方程中過去和將來起著完全相同的作用。但是，另外一些過程，如像擴(kuò)散或化學(xué)反應(yīng)卻不是可逆的。在這種情況下，存在著一個(gè)特定的時(shí)間方向：隨著時(shí)間的進(jìn)行，原來非均勻的體系將變成均勻一致的。此外，我們不能不感謝隨機(jī)過程的存在，因?yàn)樗刮覀儽苊饬艘环N荒謬的看法：認(rèn)為豐富多彩的自然現(xiàn)象是按照節(jié)目單像大本鐘那樣滴滴嗒嗒按部就班地排演出來的。自本世紀(jì)開始以來，我們對四類現(xiàn)象，即可逆和不可逆的、決定性和隨機(jī)性的相對重要性的估價(jià)已發(fā)生了變化。

編輯推薦

《探索復(fù)雜性》是現(xiàn)代科學(xué)研究叢書之一。

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