探寻复杂世界中的简洁法则—— 《深奥的简洁》（上）

“即使是再复杂的事物，看起来再完全随机的混乱行为，也会遵从简单的规律。”

这就是《深奥的简洁》一书，通过大量的科学经典案例，用科学家逻辑推理的思维方式，所得出的结论。

本书的两个核心关键词，一是复杂，而是混沌。

乍一听，高大上又晦涩难懂，但实则对串联生活中那些看似孤立现象背后的底层逻辑，帮助极大。

01、混沌中的秩序

-17世纪科学革命之前，“混沌”这个名词和现代科学家使用的意义不同。

-亲自做实验的伽利略，是第一个以科学方式解释运动概念的人。

-牛顿定律不能给出三个以上、由重力相互吸引的物体运动的精确计算，即三体运动无解。

-麦克斯韦方程组，是关于时间的又一伟大物理成就。

-熵的必然增加，可以定义时间方向：从有序的过去指向无序的未来。

混沌中产生有序：

最终平衡状态（吸引子），能量最低，一旦达到，就无法分辨如何进入这个状态；世界上没有孤立系统，只能无限接近但达不到完美平衡；只要稍稍偏离平衡状态（能量的流动），就由混沌中产生秩序。

-循环发生的状态，其周期称为庞加莱重现时间。

-在描述宏观世界行为时，需要考虑概率和不确定性。

02、重返混沌

-相空间：

19世纪初，爱尔兰数学家威廉.哈密尔顿提出，将坐标的观念引入，以粒子的位置和动量（物体的质量乘以速度）这两项性质，重现牛顿物理定律。

-亨特.庞加莱：

只关注相空间的一个切面，如果由该点出发又回到原点，无论过程多么复杂，都能确定是周期性的；相当于人类时间的尺度，行星可能在相同轨道上长久运行。

-气象学方面：

气象学家理查德森，证明了物理定律与数学近似算法，可以预测天气；但计算过程过于复杂，获得的原始数据有限，导致结果不准确且预测时间太短，无意义。

蝴蝶效应，成为“混沌”最有力量的隐喻。

-小行星混沌带：

一系列的小物体受他们的重力影响，在火星和木星轨道之间形成小行星带围绕太阳，但一些小行星轨道并非均匀分布在小行星带上，形成柯克伍德空隙。

小行星会受木星影响产生混沌，被赶出柯克伍德空隙。

受太阳的重力影响，行星自转时会摇晃，引起倾角；而月亮的存在让地球的倾角为产生混沌。

03、秩序衍生混沌

21世纪科学家讨论的混乱，不是杂乱无章的，而是全然有序、决定式的混乱，是预测的细节赶不上真实事件发生的速度，比如乱流。

-混沌的由来：

罗伦兹于20世纪60年代早期，从气象学的角度出发，对混沌进行了探索。

1975年，数学家詹姆斯.约克和他的同事李天岩发表了一篇题为《周期三蕴含混沌》的论文，混沌才因此得名，是具有现代科学意义的“混沌”一词的源头。

-分形：

意大利数学家皮亚诺在1890年发表论文，描述如何构建一条可以完全填满平面的曲线。

20世纪70年代，IBM沃森研究所的本华曼德勒将描述这种实体的语言创造出来。

1975年，“分形”这个词被创造出来。生物系统存在大量分形。

04、混沌的边际：事物如何趋于平衡

平衡无意义，但事物如何趋于平衡有意义；一个生物体最接近平衡状态的时候是死亡。

-图灵式机制：

解释了哺乳动物皮毛上斑点与条纹之类标记的成因。

斑点或是条纹取决于胚胎成长早期一个关键阶段中，促进与抑制化学物质的扩散；极大或极小的哺乳动物没有图案，由小到大的过程中，分别出现宽带纹、细条纹、斑点、大斑块、混成一色的斑块。

-宇宙存在秩序的秘密：

能量在开放系统中流动耗散，处于不稳定状态。在地球上，能量来自太阳。

明天继续一起探寻复杂世界中的简洁法则—— 《深奥的简洁》（下），明天见！