随椋鸟飞行——复杂系统的奇境（一）

有位朋友是观鸟家，经常看他朋友圈，读他写的文，潜移默化慢慢也对鸟类的一些科学知识感兴趣了。看到《随椋鸟飞行——复杂系统的奇境》就买了一本，不过买回来翻了翻，有点被里面复杂原理吓到，一直没有精读。最近要做亲子阅读推荐，整理了一下书柜里的科普书，决定再试着把这本书认真读一读。

这本书的作者乔治·帕里西是罗马大学教授，一位意大利的物理学家。他的兴趣非常广泛，所以研究的领域也很有开创性。其主要贡献是发现了无序体系中的隐藏规律，并且教他扩展到了生物学领域，如本书主题中解释的鸟类群体飞行规律。这些研究延伸到了用数学的方法描述影响21世纪的神经网络，信息优化，机器学习，人工智能等方面。2021年他因为复杂系统方面的研究贡献，获得诺贝尔物理学奖。

作者说观察动物的集体行为是一件非常美妙的事，他喜欢看天上的飞鸟，水中的鱼群，还有成群结队的哺乳动物。他们在复杂多变的活动中如何能够迅速准确地运动，但又不发生相互碰撞，真的是非常神奇。特别是飞行速度很快的鸟类，当它们成群结队的出现在天空中时，或聚或散，不断的变换空间重新排列，就好像有一个乐队指挥在对它们下达命令。它们的行为到底是否有信息交换的传播，或者的确有一个指挥者，椋鸟之间有哪些简单的互动规则能够让它们做出复杂多变的集体运动？这些问题都引发了作者的好奇心，也促成了他之后的研究。

椋鸟的飞行是他研究中的一条重要线，将许多现代物理学的信息串联运用起来。在物理学中，电子，原子，自旋或分子，它们各自的运动规律非常简单，但是组合在一起，就会发生非常复杂的集体行为。从19世纪开始统计物理学就试图解答这些问题：为什么液体在特定温度下会沸腾或结冰？为什么某些物质能传导电流并能很好的传递热量，而其他物质则是绝缘的……这些问题，有的似乎已经找到了答案，但是科学家们仍在继续探索更深层次的奥秘。

在物理学的问题中，人们以定量的方式理解集体行为，这个更适合简单的，无生命的物物质。如果将其适用性扩展到生态学或者是生物学方面，就面临了极大的挑战。伟大的物理学家菲利普·沃伦·安德森就曾经在他的《多者异也》里提出了“一个系统的成分数量增加，不仅决定了系统的量变，还决定了其质变。”因此物理学应该面对的主要概念问题是理解微观规则与宏观行为之间的关系。通过研究鸟群运动的规律也是一条以小见大的路径。这一研究最早是从统计物理学出发的。椋鸟是非常有趣的动物，这种鸟几百年前在北欧度过温暖的月份，然后去北非过冬。随着全球气候的变暖，它们的飞行方式也发成了很大的改变。