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简介:深奥的简洁
出版社:江苏凤凰文艺出版社
出版时间:2020-02-01
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内容介绍

编辑推荐
  ◎ 樊登读书创始人樊登博士特别推荐。樊登读书创始人樊登博士读完《深奥的简洁》后这样评论此书:“世界很复杂,但同时也异常简单。科普大师约翰·格里宾通过分析数学、物理学、生物学、化学等学科的经典案例证明,复杂的现象背后往往隐藏着惊人的简洁规律,整个世界是由简洁的规律迭代出来的,每个人都该学会用简单逻辑理解复杂的世界。”
  
  ◎ 科普大师约翰·格里宾教授的经典代表作。英国科学作家协会 “终身成就奖”得主、英国萨塞克斯大学天文学教授约翰·格里宾创作了包括《寻找薛定谔的猫》《深奥的简洁》《盖亚乐章》在内的50多本畅销书,其中,《寻找薛定谔的猫》更被认为是“霍金现象级畅销书《时间简史》诞生之前最好的一部有关量子物理的专著。”本书是约翰·格里宾教授关于复杂与混沌现象的经典科普著作,是其代表作之一。
  
  ◎ 位列著名投资家查·芒格推荐的自然科学类图书榜单榜首。本书位列“股神”巴菲特黄金搭档、伯克希尔·哈撒韦公司副主席查里·芒格推荐的自然科学类图书榜单榜首,“用简单逻辑看待复杂世界”的思维对芒格投资思维的转变产生了重大影响。
  
  ◎ 诸多知名科学期刊一致高度赞赏。作者约翰·格里宾从数学、物理学、天文学等多个学科角度讨论混沌理论与复杂概念,本书得到了包括《自然》《科学美国人》等多家知名科学期刊的一致赞赏,其中美国最古老的期刊《科学美国人》更是认为这本书把从混沌到复杂的研究推向了一个全新的高度。
  
  ◎ 多个学科的经典案例推导出复杂世界运行的简单逻辑。本书以严密的逻辑推理方式讨论了数学、物理学、生物学等学科领域的混沌与复杂系统的案例以及诸多混沌边际发生的有趣现象,推导出复杂事物与行为只是“从深奥的简洁中所浮现出的复杂表象”,整个世界是由简洁的规律迭代出来的。这对处于纷繁复杂世界,无法适应快节奏的现代社会的人具有极高的借鉴意义。
  
  媒体推荐
  ★世界很复杂,但同时也异常简单。科普大师约翰·格里宾通过分析数学、物理学、生物学、化学等学科的经典案例证明,复杂的现象背后往往隐藏着惊人的简洁规律,整个世界是由简洁的规律迭代出来的,每个人都该学会用简单逻辑理解复杂的世界。
  ——樊登博士 樊登读书创始人
  
  ★并不是每个人都喜欢《深奥的简洁》这本书,有些人很难理解所有内容,但是如果你不理解它,可以随时将它交给一个更聪明的朋友。
  ——查理·芒格(Charlie Munger)投资家、伯克希尔·哈撒韦公司副总裁
  
  ★《深奥的简洁》将生命置于复杂科学的研究框架中,并以令人信服的方式证明,即使在生物学中,那些基本定律最终也会变得极其简单。
  ——《自然》
  
  ★约翰·格里宾在天体物理学领域造诣很高,而《深奥的简洁》这本书更是把从混沌到复杂的研究推向了一个新的高度。
  ——《科学美国人》
  
  ★混乱导致复杂,复杂产生生命。正如格里宾所指出的那样,一切深奥结构与和谐之下的简洁,才是我们生存的基石。科普爱好者们读完后会惊讶地发现,我们人类不过是自然界表达更深刻秩序的产物。
  ——《出版者周刊》
  
  ★《深奥的简洁》向读者介绍了艾伦·图灵、贝诺特·曼德尔布罗特以及斯图尔特·考夫曼等科学巨擘们关于混沌问题的研究。它对具有挑战性的科学的清晰表述是其他作品不可比拟的。
  ——美国图书馆协会
作者简介
  【英】约翰·格里宾(John Gribbin)
  剑桥大学天文物理学博士,畅销书作家,曾任职于《自然》科学期刊、《新科学人》杂志,目前身份为《新科学人》杂志物理顾问,以及英国萨塞克斯大学(University of Sussex)天文学访问教授。格里宾著作颇丰,写作范围极其广泛,内容涉及量子物理、宇宙起源、气候变化等,目前已创作了超过50本科普著作,获得英美多种奖项肯定,并被译成30多种语言广为流传,包括《寻找薛定谔的猫》《盖亚乐章》《霍金传》等,其中,《寻找薛定谔的猫》更被普遍认为是《时间简史》之前最好的一部有关量子物理学的著作。2009年,格里宾被英国科学作家协会授予“终身成就奖”。
目录
版权信息
前言 蕴含于复杂中的简洁
第一章 混沌中的秩序
亲自做实验的伽利略
牛顿与莱布尼兹的争执
放之四海而皆准的定律
上帝一定是个差劲的钟表匠
自由意志是否存在
时间的方向
“功”与“能”的转换
苍凉的宇宙热寂终结
稍稍偏离平衡状态,就能由混沌中产生秩序
等上比宇宙年龄还要长的时间
两种选择
牛顿的担心不无道理
第二章 重返混沌
充满山谷、洞穴、山丘的景观
庞加莱得奖
“天气预测工厂”
蝴蝶效应
小行星造成了我们的存在
月亮扮演稳定器的角色
宇宙是它自身最快速的模拟器
第三章 秩序衍生混沌
水龙头的节奏
自相似的模式中的模式
4.6692016……
自以为是平面的线
分形与混沌之间的关联
第一个在人类科技中出现的混沌例子
DNA食谱
无限长的海岸线
分形维度
曼德博集合
触发混沌的拓扑学概念
我们体内的分形
第四章 混沌的边际
耗散系统下的稳定状态
贝纳德的六角形对流胞
重力场具有负能量
“由重力引发的不稳定是信息的来源”
时间的箭头由重力决定
现代计算机的基础
对宇宙最简短的叙述,就是宇宙本身
描述生物发展的数学工具
图灵扩散反应
时间的箭头不停地前后翻转
“除了在最深的羞辱中崩溃,别无选择”
“贝洛索夫-扎鲍廷斯基反应”
有趣的情况都发生在混沌边缘
动物外表图案的产生
图案决定于胚胎发育早期
胚胎发育过程中发生的改变,是可以想象出的最微小的“变异”
“要了解进化如何进行,必须先了解所涉及的形态发育过程”
第五章 地震、物种灭绝与突现
地震的发生遵循幂定律
海岸线的分形维度
超越尺度的冰冻马铃薯
噪声储存了信息
观察长期趋势的重要
计算机上模拟的堵车模型
经济与地震遵循相同定律
大灭绝的合理原因
物种的消失,是否超越尺度?
著名的“沙堆模型”
保持在临界状态
系统中临界点构成的网络
一瞬间发生的相变
生命无可避免地会出现
细胞运作的基因网络
每一种细胞对应于某一特殊状态的循环
“我们是大自然表达更深刻秩序的产物”
第六章 生命的真相
同一物种之间的竞争
通过“对策论”思考选择效应
红后效应
位于混沌边缘自组织的“生态网”
永无止境的景观改变提供了数不清的进化机会
有性生殖加速进化
“间断平衡”与“渐变主义”之间根本没有冲突
斯内彭与巴克的“极端动态”模型
将掠食者与猎物加入赛局中
比较两种物种灭绝的模型
物理环境与生物环境息息相关
第七章 远方的生命
找出生命形态的广义属性
用鱼竿在撒哈拉沙漠找鱼
“我最得意的发明”
维持地球温度的温室气体
雏菊世界中的平衡
当系统被视为整体时,控制演化的定律将变得更简单
地球气候的自我规律
海洋与陆地之间的双向反馈机制
冰河期改变的周期
减轻温室效应冲击的点子
彗星带来的生命之雨
恒星与星际媒介之间的双向运作
生命与无生命之间的界线
寻找其他盖亚
深奥的简洁可以制造出表面的复杂
媒体评论
  ★世界很复杂,但同时也异常简单。科普大师约翰.格里宾通过分析数学、物理学、生物学、化学等学科的经典案例证明,复杂的现象背后往往隐藏着惊人的简洁规律,整个世界是由简洁的规律迭代出来的,每个人都该学会用简单逻辑理解复杂的世界。
  ——樊登博士 樊登读书创始人
  
  
  
  
  
  ★并不是每个人都喜欢《深奥的简洁》这本书,有些人很难理解所有内容,但是如果你不理解它,可以随时将它交给一个更聪明的朋友。
  ——查理.芒格(Charlie Munger)投资家、伯克希尔.哈撒韦公司副总裁
  
  
  
  
  
  ★《深奥的简洁》将生命置于复杂科学的研究框架中,并以令人信服的方式证明,即使在生物学中,那些基本定律最终也会变得极其简单。
  ——《自然》
  
  
  
  
  
  ★约翰.格里宾在天体物理学领域造诣很高,而《深奥的简洁》这本书更是把从混沌到复杂的研究推向了一个新的高度。
  ——《科学美国人》
  
  
  
  
  
  ★混乱导致复杂,复杂产生生命。正如格里宾所指出的那样,一切深奥结构与和谐之下的简洁,才是我们生存的基石。科普爱好者们读完后会惊讶地发现,我们人类不过是自然界表达更深刻秩序的产物。
  ——《出版者周刊》
  
  
  
  
  
  ★《深奥的简洁》向读者介绍了艾伦.图灵、贝诺特.曼德尔布罗特以及斯图尔特.考夫曼等科学巨擘们关于混沌问题的研究。它对具有挑战性的科学的清晰表述是其他作品不可比拟的。
  ——美国图书馆协会
  
  
前言
  我们居住的世界似乎是个复杂的地方,即使存在一些似乎永恒的真理(苹果总是掉到地下而不是天上,太阳总是由东边升起而不是西边)。尽管有现代科技的帮助,我们的生活仍必须提防突如其来的意外事件:气象预测既是科学也是艺术;地震与火山爆发随机发生,难以预料;股市震荡也没有固定的模式。自从伽利略开始(约从17世纪起),突飞猛进的科学发展便忽略这些复杂的问题,而专注于简单的部分,试图解释为什么苹果往下掉与太阳为什么从东方升起。
  科学进步得如此迅速,到了20世纪中叶,所有简单的问题都有了答案。广义相对论与量子力学解释了宇宙在大尺度与小尺度中的运作机制,而人类对于DNA的结构以及它们在遗传复制机制中的了解,使得生命与演化得以在分子层次上被简单地解释。但生命是如何从无生命体中产生的?这个最有趣的问题,依然无解。宇宙中最难以用传统科学探索的、最复杂的生物,就是人类。因为在原子这些较小的尺度中,个体以相当简单的方式彼此互动,只有当许多原子以复杂又有趣的方式连接,才会产生像人类这样复杂又有趣的生物。但这个过程不能无限地持续,因为如果越来越多的原子结合在一起,它们整体的质量将使得重力压垮一切。一个原子或是水分子的结构比人类简单,因为其中只有少许的内在结构;一个星球或星球内部也比人类简单,因为重力把所有的结构都压垮了。这就是为什么科学能告诉我们很多原子行为与星体内部的运作方式,却难以描述人类的行为。
  当简单的问题被解答了,很自然地,科学家会试图挑战复杂系统中更困难的问题。虽然先前曾有零零星星的针对这些难题所做的勇敢尝试,但直到强大、快速(以当时的标准来说)的电子计算机在20世纪60年代出现后,我们才得以真正了解复杂世界的运作。这些新发展在20世纪80年代中期之后渐渐引起人们更多的注意,特别是在伊利亚·普里戈金(Ilya Prigogine)的《从混沌到有序》(Order out of Chaos)与詹姆斯·格雷克(James Gleick)的《混沌》(Chaos)出版之后。当时我忙着写有关旧科学的丰功伟业方面的内容,虽然也想要了解关于混沌与复杂的概念,但那实在令人头疼,因此我多半抱着观望的态度旁观。
  过了10年,混沌理论没有消失,但并没有人以让人容易理解的方式将之诉诸文字,因此我决定自己动手来做,这意味着我必须阅读所有相关书籍,并自行吸收理解。在这个过程中,我发觉它其实一点儿也不难。相对论与量子力学刚被建立时,大家都以为只有专家才能懂,但其实两者都建立于简单的概念之上,即使是门外汉,只要不深究那些数学运算,也都能理解。而混沌与复杂具有同样的特性,这点也没什么好惊讶的。但当我终于知道混沌是怎么一回事时,我还是大吃一惊。我的理解是:重点只在于某些系统(“系统”包含的范围可以很广,比如摆荡的钟摆、太阳系或水龙头的滴水规律)对于初始条件非常敏感,因此初始“那一刹那”的少许差异,会造成截然不同的结果。此外,还有“反馈”(feedback),反馈使得系统会影响自身的行为。这一切看起来太完美了,简单得令人难以置信!因此当我请教朋友吉米·拉夫洛克(Jim Lovelock)时,我问道:“是否混沌和复杂所探讨的一切,只是建立于两个简单的概念之上——系统对初始状态的敏感以及回馈?”他回答:“一点儿也没错,全都包在里面。”
  这有点像是说,狭义相对论“全都包在”光速对所有观测者来说皆一致这样的概念里。这的确是实情,也很简单易懂。然而,建立在简单事实上的复杂结构相当惊人,需要有一定的数学背景才能完全体会。以我过去给不具备科学背景的人士解释相对论本质的经验,以及明白了在混沌与复杂架构下也是类似的简单真理,我有信心能以浅显的方式介绍这个领域。而这个成果正捧在你的手中,《深奥的简洁》是一本针对一般大众、以由浅入深的简单方式尝试解释混沌与复杂的著作。本书的重点在于,混沌和复杂遵循简单法则,基本上就和牛顿300年前发现的简单法则一样。某些论调会让你以为四个世纪以来的科学努力被颠覆了,然而,这些新发展却大大不同,它们显示了简单法则长久累积出的科学认知,如何能成功地解释(虽然无法预测)看似无法解释的天气系统、股票市场、地震,甚至人类。我也将试图说服你,混沌与从简单系统中孕育出的复杂,就快要解开生命起源之谜了。美国物理学家默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)的一句话也呼应了物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)的猜想:我们在周遭世界所见的复杂行为——甚至在生命世界中——只是“从深奥的简洁中浮现出的复杂表象”。而支撑着复杂的“深奥的简洁”,正是这本书的主题。
精彩书摘
  在17世纪科学革命之前,世界似乎被“混沌”(chaos)所主宰。混沌这个名词和现代科学家使用的意义不同,但大多数人仍然用它。没有迹象显示这个令人困惑的世界是由有秩序的简单法则所支撑的。人们对于风与天气的变化、饥荒的发生或是行星运行的轨道所能给出的最好的解释是,它们都是上帝或众神的即兴之作。宇宙中的秩序被视为物体必须遵循的和谐回应;只要可能,秩序就会呈现。例如行星运行与太阳绕着地球(地球被视为宇宙中心)运行的轨道被认为是圆形的,因为圆形是完美的。东西会向下落是因为地球的中心就是一切的中心;它是宇宙对称的中心,所以是最合适的落点。公元前3世纪的天文学家、数学家阿里斯塔克斯(Aristarchus),宣称地球绕太阳运行,不过他想象中的轨道仍是圆形的。
  这些例子突显出古代科学和后伽利略科学之间一个关键的不同点。古希腊人是杰出的数学家,特别是杰出的几何学家,他们非常了解静止事物之间的关系。当然,这样的几何学起源于更早的文化。也不难想象,最早的科学是如何因史前发展中农业社会生活的实际需要而引发的。但古希腊人完全不懂物体如何运动或运动定律,只要看看他们面对古希腊哲学家芝诺(Zeno)著名的悖论时的困惑就明白了。这个悖论好比说如果一个士兵在箭射到他之前就已经从原本的位置跑开,那么他就永远不会被箭命中:在箭又多走这一段距离的同时,他也又向前移动一些,如此等等。
  即使哥白尼发表了以太阳为中心的宇宙模型(但依然建立在圆形的轨道上),仍有像阿里斯塔克斯这样的人认为,以地球为中心的宇宙依然是公认的映象[image,当今的科学家称之为“模型”(model)]。哥白尼在1543年出版的《天体运行论》(De Revolutionibus Orbium Coelestium),实际上在1530年就完成了,而且大部分内容在出版前就被广泛讨论,引来了马丁·路德1539年的评论:“这傻瓜竟想扭转整个天文学!但神圣的经文告诉我们,约书亚命令太阳不许动,而非地球。”面对类似的批判,伽利略后来反击道:“《圣经》告诉我们通往天堂的途径,而非天体如何运行。”丹麦天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe, 1546—1601)凭借自己的双眼,不但发现了火星是围绕太阳运行的,更发现了它走的是椭圆形轨道。与伽利略同时代的开普勒,利用第谷·布拉赫经年累月的观察所汇集的资料,最终打垮了古希腊人所钟爱的那种以完美圆形规范星空的概念。