作者：（丹麦）帕·巴克 著, 李炜,蔡勖 译
页数：300
出版社：北京大学出版社
出版日期：2024
ISBN：9787301334003
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
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。
作者简介
帕·巴克（Per Bak，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。
本书特色
丹麦物理学家帕·巴克教授的《大自然如何运作》从简单的沙堆模型起笔，以生动的笔触和鲜活的故事展现了科学大厦构建的过程，为我们呈现了科学之美：大自然如此纷繁复杂，而物理规律却可以如此简单优美。当学科分化越细碎之时，越要求我们拥有交叉的视野和思维。书中所呈现的物理规则的广泛适用性，也让我们看到了学科交叉的可能性及其深度和广度。
？ 北京大学讲席教授、首都医科大学校长 饶毅
《大自然如何运作》讲述了一个浪漫、充满童真的话题。从长岛海滨到桑格雷- 德克里斯托山脉脚下的圣菲研究所，作者帕·巴克博士将一次次长谈和心灵碰撞娓娓道来，试图为错综复杂的大千世界理出普适的规则，周而复始，却从不重复。科学的真谛是创建可以预测未来的理论，而简单沙堆模型的计算却给出了每次不同的答案，就像出现了若干平行宇宙，这到底是怎么一回事？在这本书中，年轻的朋友们将学习玩具模型的构建和分析，邂逅不断奔跑的“红皇后”，迈步走出纳什均衡的困局，尽情享受复杂世界的韵律？自组织临界。
？ 西湖大学讲席教授 汤雷翰
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
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