混沌理论本质一切复杂源于简单
生命如何出现的?人类是如何出现的?人类社会、商业、甚至金融的复杂系统如何出现?
在如此丰富繁杂的世界里,为什么没有两片相同的树叶?为什么每个人的大脑都不一样?为什么宇宙孕育如此复杂?一切复杂源于什么呢?
事实上,组成生命的元素和化合物,完完全全是地球上已经拥有的,并且全是司空见惯的东西。
往事追忆
说白了,亿万个普通的原子,奇迹般地聚集起来,摇身一变,组成了可以呼吸思考的人类,甚至复杂到无可计算的生灵万物。
因此,让我们不禁疑惑,如此简单的原子,如何孕育出如此复杂的生命?生命与自然为什么如此神奇?
如今我们所知,正是隐藏于最简单、最基本法则之中的是一股不可预知的力量。广阔的反义词
秩序与混乱中,存在一种态:混沌。
凤尾鱼
这关系到这些无生命的物质,如何自发的产生了美妙的生命,关系到那些使宇宙混乱莫测的法则,如何把尘埃变成人类。关系到把发现秩序与混乱之间意想不到的奇异联系。
混沌是在世界各地广泛存在的神话名词,其含义在世界各地具有极大的差异,在希腊神话中,混沌(Chaos)则是孕育世界的神明。
道家思想,核心本质是探索混沌理论!寻找人与自然的关系!
「道」的变化规律:「道生一,一生二,二生三,三生万物。」
邓紫棋爱你科学界正是从确定性与机械化的宇宙理论探索,不断地抗拒与接受,不断地探索与验证,并过渡认证混沌理论的存在,一步一步纳入正统的科学理论。
寻找混沌理论的规律,经历了四个大流程:
图灵数学与生命形态:提出自组织
别洛乌索夫的BZ振荡反应:自组织振荡现象
洛伦兹天气系统无法预测:蝴蝶效应
曼德勃罗集的分形理论:一切复杂源于简单规则。
我们所处的自然界真的是一片混乱,充满各种奇怪的形态和纹理,毫无规律可循。一切都是无法形容的多样化,一切没什么是完全重复的。
谁是第一个发现混乱背后的规律呢?
陈慧瑛的简介图灵数学与生命形态:提出自组织
计算机科学之父,艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing)。
当时,图灵认为,这些混乱的背后,隐藏着一些数学规则,而且,我们可以计算与模拟出这种规则。
图灵非常具有创新精神,研究人脑计算时会发生什么?他认识到了可能可以用一些简单的数学方程,来描述复杂的生物世界。这是此前还没人这样想过。
正是这种痴迷,促使了现代计算机以及另一种更激进的思想的诞生。
图灵天才般地观察发现:
鱼胚胎发育的过程,从一开始胚胎的各个细胞如出一辙,然后,胚胎里的细胞们开始聚集,彼此之间也开始出现差异,没有思想(thought),也没有中央调控(central co-ordination),这一切是如何发生的?原本相同的细胞们,为何有的形成皮肤,而有的形成了眼睛,有的变成了尾巴?
在图灵之前,人们对其机理几乎一无所知,直到1952年,图灵发表了这篇论文the chemical basis of morphogenesis《形态发生的化学基础》,首次给出了形态发生的数学解释。
生命,可以用简单的数学描述来表示!
这种令人迷惑的过程叫作形态发生(morphogenesis)。形态发生是自组织一个令人惊叹的实例!
图灵在论文中用一些天文或原子物理中常用的数学方程,来描述生命过程。关键的是,图灵确实首次用方程描述出了生命系统是如何自组织的,说明无特征事物会形成特征事物。
图灵的成果令人惊叹的一点是:一开始只是上些简单方程表示的简单进程,把它们放到一起后,复杂的东西就出现了,模式突然就自发的出现了。
现在无论怎么想,都觉得非常神奇!
想想吹过沙漠的风,沙粒们自组织形成了了各种波纹和沙丘,虽然这些沙粒本身几乎完全相同,也不知晓自己的命运,创造了各式各样的沙漠形状。
再想想,海滩不断推来的海浪,消退的潮流在海滩沙子上刻下水脉之网的形状。
图灵认为:正是以这样类似的方式,化学物质渗过胚胎,让细胞们自组织形成各种不同器官。
更神奇的是,计算结果方程式可以生成众人都认为这真的是奶牛的图案。
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图灵研究这一过程的奶牛图案草稿,它们解释了普通的化学物质,如何形成这些奇怪的斑点。在论文中,图灵对这些草稿进行了修改,说明了那些与动物皮肤相似的斑纹,如何通过他的方程自发产生。
生物界中的形态模式形成、动物斑点,我们发现,这是数学从未涉足过的领域,数学原来在这些领域也有用武之地。
钢铁是怎样炼成的第一章读后感当然,我们现在知道了形态发生,远比图灵方程式所描述的复杂,事实上,我们细胞中的DNA分子,与其它化学物质相互作用的确切机制,至今仍是科学界争论的热点。
图灵的观点认为是:生命的任何形态,万变不离其宗,究其本质,都是简单的数学过程,并且演变出来。
这无疑是划时代的!
可惜的是,这篇开拓性的形态发生论文发表后,因为恋情的悲剧,服药导致抑郁,结果了自己的生命。图灵会如何完善自己的理论,我们却无从得知。
回顾历史,我们发现图灵确实领会了万物的创造源于最简单规则的思想。虽然出人意料,但他确实向着科学新领域迈出的第一步。
研究自组织理论的另一位被埋没的天才,也是遇到如此的命运!
别洛乌索夫的BZ振荡反应:自组织振荡现象元宵节文案
一位前苏联的化学家鲍里斯·别洛乌索夫(Belousov)。
前苏联卫生部试验室中,独立研究自然化学,研究人类的身体如何从糖份中汲取能量。别洛乌索夫研究个人课题时,用掺入多种化学物质的溶液,来模拟人体葡萄糖吸收的部分过
程。
别洛乌索夫神奇地发现:试验台上的溶液,摇晃的时候是澄清无色的,加入最后一种化学物质时,整个溶液变色了,但随后发生的事却不合常理,混合溶液再一次变得澄清。
试验发现不同化学物质混合后会发生反应,不会自行回到原始状态,回到未混合的状态,可从无色变成有色,却不该再变回无色。
最让人震憾的是,别洛乌索夫的溶液并不只是自行回到无色,而是振荡变化,在无色和有色间交替变化,像是被某种款知化学物质催化的似的。
别洛乌索夫一丝不苟地试验了一次又一次,每次结果都如此。混合溶液周期性地在无色和有色间来回变化。
别洛乌索夫发现堪称奇迹,确信自己有重大发现后,将它们记录下来,热切地希望能与整个世界共享这个发现的成果。
别洛乌索夫把论文交给一家前苏联权威科学期刊时,期刊编辑告诉别洛乌索夫,他的发现是绝不可能实现的,它们违背了基本的物理定律,不允许发表。