世纪文库丛书《协同学:大自然构成的奥秘》作者赫尔曼·哈肯;上海世纪出版集团
赫尔曼·哈肯,生于1927年,1951年获埃朗根大学数学博士学位,1956年任该校理论物理学讲师,1960年起任斯图加特大学理论物理学教授。他对群论、固体物理学、激光物理学和非线性光学、统计物理学等皆贡献不菲。他在研究激光理论时受到启发创立的协同学是二十世纪下半叶新兴的影响最大、普适性最强的横断学科之一。
在本书中,哈肯认为,世间万物,无论是微小的水分子还是人个体,其集体的行为都遵守着一些简单的统一的规则,即协同性。他将其归纳为两点:竞争和支配。我的理解是,在开放体系中,物质个体的多种集体运动通过竞争,优势者支配体系,从而使体系形成有序的自组织。
以从底部加热容器中的液体为例,当温差大到一定程度后,液体开始做一种极有规律的滚卷运动,而这种滚卷的尺度要比单个分子大好几十亿倍!如此多的分子是如何达到这样的默契?其实上,在温差不断增加的时候,液层同时存在着很多形态且互相竞争的运动,这时,由于一个小小的涨落,或一个意外,将这种竞争的平衡打破之后,这种运动就会越来越多,最终它"支配"了其他所有的运动。"一旦这种选择作出,另一种选择就被排除,而且是无法逆转的。"
用再通俗一点语言说,就是在一个体系中同时存在多个相竞争的运动方式,如果在某临界点的地方,有一种运动方式比其他方式占据一点点优势,哪怕只是一点点,随着时间的推移,它就会被成千上万倍的加强,直至支配整个体系!例如社会舆论的支配性,例如经济学中的"马太效应";它也可以轻易的解释超导现象、磁性现象、生物的进化、激光的发射原理(这是作者最为得意的,也是全书的最精彩之处)等等。
另一个作者重点讨论的,也是出现上述有序现象的必要条件,即开放体系中自组织的形成,那需要能量的不断供给。这样,一个不断供热其液体形成有序运动的容器与从外界摄取能量的生物体有着类似的形式。这也是作者所孜孜追求的目标:找到无生命自然界到有生命自然界之间的桥梁,或消除物理学(热力学第二定律)与生物学(进化论)之间基本原理的抵触。从这一点上说,作者的努力成果与普里高津的"耗散结构"模型有异曲同工之妙。
作者也提出了一些问题,如无机世界自组织结构的不稳定和生物体结构的稳定性的关系,以及自然如何形成坚固的并且进化的生物结构等等。
总之这是本挺不错的科普,尤其语言深入浅出,简洁明了,比普里高津的《确定性的终结》好多了:)
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