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深奥的简洁

深奥的简洁

主讲人:樊登
4.8
2020.06.06上新

荐语

为什么科学能告诉我们星球内部的运行方式,却难以描述人类的行为?为什么牛顿无法精确预测天体轨道的变化?人类这样有秩序的系统,是如何从宇宙大爆炸之后几乎单调无序的状态中产生的? 《深奥的简洁》通过大量的科学经典案例,解释了关于混沌与复杂的概念,并向我们说明:即使是再复杂的事物,看起来再完全随机的混乱行为,也会遵从简单的规律。

你将获得

了解大量丰富生动的科学案例
厘清复杂世界背后的简洁规律
串联生活中那些看似孤立现象背后的底层逻辑

作者简介

[英] 约翰•格里宾
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。2009年,被英国科学作家协会授予“终身成就奖”。

精彩选段

这里的重点是,我们对这种系统的预测能力将受限制。在线性系统中,如果我在预测或度量系统初始状态时犯了一个小错误,它会被一路保存于计算之中,并造成结果上的一个小错误。但对于非线性系统,一个初始状态的小错误经过计算过程,将造成结果的巨大误差。
..........
每一代中,总有些青蛙的舌头比较黏,有些苍蝇的身体比较滑溜,因此这一点一滴地代代传递下去,青蛙舌头更黏且苍蝇身体更滑溜的趋势将持续发展。这种青蛙更会捉苍蝇(不论用什么方法),苍蝇也更擅于脱逃的状况,永无止境。双方都必须拼命往前跑,才能停在原地。
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结合了混沌与复杂,宇宙成为极有秩序的地方,正适合像我们这样的生命形态存在。就如考夫曼曾说的,我们“在宇宙中十分自在”。然而,宇宙并非是为人类利益而设计的,因为我们就是宇宙本身面貌的一部分。
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注:上述页码为句子在实体书中所在的页码。

 

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以下为《深奥的简洁》音视频演讲实录的部分内容,成为樊登读书APP的VIP即可获得全部内容。

【难以解决的三体问题】

很早很早以前,人们认为说这一切宇宙当中所发生的事情,哪怕有一些意外都是上帝的安排,包括牛顿遇到自己没法解释的问题,他也会把它推给上帝。牛顿有一个重大的问题没法解决,就是直到今天,这个问题都没法通过数学来解决,叫三体问题。

所以如果宇宙在运行的过程当中,当时有很多人在争论,说你不是都已经研究出来了这个宇宙的轨道吗?那如果这个轨道发生了偏差该怎么办?牛顿的答案是说,如果发生了一些偏差,上帝可能会把它放回原位。这个事情招致了莱布尼兹的嘲笑,因为莱布尼兹大家都知道,跟牛顿是死对头——如果你们听过《机械宇宙》的话。你会知道莱布尼兹嘲笑牛顿说,牛顿的上帝是一个拙劣的钟表匠,就是他竟然造出一个整天需要维修的宇宙,不是一个合格的钟表匠。

由于这个三体问题没法解决,那你想想看,更多的颗粒集中在一起的状况就更没法解决。所以到这个时候你会发现,通过经典力学来计算这些微观世界当中所发生的事情是不可能的,于是统计力学该上场了。

统计力学上场之后就给我们带来了首先是热力学第一定律和第二定律,什么叫热力学第一定律呢?能量守恒定律也被称为热力学第一定律,它宣称在封闭的系统中,也就是不与外界产生任何作用的系统,能量总和是不变的常数。但如同我们所见,在制造加农炮管的过程中,没有完美的功与能的转换,热会以副产品的形式出现。

所以某些能量会在转换过程中流失,由于热总是由高温流向低温处,所以最终一个封闭系统中,所有能量将转换成热,而温度的差别会消退,形成一个平淡无趣的状态,这个热总是从高温的地方转向低温的地方,这个实际上就是热力学的第二定律,也就是我们所说的熵增定律。

【神奇的蝴蝶效应】

蝴蝶效应就是来自于天气预报,各位你们知道最早的天气预报怎么做的?有一个叫理查德森的人,他大概在1922年的时候,发表了他对于天气预报的看法。他说如果我们有足够多的资源,他不知道会有高速计算机,说我们雇很多人,这些人每一个人手里拿一个计算器,然后同时给他们布置任务同时算,就有可能能够把这个天气预报做出来。

在1959年的时候,美国的科学家爱德华·罗伦兹发现了蝴蝶效应,因为那个时候已经有了计算机计算。有一天他在做这个计算的时候,他要出门,他说干脆不要从头算,因为从头算又得花那么长时间,他从中间找了一个点,开始又运行这个程序计算。结果等他出去一个小时,办完了事回来以后发现,计算的结果跟之前的模拟完全两回事。就是那个天气预测就太不靠谱了,差了很大,他说怪了,这个没多大区别,我就从重复过的这个点出来计算的?后来仔细地检查,他发现他在从这个点开始计算的时候,他只选择了小数点后三位数字,因为在一开始的时候,他用的是小数点后三位数字,计算机里边默认的是用小数点后六位数字在算,就是这么一点千分之一的差距,最后导致计算的结果完全不同。

蝴蝶效应是对于混沌最有力量的隐喻,就是我们如果想要理解什么叫作混沌的状态,你把蝴蝶效应理解透彻了你就明白。就是输入端微小的差别,在输出端会产生巨大的不同和影响。所以你看,这个我经常会拿教育来举例子,就是同一对兄弟同一对双胞胎,或者是同一个教室里边的两个同样的同学,可能就在教育上有一点点差别,有一点点爱价值感,或者是什么没有建立起来,有一点点这种细微的差别,最后会导致两个人的性格两个人的能力,或者两个人所从事的工作产生大量的区别。所以人生的发展绝对是一个混沌的状况。

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