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各位好,今天我们讲的这本书叫作《深奥的简洁》。
选择这本书来讲真的是有很大的风险。第一,因为这本书涉及的理论,实在是特别深奥和有趣,我可能把握不好,讲错了大家多担待。在发现错误的过程当中,你们多参与进来,也是一个很好的学习过程。
第二个这本书很有可能听不懂。因为对很多人来讲,觉得混沌分形复杂系统本身就是非常难搞的一些事;第三个就是听懂了也觉得没什么用,我们了解的大自然是怎么来的,了解了我们整个的人类社会是怎么样发展的,这个跟我们自身有什么样的关系呢?所以很有可能这本书会遇到这样的问题。
但是我依然要讲,原因就是它给我们解决了特别多不可思议的事情。你比如说我们人身体当中有大概256种不同的细胞,肝细胞、肾脏细胞、皮肤细胞,这些细胞为什么知道自己是干这个工作的?这些细胞是怎么样分工的?它们为什么能够有独特的功能?这种事情我们以前是连想可能都没有想过,但是如果问出来的话,你几乎没法回答,但是这本书给了我们一个可能的答案。
还包括城市里边的堵车是怎么发生的。我们经常发现堵车,前面没有什么问题,结果就好端端的堵车,你开到那儿去发现什么都没有,这种堵车是如何发生的?然后小猫表面的花纹为什么是这样分布的?这些问题都是属于我们不会轻易地提出来。但是一旦提出来几乎都没法回答的问题。
所有的这些问题的秘密,都深藏在数学和物理当中,这是叫作深奥的简洁。这本书的推荐人当中,有我特别喜欢的查理·芒格。查理·芒格的推荐语是这样说的,他说: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。然后《自然》杂志对这本书的推荐说,《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。
那这本书的核心关键词就是复杂和混沌,就是我们之前如果听过讲《复杂》这本书,我们对于复杂有大概的了解,那你会知道复杂和混沌和分形都是有关系的。那这本书就是帮我们系统地梳理了一下,混沌和分形理论到底是怎么样一步一步地演化成了最终我们自然界现在的样子。
首先我们讲混沌的建立。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。
因此根据这两个定律,1860年的时候,鲁道夫·克劳修斯提出了熵这个概念,熵是干吗的呢?就是用来度量混乱程度的。你比如说这个屋子,在我们开始进来之前是很整洁的。但是由于人进来了,这里边产生了能量的交换,然后它就变得越来越乱,这就是一个熵增的过程。凡是收拾过家的人都会知道,这个家如果你不去管它的话,它就会不断地熵增,就混乱度会不断地增加。所以宇宙未来发展的方向是达到热寂,英文叫作heat death,就是到最后所有的这些能量,慢慢地转化成热量然后散发掉,最后变成一个苍凉的宇宙。
人体是生命体,生命体可以实现反熵增的行为,就是我们可以把混乱的东西变得有秩序。比如说叶子可以经过光合作用,把混乱的大气当中,所拥有的这些太阳能这些东西,二氧化碳最后变成生命体,这是一个反熵增的过程。
但是反熵增的过程需要消耗大量的能量……