|
|
|
「混沌導致複雜，複雜開啟生命。」天文物理學家葛瑞賓在解釋混沌理論如何改變科學思維時，開宗明義地說了這句話。
這個世界似乎相當複雜。儘管仗著現代科技的幫助，我們的生活仍必須時常提防突如其來的意外事件︰隨機發生的地震、毫無預警的股市震盪，以及永遠會出現失誤的天氣預報。然而，生命本身似乎才是宇宙中最複雜的現象。那麼，我們該如何看待這一切？在這本充滿智慧和啟發性的書中，科普大師約翰?葛瑞賓說明了複雜其實很簡單，並解釋生命如何由簡單系統中突現。
《深奧的簡潔》是第一本涵蓋了蝴蝶效應、蓋婭理論，以及各種關於混沌與複雜概念的全書。它讓我們知道，即使是看來完全隨機的行為深處，也只是遵循簡單的因果規律，基本上就和牛頓三百年前發現的簡單法則一樣。然而，系統對這些基本法則的敏感反應結合了迴饋，就能解釋為什麼踩一次煞車會造成交通阻塞、基因的微小變異或是環境的些許改變可使某物種以截然不同的方式發展，以及為什麼微小的氣壓變化可以造就劇烈的天氣變化，甚至還能解釋最複雜的系統——人類——如何從宇宙中的常見物質演化出來。
如同一幅充滿禪意的圖畫，或一個碎形，或蝴蝶翅膀的有趣圖案，整個世界都是建立於簡單元素之上，它們經由互動與組織，造就出高度複雜的整體。本書作者要告訴我們，在一切深奧結構與和諧之下的簡潔，才是我們存在的基石。他根據這些理論與時俱進的概念演變，追蹤從牛頓、達爾文、羅倫茲、普里戈金到洛夫洛克以來的發展，探究其中的本質與驚奇之處，並向我們展示混沌與複雜是如何從「簡潔」的法則延伸而來。他流暢地從天氣、地震、太陽系以及至今已知最複雜系統——地球生命——的起源，追溯從混沌到複雜的過程，並清楚說明混沌與複雜如何和宇宙各個面向緊密地交織在一起，並以相同方式掌控了生命與銀河的演化。最後，他試著為「最難解的問題」提出解答——地球之外，是否還有生命存在？
作者簡介
約翰．葛瑞賓（John Gribbin）
英國劍橋大學天文物理學博士，曾任職於《自然》科學期刊、《新科學人》雜誌，也曾在《時代》雜誌、英國《衛報》與《獨立報》發表過科學文章。
目前身分為暢銷科普作家、《新科學人》雜誌物理顧問，以及英國薩塞克斯大學（University of Sussex）天文學訪問教授。
其著作曾獲英、美多種獎項肯定，並譯成三十多種語言廣為流傳。
包括《尋找薛丁格的貓》、《蓋婭樂章》和《霍金傳》等等；也與妻子瑪莉．葛瑞賓（Mary Gribbin）合著《生而為人：從演化舞台中走來》、《國民科學須知》。
目前與妻子住在英國，育有兩子。
譯者簡介
馬自恆
現任中央研究院資訊科學研究所副研究員。
畢業於國立台灣大學資訊工程學系學士、美國范德堡大學（Vanderbilt University ）計算機科學博士。
研究興趣為計算方法設計、圖論、圖論演算法、半序。
合譯有《沒有時間的世界》（商周出版）。
出版緣起∕何飛鵬
譯序∕馬自恆
前言 蘊含於複雜中的簡潔
第一章 混沌中的秩序
親自實驗的伽利略
牛頓與萊布尼玆的爭執
放諸四海皆準的定律
上帝一定是個差勁的鐘錶匠
自由意志是否存在
時間的方向
「功」與「能」的轉換
蒼涼的宇宙熱終結
稍稍偏離平衡狀態，就能由混沌中產生秩序
等上比宇宙年齡還要長的時間
兩種選擇
牛頓的擔心不無道理
第二章 重返混沌
充滿山谷、洞穴、山丘的景觀
龐加萊得獎
「天氣預測工廠」
蝴蝶效應
小行星造成了我們的存在
月亮扮演穩定器的角色
宇宙是對自身最快速的模擬器
第三章 秩序衍生混沌
水龍頭的節奏
自我類似的模式中的模式
4.6692016……
自以為是平面的線
碎形與混沌之間的關聯
第一個在人類科技中出現的混沌例子
DNA食譜
無限長的海岸線
碎形維度
曼德布集合
觸發混沌的拓樸學概念
我們體內的碎形
第四章 混沌的邊際
耗散系統下的穩定狀態
班納得的六角形對流胞
重力場具有負能量
時間的箭頭由重力決定
現代電腦的基礎
對宇宙最簡短的敘述，就是宇宙本身
描述生物發展的數學工具
涂林擴散反應
時間的箭頭不停地前後翻轉
「除了在最深的羞辱中崩潰，別無選擇」
「貝洛索夫－扎鮑廷斯基反應」
有趣的情況都發生在混沌邊緣
動物外表圖案的產生
圖案決定於胚胎發育早期
胚胎發育過程中發生的改變，是可以想像出最微小的「變異」
「要了解演化如何進行，我們必須先了解所涉及的形態發育過程」
第五章 地震、物種滅絕與突現
地震的發生遵循冪次律
海岸線的碎形維度
超越尺度的冰凍馬鈴薯
1∕f雜訊儲存了資訊
觀察長期趨勢的重要
電腦上模擬的塞車模型
經濟與地震遵循相同定律
大滅絕的合理原因
物種的消失，是否是超越尺度的？
著名的「沙堆模型」
保持在臨界狀態
系統中臨界點構成的網路
一瞬間發生的相轉移
生命無可避免地會出現
細胞運作的基因網路
每一種細胞對應於某一特殊狀態迴圈
「我們是大自然表達更深刻秩序的產物」
第六章 生命的面相
同一物種之間的競爭
藉由「賽局理論」思考這種天擇效應
「紅后效應」
位於混沌邊緣自我組織的「生態網」
永無止境的景觀改變提供了數不清的演化機會
有性生殖能加速演化
「間斷平衡」與「漸變主義」之間根本沒有衝突
史尼本與巴克的「極端動態」模型
將掠食者與獵物加入賽局中
比較兩種物種滅絕的模型
物理環境與生物環境息息相關
第七章 遠方的生命
找出生命形態的廣義屬性
用魚竿在撒哈拉沙漠找魚
「我最得意的發明」
維持地球溫度的溫室氣體
雛菊世界中的平衡
當系統被視為整體時，控制演化的定律將變得更簡單
地球氣候的自我規律
海洋與陸地之間的雙向迴饋機制
冰河期改變的週期
減輕溫室效應衝擊的點子
彗星帶來的生命之雨
星體與星際媒介之間的雙向運作
生命與無生命之間的界線
尋找其他蓋婭
深奧的簡潔可以製造出表面的複雜
