同步(书)

同步现象指向了某种自组织现象,持续、自发的同步现象与“耦合振子”的运动密切相关。量子粒子的同步超越了一切宏观现象,超导就是量子领域同步现象的完美应用。

作者:斯蒂芬·斯托加茨,曾任哈佛大学、麻省理工讲师,康奈尔大学应用数学教授。

 

同步

 

前言 聆听同步的循环之声

 

第一部分 思考同步

01 萤火虫闪烁:同步是必然发生的

萤火虫同步闪烁的壮观景象是自然界的一大奇观,同时这一现象也是科学界的未解之谜。是谁在“指挥”着成千上万的萤火虫共同跳起这样奇特的舞蹈?科学家通过将萤火虫抽象为“振子”研究发现,生命现象中总是存在一种持续的、节律性的同步。

 

02 脑电波研究:同步发生的条件

控制论先驱维纳通过研究脑电波,揭示了同步产生的条件——振子通过彼此之间的“频率牵引”实现同步,这是自然界基本的自组织机制之一。随后,几位科学家各抒己见,在数学上解释了生物振子如何同步这一问题。

 

03 睡眠周期:同步与非同步的斗争

人体内存在一个生物钟,数百万年的进化使得我们的身体可以自动与昼夜更替协调一致。睡眠周期和昼夜节律同步是大自然给人类的馈赠。这种同步一旦紊乱就会引发严重的问题。科学研究发现了这种规律,但对规律的基础仍一无所知。

 

第二部分 发现同步

04 苍茫的宇宙:同步无处不在

无生命体之间也存在同步现象。同步不依赖于智能、生命和自然选择,它源于深刻的万物之源:数学和物理定律。同步研究带来了激光、电网和全球定位系统,甚至地球上的水也可能是太空尺度的同步现象所赐。同步是苍茫宇宙的背景声。

 

05 量子的合唱:同步无孔不入

宏大的同步现象可以发生在宇宙这个大的尺度上,而在物质深处,在量子尺度上发生的同步现象更为惊人和反直觉。量子粒子的同步超越了一切宏观现象,超导就是量子领域同步现象的完美应用。

 

06 晃动的千禧桥:中间物的弱耦合 / 152

千禧桥开放当日,数以万计兴奋的伦敦市民涌向桥面,人流涌入几分钟后,钢制大桥开始晃动。由于同步引发的事故,千禧桥在开放三天后即被政府关闭。

 

第三部分 探索同步

07 混沌:蝴蝶效应

混沌科学是 20 世纪物理学的第三次伟大革命。混沌和同步本质上不是矛盾的,由于混沌同步的存在,同步不再只与节律性有关,与之相关的还有循环、周期和重复。

 

08 三维中的同步

三维中的同步形态会呈现出一种螺旋波,螺旋波似乎是有生命的,可以自维持,不需要起搏器。螺旋波连续叠加,会形成卷轴波。科学界对螺旋波和卷轴波的研究兴趣呈爆炸式增长,这项研究直接的应用是解决心律失常和心脏性猝死问题。

 

09 小世界网络:深层的无尺度结构

我们生活在一个小世界网络里,通过 6 个人,就可以联系到地球上的每个人。不仅社交网络是小世界网络,互联网、我们的大脑、物种间的食物链、细胞的代谢网络、《财富》1000 强的董事会,甚至英语的语法结构都是小世界网络。理解小世界网络的意义对我们的生活影响巨大。

 

10 人类社会:从流行到意识产生

在心理学和群体行为学领域,人群同步是不可忽视的现象。某种东西的突然流行、传染病的爆发、交通拥堵,甚至意识的形成,都与同步现象有关。这些问题与我们的生活息息相关,科学家正在不断探索,找寻其背后的机理及解决问题的方案。


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