文/姚斌
本文以自组织临界性思维模型思考灾变事件。
一个复杂系统能展示出雪崩的行为,其中系统的某个部分能以多米诺效应的方式影响其他部分。能够解释这种行为的科学就是“自组织临界性”,它的创立者是普·巴克。巴克是丹麦物理学家,复杂性科学研究的先行者之一。在《大自然如何工作》一书中,巴克就全面揭示了复杂系统的临界态。这个临界态以阵发的、混沌的、类似雪崩的形式演化,它并不像通常以为的那样遵循一种平缓的、渐进的演进方式。地震、大灭绝、传染病、证券市场,还有人类的工业革命和社会变革,都存在这样的雪崩式演化。
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巴克的研究最早可以追溯至1987年。那时,巴克偶然发现了一种具有奇特表现的系统,似乎能够通过不断进行的自我组织,使自身维持在临界状态上。这一现象就是所谓的“自组织临界”。最著名的实验物就是沙堆。让沙子一粒一粒堆到桌面上,于是便积起了一个小沙堆。当它有了一定的坡度后,再有沙粒落下,就可能引发一场崩塌。在此之前沙粒会被摩擦力所阻挡,停在坡面上而不至滑落。当坡度大到一定程度后,摩擦力便不能辖制住沙粒,崩塌便发生了。一旦有一粒沙粒运动起来,就会与其他沙粒相撞,由此引发了一种链式反应。
在此可以看到,沙堆从一种位形变到另一种位形,不是逐渐地,而是以灾难式雪崩的形式进行。根据幂律统计规律,大多数倒塌与大雪崩有关,而更多的频繁出现了小雪崩加在一起也算不上什么。地震就是这样的:大地震罕见,破坏性极强;小地震频繁,可忽略不计。沙堆演化是以变革的方式进行的,正如同卡尔·马克思的历史发展观一样:事件通过变革而发生,而不是逐渐地发生。这恰恰是因为动力学系统在临界态是均衡的。自组织临界性是自然界在短时间标度内制造巨大转变的一种方式。
如此,巴克的自组织临界性解释了大自然中存在的看来相当复杂的某些普遍存在的结构。这个理论最有趣的一个结论是,灾变会无缘无故地发生,即使不需要任何外部的触发机制,大灭绝也会发生,譬如火山爆发或陨石撞击地球。自组织临界性会偏离了平衡,微小的扰动就可以导致大大小小的雪崩。大多数的改变是通过灾难性的事件,而不是通过一种平和渐变的路线来实现的。
史蒂芬·古尔德在《美好的生命》印证了巴克的观点。古尔德认为,许多单个和不可预料的事件的结果是偶然的。我们可以事后来解释那些已经发生的事情,但我们不能预言将来会发生什么。历
本文以自组织临界性思维模型思考灾变事件。
一个复杂系统能展示出雪崩的行为,其中系统的某个部分能以多米诺效应的方式影响其他部分。能够解释这种行为的科学就是“自组织临界性”,它的创立者是普·巴克。巴克是丹麦物理学家,复杂性科学研究的先行者之一。在《大自然如何工作》一书中,巴克就全面揭示了复杂系统的临界态。这个临界态以阵发的、混沌的、类似雪崩的形式演化,它并不像通常以为的那样遵循一种平缓的、渐进的演进方式。地震、大灭绝、传染病、证券市场,还有人类的工业革命和社会变革,都存在这样的雪崩式演化。
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巴克的研究最早可以追溯至1987年。那时,巴克偶然发现了一种具有奇特表现的系统,似乎能够通过不断进行的自我组织,使自身维持在临界状态上。这一现象就是所谓的“自组织临界”。最著名的实验物就是沙堆。让沙子一粒一粒堆到桌面上,于是便积起了一个小沙堆。当它有了一定的坡度后,再有沙粒落下,就可能引发一场崩塌。在此之前沙粒会被摩擦力所阻挡,停在坡面上而不至滑落。当坡度大到一定程度后,摩擦力便不能辖制住沙粒,崩塌便发生了。一旦有一粒沙粒运动起来,就会与其他沙粒相撞,由此引发了一种链式反应。
在此可以看到,沙堆从一种位形变到另一种位形,不是逐渐地,而是以灾难式雪崩的形式进行。根据幂律统计规律,大多数倒塌与大雪崩有关,而更多的频繁出现了小雪崩加在一起也算不上什么。地震就是这样的:大地震罕见,破坏性极强;小地震频繁,可忽略不计。沙堆演化是以变革的方式进行的,正如同卡尔·马克思的历史发展观一样:事件通过变革而发生,而不是逐渐地发生。这恰恰是因为动力学系统在临界态是均衡的。自组织临界性是自然界在短时间标度内制造巨大转变的一种方式。
如此,巴克的自组织临界性解释了大自然中存在的看来相当复杂的某些普遍存在的结构。这个理论最有趣的一个结论是,灾变会无缘无故地发生,即使不需要任何外部的触发机制,大灭绝也会发生,譬如火山爆发或陨石撞击地球。自组织临界性会偏离了平衡,微小的扰动就可以导致大大小小的雪崩。大多数的改变是通过灾难性的事件,而不是通过一种平和渐变的路线来实现的。
史蒂芬·古尔德在《美好的生命》印证了巴克的观点。古尔德认为,许多单个和不可预料的事件的结果是偶然的。我们可以事后来解释那些已经发生的事情,但我们不能预言将来会发生什么。历
