复杂世界的简单定律——读书笔记

?去年刚出版的时候,《规模——复杂世界的简单法则》是本畅销书。杰弗里·韦斯特(Jeffrey West)是理论物理学家,曾任全球复杂系统研究中心圣达菲研究所所长。虽然他尽力用通俗的语言解释问题,但还是太难了,我看不懂,翻了几页就放下了。这一次,我郑重向我的读书会宣布,我要在这个月内征服它。

?过年回来,我开始认真对待这本书。我费了很大的劲和强烈的好奇心读完了,却舍不得放下。我迫不及待地看了两个周末的内容。像往常一样,你应该写一篇读书笔记。书中涉及的内容和知识点太多了。根据自己的直觉写几点就好。

?现在我想到了“死亡”这个词。我家狗狗Mick去年65438+2月底过世了,第一次体验《你要去哪里》的亲密伙伴,对我的打击还是很大的。那段时间,我疯狂地搜索着各种关于死亡的信息。那段时间在知乎上看到讨论癌症死亡的痛苦。我觉得死亡是一个恐怖的过程,需要很大的勇气去面对。然后我就在想我为什么要活着,让自己有点沮丧。死亡在尺度上的解释让我心安理得。死亡是一个全身组织衰竭直至停止功能的过程。在生命的最后阶段,身体处于极度脆弱的状态,一个小小的感冒或者心脏的颤动就能让整个系统崩溃,所以我理解了为什么这位长寿的老人在没有明显症状的情况下悄然离世。同时,我也明白了为什么父亲和米克进入老年会有与免疫系统有关的皮肤病。书中第四章的图4-15说明了不同年龄组的主要死亡因素。根据人体新陈代谢数学模型计算,人类最长寿命不超过125岁。虽然100多年来人类的平均寿命随着医疗水平的提高有了很大的提高,以英国为例,40岁以上的人平均寿命现在已经达到81岁,但也只能无限接近125岁。

?“蝴蝶效应”就在这一刻浮现在我的脑海里。也许你对“蝴蝶效应”很熟悉。据说南美洲的一只蝴蝶扇动翅膀,在北美带来了一场飓风。可能很多人和我一样,不知道背后简单而深刻的科学规律。规模之初,一个重要的概念,即复杂系统,是近几十年发展起来的一个跨学科的研究方向。复杂系统是由无数个单独的组件或因素组成的,当它们聚集在一起时,就会表现出集体特征,而这种集体特征通常不会体现在单独的特征中,也不容易从单独的特征中预测出来。我们处在各种复杂系统中,比如生物、城市、公司、气候等。人可以说是最杰出的复杂系统。我们身体的每一个细胞都不知道我是谁,但它们合在一起让我独一无二。复杂系统有几个特征。首先,复杂系统中的每个个体都遵循异常简单的规则,重复的动作可以产生复杂的行为。这本书的核心内容不仅是对复杂系统中包含的简单规则的介绍。第二,系统不能天真的分成独立的组件。系统中一个组件的一点点不安,都可能对其他组件产生很大的影响。这就是蝴蝶效应的来源。2008年席卷全球的金融危机始于美国的次贷危机。

?至此,该说说这本书最重要也是最烧脑的部分了,比如分形,幂率,热力学第二定律。这些是有机体、社会和生态系统等复杂系统的尺度缩放中包含的简单规则。这个简单的规律不是我们最熟悉的线性关系,也不是我们最熟悉的非线性系统关系中的正态分布,而是带着长尾的幂分布。生存所需的能量与世界上所有生物的体重之间的关系(代谢率)遵循3/4幂率。比如一个生物的体重比另一个生物增加1倍,所需能量不是线性增加1倍,而只是增加75%,这是所有生物大小变化都遵循的幂函数规律。所以动物越大,心率越慢,新陈代谢越慢,寿命越长。分形是指生态系统的网络结构随着尺度的恒定而保持相同的结构,这就是分形。我们熟悉分形结构,如人体血液循环系统、树枝、河流、道路等。在分形系统中,无论规模多大,终端单元都保持同样的大小,就像家里的电源插座一样,无论什么样的建筑,都是同样的标准和大小。用分形结构填充空间,创造了独特的1/4幂律的标度法则。

?功率比也适用于城市的规模。对城市设施的需求是按照0.85的次线性幂比来标度的,而平均工资、专业人员数量、餐馆数量、专利数量等社会经济价值是按照1.15的超线性幂比来标度的,这当然也带来了生活节奏的加快和刑事案件数量的系统性增加。城市越大,机会越多,薪资越高,社会活动越丰富,成为全球城市化持续爆发式增长的潜在动力。

?之前我只知道能量守恒定律,Scale提到了另一个重要的热力学第二定律,就是在无序热能转化为有序能量的过程中,必然会产生其他不必要的东西。一般来说,人吃东西是为了获取身体所需的能量,但在能量传递的过程中必然会导致细胞的磨损和人体排泄物。它有一个非常物理的学名“熵”,正是这种熵使得生物体获得的能量最终无法满足修复受损细胞所需的能量,导致生物体最终死亡。公司也表现出类似生物学的生命曲线。笔者所在的研究所研究了美国上市公司1950到2009年的数据,得出的结论是:几乎所有的公司都存在不到50年,其中50%的公司在10年后消失,超过30年的不到5%。大多数公司都是以合并或收购的形式死亡,而不是清算和破产。在起步阶段,公司将保持强大的创新能力和雄厚的资金支持。在发展过程中,它会依靠自身不断优化流程、提高效率,使产品日趋成熟,但市场竞争也日益加剧,这意味着利润率越来越低,组织逐渐失去创新性和灵活性,对变化越来越不敏感,最终破产或被兼并。从进化的角度来看,死亡是产生创新活力的重要一环。在这个生命周期的过程中,万物、生态系统和人类社会都能不断进化发展。

?在最后一章,作者迫切呼吁全球采取一致行动,重视和解决可持续发展问题。由于非加速经济和人口的指数级增长,在技术上将面临“有限时间奇点”,这意味着随着时间的推移,人口、GDP等。会变得无限大,还需要无限持续的能量供应,这显然是不可持续的,最终会导致整个系统在某一点崩溃,这就是奇点。可持续发展是指在奇点到来之前,人类发挥自己的聪明才智,把奇点推到更长的时间,以获得更多的发展时间。因此,科学家们建议,必须尽快提出统一的可持续发展理论,并在全球范围内努力,为人类的未来探索一条光明的发展道路,并协调推动这一艰巨任务的实施。我相信,以建立人类共同命运为使命的中国,必将在这一关乎人类生存和发展的历史任务中发挥重要作用。