同步： 秩序如何从混沌中涌现 科普类读物 天文航天书籍 斯蒂芬 斯托加茨著 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

斯蒂芬·斯托加茨 著，张羿 译

图书标签:

• 同步
• 秩序
• 混沌
• 复杂系统
• 自组织
• 天文
• 航天
• 科普
• 斯蒂芬·斯托加茨
• 科学

店铺： 万有图书专营店

出版社： 四川人民出版社

ISBN：9787220106958

商品编码：28072014575

开本：16

内容介绍

成千上万只同步闪烁的萤火虫，整齐划一收缩的心脏起搏细胞，上万亿个在超导体中一致前进的电子……这些我们身边的同步现象，都指向了某种自组织现象，有关这种秩序的自发产生，是许多科学家终其一生研究的主题。而研究表明，持续、自发的同步现象与“耦合振子”的运动密切相关。

耦合振子究竟如何自发同步？在什么条件下同步？什么时候同步不可能出现，什么时候又不可避免？当失去同步时，会出现什么样的组织形式？我们正在努力学习的一切，其实际意义是什么？通过阅读本书，回答这些问题，我们将遇见一个隐藏的美丽世界，一个只有通过数学才能看到的世界。

除了理解同步现象本身，读者还将与作者一起体验在科学战壕中工作的诸多感受——曲折的探索、碰壁的苦楚、新发现的兴奋、从学生到同事再到导师的蜕变。阅读本书将是一种难得的乐趣！

作者介绍

斯蒂芬 斯托加茨

哈佛大学博士，曾担任哈佛大学和麻省理工学院讲师。

1994年成为康奈尔大学应用数学教授，在混沌理论和复杂性理论方面的开创性研究工作获得了广泛认可。

在职业生涯中获奖无数，包括麻省理工学院教学奖和美国总统青年研究员奖。

目录

前言?聆听同步的循环之声

DY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*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。

后记

译者后记

《同步：秩序如何从混沌中涌现》 穿越混沌，探寻宇宙的内在和谐 我们生活在一个看似混乱的世界，从闪烁的灯光到浩瀚的星系，从微观粒子到宏观宇宙，无处不涌动着一股股神秘的力量。这些力量，时而奔腾不息，时而悄无声息，但它们共同塑造着我们所感知的现实。我们不禁要问，在这看似无序的表象之下，是否存在着某种更深层的秩序？是什么力量驱动着这些看似独立的元素走向统一，形成令人惊叹的同步现象？ 著名数学家史蒂芬·斯托加茨（Steven Strogatz）在其划时代的科普力作《同步：秩序如何从混沌中涌现》（Sync: How Order Emerges From Chaos In The Universe）中，以其卓越的洞察力和生动的笔触，引领我们踏上一场跨越学科界限的奇妙旅程。这本书并非一本枯燥的技术手册，而是一次充满智慧的探索，它将带你潜入混沌的深处，去发现那隐藏在混乱中的深刻规律，去揭示宇宙万物如何奇妙地步调一致，共舞出壮丽的宇宙交响曲。 从萤火虫的闪烁到宇宙的脉动：同步无处不在 想象一下，在夏夜的草丛中，成千上万的萤火虫突然间一同闪烁，形成一片忽明忽暗的海洋，那是何等震撼的景象！这并非偶然，而是“同步”这一普遍现象的生动体现。从微小的生物节律到庞大的天体运行，从电子线路的协作到社会群体的互动，同步现象以各种形式悄然存在，并深刻影响着我们世界的运转。 斯托加茨教授巧妙地将我们带入这个充满活力的领域。他从日常生活中的奇妙现象出发，比如： 一群女人的周期性同步： 曾经流传着一个“事实”——住在同一宿舍的女性会逐渐使她们的月经周期同步。虽然这一现象在科学上仍存在争议，但它激发了人们对群体行为和内在同步机制的好奇。 河流入海口的汇合： 无数细小的溪流最终汇聚成奔腾的河流，如同无数独立的节奏最终走向统一的洪流。 心脏的跳动： 心脏中无数的心肌细胞，虽然各自独立，却能以惊人的协调性同步跳动，维持着生命的延续。 大脑的神经元活动： 大脑中亿万个神经元，在思考、感知、运动时，并非杂乱无章，而是通过同步放电协同工作，产生复杂的认知功能。 行星的轨道： 太阳系中的行星，虽然各自运转，却在引力的作用下，遵循着某种潜在的数学规律，形成有序的轨道。 这些看似毫不相关的现象，在《同步》一书中被巧妙地联系起来，揭示了它们背后共同的数学原理和物理机制。斯托加茨教授并非满足于描述现象，他更深入地探讨了“为什么”和“如何”。 数学的语言，揭示秩序的秘密 《同步》一书的迷人之处在于，它用清晰易懂的语言，将复杂的数学概念转化为触手可及的智慧。斯托加茨教授是世界顶级的动态系统和非线性动力学专家，他拥有将抽象数学理论与现实世界现象完美结合的非凡能力。 他带领读者走进数学的世界，介绍一系列关键的概念，例如： 耦合（Coupling）： 这是同步现象的核心。当两个或多个振动体（无论是物理的、生物的还是抽象的）之间存在相互作用时，它们就有可能实现同步。这种相互作用可以是力的传递，能量的交换，或者信息的传递。 振荡器（Oscillator）： 许多同步现象都涉及振荡器，即周期性地改变其状态的系统。例如，时钟的摆动、电磁波的频率、生物体的节律等都可以视为振荡器。 相位（Phase）： 对于振荡器来说，相位描述了其在周期循环中所处的位置。同步的本质是使多个振荡器的相位趋于一致。 吸引子（Attractor）： 在动力学系统中，吸引子是系统在演化过程中会趋于稳定的状态。对于同步而言，一个全局的同步状态可以看作是一个吸引子。 分岔（Bifurcation）： 当系统的参数发生微小变化时，系统的整体行为可能发生剧烈的改变。在同步的研究中，分岔理论可以帮助我们理解从无序到有序的转变是如何发生的。 斯托加茨教授以一种引人入胜的方式，介绍这些数学工具。他通过生动的类比，巧妙的比喻，以及对经典数学问题的深入浅出地解读，让读者即使没有深厚的数学背景，也能领略数学的强大力量。他证明了，那些看似难以捉摸的宇宙规律，其实可以用优雅的数学语言来描述和预测。 跨越学科的界限，探索普适性的规律 《同步》一书的另一个卓越之处在于其跨学科的视野。斯托加茨教授并非局限于某个单一的科学领域，而是将目光投向了物理学、生物学、神经科学、天文学、工程学乃至社会科学等多个领域，去发现和提炼同步这一普适性原理。 物理学： 从激光的相干性到超导体的电磁场同步，物理学为我们理解同步提供了最坚实的基础。 生物学： 萤火虫的闪烁、心脏的跳动、昆虫的群体行为，都展现了生物体内部和群体之间的同步现象，揭示了生命进化的奥秘。 神经科学： 大脑神经元的同步放电，是意识、学习和记忆等高级认知功能的基础，深入研究同步有助于我们理解人类思维的本质。 天文学和航天： 恒星的周期性活动、行星的轨道同步、甚至宇宙大尺度结构的形成，都蕴含着同步的规律。对于航天任务的设计和导航，理解天体间的同步运动至关重要。 工程学： 电网的稳定运行、通信系统的同步、机器人的协同工作，都离不开精确的同步控制。 斯托加茨教授通过大量的案例研究，展示了同步在不同领域中的广泛应用和深远影响。他告诉我们，看似千差万别的现象，往往拥有相似的数学模型和内在的同步机制。这种普适性的规律，不仅拓展了我们对世界的认知，也为解决现实世界中的复杂问题提供了新的思路和方法。 从混沌到秩序，理解宇宙演化的动力 《同步》一书的核心命题是“秩序如何从混沌中涌现”。混沌并非完全的无序，它本身也遵循着一定的规律。而同步，正是将这些潜藏的规律放大，最终形成可见的秩序。 这本书将引导读者思考： 是什么驱动着无序的系统走向有序？ 是相互作用，是反馈机制，还是某种更深层次的能量梯度？ 秩序的涌现是渐进的还是突变的？ 在什么条件下，微小的扰动会引发大规模的同步？ 同步是否总是带来稳定和高效？ 在某些情况下，过度同步是否也会导致僵化和脆弱？ 通过对这些问题的深入探讨，读者将对宇宙的演化过程有更深刻的理解。我们看到，从宇宙大爆炸初期的量子涨落，到星系的形成和演化，再到生命起源和演变，同步都扮演着至关重要的角色。它不仅塑造了我们所见的宏观宇宙，也塑造了我们自身。 《同步》：一场智力与想象力的盛宴 《同步：秩序如何从混沌中涌现》是一本能够彻底改变你思考方式的书。斯蒂芬·斯托加茨教授以其独特的魅力，将严谨的科学理论与引人入胜的故事相结合，让读者在轻松愉快的阅读体验中，汲取到前沿的科学知识。 这本书适合所有对宇宙奥秘、自然规律以及科学思想感兴趣的读者。无论你是否是科学专业人士，都能从中获得启发和乐趣。阅读《同步》，你将： 重塑你对世界的认知： 从微观的粒子到宏观的宇宙，你会发现隐藏在表面之下的深刻联系。 培养科学的思维方式： 学习如何运用数学工具去分析和理解复杂的现象。 激发对未知的好奇心： 渴望去探索更多隐藏在混沌中的秩序，去揭示宇宙更多的秘密。 感受科学的优雅与力量： 领略数学之美，以及科学如何帮助我们理解和改造世界。 《同步》并非仅仅是一本科普读物，它是一次关于秩序、混沌、以及我们所处宇宙的深刻哲学思考。它告诉我们，即使在最混乱的角落，也潜藏着秩序的种子，等待着被发现和孕育。让我们跟随史蒂芬·斯托加茨的脚步，一起踏上这场穿越混沌，探寻宇宙内在和谐的精彩旅程。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感受是非常深刻且持久的。我不是那种会把读过的书立刻忘掉的人，而《同步》这本书，我敢说，它将在我脑海中留下浓墨重彩的一笔。作者斯蒂芬·斯托加茨的叙述方式，让我觉得仿佛他就在我的身边，用一种轻松而富有启发性的方式，向我讲解那些奇妙的科学原理。他没有故弄玄虚，也没有照本宣科，而是像一位充满热情的老师，一步步引导我走进科学的殿堂。《同步》这本书的魅力在于，它不只是一本关于“同步”的书，它更是一本关于“秩序”和“规律”的书。它告诉我们，即使在最看似混乱和随机的世界里，也存在着深刻的内在联系和运行机制，而这些机制，往往能够催生出令人惊叹的秩序和复杂性。我从这本书中获得的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维方式，一种在混乱中寻找规律的能力，一种对科学探索的无限憧憬。

评分☆☆☆☆☆

拿到《同步》这本书时，我并没有抱太高的期望，以为又是一本堆砌概念的科普读物。然而，读完之后，我不得不承认，这本书的精彩程度远超我的预期。斯蒂芬·斯托加茨的写作风格非常独特，他能将那些看似艰深晦涩的科学原理，用最简洁、最生动、最富有想象力的方式表达出来。读这本书的过程，就像是在进行一场智力探险，每一次翻页都可能发现新的惊喜。我尤其喜欢书中关于“涌现”的讨论，它解释了为什么简单的个体相互作用，最终会产生出比个体复杂得多的整体行为。这不仅仅是数学和物理学的问题，它触及了我们对生命、意识乃至整个宇宙本质的理解。书中大量的案例，从生物学到社会学，再到天文学，都巧妙地印证了“同步”和“涌现”的力量。这种跨学科的融合，使得这本书的内容更加丰富，也更能激发读者的思考。它让我开始用一种更系统、更整体的眼光来看待问题，也让我更加敬畏大自然的神奇。

评分☆☆☆☆☆

作为一名天文航天爱好者，我对《同步》这本书中的宇宙尺度上的“同步”现象尤为着迷。作者斯蒂芬·斯托加茨在书中描绘了宇宙中那些宏大而又精妙的“同步”场景，例如星系团的形成、行星围绕恒星的稳定运行，甚至是宇宙大尺度结构的演化，都离不开“同步”这一核心机制。我一直对宇宙的起源和演化充满好奇，而这本书则提供了一个全新的视角来理解这些问题。它不再仅仅是关于各种天体的名称和运动轨迹，而是深入探讨了支撑这些运动的底层逻辑。我记得书中对黑洞合并时产生的引力波的描述，那种宇宙中最剧烈的事件，其核心的物理过程同样遵循着“同步”的原理。这让我对宇宙的理解不再停留在表面，而是能够感受到那种支配万物的、无处不在的秩序感。这本书成功地将高深的物理学和天文学概念，用通俗易懂的语言呈现出来，让即使是像我这样没有深厚科学背景的读者，也能领略到宇宙的壮丽与精妙。

评分☆☆☆☆☆

这本书真的让我大开眼界，我一直以为“秩序”和“混沌”是截然相反的概念，就像白天和黑夜一样，非此即彼。但《同步》这本书彻底颠覆了我的认知。作者斯蒂芬·斯托加茨用一种非常生动且易于理解的方式，向我们展示了在看似混乱无序的世界里，隐藏着怎样一套精妙的规律，能够自然而然地催生出令人惊叹的秩序。我记得书中提到的一个例子，是关于萤火虫的闪烁，它们个体明明是独立的，但当数量达到一定程度，它们就能神奇地同步起来，形成一片闪烁的海洋，那种景象光凭想象就足够震撼。这不仅仅是自然现象的奇观，更是背后深刻的科学原理的体现。我之前读过不少科普读物，但《同步》在解释复杂概念时，总是能找到最贴切的比喻和最引人入胜的故事，让人在阅读的过程中，不知不觉地就吸收了大量的知识。它让我开始重新审视身边的一切，从微观的粒子运动，到宏观的宇宙天体，似乎都能找到“同步”的影子。这种从混沌中涌现秩序的思维方式，对我的日常思考方式也产生了潜移默化的影响，让我更能发现生活中的规律和联系，而不是被表面的杂乱所迷惑。

评分☆☆☆☆☆

我尤其欣赏作者在叙述过程中所展现出的那种冷静而又充满激情的科学探索精神。斯蒂芬·斯托加茨并非只是简单地罗列事实和理论，他更像是一位引路人，带领读者一步步深入到科学的迷人世界。他善于运用历史典故、生活趣事以及大量生动形象的实验和观察案例，将抽象的科学原理变得触手可及。读到书中关于“同步”现象在人类社会中的应用时，我感到非常惊喜。我一直以为这只是一个纯粹的自然科学概念，但它竟然能解释从群体行为的形成，到金融市场的波动，甚至是流行病的传播。这种跨领域的关联性让我惊叹于科学的普适性和力量。而且，作者在处理一些可能比较枯燥的数学模型和公式时，也非常巧妙，他会先从直观的理解入手，再慢慢引入必要的数学工具，让读者不会因为对数学的畏惧而望而却步。我发现，《同步》这本书不仅提供了知识，更重要的是，它教会了我一种看待世界的方式，一种从表面的混乱中识别出内在秩序的能力，这对我来说是无价的。