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自主成形体系（self—patterning systems）
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这个实验在飞机上没法做，只好等你到家再操作吧。将蜡覆盖在一只小托盘上——最好是将蜡熔化，然后倒入托盘中。你可以将蜡置于碗中，将碗置于一锅沸腾的热水中使蜡熔化。尽量使蜡均匀地平铺在托盘中，接着，就等待着蜡凝固吧。
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现在，端起托盘，把它斜放入水槽内形成一定角度，使水能顺着流下。在托盘顶端靠近中间的位置，将一小注热水浇在蜡层上，这样，热水就顺着斜坡下流。（小心别烫着自己!）起初，热水会在蜡层表面四处流动，但是，随着蜡层逐渐熔化，沟渠就在其表面出现了。一旦形成了沟渠，水就会通过三条路径流下去。这将熔化更多的蜡，而表面的沟渠也会变得越来越宽，越来越深了。沟渠越宽深，流经的水就越多。这个过程将周而复始。
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蜡和热水构成的这种自主成形体系十分有趣，因为最开始并没有固定的模式。液体毫无次序地流经表层（如蜡上的水柱，溪流形成初期的水流），随着表层细微的起伏而波动。当液体流动起来时，它开始侵蚀表层。一旦形成了一道浅浅的沟渠，更多的水就会涌向这道浅沟，使之不断被拓宽。
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大脑同样具备了自我成形的体系。大脑中负责储存信息的部分是由数百万个特殊的细胞组成的，我们称之为神经元（neuron）。每个神经元又通过一种被称为触突（dendrite）的丝状体与成百上千个神经元相连。正是这些连接行使了大脑的记忆和其他储存功能，不过在形成的初期，这些连接十分脆弱。连接一旦建立起来，只要反复使用，它们就会逐渐增强。这些经巩固的连接更易于使用，因此也更频繁地被人们使用。一旦这样的初始形态出现了，它们就会在反复使用中自我强化。
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飞行中的科学 [:1700041553]
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飞行中的科学 有趣的分形
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溪流形成过程中第二种有趣的科学现象被称为分形（fractal），同样，它与溪流最初成形时混乱无序的方式有关。此混乱并非是编辑热衷的那种出现在报纸头条的混乱，他们笔下的混乱意为无序的骚乱。数学意义上的混沌说的是事物开始时的状态对其今后发展的影响。初始时十分微小的变化对其未来状态会造成极其巨大的差别。这种现象常被描述为“蝴蝶效应”，说的是某一大洲上龙卷风的起因也许是另一大洲上某蝴蝶扇动几下翅膀。尽管这种说法过于简单，却很好地诠释了这个概念。
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分形是混沌几何形态的一种，它强调的是“自我相似”。如果你将某个形状看成是一个整体，取出整体中任意的一个片段，然后将其放大至与整体大小相同，会发现该片段有着与整体十分类似的结构。树是一种分形，而在孕育过程中树状结构的年轻溪流也是一种分形。地面上微小的变化对水流方向产生巨大的影响，由此，溪流在分形中不断壮大，这就是数学上经典的混沌法则。
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飞行中的科学 [:1700041554]
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飞行中的科学 河湾的形成
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随着小溪或是河流的“主干”日渐宽阔，它们的形态开始变得蜿蜒曲折了。同样，这样的变化也是一次混沌事件，初始条件下极其微小的变化将导致未来状态的巨大差异。由于地表凹凸不平，当溪流形成时，它们不会笔直地朝一个方向流去。若是观察一下那些向左拐弯的河道就不难发现，通过河道左面水流流经的距离更短，而通过河道右面的水流流经的距离则更长。
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水流在河道里流动时将呈现出两种情况。假想一下水流正在通过河道的转弯处，左手边河道内侧的河水流速较快，而河道外侧的流速则较慢。初看起来，这也许和你想象的情况正好相反。假设是一个固体物质绕过弯道，该物体所有部分都组合在一起不能分离，你大概会认识到，比起该物体的外侧来，其内侧通过的速度会慢些，因为在同样的时间内，内侧需要运动的距离比外侧要来得短。这也是汽车轮胎需要安装差速器的原因，因为汽车在转向过程中车体内侧的轮胎比外侧要转得慢。不过溪流并不是固体，而是流动的。和固态物体运动时齐头并进的状态不同，水流的各部分在运动时并不是同步的。
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左手河岸内侧的水流加速是为了保持角动量守恒。想象一下张开双臂，在冰面上旋转的溜冰者。如果他们将手臂回缩收拢，旋转的速度将会加快。角动量是由与物体到原点的位移和其速度决定的。在不受外力作用下，角动量是守恒的——除非你施与外力，否则它将保持不变。当溜冰者将手臂收回时，半径减小了，因此，旋转的速度就会增加以保持角动量不变。
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同理，当水流流经半径较小的左边的内侧河道时，其流动的速度会加快以保持角动量守恒。这样一来，外侧河岸所受的压力将略高于内侧河岸。（你可以想象成内侧河岸附近的水分子更稀疏，因为它们走得快，所以内侧的压力也小些）。
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不同的压力造成了河水从河岸外侧至内侧的二次流动，并从外侧河岸带来沉积物。因此，泥沙从弯道的外侧被冲刷到了内侧，这使得河道愈来愈弯曲。河水流动的过程中，其流向的右侧往往向外凸出，形成凸岸，而其左侧则明显地凹了进去，形成凹岸。
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水流转弯后回到主河道，接着转入右边，同样的一幕又上演了，于是右岸的河湾就逐渐形成了。最后河水流成了一条潦草的正弦曲线，先往一边拐，接着是另一边，不过，这些弯曲的弧度都不一样，这是由于这些水流在启程之初受到了各不相同的外界影响，即便这种影响极其细微。随着河水不断地迂回前进，一个个“点坝”（point bar）出现了。点坝指的是河曲带内侧的泥沙的沉积。河道外岸被不断地侵蚀，越来越多的泥沙被带到了河道内岸，这些沉积最后形成了小型的沙滩。
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最终，其中的一个河曲越来越弯，形成了一个环形，河流遂截弯取直，由较笔直的新河道流走，留下一个与主河道平行的独立的半月形湖，湖形似于牛轭，称为牛轭湖（oxbow lakes）。如果站在河边，很难看清这些水流的演变过程——但是在飞机上看就方便多了，你能看见还处于树状的年轻溪流，迂回的河曲还有那些演变中的或是发育完成的牛轭湖。
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世界上有很多的牛轭湖在形成没多久后便消失了，事实上，地球上已经少有不受人类影响、百分之百天然的景致了，这听上去还挺不可思议的吧。也有一些广袤的沙漠、森林、苔原和荒原还是未被开发的处女地，不过一旦有人类在附近定居下来，它们就会被开发利用，欧洲的发展过程就是一个最好的例子。即便是看起来充满自然气息的乡村，也是因放牧和其他一些农业活动的影响才变成了现在的样子。
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虽然乡村景致有一些与生俱来的特征，不过在飞机上，我们更容易看出哪些样貌是浑然天成的，哪些是经过人类活动后改造的。你也许会看到不同的梯田，有些修建于中世纪或年代更加久远，先民们用梯田进行坡地耕作。或许，你还会看到两种风格迥异的田埂。那些陈旧、面积较小、不规则的围场通常出自大自然之手，而那些大型的、更加规整的农田则是现代农业的产物，为的是使农耕机械发挥出最大的功效。
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