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同步：秩序如何从混沌中涌现 [:1701062296]
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同步：秩序如何从混沌中涌现 后记
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到目前为止，我希望我已经让你了解到现在成为一名科学家是件多么令人兴奋的事，我探索的仿佛一个新领域的黎明。数个世纪以来，我们对于自然的研究都在将它切分为越来越小的碎片，现在，我们是时候开始考虑如何把碎片重新拼在一起了。
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一些老前辈会笑着说，自己以前就听说过这种方法。每10年左右，就会有一个华而不实的理论出现，它背负着类似的愿望，而且经常伴随着一个不祥的名字。20世纪60年代是控制论，70年代是突变理论，80年代是混沌理论，到了90年代又变成了复杂性理论。在每个事例中，当时的怀疑论者都会抱怨，这些理论都有吹嘘过度之嫌，结论不是错误就是平淡无奇。听到这些话的科学家往往会一笑置之，走回实验室，继续更折磨人的还原论(29)实验，他们不顾自己的研究课题与相邻学科之间的联系，苦苦奋斗在宇宙中属于他们的一隅之中。
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而现在，即使是那些最老于世故的主流科学家都开始承认，还原论或许不足以解决我们面临的诸多终极奥秘：癌症、意识、生命的起源、生态系统的恢复力、艾滋病、全球变暖、细胞的功能、经济的盛衰……这些是这个时代的标志。在每一所主流研究型大学中，各种名称的学院如雨后春笋般出现，例如功能基因组学与整合生物学。生物学家与计算机科学家和数学家联手，尝试在分子水平上理解生命之舞。人类基因组测序给了我们一张巨大的零件列表，其中包括3万个独立基因和它们编码的蛋白质。但我们关于这些基因和蛋白质的连锁活动是如何在活细胞中进行编排设计的仍一无所知。
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导致这些未解决的问题如此棘手的主要原因是它们分散的动力学特性，其中，海量的组件每时每刻都在不断地改变它们自身的状态，通过某种方式彼此连接，使我们无法通过检测单独的某个部分对其进行研究。在这种情况下，整体肯定不等于部分之和。与宇宙中的大多数现象一样，这些现象本质上都是非线性的。
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这也是为什么非线性动力学对科学的未来极为重要的原因。混沌理论揭示，简单的非线性系统可以表现出极其复杂的行为方式，并向我们展示如何用图像而不是用方程式来理解它们。复杂性理论告诉我们，依据简单的规则相互作用的许多简单的单元之间可以产生意想不到的秩序。但是，复杂性理论主要的局限性在于，它没能从深刻的数学意义上阐释出秩序源自哪里，以及没有用可信服的方式将该理论与真实现象联系起来。基于这些原因，它对大多数数学家和科学家的思想都没有产生什么影响。
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在我看来，同步是此时唯一成功的理论。作为非线性科学最古老、最基本的部分之一（正如它所说的那样，用于处理单纯的有节律的单元），同步提供了对于万物的精辟见解，从心律失常到超导，从睡眠周期到电网的稳定性。同步理论以严密的数学思想为基础，通过实验测试，描述并整合了生命物质和非生命物质之中非常广泛的协作行为，遍及从亚原子到宇宙的各个尺度。除了它的重要性和内在的魅力，我相信同步还给我们提供了继续研究复杂非线性系统的关键性的第一步，此时的振子终将被基因与细胞、公司与人类所取代。
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另一方面，我也在极力避免给你留下一个虚假的印象。同步只是你巨大的思想主体的一小部分而已，它绝不是研究复杂系统的唯一方法。化学家伊利亚·普里高津（IlyaPrigogine）和他的同事觉得，解开自组织奥秘的关键在于对热力学的更深刻的理解。他们将秩序的涌现视作打败熵的一场艰苦的胜利，视作一个复杂系统依靠环境中的能量流动来维持自身运转。物理学家着迷于模式的形成，将流体力学视为范式。波涛汹涌的湍流间歇性地产生类似螺旋状和羽毛状的相干结构，而不是退化成一个温和、均匀的污点。物理学家赫尔曼·哈肯（HermannHaken）和他的同事将世界看作激光，认为其具有随机性和正反馈，二者共同产生了出现在我们身边的有组织的形式。圣塔菲研究所的研究员为自然选择带来的无处不在的进化而感到震惊，进化不仅出现在生物种群中，还出现在免疫系统、经济和股票市场中。还有人设想宇宙是一台巨大的计算机，运行着一个神秘的程序，它的发现将宣告科学的终结。
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但现在，所有这些猜想都是白日梦。我们仍然在等待在理解世界方面的重大突破，它的到来可能还需要漫长的时间。我认为我们可能错过了微积分的概念，这是定义一个复杂系统的无数相互作用结果的一种方式。甚至可以说这是超微积分，如果把它移交给我们，那么我们可能永远无法理解它。我们的确一无所知。
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在此期间，同步科学正在日拱一卒地缓慢前进着。佩斯金已经开始探索昆虫扑翼飞行的力学问题，他还与同事大卫·麦克奎恩（DavidMcQueen）改进了他的心脏血液流动的计算机模型。他们的模拟已经帮助医生设计出了更好的人工瓣膜。
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藏本由纪已经退休，但他仍然在大胆创新。他一直在努力研究以中间方式耦合的振子的数学问题，而这并不是他的经典模型中的全局问题，也不是单纯的局部问题。
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切斯勒总是出现在关于人类睡眠和昼夜节律的重要成果的新闻中。他和他的同事驳斥了一项此前大肆宣传的研究，该研究意在说明，在膝盖的后侧施加强光，可以重置人类的昼夜节律起搏器。美国宇航局曾要求切斯勒研究约翰·格伦（JohnGlenn）在难忘的航天飞行期间的昼夜节律，以提供老化如何影响醒睡周期的信息。
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约瑟夫森仍然站在主流物理学的对立面，忙着建立他的网站，网站上是顺势疗法和超自然现象的最新消息。他从前的老师菲利普·安德森现在退休了，但仍然像以往一样活跃，他已经花了十几年的时间试图破解高温超导之谜。
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威森弗尔德和他的同事用现代化设备重新完成了惠更斯的钟摆实验，利用非线性动力学解释了为什么钟摆总是以完美的反向摆动作为终结，这一研究在学界引起极大轰动。
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2002年春，洛伦茨在一次复杂系统的大型国际会议上被授予荣誉，像往常一样，他在演讲中对自己1963年的开创性的工作只字未提。“那个微不足道的模型”再次让位给了他正在进行的工作。2008年，洛伦茨与世长辞。
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卢·佩科拉依然在观察着混沌系统阵列中的同步。他和我先前的一名学生毛里西奥·巴拉奥纳（MauricioBarahona）一起参了军，这表明小世界网络对于同步混沌是非常有效的，实则胜过了所有其他类型的结构。
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邓肯·瓦茨在主导一个电子邮件版本的米尔格拉姆小世界实验，而巴拉巴西在追寻无尺度网络的生物学意义。
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阿瑟·温弗里在2002年5月12日与世长辞，享年60岁，他在被诊断为脑癌七个月后去世。即使他每天只有几个小时可以保持神志清醒，他仍然帮助我实现了这本书的顺利出版。虽然他没能看到这本书的出版，但我想他知道此书是献给他的。
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出于许多原因，我不知道自己下一步要做什么。有太多的问题可以选择，我和我的学生无疑会研究复杂的非线性系统的某些群体行为，或许是与导致癌症失控的调节细胞的生长和分裂的基因网络有关。鉴于生化网络知识的爆炸性发展，追踪特定时间内的活跃基因的新技术，不断增强的计算机性能，以及网络理论的最新进展，时机似乎成熟了。确定我最喜欢的工具（理想化数学模型及其定性分析）对于阐释这些十分复杂和重要的问题是否过于粗糙尚且为时过早。然而，有经验证明，坚持简化大有助益，特别是针对用更现实的方法可能会纠结于错综复杂的数据问题。甚至同步的思想也有可能在此处适用，因为细胞的行为有点像振子，它们会按照完全规则的周期生长和分裂。
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在任何情况下我都相信，通过接下来的职业生涯，我会继续以某种形式回归到同步科学。它美丽而奇异，感人至深，这种方式只能用宗教来描述。我知道自己不是唯一一个有这种感受的人。16世纪，游历到马来西亚和泰国的西方旅行者首次目睹了萤火虫沿着数公里的河岸一齐闪烁的壮观景象，当我读到他们留下的记录时，我感受到了与他们同样的狂喜。他们用相同的语言描述着这种景象，被这种敬畏的情感包围着，以至于后来的科学家发现他们的记载很容易被反驳，因为不可信和过于情绪化。
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同步的景象在我们的灵魂深处产生了共鸣。这是一件既美妙又可怕的事情。与许多其他现象不同，我们所目睹的它触动人类的现象仅仅处于原始水平。也许我们本能地意识到，如果找到了自发秩序的源头，那么我们就会发现宇宙的秘密。
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