1703414744
爆炸，破裂与罢工！
1703414745
1703414746
想象一下给气球充气的过程。充气之前，气球就是一小块儿橡胶。在没有充气的状态下，气球富有弹性，而且很难被撕坏。你可以用任何你喜欢的方式去刺破或者捅破它，甚至可以用一把锋利的小刀，但是除非你事先将气球拉开，否则，你很难用刀刺破它，甚至针也没有办法对它造成任何实质的损伤。现在，我们开始给气球充气。在吹了几下之后，气球开始膨胀。充进去的空气开始让气球壁扩张开来，并且给表面足够的力量从而形成了一个球形。此时，气球还有一定的弹性，弹性的大小取决于你充进去了多少空气。当气球充进去的空气比较充足时，一把锋利的小刀可能很容易就会划开气球表面的橡胶。但是，这个时候，气球不会爆炸，即使你使劲地去刺它，也不会爆炸。刺破气球会让里面的空气泄露，但空气并不是瞬间就会泄露完的。
1703414747
1703414748
然而，当你将更多的空气充进气球的时候，它开始对不断增加的外部压力感到敏感。一个完全充满空气的气球，树枝轻轻一划，或者某个尖锐物体轻轻地触碰，都有可能让它爆炸。毫无疑问，用针刺它也会让其爆炸。事实上，如果你持续向气球里面充气，充到一定程度的时候，你只需要手指轻轻一碰，或者再多充进去一点点的空气，它同样也会爆炸。一旦气球爆炸了，不需要花多大力气就会产生戏剧性的效果：气球分裂成很多碎片的速度比气球爆炸声音传播的速度还要快。
1703414749
1703414750
什么让气球爆炸了呢？从某种意义上来说，这是由外部因素引起的：你手里拿着的一根树枝、一根针或者来自你手指间的压力。然而，在大多数的情况下，同样是这些因素，却对气球没有任何影响或者影响非常小。气球需要充气，甚至需要过度充气，这些外部的因素才会让它爆炸。更进一步说，这些特殊的外部因素其实并不重要。最为重要的是，当气球被刺破的时候，它应该是处于高度膨胀的状态。事实上，外部因素其实并不是真正让气球发生爆炸的原因。气球内部的不稳定性，才是让其发生爆炸的真实原因。
1703414751
1703414752
气球爆炸只是众多我们所熟知的破裂现象（rupture）中的一种。当承受压力的时候，各种各样的物体都有可能会发生破裂。破裂的发生，经常会被我们认为是“压死骆驼的最后一根稻草”效应：给某一物体施加压力，引发物体内部压力上升的力量，如气球里面的空气、被摇晃的碳酸饮料瓶里面的气体或者累计压在骆驼背上的力量等，从而导致物体内部结构出现不稳定性，这个不稳定性反过来让物体最终发生了爆炸。这些爆炸，有时候也被称为突发事件，它们都是属于破裂现象的一种。就好像气球爆炸的时候一样，破裂的物体迅速地改变了它原有的状态，在这个过程中，释放出了巨大的能量。其他情况，如用一根针来刺一个只部分充气的气球，事情的效果显得比较微弱。这种效应倾向于叠加，不断累积会让效果变得越来越大。
1703414753
1703414754
除了索内特之外，没有其他人做过这方面的研究，来帮助我们提高对破裂的理解。索内特是让人感到惊讶的多面手和学术高产人士。在50多岁的时候，他就在30年的学术生涯里就发表了450篇以上的科学论文。他还写了4本书，有一本是物理学的，有两本是金融领域的，还有一本是研究齐夫定律的，这种不常见的分布第一次吸引了曼德博的注意。比学术作品数量更令人惊讶的是，索内特的研究范围非常广泛。大多数的物理学家，哪怕是最成功的物理学家，都只是在关系非常紧密的一些领域开展研究工作。在一个全新的领域再次成为专家是一件非常困难的事情。对绝大多数人来说，一辈子有过一次或者两次这方面的经历就已经足够了。
1703414755
1703414756
然而，索内特在十多个领域都取得了巨大的成就，这些领域范围从材料科学到地球物理学，从决策理论（经济学和心理学的一个分支）到金融市场，甚至还包括神经科学（他在癫痫症领域做了大量的原创性和预测性的研究工作）。他觉得自己是一位最宽泛意义上的科学家，就好像在一个最广泛程度上精通科学知识的大师级人物。他在年轻的时候学习物理学并不是因为他想献身于物理学，而是他觉得物理学是基础科学。他喜欢引用哲学家笛卡尔的话，笛卡尔在代表作《方法论》中将科学比喻为一棵树：玄学是树根，物理学是树干，其他科学都是树枝。今天，索内特对自己所接受的教育变得更加谦虚了。他认为自己的物理学背景为研究其他领域的问题做了充分的准备，奠定了良好的基础。不过，他同时也承认，如经济学和生物学这样的学科充满挑战，所面临的困难要比物理学大很多。尽管索内特研究的领域分布很广泛，不过，他的很多工作都包括确定复杂系统结构中特有的模式，并运用这些模式来预测一些突发现象，比如破裂、地震和市场崩盘。
1703414757
1703414758
索内特早期的一个科学研究项目是研究凯夫拉尔纤维（Kevlar）的破裂。凯夫拉尔纤维是一种由杜邦公司在1965年研制出来的合成橡胶（继承了我们前面论述的尼龙项目的传统）。这是一种质地非常坚硬的物质，经常用于警察和士兵的防弹衣制造，甚至还作为钢材的替代品用作吊桥上的绳索。它在低温环境下的硬度要比室温环境下的硬度更高，即使在极端高温环境下，它也有很强的稳定性，至少短时间内是这样的。凯夫拉尔纤维是现代化学领域中的一个奇迹。
1703414759
1703414760
这些特征使得凯夫拉尔纤维成为各种各样高科技应用中非常具有吸引力的材料。正是因为在太空飞行领域的研究取得了不小的成果，索内特加入到凯夫拉尔纤维项目中。最初的时候，太空竞赛只是双方参与的事情，这双方就是美国和苏联。但是，到了20世纪60年代中期，很多西欧国家的领导人开始意识到欧洲不应该依靠这两个超级大国的施舍来谋求欧洲在太空领域的经济、军事和科学利益。一开始，欧洲国家进入太空竞赛的步伐比较缓慢，也比较分散。但到了1975年，经过前面十几年的发展成立起来的各种各样的新生机构开始合并，组成了今天的欧洲航天局（European Space Agency）。而到了那个时候，太空竞赛的步伐却慢了下来，因为额外的支出让两个超级大国都认为这场竞赛的成本太高昂。这反而给了新成立的欧洲航天局快速赶上的机会，并宣称自己已经成为太空研究领域中的一支决定性力量。新成立的欧洲航天局所取得的最主要的成果之一就是发明了一系列最先进的火箭，即阿丽亚娜（Ariane）系列火箭，它是为发送卫星服务的。
1703414761
1703414762
1983年，欧洲航天局开始研制新一代阿丽亚娜火箭，也就是第4代阿丽亚娜火箭，用来发射商用卫星，特别是通信卫星。这取得了巨大的成功，曾经一度，全世界大约一半数量的商用卫星都是由这一类型火箭发射的。新火箭是由法国国家太空研究中心（CNES）研发的，但制造者却是一些私人承包商。在众多的私人承包商中，其中有一家就是法国宇航公司（Aérospatiale），正是这家公司联系了索内特。
1703414763
1703414764
包括阿丽亚娜系列在内的各种火箭，在制造过程中对材料的要求都很高。通常都需要这样几类材料，它们能够在非常大的压力下燃烧起来。储存这些化学材料的容器被称为压力箱（pressure tank），从根本上来看，压力箱都是由高科技的水球充当的，因为它们能够承担持续的高压而又不会在压力下发生破裂。与索内特联络的法国宇航公司的研究人员正在研究将用在第4代阿丽亚娜火箭上的压力箱。这些压力箱是由凯夫拉尔纤维做成的。在通常情况下，压力箱都是非常坚固的，即使是在很高的压力下，也表现出很强的特质，除非它们非常突然地发生爆炸。法国宇航公司的研究小组试图研究这些压力箱在什么情况下会发生爆炸。
1703414765
1703414766
我们都知道当气球充气到一定程度时，用一根细针轻轻地刺它，气球就很容易发生爆炸。然而，其他的一些材料处理起来可能会更加棘手。如凯夫拉尔纤维这样的材料最终在高压下也会发生破裂，但是，什么时候以及为什么会破裂则是一个非常难回答的问题。像凯夫拉尔纤维这样的材料在巨大的压力下，非常细小的断裂就开始显现。有时候，这些断裂的部分连成一片，从而出现稍大一些的断裂。在有些情况下，这些稍大一些的断裂仍会继续扩张，形成更大范围的断裂，以此类推，直到你看到一个非常大的断裂。
1703414767
1703414768
这些断裂遵循我们曾经看到过的特征模式：它们就是各种各样的分形，非常细小的分形看上去就像比较大的分形。困难就在于这些非常细微的断裂并不会影响到压力箱的表现，但是，最大的断裂则会带来致命性的影响。可是，我们很难界定比较大的断裂与小断裂之间的区别到底是什么，至少从导致断裂的原因来看，无法区分。一个大的断裂正是一个小断裂不断发展而来的，非常巨大、具有破坏性的断裂，从某种意义上来讲，与那些非常小的不具破坏性的断裂其实没有任何区别。
1703414769
1703414770
大断裂与小断裂之间的这种关系给火箭科学家们带来了一个比较大的难题。这意味着，即使在正常的工作环境下，当凯夫拉尔纤维处于稳定状态时，那些正常的细小断裂都会不由自主地演变为比较大的断裂，从而最终会摧毁火箭。任何断裂，即使是最小的断裂，都有能力最终演变为导致火箭爆炸的断裂。当索内特加入他们的研究队伍时，其他的科学家正感到茫然无措。为了让这些压力箱能够得到很好的应用，他们需要搞清楚，如何才能让其安全地发挥作用。也就是说，他们有必要搞清楚在什么情况下会发生破裂。但是，这看上去好像是一个不可能完成的任务。破裂看上去很简单，它的出现都是随机的。
1703414771
1703414772
终于，索内特注意到一个特征模式！
1703414773
1703414774
在正常情况下，压力箱的各个部分或多或少地都处于独立的状态。就像在19世纪，集体谈判出现之前，工人们经常举行小规模罢工，但这些罢工基本上是独立的。例如，当你对着压力箱踢一脚时，可能会带来一些震动，但是这些震动很快就会消失。即使你试图在压力箱的某个地方连续用力踢，最终踢出一个凹槽（基本上不大可能），你也不会对压力箱的其他部分造成任何损坏。同样地，在这样的情形下，如果出现了某个小小的断裂，它也不会带来压力箱的破裂。这与前面我们所说的刺破部分充气的气球道理有些相似：此时的针刺不会带来实质性的影响。
1703414775
1703414776
不过，有时候，各种各样材料的各部分之间会相互联结，它们会显示出一种羊群效应。出现这种情形的原因多种多样：加热、压力或其他的外部影响。当这些情况发生时，就好像这些材料的各个部分都联结在一起了。用脚踢箱子的某个地方会让箱子的其他地方产生震动，区域性的小幅度影响会导致显著性的大变化，就好像用针刺充足气的气球会让气球爆炸一样。这种类型的“共谋”，有时候被称为自组织（self-organization），因为只要处于压力下，不管多么随机和没有关系的材料都会开始联结，它们的活动开始协调一致。这就好像很多细小的材料在压力下开始移动，然后逐渐地融合在一起做共同的运动。
1703414777
1703414778
索内特并没有提出自组织这一概念，尽管跟其他人一样，他已经在这个理论方面做了很多研究工作。相反，他意识到有些事情似乎有点儿不对劲儿。最终，他理解了一场小规模的罢工与灾难性的罢工之间的区别到底是怎么回事。所有的罢工都是由相同类型的火花引起的：一次严重的伤害；一场不公正的裁决；削减工资。你可能会想，没有办法搞清楚这样的小事会导致全国范围内的罢工。从某种角度来看，一场规模比较大的罢工就好像是一场比较小的罢工连续发展、不会停止一样。因此，在有些情况下，很多微型的断裂，慢慢就会演变成导致物质分开的破裂。然而，最大规模的罢工有时候不仅仅需要火花，它们需要工人运动，需要组织、统一和合作。它们需要系统性的反馈和扩大机制，能够将有些比较小的事件转变为比较大的事件。换句话说，如果你想预测到一场大罢工，那么，不能只关注一些抱怨，抱怨永远都有，而是要关注工会，关注自组织的发展迹象模式。合作，而不是针刺，才是导致突发事件的真正原因。索内特用他独到的眼光看到了问题的本质所在。
1703414779
1703414781
赢得圣杯
1703414782
1703414783
索内特出生在巴黎，在法国东南部的一个名为德拉吉尼昂（Draguignan）的小镇长大，这个小镇属于法国里维埃拉（Riviera）地区。德拉吉尼昂离美丽的地中海度假胜地圣特鲁佩斯（Saint-Tropez）大约只有一个小时的车程，圣特鲁佩斯以奢侈度假而闻名于世。在高中读书期间，索内特经常去圣特鲁佩斯航海和冲浪。等到他毕业的时候，他搬到了尼斯（Nice）海岸，在那里，他在一所预科学校注册登记，准备好好学习，应对“大学校”的入学考试。这所学校与几百公里外的北部城市里昂的一所学校类似。在那个学校，曼德博正在躲避第二次世界大战期间纳粹分子的迫害。索内特在考试中表现特别优异，最后被法国最著名的巴黎高等师范学院录取了。
1703414784
1703414785
1981年，索内特拿到了博士学位。彼时，他才24岁，并且立刻就从尼斯大学获得了一个教职岗位。他早期的研究工作集中于凝聚态物理学领域，这是专门研究极端条件下物质形态的学科。不过，在接下来的第二年，当他开始服兵役的时候，他开始偏离原来的研究范围了。他在一家名为汤姆逊-辛特拉（Thomson-Sintra）的政府军事项目承建商的公司做了很多年的研究工作。在此期间，他一直保留着原来的学术岗位。正是在这段时间里，在研究政府军事项目的过程中，索内特开始学习混沌理论和复杂系统理论，这些项目的研究经历为他随后开展的交叉学科研究奠定了坚实的基础。
1703414786
1703414787
1986年6月，索内特与一位年轻的地球物理学者结婚了，新娘的名字叫安妮·索隆（Anne Sauron）。在那个时候，索隆还是一名住在奥尔良市（Orléans）、对地球物理学非常感兴趣的博士研究生。在结婚之后，索隆就搬到了尼斯，因为索内特已经在尼斯安家了。婚后不久，索内特邀请他的新婚妻子加入他的研究团队中，向她提供研究基金支持，并作为她的博士生研究导师帮助她顺利完成学业。他们研究的焦点是将索内特在破裂领域所作的研究与引发地震的原因之间找到相应的关联。
1703414788
1703414789
尽管在名义上索内特是索隆的导师，但实际上，他们的工作状态是不同领域中的两位专家的通力合作。当他们刚开始在一起工作的时候，索内特对地震几乎一无所知；与此同时，他妻子索隆也并不了解物质破裂是怎么回事。然而，索内特非常擅长学习。当他们俩在一起工作的时候，他们开始考虑将分形几何学运用到构造板块领域的研究，这一领域是研究地壳板块如何沿着地球缓慢移动的。构造板块学说最开始被提出来是为了解释地球上大陆曾经是连成一个整体的，例如，南美洲西部的大陆和澳大利亚东部的大陆都是一整块大陆被分割后的变异状况。然而，今天这一学说更多用来解释诸如地震（两个板块撞击或者相互快速移动的时候所发生的情形）、山脉形成（板块撞击后，在撞击的地方隆起而形成山脉的情形）、火山爆发（在两个板块交界的地方，岩浆从地壳下面迸发而出的情形）、海沟形成（与山脉形成过程正好相反）等活动。索内特的研究试图解释当前亚洲和印度之间的地质地貌是如何通过很多次的地震活动形成的，这片区域与横穿美国大陆的长度相当，将喜马拉雅山脉与众多的小山脉分割开来。
1703414790
1703414791
地球物理学研究的主题包括板块内部结构的一系列内容。然而，维持地球物理学家生计的，也是让研究基金提供者们感到最为兴奋的领域是对如地震和火山爆发等自然灾害的预测。无论是从科学的角度来看，还是从人道主义的角度来看，地震预测都是一件特别重要的事情。同时，预测地震何时发生又是一件非常困难的事情。然而，尽管预测很困难，但都没有阻止科学家努力的步伐，而在科学家的努力之前，哲学家和占星家也一直试图对地震作出准确的预测。例如，古罗马历史学家埃里安（Aelian）就提出，在希腊海利斯城（Helice）发生大地震前，有很多蛇和臭鼬纷纷从海利斯城撤退，而这场大地震彻底摧毁了海利斯城。印度古代一位名叫瓦拉哈米希拉（Varahamihira）的占星家和数学家就认为，可以通过观察天上特殊云彩的变化来预测地震。
1703414792
[
上一页 ]
[ :1.703414743e+09 ]
[
下一页 ]