协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织

协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:原子能出版社
作者:(德)哈肯(H.Haken)
出品人:
页数:452
译者:徐锡申等
出版时间:1984-2
价格:1.80元
装帧:平装
isbn号码:
丛书系列:
图书标签:
  • 协同学
  • 协同学
  • 非平衡态
  • 相变
  • 自组织
  • 物理学
  • 化学
  • 生物学
  • 复杂系统
  • 非线性动力学
  • 模式形成
想要找书就要到 小美书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

协同学引论:物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织 导言:理解复杂性的钥匙 自古以来,人类便对自然界中无序走向有序的现象深感着迷。从冰晶的形成到生命的诞生,再到社会结构的演化,我们不断目睹着看似随机的运动中涌现出清晰的宏观模式。这本《协同学引论:物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》正是为了深入剖析这种“自组织”现象背后的普适原理而撰写的。 本书聚焦于非平衡态下的系统行为。与我们熟悉的、处于热力学平衡的系统不同,非平衡系统持续地与环境进行物质和能量交换。正是这种持续的能量耗散与信息流动,为复杂模式的涌现提供了驱动力。协同学(Synergetics),这一由赫尔曼·哈肯(Hermann Haken)创立的跨学科理论框架,为我们提供了一套统一的语言和工具,用以描述这些跨越不同尺度和学科的现象。 本书的核心目标是揭示:在哪些条件下,一个宏观的、有序的结构会突然“跳跃性”地出现,替代原有的无序状态? 这种现象被称为非平衡相变。 第一部分:理论基石——从激光到一般系统 本书的开篇将为读者奠定坚实的理论基础,解释协同学的核心概念和数学工具。 1. 序参量与主导模式的识别: 在一个复杂的、高自由度的系统中,其演化往往由少数几个“主导”的变量所控制。这些变量被称为序参量(Order Parameters)。本书将详细阐述如何通过数学方法(如绝热消除法)从大量的微观动力学方程中分离出这些关键的宏观变量。理解序参量是理解自组织的关键,因为它们决定了系统的宏观行为。 2. 鞍点、不稳定性和对称性破缺: 协同学的洞察力在于,自组织行为通常发生在系统的临界点附近。这些临界点在数学上对应于动力学方程的解(流形)从稳定的不动点(鞍点)向新的、更复杂的结构过渡的区域。我们将探讨系统如何失去原有的对称性,当外部控制参数(如温度、能量输入率)超过某个阈值时,系统如何被迫选择一个特定的、更低对称性的状态。这种“对称性破缺”是所有相变的核心机制。 3. 速率方程与有效哈密顿量: 为了简化描述,本书会引入基于序参量的宏观速率方程。在许多情况下,这些方程可以被形式化为一组描述序参量演化的弛豫过程,类似于势阱中的粒子运动。理解这些有效方程,使得我们能够预测系统将如何弛豫到一个新的稳定状态,或者进入周期性振荡。 第二部分:物理学中的非平衡相变 物理系统是研究非平衡现象最精确的领域。本书将深入分析几个经典案例,展示协同学原理在其中的应用。 1. 激光的诞生: 激光是协同学理论最早的成功应用之一。在泵浦能量(控制参数)低于某个阈值时,原子处于无序的、随机发射荧光的阶段。一旦能量超过临界值,自发辐射被受激辐射所取代,光场强度作为一个序参量突然增强,系统从无序(荧光)过渡到高度有序(相干光束)。我们将用统一的数学模型来描述这个“光场相变”。 2. 贝纳尔对流(Bénard Convection): 在均匀加热的液体层中,当温差达到一定程度时,液体会突然开始形成规则的、蜂窝状的对流单元。本书将分析温度梯度作为控制参数,以及流体速度场作为序参量如何演化,从静止状态转变为周期性的运动状态。 3. 反应扩散系统: 在涉及物质传输和化学反应的系统中,空间模式的形成是普遍现象。我们将考察图灵(Turing)提出的反应-扩散模型,解释为什么两个或多个组分通过不同的扩散速率,可以导致空间上周期性的浓度波动和结构形成,这在生物形态发生中至关重要。 第三部分:化学与生物系统中的自组织 协同学的真正价值在于其跨学科性。本书的后半部分将展示这些原理如何解释化学振荡和复杂的生命现象。 1. 振荡反应与化学时钟: 经典的布鲁塞尔振荡器(Belousov-Zhabotinsky, B-Z反应)是化学自组织的最著名例子。在远离平衡的条件下,反应物浓度不再趋于稳态,而是周期性地上下波动。本书将解释这些振荡是如何由反应物之间的“正反馈”和“负反馈”耦合机制产生的,以及浓度波动作为序参量如何出现。 2. 生物形态发生与模式形成: 复杂生命体的发育过程,如肢体形成、毛发生长或皮肤斑纹的出现,本质上是空间和时间的自组织过程。我们将运用反应-扩散理论和模式选择原理,分析形态发生过程中,胚胎如何从高度对称的初始状态,通过微小的随机扰动和局部相互作用,最终“选择”出特定的、稳定的复杂结构。 3. 群体行为与宏观动力学: 在群体生物学中,鸟群的同步飞行、鱼群的集体游动或蚂蚁的觅食路径,都展现出惊人的宏观一致性。本书将探讨如何将个体间的简单相互作用规则,提升到描述群体整体运动(如密度波或方向性同步)的有效动力学方程,展示个体选择的压力如何导致群体层面的自组织。 总结与展望: 《协同学引论》旨在向读者展示,尽管物理、化学和生物学的微观机制千差万别,但它们在宏观尺度上涌现复杂性的基本机制却具有惊人的统一性。通过掌握协同学的工具——序参量、控制参数和临界现象——读者将能够以一种更具洞察力的方式,去理解自然界中最迷人也最普遍的现象:从无序到有序的转变与创造。 本书不仅是一部理论教材,更是一张通往复杂性科学核心思想的地图。

作者简介

目录信息

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》这本书,对我而言,是一次对科学世界观的深刻重塑。在翻阅它之前,我总觉得物理、化学、生物是相对独立的学科,而这本书则巧妙地将它们连接起来,通过“非平衡相变”和“自组织”这两个普适性的概念,揭示了隐藏在它们背后的统一规律。我非常赞赏书中对“非平衡相变”的深入剖析,它让我看到了,许多我们习以为常的自然现象,例如流体中的涡旋、晶体的生长,都并非随机产生,而是系统在远离热力学平衡状态时,自发选择的一种有序形态。这种“选择”并非由外部力量赋予,而是系统内在动力学演化的结果。而“自组织”的概念,更是将这种理解推向了一个新的维度。作者用生动的例子,从宏观的宇宙结构,到微观的分子组装,再到生物体内的细胞网络,都清晰地展示了简单单元如何通过局部相互作用,涌现出宏观层面的复杂有序行为。我尤其被书中关于“信息流”和“能量流”在自组织过程中的作用的讨论所吸引,它让我看到了,生命和物质世界并非孤立存在,而是紧密地联系在一起,并在这个动态的过程中不断演化。这本书的写作风格,兼具科学的严谨与哲学的高度,它不仅仅是在传授知识,更是在引导读者去思考“秩序”的本质,以及生命如何在看似混乱的世界中孕育和发展。

评分

在翻阅《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》之前,我心中对“协同学”这个词汇充满了好奇与模糊的想象,它听起来像是某种宏大的科学哲学体系,又似乎指向一种跨学科的研究方法。然而,真正打开这本书,迎接我的却是一场严谨而又充满启发性的思想旅程。作者并非在堆砌抽象的概念,而是以一种极其清晰的逻辑框架,将看似遥远的物理学、化学和生物学现象,巧妙地编织进“非平衡相变”和“自组织”这两个核心概念之下。阅读过程中,我时常会有豁然开朗的感觉,仿佛一直以来萦绕在脑海中的那些零散的科学碎片,突然找到了它们可以归属的宏观图景。尤其是在探讨“非平衡相变”的部分,书中对诸如流体动力学中的湍流、激光的产生、甚至生物体内的信号传导等现象的深入剖析,让我深刻理解到,生命和物质世界并非总是趋于静态的平衡,反而是在持续的能量交换和物质流动中,孕育出令人惊叹的有序结构。而“自组织”的概念,更是将这种理解推向了新的高度。作者用生动的例子,展示了在没有外部指令或中央控制的情况下,简单粒子或单元如何通过局部相互作用,涌现出宏观的、高度有序的模式,这对于理解生态系统的演化、社会结构的形成,乃至宇宙自身的形成,都提供了深刻的洞见。我尤其被书中关于“序参量”和“控制参数”的阐述所吸引,它们如同理解复杂系统变化的钥匙,能够帮助我们抓住问题的本质,预测其可能的演化路径。这本书的写作风格,并非那种枯燥的技术手册,而是充满了引导性和启发性,作者仿佛是一位经验丰富的向导,带领读者一步步深入科学的腹地,去探索那些关于生命与物质秩序的根本规律。我深切地感受到了科学家们在面对自然奥秘时那种严谨求实的态度,以及他们不断突破认知边界的勇气。这本书为我提供了一个全新的视角,去审视我所接触到的每一个科学领域,也让我对“理解”这个词有了更深的体会。

评分

这本书的名字,初次映入眼帘时,就带着一种神秘而吸引人的气息:《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》。它承诺了一个跨越学科界限的宏大视野,这本身就足以勾起任何一个对科学怀有好奇心的人的兴趣。而当我真正沉浸其中时,我发现这本书远不止是一个承诺,它是一次扎实而深刻的科学探索之旅。作者以一种极其清晰且逻辑严谨的方式,引导读者进入“非平衡相变”的世界。我曾对物理学中的许多现象感到困惑,比如为什么液体的沸腾会产生复杂的对流模式,或者激光是如何从无序的光子中涌现出有序的光束。书中通过对这些现象的细致讲解,我才真正理解到,这些并非偶然,而是系统在能量输入和耗散过程中,自发选择的一种有序状态。这种“选择”并非由外部力量强加,而是系统内部动力学演化的必然结果。而“自组织”的概念,更是让这种理解得到了升华。作者用大量生动的例子,从最基础的化学反应到复杂的生物系统,展示了简单单元如何通过相互作用,在缺乏中央指令的情况下,涌现出高度有序的宏观结构。我尤其被书中关于“突触连接”、“神经网络”的讨论所吸引,它让我看到,即便是人类最复杂的意识,或许也并非遥不可及,而是可以在非平衡相变和自组织这一普遍规律的框架下得到解释。这本书的写作风格,既有科学的严谨性,又不失哲学的高度,它不仅仅是知识的传递,更是思维方式的启发。它让我开始重新审视那些我曾经习以为常的自然现象,并从中发现更深层次的规律和联系。

评分

坦白说,在拿起《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》之前,我对“自组织”这个概念的理解还停留在一些比较浅显的层面,比如蚂蚁如何协同搬运食物,或者鸟群如何形成壮观的队形。然而,这本书彻底颠覆了我原有的认知,它将“自组织”提升到了一个更为普适和深刻的理论高度,并将其与“非平衡相变”紧密联系起来,构建了一个庞大而迷人的科学体系。作者在书中对物理学中例如贝纳德对流、化学中的布鲁塞尔振子等经典案例的精彩论述,让我看到了物质世界在远离平衡态时,是如何自发地涌现出高度的结构和动力学行为。这些例子并非孤立的现象,而是体现了某种共同的普适规律。我尤其欣赏书中对于“对称破缺”这一概念的解释,它清晰地阐述了为何在看似均匀的初始条件下,系统会选择某一特定的方向或模式来演化,从而产生丰富多彩的有序结构。这对于理解从微观粒子到宏观宇宙中的诸多现象,都具有重要的启示意义。而当作者将视角转向生物学领域,例如细胞分化、胚胎发育、甚至是意识的产生时,我更是被深深地震撼了。这些极其复杂的生命过程,在协同学的框架下,似乎找到了更为简洁和统一的解释。这本书让我意识到,生命并非某种神秘的“活力”在支撑,而是能量、信息和物质在非平衡态下的动态交互,最终通过自组织机制,涌现出生命特有的复杂性和多样性。书中对于“突触可塑性”、“神经网络”等概念的引入,更是让我对大脑的奥秘产生了前所未有的好奇。整本书就像是一次精妙的科学侦探故事,作者层层剥茧,将看似毫不相关的现象,一一归入“协同学”的宏大叙事之中,让我们得以窥见隐藏在混乱表象之下的深刻秩序。

评分

《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》这本书,就像是一扇通往科学深层奥秘的大门,一旦推开,便再也无法轻易关闭。我一直对自然界中那些从无序走向有序的现象感到着迷,而这本书则为我提供了一个极其强大的理论框架来理解这一切。作者在书中对“非平衡相变”的阐述,让我明白,真正的有序并非来自于静态的平衡,而是孕育于持续的能量交换和物质流动之中。这一点在我看来,是理解生命和许多自然现象的关键。书中关于物理学中相变的例子,如流体中的对流模式,以及化学中的振荡反应,都形象地展示了系统如何在远离平衡态时,自发地涌现出复杂的、动态的有序结构。而“自组织”的概念,更是将这种理解推向了了一个全新的高度。作者通过对生物体内的各种现象,如细胞信号传导、神经网络的形成、甚至胚胎发育的分析,让我看到了“自组织”在生命科学中的普遍性和重要性。我尤其欣赏书中对于“涌现”这一概念的探讨,它解释了为何简单单元的局域相互作用,能够孕育出宏观层面才可见的复杂行为和功能。这本书的写作方式,严谨而富有逻辑性,作者并没有仅仅罗列事实,而是通过深入浅出的讲解,引导读者去思考和理解这些复杂的科学原理。它不仅仅是一本科普读物,更是一次深刻的思维训练,让我对“科学”这个概念有了更全面、更深刻的认识。

评分

《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》这本书,如同一个精巧的万花筒,将物理、化学、生物这三个看似独立的学科领域,通过“非平衡相变”和“自组织”这两个核心概念,投射出令人目眩神迷的统一图景。在阅读这本书之前,我对于“相变”的理解,仅仅停留在水结冰、水沸腾这样简单的物理过程,而作者则将“相变”的概念扩展到了更为广阔的非平衡态系统中,揭示了系统在远离热力学平衡时,所能呈现出的丰富多彩的有序形态。我印象最深刻的是书中对“协同学”的定义,它并非仅仅是描述现象,而是提供了一种理解复杂系统动力学演化的普遍框架。作者在书中用一系列生动的案例,将这个抽象的概念具体化。比如,在物理学部分,对流、激光的产生,都清晰地展示了系统如何从无序走向有序;在化学部分,振荡反应、空间结构的形成,更是展现了物质在非平衡态下的动态美感。而当作者将这些概念引入生物学领域时,我更是被深深地吸引。细胞的分化、器官的形成,甚至生物体的生长和发育,都可以从非平衡相变和自组织的角度得到更深刻的理解。书中对于“序参量”和“控制参数”的引入,就像是打开了理解这些复杂过程的钥匙,让我能够抓住现象背后的本质。这本书的语言风格,既有科学的严谨,又不乏哲学思辨的深度,它不仅仅是知识的堆砌,更是对我们理解自然界运作方式的一次深刻的挑战和启迪。

评分

阅读《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》的过程,对我来说,是一场关于“秩序”如何从“混沌”中诞生的智力探险。这本书的标题就充满了吸引力,它预示着我们将要触及的是科学中最具挑战性和最富魅力的前沿领域。作者并没有选择回避那些复杂的科学术语,而是以一种循序渐进、层层深入的方式,将“非平衡相变”和“自组织”这两个核心概念,清晰地展现在读者面前。我尤其为书中在物理学部分对“耗散结构”的阐述所折服。它打破了我过去那种“万物终将归于寂灭”的机械论观念,让我看到了在能量的持续输入和耗散过程中,系统如何能够维持甚至发展出更为复杂的有序状态。这种动态平衡的思想,对于理解宇宙的演化,甚至生命本身的意义,都提供了深刻的启示。随后,作者将这种思想延伸到化学和生物学领域,让我看到了“自组织”的普适性。从化学反应中周期性出现的颜色变化,到生物体内细胞如何协同工作形成复杂的组织和器官,这些都让我惊叹于自然界的神奇。书中关于“局部相互作用”如何孕育“全局有序”的解释,尤其让我醍醐灌顶,它让我明白了,许多看似精巧的设计,并非来自外在的强制,而是源于系统内部的自发演化。这本书的写作风格,严谨而富有启发性,作者就像一位技艺精湛的建筑师,为我们搭建了一个理解复杂系统运作的宏伟框架。

评分

坦率地说,《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》这本书,就像是一次令人兴奋的科学寻宝之旅。作者以一种极为清晰且富有条理的方式,将“非平衡相变”和“自组织”这两个在现代科学中占据核心地位的概念,呈现在读者面前。在阅读这本书之前,我对于“相变”的理解,主要局限于热力学平衡态下的相变,比如水结冰。然而,这本书彻底颠覆了我的认知,它揭示了在远离平衡态的开放系统中,如何涌现出更加丰富多彩、动态的有序结构。我尤其被书中关于物理学中“耗散结构”的阐述所吸引,它让我明白了,生命体和其他许多自然现象,并非违背热力学第二定律,而是通过与外界进行物质和能量的交换,来维持自身的有序性。随后,作者将这种思想延伸到化学和生物学领域,让我看到了“自组织”的强大力量。从化学振荡反应中呈现出的周期性变化,到生物体内细胞如何自发形成复杂的神经网络,这些都让我看到了,许多生命过程并非依赖于精密的“设计蓝图”,而是通过简单的局部相互作用,涌现出宏观层面的复杂行为。书中关于“局域规则”如何导致“全局模式”的解释,对我来说具有极大的启发意义。这本书的语言风格,既有科学的严谨,又不失哲学思辨的深度,它不仅仅是知识的传递,更是思维方式的引导,让我对“理解”这个词有了更深的体会。

评分

我一直在寻找一本能够将科学研究中的“秩序”与“混乱”之间的辩证关系阐释得淋漓尽致的书,直到我遇到了《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》。这本书的标题本身就预示着它将带领读者进入一个充满动态与变化的科学领域。作者在书中并没有回避那些最核心、最前沿的科学概念,而是以一种极为系统和深入的方式,将“非平衡相变”和“自组织”这两个看似复杂的主题,进行了清晰的梳理和阐述。我特别欣赏书中对物理学中非平衡相变的讲解,比如流体动力学中的湍流现象,它如何从相对有序的层流转变为混沌的湍流,以及系统是如何在一定的条件下,重新涌现出某种新的有序结构。这种对动态过程的深入分析,让我对物质世界的复杂性有了全新的认识。随后,当作者将视角转向化学和生物学时,我更是看到了“协同学”的强大解释力。从化学振荡反应中涌现出的周期性变化,到生物体内细胞如何自发地形成复杂的功能性网络,这些都印证了“自组织”并非一个局限于某个学科的特殊现象,而是普遍存在于自然界的基本规律。书中对“局域相互作用”如何导致“全局有序”的解释,对我来说具有醍醐灌顶的意义。它打破了我过去那种认为宏观秩序必须依赖于中央指令或全局蓝图的固有思维。这本书的写作风格,严谨而不失趣味,作者仿佛是一位经验丰富的向导,带领读者一步步深入科学的腹地,去探寻那些隐藏在现象背后的深刻规律。

评分

《协同学 引论 物理学、化学和生物学中的非平衡相变和自组织》这本书,对我来说,不仅仅是一次阅读体验,更是一次深刻的科学启蒙。作者以一种极为宏大且精妙的视角,将物理学、化学和生物学这三个看似独立的学科,通过“非平衡相变”和“自组织”这两个核心概念,巧妙地编织成了一张统一的科学网络。在阅读这本书之前,我对于“秩序”的理解,往往停留在静态的、平衡的状态。然而,这本书让我看到了,真正的、动态的秩序,恰恰孕育于“非平衡”之中。作者在书中对物理学中诸如对流、激光等现象的深入剖析,让我深刻理解到,系统在能量的持续输入和耗散过程中,是如何自发地涌现出令人惊叹的有序结构。而“自组织”的概念,更是将这种理解推向了一个新的高度。我被书中关于生物体如何从简单的细胞,通过自组织形成复杂的器官和系统所深深吸引。它让我看到了,生命并非某种神秘的“活力”在支配,而是能量、信息和物质在非平衡态下的动态交互,最终通过自组织机制,涌现出生命特有的复杂性和多样性。书中对于“突触可塑性”和“神经网络”等概念的引入,更是让我对意识的产生和大脑的运作产生了前所未有的好奇。这本书的写作风格,既有科学的严谨,又不失哲学的高度,它不仅仅是知识的传递,更是思维方式的启发,让我对“理解”这个词有了更深的体会。

评分

都是公式,花了几个小时翻完了整本书,其实其中的主要思想在《信息与自组织》和《大自然成功的奥秘:协同学》两本书中进行了更为简单易懂的介绍,这本书就相当于这两本书的数学版本

评分

都是公式,花了几个小时翻完了整本书,其实其中的主要思想在《信息与自组织》和《大自然成功的奥秘:协同学》两本书中进行了更为简单易懂的介绍,这本书就相当于这两本书的数学版本

评分

都是公式,花了几个小时翻完了整本书,其实其中的主要思想在《信息与自组织》和《大自然成功的奥秘:协同学》两本书中进行了更为简单易懂的介绍,这本书就相当于这两本书的数学版本

评分

都是公式,花了几个小时翻完了整本书,其实其中的主要思想在《信息与自组织》和《大自然成功的奥秘:协同学》两本书中进行了更为简单易懂的介绍,这本书就相当于这两本书的数学版本

评分

都是公式,花了几个小时翻完了整本书,其实其中的主要思想在《信息与自组织》和《大自然成功的奥秘:协同学》两本书中进行了更为简单易懂的介绍,这本书就相当于这两本书的数学版本

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有