同步(美國史蒂芬·斯托加茨著書)

內容簡介

● 成千上萬隻同步閃爍的螢火蟲，整齊劃一收縮的心臟起搏細胞，上萬億個在超導體中一致前進的電子……這些我們身邊的同步現象，都指向了某種自組織現象，有關這種秩序的自發產生，是許多科學家終其一生研究的主題。而研究表明，持續、自發的同步現象與“耦合振子”的運動密切相關。

● 耦合振子究竟如何自發同步？在什麼條件下同步？什麼時候同步不可能出現，什麼時候又不可避免？當失去同步時，會出現什麼樣的組織形式？我們正在努力學習的一切，其實際意義是什麼？通過閱讀本書，回答這些問題，我們將遇見一個隱藏的美麗世界，一個只有通過數學才能看到的世界。

●除了理解同步現象本身，讀者還將與作者一起體驗在科學戰壕中工作的諸多感受——曲折的探索、碰壁的苦楚、新發現的興奮、從學生到同事再到導師的蛻變。閱讀本書將是一種難得的樂趣！

史蒂芬·斯托加茨

●哈佛大學博士，曾擔任哈佛大學和麻省理工學院講師。

● 1994年成為康奈爾大學套用數學教授，在混沌理論和複雜性理論方面的開創性研究工作獲得了廣泛認可。

●在職業生涯中獲獎無數，包括麻省理工學院教學獎和美國總統青年研究員獎。

螢火蟲同步閃爍的壯觀景象是自然界的一大奇觀，同時這一現象也是科學界的未解之謎。是誰在“指揮”著成千上萬的螢火蟲共同跳起這樣奇特的舞蹈？科學家通過將螢火蟲抽象為“振子”研究發現，生命現象中總是存在一種持續的、節律性的同步。

02腦電波研究：同步發生的條件

控制論先驅維納通過研究腦電波，揭示了同步產生的條件——振子通過彼此之間的“頻率牽引”實現同步，這是自然界基本的自組織機制之一。隨後，幾位科學家各抒己見，在數學上解釋了生物振子如何同步這一問題。

03睡眠周期：同步與非同步的鬥爭

人體記憶體在一個生物鐘，數百萬年的進化使得我們的身體可以自動與晝夜更替協調一致。睡眠周期和晝夜節律同步是大自然給人類的饋贈。這種同步一旦紊亂就會引發嚴重的問題。科學研究發現了這種規律，但對規律的基礎仍一無所知。

第二部分發現同步

04蒼茫的宇宙：同步無處不在

無生命體之間也存在同步現象。同步不依賴於智慧型、生命和自然選擇，它源於深刻的萬物之源：數學和物理定律。同步研究帶來了雷射、電網和全球定位系統，甚至地球上的水也可能是太空尺度的同步現象所賜。同步是蒼茫宇宙的背景聲。

05量子的合唱：同步無孔不入

宏大的同步現象可以發生在宇宙這個大的尺度上，而在物質深處，在量子尺度上發生的同步現象更為驚人和反直覺。量子粒子的同步超越了一切巨觀現象，超導就是量子領域同步現象的完美套用。