复杂性的刻画与“复杂性科学”

近些年来 ,关于“复杂性”、“复杂系统”乃至“复杂性科学”的议论在国内外颇为流行 .出现了大批讨论“复杂性科学”的专著和文集 ,召开了许多以“复杂性”为论题的会议 .中国的“复杂性热”固然有偏好“新”提法的科学管理人士起了推波助澜的作用 ,但这也确实反映出科学发展的一种趋势 .自然科学在宇观、宏观和微观三个前沿发展着 .探索宇宙演化奥秘和微观世界结构的两个尖端 ,涉及愈益庞大的投资和设备 ,往往成为单个国家难以独立支持的项目 .美国前几年下马的超级超导对撞机和现仍在巡天的哈勃望远镜是两个实例 .当今世界上 ,有幸直接从…     

非线性科学促进科学观和科学方法的转变

 非线性科学本身是研究自然界中复杂现象和规律的一门学科,被誉为与相对论、量子力学相齐名的２０世纪三大科学理论之一．但在过去很长一段时间内,非线性并不被重视,直到２０世纪６０年代中期,随着科学家们在两个极端方向取得突破,一是发现了“孤子”是一类非线性方程的解,二是发现相对简单的系统中存在着对初值极为敏感的复杂运动,大大加快了非线性科学的研究步伐．目前非线性科学逐渐发展成为以混沌理论、分形理论、协同学等为代表的系统科学．其贯穿信息科学、生命科学、空间科学、地球科学和环境科学等研究领域．一方面非线性科学中各门学科空前地交叉与渗透,研究中解析、计算、实验三种方法并用,其研究方法达到空前地交互与综合．     

STS教育在高校物理教学中的渗透

21世纪,"STS"教育已成为当代理科教育一个新的发展方向.它是研究科学(Science)、技术(Technology)、社会(Society)三者相互作用关系的复杂而庞大的系统学科.目的是培养社会公民具有基本科学知识和逻辑推理能力,有解释和解决生活中各种具体问题的能力;具有科学、技术、社会的价值观和决策能力,能在社会环境中作出正确决策.     

光合作用研究中国有突破

 关于植物进行光合作用的机理研究,几百年来一直是科学研究的一个重大课题。最近,我国科学家率先独立完成了这一课题的核心问题研究。国际权威科技期刊《自然》以封面和评论文章的形式发表了我国科学家的研究成果。     

从物理学的发展看跨学科研究

 当前,一门新兴的学科正在悄然发展,那就是跨学科学,它是在跨学科研究蓬勃发展的形势下诞生的。运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行综合研究,称为跨学科研究。科学发展运动的规律表明,科学在高度分化中又高度综合,形成一个统一的整体。21世纪,不同学科间的联系将更为深刻与广泛。世界许多重大科学技术的突破都是从多学科的角度,运用多种知识、理论和方法才得以解决的。物理学是一门重要的基础科学,是探讨物质结构和运动基本规律的前沿学科。物理学每一次在探索未知的物质结构和运动基本规律的重大突破都带来新领域、新方向的发展。实际上,物理学的发展本身就包含着跨学科研究的成果。     

经济金融中的自组织临界性

 复杂性科学在最近二三十年取得了突破性进展, 目前从这个学科中发展起来的许多范式和方法都已经渗透到多门传统学科并与其不断融合促成了各种门类的交叉学科和方向。其中自组织临界性就是复杂性科学领域发展出来的一种独特方法, 也是理论物理学家对理解复杂系统的一般规律的一个最重要的贡献。在理解和解释由大量个体通过相互作用所导致的复杂系统时空长程相关特性问题上, 自组织临界性理论提供了一种非常新颖和通用的机制方法, 其应用领域涵盖了物理学、地学、生物学、经济学等多门学科以及它们的交叉方向。本文重点介绍自组织临界模型在经济金融系统中的可能应用及其发展前景。     

上海光源在生命科学中的应用

 生命科学包含涉及生命和生物有机体科学研究的许多分支，研究对象包含微生物、植物和动物，包括人类。经过几个世纪的发展，生命科学已经从单纯的描述逐渐发展成了一门理论、计算、实验等多领域交叉学科。自DNA双螺旋结构模型的提出以来，生命科学迈进了崭新的层次——分子生物学的层次，迄今为止，生命科学已经发展成了一门包含众多分支学科的科学体系。生命科学和生物技术，包括基因工程、合成生物学、基因组学和蛋白质组学，已经给人类健康带来了显著的改善。生命科学的发展有助于提高生活质量和标准，并在卫生、农业、医学、制药和食品科学领域得到广泛应用。蛋白质科学是生命科学的一个重要分支，在人类对于自身健康问题广泛关注的今天，蛋白质科学对于理解疾病的分子机制以及新药的开发都产生了强烈的影响，蛋白质科学也为生命科学和生物技术的发展提供了基础支持。     

纳米材料的分类及其物理性能

 纳米技术是20世纪80年代末迅速发展起来的一门交叉性很强的综合学科,是在0.1-100纳米尺度上研究和利用原子与分子的结构,特性及其相互作用的高新技术。著名的诺贝尔奖获得者费恩曼在60年代就预言:如果对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,物体就能得到大量的异乎寻常的特性。他所说的物体就是现在的纳米材料。纳米材料研究是目前材料科学研究的一个热点,纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。1.纳米材料的分类以“纳米”来命名的材料是在20世纪80年代,它作为一种材料的定义把纳米颗粒限制到1-100ｎｍ范围。     

上海光源在生命科学中的应用

<正>生命科学包含涉及生命和生物有机体科学研究的许多分支,研究对象包含微生物、植物和动物,包括人类。经过几个世纪的发展,生命科学已经从单纯的描述逐渐发展成了一门理论、计算、实验等多领域交叉学科。自DNA双螺旋结构模型的提出以来,生命科学迈进了崭新的层次——分子生物学的层次,迄今为止,生命科学已经发展成了一门包含众多分支学科的科学体系。生命科学和生物技术,包括基因工程、合成生物学、基因组学和蛋白质     

金融市场的宏观建模和微观建模——从金融海啸与市场风险谈起

金融市场是一个复杂系统,高风险大波动危象频仍,而传统经济金融理论对此无能为力.文章从复杂性科学视角出发,通过市场宏观建模,描绘出当前金融海啸一幅泡沫演化和湮灭的图像.文章进一步论述了一个基于市场微观模型的计算实验金融学框架,认为金融学应当重建唯象学框架,并指出金融物理学在经济学科学革命中的重要性.     

我国物质结构研究的大型实验平台

古往今来,人们一直在思考和探索这样一个问题:我们赖以生存的物质世界,大到天体宇宙,小至微尘粒子,空间是怎么构成的?这,仍然是21世纪科学的前沿课题。孔子曰:"工欲善其事,必先利其器",说的是工具的重要性。近年来,国家投资建设一批重大科学设施,用于开展从粒子层次、原子核层次、原子-分子层次、地球层次、星系层次乃宇宙层次的物质结构前沿研究,包括北京正负电子对撞     

人类认识从追求“简单性”走向探索“复杂性”(下)——科学发展的人文历程漫话之十六

论述了追求"简单性"与探索"复杂性"的关系,介绍了当前"复杂性"研究的主要领域——非线性科学,论证了非线性是系统"复杂性"的根源.     

系统生物学中的物理问题

在20世纪末到21世纪初的十多年里,生命科学,特别是分子生物学发生了令世人瞩目的变化.生命科学研究飞速发展使人们相信21世纪是生命科学的世纪.与此同时,人们也越来越清楚地意识到生命科学研究的质的飞跃不可能由生物学家独立完成.数学、物理、化学、力学、信息科学在生物学研究中必将担任越来越重要的角色.文章通过介绍几个作者参与的系统生物学研究工作,探讨物理学在系统生物学中应该并能担任的角色.     

贝尔纳和《科学的社会功能》

正现在是科学昌明的时代,生活和工作中处处离不开科学。科学拓宽了我们的眼界,推动了社会的进步。科学研究的对象包括了自然界和人类社会的方方面面,那么问题来了:科学本身是不是科学研究的对象呢?你还真问对了,科学确实有这么一个分支,其研究对象就是科学本身,这个分支的名字叫作科学学,就是"科学的科学"(Science of Science)。著名科学家贝尔纳(J. D. Bernal, 1901～1971)就是这门学科的创始人,他在1939年出版的著作《科学的社会功能》奠定了这门学科的基础。     

生命科学中的物理问题讲座第八讲人脑电图的复杂性

利用非线性动力学复杂性的测度研究了人脑电图在不同的功能状态下的信息传递，并定义了不同层次的复杂性的测度，认为这种方法可作为研究人脑高级功能的一种方法。     

电声学科的跨越特点和应用进展

本文综述了电声学科由于具有跨越科学与艺术两大领域和跨越多种学科的性质所带来的研究和应用特点,提出了几项近些年值得重视的应用领域和可能发展趋势,希望引起同仁讨论。鉴于我国在其中有些方面有突出成绩,本文将特别加以介绍,也希望得到大家的关心。本文还有一个附带的期望：促进非电声学科的声学工作者了解和关心电声学科的核心。     

漫谈社会物理学

进入21世纪以来,社会系统的复杂性已经逐步成为科学研究的热点领域,社会物理学利用物理学的思想和方法研究社会问题,已经取得了不少成果.文章首先简要回顾了社会物理学发展的历史,然后简要介绍了当代社会物理学的研究问题和成果,主要包括行人动力学、社会网络分析和舆论动力学三个方面.涉及社会力作用下行人的运动以及所表现出的群体行为、社会网络结构分析的基本概念,特别是社团结构的定义及其探测方法、基于自旋相互作用的舆论形成模型和相变行为等.     

第2届复杂性科学和经济物理学的理论与应用学术研讨会

20 0 1 8 2 2— 2 6由中国科学技术大学非线性科学中心、中国原子能科学研究院复杂性科学研究中心和广西师范大学联合主办 ,广西师范大学承办的第二届复杂性科学和经济物理学的理论与应用学术研讨会 ,拟于 2 0 0 1年 8月2 2— 2 6日在桂林市广西师大内召开 .会议将邀请国内外著名学者以系列讲座和学术报告的形式介绍复杂性科学的基本问题、研究方法和所取得的最新成果 .同时也为在经济物理学和金融复杂性、复杂适应性系统模型、混沌和分形理论 ,混沌的控制与同步、非线性动力学、非平衡统计物理、环境与生命科学、非线性数学等研究领域的知…     

第26届全国中学生物理竞赛中的科学探究问题

  没有探究,就没有科学。科学探究,是指科学家在研究自然界的科学规律时所进行的科学研究活动。20世纪80年代后,我国和一些发达国家将科学探究作为一种教学方法引入到教学过程中,让学生处于动态、开放、生动、多元的学习环境中,使学生通过类似科学家的探究过程理解科学概念和科学探究的本质,并培养科学探究能力,从而将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探索过程转化,使学生从被动接受知识向自主学习转化。重视科学探究是我国新一轮基础教育改革的核心。科学探究的形式是多种多样的,有提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等几个要素。科学探究既是物理课程的重要内容,又是重要教学方式;既是学生学习的学习目标,又是物理学习的重要方法。 随着新课程改革的不断推进,科学探究的理念日益深入人心。我们发现不仅在近几年的高考物理试题中出现了大量的科学探究问题,而且物理竞赛也用越来越多的试题彰显科学探究的理念。     

格子复杂性和符号序列的细粒化

提出一种新的有限长一维符号序列的复杂性度量——格子复杂性，建立在Lempel Ziv复杂性和一维迭代映射系统的符号动力学基础上.同时提出了符号序列的细粒化方法，可与格子复杂性以及Lempel Ziv复杂性结合.新度量在细粒化指数较小时与Lempel Ziv复杂性基本一致，在细粒化指数增大时显示出截然不同的特性.以Logistic映射为对象的计算实验表明，格子复杂性对混沌区的边缘最敏感.最后还讨论了上述复杂性度量的其他一些重要性质. 关键词： 混沌 复杂性度量 格子复杂性 细粒化