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.     

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。     

复杂性科学的几大学派及其研究特点

 近几十年来,国际学术界出现了一门新学科---复杂性科学,它致力于复杂系统理论与现有传统学科交叉的研究,目前已掀起了一股研究复杂性和非线性问题的热潮,数学家、物理学家、经济学家、生物学家和计算学家等都在共同开展这一问题的研究,复杂性科学将成为一个驾驭在21世纪生命科学、信息科学、材料科学等高新领域之间的一个横断学科,被誉于“21世纪的科学”。本文从哲学角度分析了现代科学中还原论和简单性思维方式的起源以及复杂性科学诞生的背景,研究了目前复杂性科学研究的几大学派的基本特征,指出应汲取各大学派的优点,结合我国的实际情况,全面推进我国的复杂性科学研究。     

现代物理学与当代科学哲学的关系

物理学与哲学的关系十分密切．古代物理学实际上就是自然哲学的主要组成部分，哲学是随着自然科学的发展而发展的．     

系统科学:联结自然科学与人文社会科学的桥梁——科学与人文漫话之十五

论述了系统科学产生的历史及系统科学的基本内容,分析并论证了系统科学已成为联结自然科学与人文社会科学的桥梁.     

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．     

分形与非线性科学

当自然科学刚从神学中解放出来时,可以说是大量地继承了古希腊哲学家的思想和方法。伽利略,作为近代自然科学奠基者,第一次为自然科学创立了两个法则,观察实验和量化方法。伽利略用他自己制造的望远镜观察太阳系的运行,在铁塔高处向人们演示两个铁球同     

自然科学研究中的"纠错机制"及其推广——科学与人文漫话之十二

论述了自然科学研究中“纠错机制”的理论基础、实施步骤及其推广到人文社会科学研究中的有关问题．     

Organic Surface Science: Creating Order And Complexity Using Self-Assembly

Surfaces of organic materials are receiving an increased attention since their physical and chemical properties can be tailored very specifically by the choice of an appropriate organic molecule. The fabrication of well-defined organic surfaces with a high degree of structural order, however, is not straightforward. In many cases the preferred route is to deposit organic molecules on a solid, inorganic substrate. The growth of soft matter, molecules, on hard matter, metals, semiconductors or insulators, however, requires a detailed understanding of the substrate-adlayer interaction on a molecular level. Here we will discuss typical problems encountered in the epitaxy of organic molecules on inorganic substrates. Some basic concepts are outlined and illustrated, with particular emphasis on the epitaxial growth of organic semiconductors relevant for making molecular electronics devices and on the formation of selfassembled organothiolate monolayers on metal surfaces.     

对《物理与文化》一文的反响

本刊2004年开辟“物理与文化”专栏以来，得到读者、作者的关怀与支持；大家希望“物理与文化”栏目为科学文化与人文文化的沟通与融合多作贡献；同时，也为物理教学改革，实现“三维教学”目标提供参考素材．为此决定拓展“物理与文化”专栏的内容及形式，设想如下．1．继续办好“物理与艺术”、“物理与体育”……文化技术层面的专题．2．内容扩展(1)精神层面：物理学工作者(不仅包括物理学家，也包括一般物理学工作者，还包括有志于物理学的青年学子)的人生追求，思想风貌，情感、态度、价值观、信仰……(2)教育层面：物理教学中的文化视角，“以人为本”、“面向全体学生”、“尊重个性、爱护人才”的文化气氛，学派、名校与校园文化，在物理教学中科学与人文的沟通与融合等．(3)理论层面：有关物理文化或物理与文化关系的理论研究、阐述、学术争论等．3．形式可多种多样，包括论文、散文、杂文、诗词、通信、格言、对话、书评……作为“拓展”的开端，本期发表了郭雅生等同志呈陈佳洱院士的信和著名物理学家彭桓武先生的诗选．     

The Computational Complexity of Sandpiles

Journal of Statistical Physics - Given an initial distribution of sand in an Abelian sandpile, what final state does it relax to after all possible avalanches have taken place? In d≥3, we...     

指南针从"理"到"文"——从物理学出发进行"文理综合"的探索

编者按:目前在我国掀起了新的基础教育改革浪潮,提出了新的教育理念,制定了课程标准,新编写的教材已在少数地方试用.面临这种形势制约改革成败的重要问题之一--新的评价体系,亟待改革完善.此文既涉及课程的构建,也涉及评价和测量.发表此文意在引起广大读者对这些问题的关注,并积极参加讨论.     

Network Geometry and Complexity

Higher order networks are able to characterize data as different as functional brain networks, protein interaction networks and social networks beyond the framework of pairwise interactions. Most notably higher order networks include simplicial complexes formed not only by nodes and links but also by triangles, tetrahedra, etc. More in general, higher-order networks can be cell-complexes formed by gluing convex polytopes along their faces. Interestingly, higher order networks have a natural geometric interpretation and therefore constitute a natural way to explore the discrete network geometry of complex networks. Here we investigate the rich interplay between emergent network geometry of higher order networks and their complexity in the framework of a non-equilibrium model called Network Geometry with Flavor. This model, originally proposed for capturing the evolution of simplicial complexes, is here extended to cell-complexes formed by subsequently gluing different copies of an arbitrary regular polytope. We reveal the interplay between complexity and geometry of the higher order networks generated by the model by studying the emergent community structure and the degree distribution as a function of the regular polytope forming its building blocks. Additionally, we discuss the underlying hyperbolic nature of the emergent geometry and we relate the spectral dimension of the higher-order network to the dimension and nature of its building blocks.