#混沌到有序#

周三晚上举办于津南中心图书馆的读书会，本是无意参加，但被其报告的题目所吸引：万物生于有，有生于无–《从混沌到有序》，本想着是和专业相关的交流会，但发现主讲老师是药学院的副教授，第一感觉，看来这次要去尝试一下全新的思想，在到会场的时候还犹豫不决要不要留在这，但很庆幸各种机缘巧合参与这次谈话。
主讲人： 孙涛
南开大学药学院副教授，美国MOFFITT癌症中心博士后，天津早起成药性评价重点实验室主任
书目介绍： 《从混沌到有序》

导引问题：自然与人文的交汇点，时间有方向吗？未来可预知吗？生命是什么？疾病又是什么？
《从混沌到有序》是比利时著名科学家，诺贝尔获得者伊·普利高津教授（少有的将诺贝尔化学奖授予理论化学家）撰写的一本关于当代自然哲学问题的著作。
作者根据自然科学的最新成果，特别是耗散结构理论等非平衡系统自组织理论的新进展，讨论了自然界的可逆性和不可逆性，对称性和非对称性，决定性和随机性，简单性和复杂性，进化和退化，稳定和不稳定，有序和无序等一些列重要的范畴。作者对热力学第二定理的内容和意义做了新的解释，论述了“时间之矢”的意义，提出了生命形式的新定义。
作者总结了三百年来近代自然科学的发展的历史，把科学的演进放在一定的文化背景之中加以考察，指出应当把动力学，热力学，物理学与生物学，自然科学和人文科学，西方文化传统和中国文化传统结合起来，形成一种新的科学观和自然观。

任正非：逼近摩尔定理香农定理，此前的一些基础理论必须有颠覆性的突破。

任正非在《以创新为核心竞争力为祖国百年科技振兴而奋斗》的讲话中提到：“华为现在的水平尚停留在工程数学、物理算法……等工程科学的创新，尚未真正进入基础理论研究。随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限，而世界面对大信息流量、低时延的理论还未创造出来，华为已感到前途茫茫，找不到方向。华为已前进在迷航中。重大创新是无人区的生存法则，没有理论突破，没有技术突破，没有大量的技术积累，是不可能产生爆发性创新的。”但比特究竟测量的是什么呢？香农的回答是：“用于测量信息的单位”。在香农眼中，信息是和长度，重量这些物理属性一样，是种可以测量和规范的东西。由于对于通信系统而言，其传递的信息具有随机性，所以定量描述信息应基于随机事件。香农在[1]中提到，任何信息都存在冗余，冗余大小与信息中每个符号（数字、字母或单词）的出现概率或者说不确定性有关。简单点来说，这个定律就是引导人们如何更加高速的传输信息，如果说香农定律失效，那就意味着信息的传输速度达到了极致，就要另辟蹊径了。信息传输就离不开半导体，在半导体的行业中也有一个定律这个定律就是摩尔定律“，摩尔定律是由Intel的创始人之一摩尔戈登提出来的。摩尔定律的内容就是集成电路上的晶体管，每过18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度，但是问题来了，随着芯片制造工艺的升级10nm、7nm…这已经是接近物理极限了，电信号的传输是需要里边的原子进行传输的，但是原子再小也是有直径的，总不可能把原子切成两半吧。摩尔定律的内容就是集成电路上的晶体管，每过18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度，但是问题来了，随着芯片制造工艺的升级10nm、7nm…这已经是接近物理极限了，电信号的传输是需要里边的原子进行传输的，但是原子再小也是有直径的，总不可能把原子切成两半吧。所以很现实的一个问题，这两大定律的终结就意味着，现在的通信技术和半导体技术到达了极限，想要在继续下去，除非另辟蹊径，以前的所有一切都要推倒重来，这其中涉及的技术太多了。任正非的演讲中说到华为的技术已经摸到了理论的上限，进入无人区。

气象学家洛伦兹通过程序各种参数的调节来预测将来几天的天气，发现在某一参数小数点后改动一点，也会对最终的结果造成巨大的差异。

蝴蝶效应气象学家洛伦兹提出一篇论文，名叫「一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在Taxas州引起龙卷风？」
论述某系统如果初期条件差一点点，结果会很不稳定，他把这种现象戏称做「蝴蝶效应」。就像我们投掷骰子两次，无论我们如何刻意去投掷，两次的物理现象和投出的点数也不一定是相同的。洛伦兹为何要写这篇论文呢？
这故事发生在1963年的某个冬天，他如往常一般在办公室操作气象电脑。平时，他只需要将温度、湿度、压力等气象数据输入，电脑就会依据三个内建的微分方程式，计算出下一刻可能的气象数据，因此模拟出气象变化图。
这一天，洛伦兹想更进一步了解某段纪录的后续变化，他把某时刻的气象数据重新输入电脑，让电脑计算出更多的后续结果。当时，电脑处理数据资料的速度不快，在结果出来之前，足够他喝杯咖啡并和友人闲聊一阵。在一小时后，结果出来了，不过令他目瞪口呆。结果和原资讯两相比较，初期数据还差不多，越到后期，数据差异就越大了，就像是不同的两笔资讯。而问题并不出在电脑，问题是他输入的数据差了0.000127，而这些微的差异却造成天壤之别。所以长期的准确预测天气是不可能的。

由白蚁洞穴想到的：生物的种群都倾向于一种自组织能力。

人类在某种情境中也会有明确的自组织行为。比如，工作中亲密接触的女性的月经周期会趋向于一致。问题：组织应该怎样通过学习，变得像生物团体一样“自组织”？
规则1：将命令控制式的团体变成分布式领导结构的自组织团体。
规则2：成员及时发出信息，而不是团队发出命令
规则3：每个人都需要广播
规则4：单项通讯更好（即：传出信息者不需得到回应，如若等待回应会加大降低团队的快速性
规则5：规则行动，不需要询问（许可授权

熵增

结论：
1:如果没有外部能量的输入，封闭的系统趋向于越来越混乱
2：如果要让一个系统变得更加有序，必须有外部能量的输入
3：当一个系统变得更加有序，必须有外部能量的输入
除了在物理世界，社会以及商业的世界，熵增也是无序的，不可避免。
亚马逊创始人贝佐斯在1998年亚马逊致股东的信里提到了“反熵“一词。有一个重要的前提条件就是–熵增是发生在封闭系统内部的。所以避免熵增的有效方法就是，建立一个能够与外界不断进行能量和物质交换的流动的开放系统。
那么这个开放系统就是耗散结构
进一步解释：流动的开放系统之所以能够避免熵增是因为在于外界的交换中，会使得整个系统产生耗散，同时产生负伤熵。所以在低效的过程之中，系统能够从原来无序的状态趋势转变成有序的状态。
有两个最关键的条件
1：这个系统必须不断地原理平衡，不能静止，不能沉寂
耗散结构理论强调非平衡态是有序之源，这一点推演到society就是竞争，竞争就是一种非平衡状态，具体实现在企业的内部，它是存在的。
2：这个系统是一个开放的系统
鼓励的，封闭的系统是无法产生熵减的
所以在竞争的过程中强调开放性，赋能员工的原因。

人以及生命体的存在的生物意义是自然界为了使得地球快速冷却。所以将人类独立于自然之外的看法是不正确的。

1963年美国气象学家洛伦兹提出了混沌理论，非线性系统具有的多样性和尺度性。混沌理论解释了决定性系统可能产生随机的结果，该理论的最大的贡献就是用简单的模型获得明确的非周期结果。
混沌理论认为：在混沌系统中，初始条件十分微小的变化，经不断方法对未来状态会造成极其巨大的差别。混沌系统对外界的刺激反应，比非混沌系统快。
混沌系统的三个性质：
1：受初始状态影响的敏感性，初始条件非常微小的变动导致最终状态的巨大的差别。
2：具有拓扑混合性。不严格的说，系统会将初始空间的拓扑性质彻底打乱，使得任何初始状态变换到其他任何位置。
3：周期轨道稠密，即在任何初始值附件都可以找到具有周其轨道的值。
了解这些可以得出：过去所认为，简单的原因必定会产生简单的结果，这意味着复杂的结构必然会有复杂的原因，但现在知道，简单的原因可以产生复制的结构，并且，知道规律不等于可以预言未来的行为。

肿瘤的研究：
羽化现象：肿瘤巨细胞抛出肿瘤干细胞。
原位癌：显微镜下刚刚可见，先形成一个大细胞，不断分裂，形成癌症。

问题：为什么会出现一个多核的大细胞?
观察到：桑葚胚到子宫的过程，到子宫之后会自动识别子宫内膜，在子宫内膜上之后发育成囊胚。
肿瘤的结构与桑葚胚的形成比较相似，肿瘤的产生来源于生殖的异常。肿瘤的产生原因：异位胚胎发生理论。人类怀胎的过程重现了单细胞发育到人的整个过程，这也是一个自组织的过程。
桑葚胚的产生都是在一个恶劣的环境下产生的。
在一个远离平衡状态的条件之下，寻求生存的大细胞就产生了，所以就产生了巨细胞，他的目的就是寻求新的生存，而在45岁之后身体就容易进入失衡的状态，就容易生成肿瘤.
胚胎足迹：这个概念来自于，胚胎发育的过程中如果在某一个阶段阻断发育，发育的成体可能是无脊椎动物，脊椎动物，鱼类，鸟类，哺乳类，大猩猩，人。
问题：婴儿为什么会有肿瘤？
来自于母体的携带，即其中的肿瘤的巨细胞都是来源于与胎儿同时的桑葚胚没有发育而是寄生在了胎儿身上。

对于肿瘤的治疗会刺激它转移。类似于原生动物趋利避害的行为。

阿米巴原虫散开之后是单个的细胞，聚集起来是整体的鼻涕虫，不同部分的虫会变成具体的分工，自组织的典型。当受到刺激的时候就会分散成阿米巴原虫，当安定之后又会聚集，聚集的原因是因为可以获得更大的进食效率。这和肿瘤的转移非常相似。
治疗肿瘤的时代：
强暴治疗时代->靶向药时代->免疫时代->新时代->？
免疫时代：因为身体自身的免疫细胞无法自己识别，所以放任恶性肿瘤的生长。
新时代：让形成肿瘤的巨细胞“化学流产”。

未来不可预知性：未来是不可预知的。

学术发展过程：经历一个井喷形成平台，到达极限，新的井喷。即当前没有办法实现突破的时候，便会有新的理论产生而导致科学的爆发，混沌学浸润于各个学科领域之中。
轴心时代：公元500年，欧洲：苏格拉底，亚里士多德，亚洲：孔子
文明大爆发
文字的产生时间为什么在相同的历史时期，都可以利用混沌学来解释。
奇异吸引子：奇异点。生活中常见的：在一个时间段，会有不同人因为不同原因联系你。次贷危机的规律性。
虫洞：在量子力学，拓扑学里的奇异点。
量子力学中的世界观是迭代。

利用分形几何学来研究肿瘤形态从而预测什么样的肿瘤会产生转移。

分形几何学：在二十世纪七十年代，法国数学家曼德尔勃罗特在他的著作中探讨了英国的海岸线有多长？这个问题依赖于测量时所使用的尺度。数学家寇赫从一个正方形的“岛”出发，始终保持面积不变，把它的“海岸线”变成无限曲线，其长度也不断增加，并趋向于无穷大。以后可以看到，分维才是“寇赫岛”海岸线的确切特征量，即海岸线的分维均介于1到2之间。这些自然现象，特别是物理现象和分形有着密切的关系，银河系中的若断若续的星体分布，就具有分维的吸引子。多孔介质中的流体运动和它产生的渗流模型，都是分形的研究对象。这些促使数学家进一步的研究，从而产生了分形几何学。
湍流是自然界中普遍现象，小至静室中缭绕的轻烟，巨至木星大气中的涡流，都是十分紊乱的流体运动。流体宏观运动的能量，经过大、中、小、微等许多多度尺度上的漩涡，最后转化成分子尺度上的热运动，同时涉及大量不同尺度上的运动状态。要描述湍流现象就需要借助流体的的“无标度性”，而湍流中高漩涡区域，就需要用到分形几何学。
分形几何学是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学。相对于传统几何学的研究对象为整数维数，如，零维的点、一维的线、二维的面、三维的立体乃至四维的时空。分形几何学的研究对象为非负实数维数，如0.63、1.58、2.72、log2/log3（参见康托尔集）。因为它的研究对象普遍存在于自然界中，因此分形几何学又被称为“大自然的几何学”。
一个数学意义上分形的生成是基于一个不断迭代的方程式，即一种基于递归的反馈系统。分形有几种类型，可以分别依据表现出的精确自相似性、半自相似性和统计自相似性来定义。虽然分形是一个数学构造，它们同样可以在自然界中被找到，这使得它们被划入艺术作品的范畴。分形在医学、土力学、地震学和技术分析中都有应用。
分形几何学在动物的形态，均匀的花纹上可以惊醒解释。原来是三五个规律的点，然后随着胚胎个体的发育，进行分形，进而发育成全身都是规律的。

给我们的启示：将来能够站在一个更广远的视角去看待本学科中的天花板问题，在学习的过程中接受新的思想，将各个学科之间连通起来，建立自己的思维方式和判断体系。