《大自然如何运作》（订购）

［丹麦］帕·巴克 著

北京大学出版社

序

中国科学院院士　汤超

　　1986年我从芝加哥大学毕业后，去到布鲁克海文国家实验室凝聚态理论组从事博士后研究。那是一个科研氛围非常自由的地方，经过一段时间的思考后，我决定试试f/1噪声问题的研究。这是一个自然界广泛存在的现象，我在研究生期间就对它着迷。我把想法告诉了巴克（PerBak）教授和维森费尔德（KurtWiesenfeld）博士，他们也很有兴趣，于是就有了书中第二章里描述的故事。我的办公室，就在那个咖啡屋隔壁。那是一段非常有趣的时光，典型的由好奇心驱动的自由探索、交流碰撞。记得我们第一篇文章（书中图9描述的工作）被接收的那天，我和维森费尔德去实验室的小餐厅吃了一顿汉堡包来庆祝。从那以后，我就爱上了汉堡包。

　　复杂系统科学的研究对象涵盖非常广泛，从自然到社会，通常也都会涉及学科的交叉，这些从本书中可窥见一斑。自组织临界性思想试图为复杂系统中的跨尺度现象提供一种普适而简单的机制上的解释，是一种全新的思维。也正因如此，它在相当广泛的领域启发了许多后续研究。

　　科学发展到今天，大家越来越认识到我们面对的许多问题需要从复杂系统的角度、从多学科交叉的角度去思考。霍金（StephenHawking）曾说，21世纪将是复杂系统的世纪；2021年的诺贝尔物理学奖也颁给了复杂物理系统方面的工作。在这个背景下，北京大学出版社决定出版此书的中译本修订版，可谓恰逢其时。

　　在这本书里，巴克教授将自组织临界性理论及其在一些领域中的应用以深入浅出的方式介绍给大家，并在其中穿插了不少故事，使它的可读性很强，让读者脑洞大开。希望此书能像巴克教授所期望的那样，进一步激发读者，尤其是青年朋友们对大自然的热爱、对科学的兴趣和热情。也希望读者能从中领略到从事科学研究的极大乐趣。

　　对具有相关专业背景知识的读者，我建议读此书时不要太注重严谨性和技术细节。一方面，就像巴克教授说的，科普读物所要求的通俗性使其不可能像科学期刊那样简洁而准确。另一方面，对自组织临界性更应该是从概念上去理解。我们构建“沙堆模型”是为了更形象地阐述自组织临界性的概念，而不是要真的去模拟海滩边的沙堆。打个比方，统计物理中的理想气体模型对热力学和统计物理的发展至关重要，但大自然中并不存在完全理想的气体。

　　在此，让我引用一段著名物理学家安德森（P.W.Anderson）的话：

　　我觉得自组织临界性思想不一定是对这个或那个类似问题的正确和唯一解，而是具有代表下一阶段物理学的范式价值。20世纪的物理学构建了层级结构，在每个层次内都有着清晰的理论框架：原子与分子理论、核物理、量子色动力学、弱电理论、量子多体理论、经典流体力学、分子生物学，等等。在21世纪，一个可能发生的革命将是在不同层次之间构建理论框架，或者构建具有尺度不变性或跨尺度的理论框架。前者的范式是对称破缺，后者的范式是自组织临界性。

　　此书的英文版于1996年出版。李炜和蔡勖两位老师将此书翻译成中文，于2000年出版了中文版。这次的中译本修订版对原译文进行了认真细致的校对与修订工作，做了许多修改。这一切都要感谢我们实验室的前任和现任成员。具体分工如下——第一章：闫嘉伟、方美琛、王彬；第二、三章：秦山山、刘波、刘雨轩；第四章：盛南、俞易；第五章：李倩怡；第六章：王敬业、俞易；第七章：张潇逸、余幸恒；第八章：赵心源；第九章：徐依朋、俞易；第十章：王欣、常畅、刘祥；第十一章：徐小婵、田冰珲；全书统筹：俞易。

　　最后，特别要感谢北京大学出版社同仁，正是他们的不懈努力，使得这本书在多年后以新的面貌呈现在读者面前。希望书中对科学自由探索的热情，能够点燃更多年轻学子的思想火花。

汤超
2022年12月
于北京大学

　　本文为北京大学出版社《大自然如何运作》序。

来源：北京大学出版