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随椋鸟飞行读后感100字

随椋鸟飞行读后感100字

《随椋鸟飞行》是一本由[意] 乔治•帕里西著作,新星出版社出版的精装图书,本书定价:49,页数:160,特精心收集的读后感,希望对大家能有帮助。

《随椋鸟飞行》读后感(一):站队问题与复杂系统中的无序性

想象一种站队场景:有三个人,两队可站。

1.若三人彼此友善,那么他们会站一队;

2.若两人彼此喜欢,讨厌另一人,而另一人也讨厌他们,那么三人自然会站成两队;

3.如果三人互相看不顺眼,会怎样呢?两个互不喜欢的人必然会站同一队中。

在第三种情况下,会产生随机也就是无序问题,因为并不能知道第三人会选择站哪队。

这里的无序问题,放在物理学语境下就是2021年诺贝尔物理学奖得主乔治·帕里西的获奖理由“发现从原子级到行星级尺度物理系统的无序性与波动之间的相互作用”中的“无序性”。

乔治·帕里西最重要的贡献是提出了自旋玻璃理论,这一理论已成为复杂系统理论的基石。而自旋玻璃理论的关键就是发现了自旋的无序性。

上面的想象场景是乔治·帕里西在《随椋鸟飞行》这本书中为了引出自旋玻璃模型所举的例子,我表述时作了简化。从中可见这本书的科普友好程度。没有公式,但有直觉和莎士比亚。

-2022.9.15

《随椋鸟飞行》读后感(二):诺贝尔奖获得者揭秘:为何飞舞的鸟群,千变万化而不会相撞

诺贝尔奖获得者揭秘:为何飞舞的鸟群,千变万化而不会相撞

如果说“落霞与孤鹜齐飞”勾勒的是一幅宁静致远的图画,那么“落霞与鸟群齐飞”就应该是一种魔幻的景象。成千上万个鸟儿一起千变万化地舞动着,时而疏散,时而聚拢,不断变化着排列,好像有指挥般的步调一致,优美而神秘。

面对这样的纯粹之美,我们会好奇:如此多的鸟儿一起飞舞,为什么不会相撞呢?是真的有指挥吗?而信息又是如何在整个鸟群中迅速传播的呢?它们的阵型怎么能如此快速地改变呢?

当然,感到好奇的并不只有我们,还有意大利物理学家,罗马大学教授,2021年诺贝尔物理学奖获得者乔治·帕里西。他发现的无序体系中隐藏的规律,对复杂系统理论具有开创性意义,并且扩展到了生物学领域,如解释鸟群集体飞行的规律。而且他把这一研究成果写成了《随椋鸟飞行》这本书。

也许这就是物理学家与普通人的区别,我们的好奇只引发惊叹大自然的奇妙,而物理学家却从中发现了规律。

乔治·帕里西说:要解释一个问题,我们必须先充分认识它。为了研究鸟群,我们必须弄清楚鸟群是如何在空中运动的。用单一的视角是无法把握物体的三维属性的。所以帕里西采用了三架高精度照相机,而每个相机每秒能拍摄160帧。就这样,他和他的团队经过近两年的艰苦工作,终于得到了鸟群的三维图像,鸟群的奥秘也就此揭开。

1、鸟阵就像一个扁平的圆盘

原来,鸟阵就像一个扁平的圆盘,角度不同,看到的形状也就不同。从正面看它又大又园,从则面看它又小又扁。所以,当它快速运动时,我们才会看到鸟群魔幻般飞快变化的形状。时而大,时而小,时而黑压压一片,时而几乎什么也看不见,飘忽不定,变幻莫测,像天空中飞舞着一片变化无常的物体。

2、鸟阵边缘的密度比中心的密度几乎高30%

而且,作者还发现,鸟阵边缘的密度比中心的密度几乎高30%,越是靠近鸟阵边缘,鸟儿之间离得越近,越接近中心则离得越远。而且鸟群的边缘队列整齐,基本上没有出队的鸟。

这样可以有效抵御天敌的袭击,实际上起到了防御作用,一只落单的鸟很容易被捕食。处于边缘的鸟相互靠越近,捕食者就越没有机会,而居中的鸟就不用贴得那么紧来获得安全,因为边上的同伴已经建起了铜墙铁壁,把它们保护起来了。

3、鸟与鸟之间,前后距离大,而两侧距离小

作者还观察到:在鸟群中,鸟与鸟之间,前后距离大,而两侧距离小。就像高速公路上的汽车,前后车距要保持至少100米,而左右两辆车在各自车道上就可以。同样的道理,鸟群中,鸟与前面的同伴要保持最大“安全距离”,与两侧同伴就不用。作者认为,这是鸟群采取彼此定位的方式,来保持轨迹而不至于相撞。

4、鸟群是用关注相邻同伴的方式来决定自己的方向

而且鸟群是用关注相邻同伴的方式来决定自己的方向。就像我们集体队列跑步,为了跟上别人的步伐,我们会把注意力放在最近的队友身上,基本上不会关注离我们较远的队友。

而且在鸟群中,总是一侧的一小群鸟先开始转弯,而在很短的时间内所有的鸟都相继完成转弯的动作。转弯的信息在一只鸟和另一只鸟之间快速传递,就像一个极其迅速的口令。

根据以上研究,作者得出结论:鸟群遵循着简单的规则,它们运动时,根据临近鸟的位置来进行自我调节。而且这一结论也适合鱼群、羊群等其他动物群体。有效的数学描述方法深刻影响21世纪神经网络、信息优化、机器学习、人工智能等领域的发展

所以,作者坚信在复杂无序的表象下,一定隐藏着简洁普适的恒定规律。复杂系统背后一定有简单的秩序。所以,不要害怕社会的纷繁复杂,只要我们活得简单,一切都会变得简单起来。

《随椋鸟飞行》读后感(三):我们能为混乱的世界找到简单的描述吗?

个体行动自由不受束缚,最终如何形成统一而多变的集体?这既与物理学的主要概念问题息息相关,即理解微观规则与宏观行为之间的关系,也是社会运作的内在逻辑。

罗马黄昏时分。视线从高处出发,望向天空。

成千上万只椋鸟形成了魔幻的景象,这些舞动的小墨点格外显眼,在高速飞行中时而疏散,时而聚拢,远远看去形状变幻莫测,好像有个乐队指挥在下达指令。

不论队形多么稠密,也不论各自的路线如何纵横交错,它们都能避免相撞,仿佛进行着一场绝妙的空中表演。

如此壮观的场面,很难不引起关注与好奇。连卡尔维诺笔下的帕洛马尔先生,都会每天在阳台观察这些鸟,想靠观察时直接得出的结论来弄清心里的疑问,因为当时的科学理论对这些现象的解释很笼统。

时间跳转至二十多年后。一位同为意大利人的物理学家,面对这种源于自然生物的纯粹之美,犯起了职业病,许多问题就拍着翅膀飞进了他的脑袋:这到底是有乐队指挥还是它们自己组织的集体行为?信息是如何在鸟群中迅速传播的?它们为什么能一起转向又不发生冲撞?

疑惑暂时无解,但这项前无古人的研究并没有把物理学家吓住,毕竟这就是他该干的工作:发挥想象,做些前人从来没有做过的事。回答这些问题的人选非他莫属。

“谁也不能担保你一定会取得成功,打个比方说,你想让自己的心飞越这个障碍,但如果障碍太高,让你的心碰了壁,那最好还是打消这个念头。”

于是,他一边调侃着自己,一边组建团队进行实验研究。

解决实际问题意味着要掌控许多变量,每一个细节都决定着成败。纸上谈兵的人根本不会意识到在战场上会遇到多少问题。所幸的是,他啃下了一块块难啃的硬骨头,经过前后四年的时间,谜底被层层揭开:椋鸟的相互作用并不取决于相邻鸟之间的绝对距离,而是取决于距离的相对关系。它们运动时根据临近各鸟的位置进行自我调节。

以上是2021年诺贝尔物理学奖得主乔治·帕里西一段真实的探索故事。他以解开椋鸟飞行的秘密为引,正式邀请我们进入复杂系统的奇境。

或许很多人会疑惑不解,物理学家为什么花这么长时间去研究鸟?

帕里西在开篇便揭晓答案:椋鸟飞行是一条重要线索,既关系到他的研究,又与现代物理学许多研究息息相关,即理解微观规则与宏观行为之间的关系。

呈现在我们眼前的,是鸟群在极速飞行中突然集体转向、变幻阵型的宏观行为。这种宏观行为,实际上由简单的微观规则造成。每只行动随机的鸟只对临近的鸟产生影响,进而产生一系列的连锁反应,形成复杂的宏观集体行为。如同社会中的自由个体,大家不知道大局是什么,最后如何呈现出大局发展的趋势,也许答案就藏在你与邻人的关系之中。

这便是复杂系统的奥秘所在。复杂系统由大量的基本单元组成,如原子、分子、神经元、人、动物、股票、网站……这些基本单元通过不同的方式相互作用,构建出难以预料的集体行为。人脑中数以亿计的神经元在相互作用下,能产生意识;微小的变动最终导致天气状况出现巨大差异。每个股票交易者自由买进或卖出,影响大盘走势……

而现代物理学肇始于伽利略的世界,与真实世界截然不同,伽利略将自然现象简化,忽略复杂性的问题。摸清复杂系统的内在运作规律,预测系统会如何随着时间的推移发生变化,似乎是不可能完成的任务。

在《随椋鸟飞行》中,帕里西的一系列论证让我们了解到,物质的无序行为能够以简单的规则系统化分析,我们可以从数学上描述各种基本单元之间的相互作用。对于物理学而言,这是一次真正的进步。

“几百年来,人们以将物理现象简化为本质的能力为肇端,不断推动物理学的发展。时至今日,物理学已变得如此博大精深,以至于可以将复杂性和无序性重新引入模型中,而这正是当年伽利略不得不放弃的东西。”

史蒂芬·霍金曾预言,21世纪是复杂性的世纪。从原子到行星,从玻璃到鸟群,从股市涨落到政党选举,以至任何以人类为基础的文化、经济和社会活动,都是复杂系统的现实表现。帕里西发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和涨落之间的相互作用,为复杂系统找到了普适性的数学描述方法,也因此获得2021年的诺贝尔物理学奖。

“这些成果不只是与生态学和进化生物学相关,而且在相当长一段时间内,可以加深人们对研究经济与社会现象的人文科学的理解。在这些学科中,我们会研究大量相互影响的人,因此有必要了解单个个体的行为与集体行为之间存在的联系。”

与此同时,帕里西为我们提供了另一种思维方式,即从微观的相互作用与宏观的集体行为之间的关系入手,在复杂中重新认识世界与理解自身。

“我们要以平易近人的方式解释当世的科学家都在做什么,当前他们面临的挑战是什么。这并不容易,但却有可能做到。我们需要千方百计地让许许多多的人走近现代科学。如果不这样做,作为科学家是难辞其咎的。”

在《随椋鸟飞行》中,乔治·帕里西身体力行地做到了这一点,他以即使是非专业人士也可以理解的方式,平易近人地叙述自己的科研趣事与思考过程,展示想法怎样形成、灵感从何迸发。

自旋玻璃是一种特殊的金属合金。它的磁性在宏观上呈现随机状态,是由于合金内部相邻原子的磁极方向彼此互斥,始终处于变化中。在介绍自旋玻璃这种特质时,他用生活常见的人际交往现象作类比:

“在生活中,我们往往很容易意识到自己的目标与别人的不一致,因此不得不放弃自己的追求。例如,我想与甲先生和乙先生成为朋友,但不幸的是,他们二人不睦,因此我很难同时与他们成为非常要好的朋友。这种情况本身令人沮丧不已,但涉及很多人时,就会变得更加复杂。”

原子间的互斥力如同莎士比亚笔下的人类悲剧,椋鸟的飞行状态则让他联想到物理学中的相变现象。当事物到达变化的临界点,往往没有任何微小特征表明它即将发生转变,如同鸟群在飞行中转向、水到达100℃时沸腾变成水蒸气。

作者不同寻常的思维与联想得以充分展现,同时,探索中蕴含的科学家理解未知事物的直觉非常有趣且意义非凡。

“科学建立在实验证明、分析论证和定理的基础之上。然而,在科学建构的基础上,还有不可胜数的直觉推理。就像在艺术和许多其他人类活动中一样,在科学领域,直觉也是头等重要的,然后才是准确性。”

直觉存在于从一个问题的产生到解决它所需要的脑力劳动过程中。虽然直觉推理与假设不会出现在科学出版物和专业文本中,但我们可以从《随椋鸟飞行》中一窥世界上“最聪明”的头脑如何借助直觉与灵感,思考和解决看似不可解的问题,“比推理小说更有意思、更烧脑——因为,是真的”。在这里,攻克一个个难关的艰苦过程被作者轻描淡写地略过,展现在我们眼前的是简洁优美的研究结论,正如他所说:

“在物理学和数学领域,为首次了解一项新事物需要付出巨大努力,但通过各种步骤得出的结论却又简单而自然,此二者之间的不平衡往往令人大跌眼镜。工作完成后,科学研究就像诗歌创作一样,没有任何迹象表明创作过程的艰辛,以及与之相伴的怀疑与彷徨。”

这位天生的生活观察家与讲故事的人,不仅仅是在谈物理,他通过自己与众不同的思维方式,为大家揭示复杂世界的内在规律,也慷慨地分享了自己如何答疑解惑的研究经历与思考过程,更使我们心中对一位科学家的想象和认知更加丰富饱满。

爱因斯坦曾说,世界上最不可思议的事情就是,这个世界竟然是可以理解的。

而乔治·帕里西告诉我们:无序背后,有简洁优雅的规律可循,可以证明,可以表述,且对我们的生活意义非凡。

从翻开《随椋鸟飞行》的那一瞬间开始,我们就进入了以好奇心、直觉、灵感、思维等一系列诗意存在构建而成的复杂系统奇境。

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