Foreword v
序一 vii
序二 ix
前言 xiii
第1章 新萬物理論 1
1.1 確定性的喪失 1
1.2 確定性的湧現 3
1.3 復雜科學 5
1.4 第榖、開普勒與牛頓 7
1.5 復雜係統中的“行星運動” 11
1.6 新萬物理論的探索之旅 13
第2章 萬物的規模 14
2.1 尺度 14
2.2 規模縮放 17
2.3 縮放對稱與分形 18
2.4 規模法則 20
2.5 規模法則舉例 20
2.5.1 比薩 21
2.5.2 從服藥劑量到假疫苗事件 21
2.5.3 大城市其實更危險 23
2.5.4 為什麼跳蚤可以跳得這麼高 22
2.6 規模分析簡史 23
第3章 剋萊伯定律 28
3.1 生物界的“開普勒定律” 29
3.2 冥冥中的定數 34
3.2.1 普適生長麯綫 36
3.2.2 衰老與死亡 40
3.2.3 溫度的影響 40
3.3 四維幾何體 41
3.4 生命中的河流 43
3.5 小結 47
第4章 廣義的流動 48
4.1 d維空間中的廣義剋萊伯定律 50
4.1.1 最優輸運網絡 53
4.1.2 徳雷爾球 56
4.1.3 模型的啓發 58
4.2 無形的流動 60
4.2.1 樹的形狀 65
4.2.2 能量流、商品流與注意力流 67
4.2.3 小結 68
第5章 百度貼吧的剋萊伯定律 70
5.1 貼吧是一個活的有機體 71
5.2 30萬貼吧中的統一規律 75
5.3 用戶黏性的度量 76
5.4 用戶流失模式與黏性 78
5.5 集體隨機舞蹈 82
5.6 小結與展望 88
第6章 從大頭針工廠之謎談起 90
6.1 鏈接的超綫性規模法則 94
6.2 多樣性的亞綫性規模法則 96
6.3 匹配生長模型 97
6.3.1 創造與聯通 99
6.3.2 一個音樂貼吧的隱喻 99
6.3.3 模型的構建 100
6.3.4 模型的性質 101
6.3.5 模型的規模法則 103
6.3.6 與實證對比 104
6.4 模型擴展 106
6.4.1 異質化模型 107
6.4.2 擁擠與排斥 109
6.4.3 多種子生長 109
6.5 多樣性與産齣 111
6.5.1 超綫性增長與亞綫性增長的對抗 112
6.5.2 多樣性與連邊數的此消彼長 112
6.5.3 受限的認知能力 114
6.5.4 小結 115
第7章 城市的規模法則及其起源 117
7.1 城市的各大要素與規模法則 119
7.1.1 城市的形態 120
7.1.2 基礎設施網絡 123
7.1.3 人口 124
7.1.4 城市大熔爐 126
7.1.5 規模法則 130
7.2 城市模型 132
7.2.1 貝當古模型 132
7.2.2 城市的匹配生長模型 138
7.3 小結 150
第8章 奇點臨近 152
8.1 數學與物理中的奇點 154
8.1.1 數學中的奇點 154
8.1.2 引力奇點 154
8.2 技術奇點 155
8.2.1 摩爾定律 157
8.2.2 加速變遷 158
8.2.3 信息濃縮 160
8.2.4 人工智能與智能爆炸 160
8.2.5 奇點的時空特性 162
8.3 城市動力學與終極奇點 164
8.3.1 不斷加速的城市生活 165
8.3.2 邁嚮奇點的城市動力學 166
8.3.3 城市會“死亡”嗎 170
8.3.4 科技革命與動力學過程重啓 171
8.3.5 加速變革與終極奇點 172
8.3.6 奇點的末日景象 173
8.3.7 如何補救 175
8.4 批評與展望 177
第9章 企業的規模法則 179
9.1 企業——一個開放的復雜適應係統 180
9.2 企業的規模與規模法則 181
9.2.1 規模排序麯綫 181
9.2.2 規模法則下的中美企業對比 185
9.2.3 哪些行業闆塊具有大企業病 188
9.2.4 企業是一種低效的人類組織嗎 190
9.2.5 揭示市場動態 192
9.2.6 揭示企業老化現象 195
9.3 規模法則用於企業評估 199
9.3.1 經典評估方法介紹 200
9.3.2 規模標度律的離差 201
9.3.3 用離差評估企業 204
9.4 小結 206
第10章 企業的生長與奇點 208
10.1 企業的生長——確定性與不確定性之爭 210
10.2 現金流與規模法則 213
10.2.1 企業的現金流視角 214
10.2.2 企業的“體重” 215
10.2.3 財務平衡方程 215
10.2.4 基於總資産的規模法則 216
10.3 企業生長方程 219
10.3.1 生長方程推導與求解 219
10.3.2 數據驗證 221
10.3.3 誤差與生長率的分布 224
10.3.4 再論吉布萊特假說 226
10.4 奇點 228
10.4.1 中國企業何時碰到奇點 228
10.4.2 如何規避奇點 230
10.5 更多問題的討論 233
10.5.1 企業的規模大小與生長快慢 233
10.5.2 關於負債與奇點 235
10.5.3 對企業發展的預測 237
10.5.4 企業的死亡 237
10.5.5 生物體與城市的混閤體 239
10.5.6 企業規模法則起源的初探 239
10.6 小結 241
第11章 邁嚮“復雜物理學” 243
11.1 復雜與簡單 244
11.1.1 規模法則 245
11.1.2 新陳代謝 247
11.1.3 死亡與生長 248
11.1.4 模型之美 250
11.1.5 小結 254
11.2 乘勝前進 255
11.2.1 耗散結構理論的拓展 255
11.2.2 規模不變量 259
11.3 邁嚮“復雜物理學” 261
11.3.1 曆史背景 261
11.3.2 “復雜物理學”是可能的嗎 263
11.3.3 “復雜物理學”不應該是什麼樣子 264
11.3.4 呼喚新的數學 265
11.4 批評與不足 265
11.4.1 理論自身的不完善之處 265
11.4.2 真的存在統一理論嗎 266
11.4.3 尋找反例 266
11.4.4 現有理論是完備的嗎 267
11.4.5 模型的不唯一性 268
11.4.6 理論有何用途 268
11.4.7 研究範式是否已然過時 269
11.4 結束語 270
附錄A WBE模型詳細推導 271
附錄B 巴拿瓦最優輸運網絡 275
附錄C 貝當古層級化道路網絡模型的數學推導 278
參考文獻 280
後記 286
· · · · · · (
收起)
聖塔菲研究所前所長、《規模》作者Geoffrey B. West與Erdős-Rényi Prize、科學探索奬獲得者呂琳媛作序推薦
北師大係統科學學院張江教授執筆,重新解讀《規模》中提到的一些重大發現,並補充瞭《規模》中省略的推理過程和技術細節
◎ 編輯推薦
為什麼跳蚤可以跳得這麼高?
為什麼大企業效率不一定更高?
為什麼大城市疾病傳染率更高?
為什麼科技發展速度越來越快?
你是否也曾被這些問題所睏擾?
是否存在一種統一理論可以透視世間萬物?
擁抱非綫性思維,換個視角看世界。
以“規模”為綫索,把握紛繁復雜現象背後的統一性,感受底層運行邏輯的簡潔性。
◎ 名人推薦
這是一本關於復雜係統“規模法則”的科普讀物,介紹並分析瞭復雜係統的各種宏觀變量隨係統規模大小變化的一些基本規律。盡管大韆世界中的復雜係統彼此韆差萬彆,本書作者仍雄心勃勃地探討瞭能否以及如何建立一種關於復雜性的“新萬物理論”。作者的思維深刻、視角開闊;本書的主題新穎、內容豐富。這樣的科普讀物實屬不可多得,值得廣泛推薦。
——陳關榮,歐洲科學院院士,發展中國傢科學院院士,香港城市大學電機工程係講座教授
我所認識的張江具有一種特殊的纔能,對其他人來說極為抽象的數學公式,他可以直觀地感受到它們背後的物理事實,並把這種強烈的感受傳遞開來。這使得他成瞭命中注定的導師和作傢,也或多或少造就瞭其作品的復雜性:在常識的陰影下舉起叛逆的火把,用冰冷的方程掩蓋熾熱的心,在命運的流轉中尋找不變性。他科研與哲思的非凡混閤自成風格,也由此引發瞭一種超乎尋常的閱讀體驗:我們讀得越深,科學與科幻之間的界限就越模糊。
——吳令飛,美國匹茲堡大學計算機與信息學院助理教授,美國國傢科學基金會早期職業生涯奬(NSF CAREER AWARD)獲得者
本書生動地展現瞭生命係統、生態係統、互聯網社區、城市、國傢以及企業等看似完全不同的復雜係統背後隱藏的普適規律。對於熱愛思考的讀者,本書將帶你感受復雜係統背後的優雅與簡潔,激發你對身邊各種復雜問題産生嶄新的認識和深刻的洞察,幫助你做好準備以迎接技術和社會變革帶來的全新復雜性。對於研究者,本書更是不容錯過,書中分享瞭作者第一手的科研經驗,生動地展示瞭如何從紛繁復雜的現象中抽絲剝繭,得齣簡潔、優雅的模型,以及綜閤使用各種理論工具和技術手段解決實際問題。相信本書必定能為你帶來啓發,開拓更廣闊的學術天地。
——唐乾元,香港浸會大學物理係助理教授
◎ 內容簡介
本書聚焦於“規模法則”這一復雜科學前沿研究方嚮,闡釋瞭各類復雜係統(生命係統、生態係統、互聯網社區、城市、國傢、企業等)中存在的統一規律。規模法則理論能夠用簡潔的冪律公式刻畫各種宏觀變量隨係統規模變化的數量關係,幫助我們重新審視萬事萬物。本書不僅搭建瞭一個係統認識復雜科學的思維框架,揭示瞭不同事物背後的普適規律,而且可以讓你對工作和生活有更全麵的理解、更本質的洞察。
本書適閤大學生、研究生、跨領域科研人員、企業高管,以及對復雜科學感興趣的大眾讀者閱讀。