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前言页1

第一章 大自然的复杂性1

1.1 什么是复杂性1

序 转变年代的科学3

1.2 物理-化学系统的自组织:复杂性诞生3

1.3 热对流,物理学中自组织现象的范例4

1.4 化学中的自组织现象10

1.5 宏观范围内复杂性能的进一步例证23

1.6 再谈谈生物系统29

1.7 行星和宇宙范围的复杂性34

1.8 力-关联作用--小结39

第二章 复杂性的词汇45

2.1 守恒系统45

2.2 耗散系统50

2.3 力学和热力学平衡·非平衡约束55

2.4 非线性和反馈58

2.5 第二定律的多面观63

2.6 稳定性68

2.7 分支和对称破缺75

2.8 有序和关联作用79

第三章 动力系统和复杂性85

3.1 相空间几何85

3.2 相空间的量度88

3.3 可积守恒系统95

3.4 简单耗散系统中的分支现象:探索复杂性的原型101

3.5 二维相空间中的耗散系统:极限环106

3.6 约化为低维体系:级参数及标准型112

3.7 重游相空间:拓扑流型及碎片119

3.8 不可积守恒系统:新的力学126

3.9 一种不稳定运动模型:马蹄铁132

3.10 多维相空间中的耗散系统:混沌及奇怪吸引子135

3.11 空间分布体系--对称破缺分支及形态发生147

3.12 不对称性,选择与信息153

第四章 复杂现象的随机特征161

4.1 涨落及概率描述161

4.2 马尔可夫过程 主方程167

4.3 马尔可夫过程和不可逆性175

4.4 空间关联和临界性能180

4.5 涨落随时间变化的特性:动力学和自组织的时间标尺188

4.6 灵敏性与选择197

4.7 符号动态学和信息202

4.8 作为非对称和信息之源的不可逆性206

第五章 走向统一的复杂性表述215

5.1 守恒动力系统的一般性质216

5.2 耗散系统的一般性质219

5.3 寻求统一220

5.4 概率与动力学221

5.5 本征随机性和本征不可逆性225

5.6 内部时间231

5.7 从过去到将来234

5.8 不可逆性与空间-时间结构241

第六章 复杂性和知识的转换243

6.1 在远离平衡条件下的非线性动力学及复杂性的模型244

6.2 材料科学245

6.3 细胞动态特征中的临界现象250

6.4 气候变迁的模型化及可变性253

6.5 社会性昆虫中的概率行为和适应策略259

6.6 人类系统中的自组织267

Ⅰ.1 基本方程273

附录Ⅰ 线性稳定性分析273

Ⅰ.2 线性化稳定性“原理”277

Ⅰ.3 特征方程278

Ⅰ.4 例证282

Ⅰ.5 呈现混沌动态特性的体系284

附录Ⅱ 分支分析288

Ⅱ.1 基本性质288

Ⅱ.2 解按微扰级数展开290

Ⅱ.3 分支方程293

Ⅲ.1 扭曲映射296

附录Ⅲ 不可积守恒系统中共振运动的扰动296

Ⅲ.2 有理旋转数情况下扰动的作用298

Ⅲ.3 均斜点301

附录Ⅳ 从时间序列数据重建复杂系统动力学:在气侯变迁方面的应用305

Ⅳ.1 绪论305

Ⅳ.2 数据分析的理论背景308

Ⅳ.3 气侯吸引子309

Ⅳ.4 结论和展望311

参考文献313

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