物理學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)

物理學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)第一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第一章物理學(xué)對(duì)人類(lèi)的影響第二章物理學(xué)對(duì)當(dāng)代科技的影響第三章物理學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系第四章物理學(xué)在各領(lǐng)域中的技術(shù)應(yīng)用目錄第二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日§3-4物理學(xué)與生物學(xué)的關(guān)系生命是物質(zhì)的，所以物理學(xué)的發(fā)展也必定要涉及涵蓋生命物質(zhì)的規(guī)律的研究。物理學(xué)與其他自然科學(xué)交叉與相互作用，曾經(jīng)產(chǎn)生并形成了科學(xué)物理學(xué)、生物物理學(xué)和心理物理學(xué)、天體物理學(xué)、地球物理學(xué)、大氣物理學(xué)、海洋物理學(xué)和空間物理學(xué)等諸多的交叉學(xué)科，這種交叉和相互作用最突出的表現(xiàn)還在于，20世紀(jì)的生命科學(xué)在物理學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)生了革命性的變化，也就是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)以及分子生物學(xué)的信息。第三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)沃森、克里克DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型_高清.mp4DNA分子結(jié)構(gòu)立體模型_標(biāo)清.flv第四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

在生物學(xué)的成長(zhǎng)過(guò)程中，物理學(xué)曾從各方面予以慷慨的援助和及時(shí)的扶持。從歷史上看，若沒(méi)有顯微鏡的發(fā)明，那么細(xì)胞生物學(xué)和胚胎發(fā)育學(xué)的研究將流于空泛；同樣從現(xiàn)代來(lái)看，若沒(méi)有X-衍射技術(shù)的幫助，DNA雙螺旋模型結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)只能是一個(gè)神話(huà)，直至今天，由于最新掃描隧道顯微鏡的應(yīng)用，用它不僅可以直接觀察DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，而且還由此發(fā)現(xiàn)了三鏈狀DNA結(jié)構(gòu)的存在。第五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

但是，比這些物理儀器更為重要的是，物理學(xué)家的思維方式、工作態(tài)度對(duì)生物學(xué)研究所產(chǎn)生的深遠(yuǎn)影響，這種影響來(lái)自于物理學(xué)家與生物學(xué)家的頻繁接觸，更來(lái)自于物理學(xué)家直接跨入生物學(xué)研究的行列，分子生物學(xué)的孕育、誕生過(guò)程就明顯地體現(xiàn)了這一點(diǎn)。第六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

牛頓在方法論上的重大成功之處即在于從復(fù)雜多變的客體中，分解抽象出一個(gè)簡(jiǎn)單的“質(zhì)點(diǎn)”模型，經(jīng)典力學(xué)的宏偉大廈即奠基于這一模型之上。于是，從復(fù)雜多變的世界中尋找簡(jiǎn)單性、同一性，尋找"質(zhì)點(diǎn)"模型，就成了經(jīng)典物理學(xué)思維的一個(gè)顯著特征。值得注意的是，這種求同思維恰與傳統(tǒng)生物學(xué)中的求異思維形成截然不同的兩種研究風(fēng)格。第七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

因?yàn)樯澜缱杂衅涠鄻有?，高等生?如大象)與低等生命(如病毒）之間，在體制結(jié)構(gòu)、生理功能上所顯示出來(lái)的巨大差異，使生物學(xué)家往往習(xí)慣于從差異性方面去總結(jié)生物界的規(guī)律。正是在這一境況中，物理學(xué)家求同性、簡(jiǎn)單性思維方式的引入，猶如一股清新之風(fēng)，打破了生物學(xué)家固有的思維定式，從而開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，這就是以噬菌體、細(xì)菌為主要研究對(duì)象的分子生物學(xué)時(shí)代的到來(lái)。揭開(kāi)分子生物學(xué)時(shí)代惟幕的中心人物之一，是德國(guó)物理學(xué)家德?tīng)柌紖慰?。第八?yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

作為量子力學(xué)奠基人玻爾的學(xué)生，德?tīng)柌紖慰藢?duì)互補(bǔ)性原理感受頗深。玻爾認(rèn)為互補(bǔ)性現(xiàn)象同樣可在生物學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由此激發(fā)了德?tīng)柌紖慰藢?duì)生物學(xué)研究的濃厚興趣。于是在20世紀(jì)30年代中期，德?tīng)柌紖慰嗽诎亓謴氖骡櫡至蜒芯恐?，常常參加一個(gè)由物理學(xué)家和遺傳學(xué)家共同組成的小型討論組，關(guān)注遺傳學(xué)的前沿問(wèn)題。柏林小組的成立，標(biāo)志著物理學(xué)家開(kāi)始涉及遺傳學(xué)領(lǐng)域。

第九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日分子生物學(xué)時(shí)代誕生的標(biāo)志是DNA雙螺旋模型的建立。它代表著生物學(xué)與物理學(xué)的完美結(jié)合。1953年，美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)化學(xué)家克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。1954年，俄國(guó)籍的美國(guó)物理學(xué)家伽莫夫提出核苷酸三聯(lián)體的遺傳密碼。1958年，克里克提出了遺傳信息傳遞從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)的中心法則。1961年，法國(guó)生物學(xué)家雅各布和莫諾提出了基因的功能分類(lèi)和調(diào)節(jié)基因的概念等。第十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日在這些以后，幾乎所有對(duì)生命現(xiàn)象的研究，都深入到了分子水平，去尋找生命本質(zhì)規(guī)律，分子生物學(xué)成為生命現(xiàn)象研究的核心領(lǐng)域，發(fā)展成為了發(fā)展生物技術(shù)的源泉。

1970年，基因重組開(kāi)辟了基因技術(shù)工程應(yīng)用的可能性，從而使人類(lèi)看到了運(yùn)用生物技術(shù)造福人類(lèi)的廣闊的前景。生命科學(xué)的這種革命性的變革正是物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等相互交叉的結(jié)果，在這個(gè)過(guò)程中，物理學(xué)的概念與方法以及物理學(xué)家深入到生命科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行探索，為此做出了重要的貢獻(xiàn)。

第十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日所以現(xiàn)在看來(lái)，生命科學(xué)與物理學(xué)之間，包括與數(shù)學(xué)之間，沒(méi)有不可跨越的鴻溝，許多有成就的生命科學(xué)家，有些就是來(lái)自于物理學(xué)，化學(xué)等其他領(lǐng)域。有許多原本學(xué)物理的科學(xué)家，成名以后興趣轉(zhuǎn)移到去參與生命科學(xué)的研究。量子力學(xué)的創(chuàng)立者薛定諤，1944年寫(xiě)過(guò)《生命是什么》，這一書(shū)曾深刻影響了一批物理學(xué)家和生物學(xué)家的思想，促成了分子生物學(xué)誕生出了三個(gè)基本的學(xué)派。即比德?tīng)柎淼幕瘜W(xué)學(xué)派、德?tīng)柌紖慰舜淼男畔W(xué)派以及肯德魯代表的結(jié)構(gòu)學(xué)派。第十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日物理學(xué)家伽莫夫率先提出了三聯(lián)體有力地推動(dòng)信息學(xué)派的成長(zhǎng)等，但是我們相信，三個(gè)學(xué)派最終是要共同的合作，才能根本揭示生命現(xiàn)象的整體奧秘。

結(jié)構(gòu)是重要的，生命現(xiàn)象內(nèi)部以及內(nèi)外之間的信息傳遞也肯定是重要的。它的生命現(xiàn)象的信息傳遞、能量傳遞、物質(zhì)傳遞，許多是通過(guò)化學(xué)方法轉(zhuǎn)化的。因此生化也依然是生命科學(xué)一個(gè)重耍的基礎(chǔ)，這是毫無(wú)疑問(wèn)的。第十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日同時(shí)我們也要重視生命科學(xué)對(duì)物理學(xué)的影響，量子論的重要?jiǎng)?chuàng)立者之一波爾曾經(jīng)號(hào)召物理學(xué)家關(guān)心生命現(xiàn)象研究，他當(dāng)時(shí)的目的，主要還是想在生命現(xiàn)象中尋找量子物理適用的界限。當(dāng)今，物理學(xué)家已經(jīng)把一部分眼光注意力轉(zhuǎn)到軟物質(zhì)，生命物質(zhì)方面來(lái)，這是一個(gè)大的趨勢(shì)。第十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日軟物質(zhì)如液晶、聚合物、膠體、膜、泡沫、顆粒物質(zhì)、生命體系等，在自然界、生命體、日常生活和生產(chǎn)中廣泛存在。它們與人們生活休戚相關(guān)，如橡膠、墨水、洗滌液、飲料、乳液及藥品和化妝品等等，在技術(shù)上也有廣泛應(yīng)用，如液晶、聚合物等，生物體基本上由軟物質(zhì)組成，如細(xì)胞、體液、蛋白、DNA等。

軟物質(zhì)第十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

弱力引起大變化科普作品《軟物質(zhì)與硬科學(xué)》一書(shū)中以橡膠為例，說(shuō)明了軟物質(zhì)的性質(zhì)。放進(jìn)一點(diǎn)硫，液態(tài)的橡膠樹(shù)就變成了固態(tài)的橡膠；一點(diǎn)骨膠可以使墨汁多年不變質(zhì)；一點(diǎn)鹵汁使豆?jié){變成豆腐；非常微弱的電流，就能使液晶從透明變成不透明。這些現(xiàn)象告訴我們：你只須施加微小的作用，軟物質(zhì)的形狀和性質(zhì)就會(huì)大變。軟物質(zhì)特征第十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日軟物質(zhì)物理學(xué)體系

如果你處身于一個(gè)滿(mǎn)是蚊子的房間里，你會(huì)躲到哪里呢？答案是靠著墻，躲在角落里，這樣身后就不會(huì)有蚊子來(lái)了，只需對(duì)付前面的蚊子就可以了。

1998年的物理評(píng)論快報(bào)上發(fā)表了賓夕法尼亞大學(xué)物理和天文系的A.D.Dinsmore,D.T.Wong,PhilipNelson和A.G.Yodh合作的一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)與我們的蚊子事件有著異曲同工之處。實(shí)驗(yàn)中幾位科學(xué)家先將一個(gè)直徑只有0.474微米大的“大球”放到一個(gè)微型的梨形容器里。實(shí)驗(yàn)第十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間多次光學(xué)攝影的方法，我們看到這個(gè)大球在這個(gè)容器中任何一處都可以出現(xiàn)（圖1b，亮處為大球所處位置）。然后他們又將很多的更小的球（半徑0.042微米）放了進(jìn)去（如圖1a所示）。這時(shí)候，從攝影照片看，大球基本上只能待在邊上了（圖1c，小球遠(yuǎn)小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，因此看不到）。這個(gè)結(jié)果是如何發(fā)生的呢？我們來(lái)仔細(xì)看看。第十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日躲避首先我們知道容器中的大球、小球都在不停地做隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)小球也在不停地從各個(gè)方向撞擊著大球。在每一時(shí)刻，大球在不同方向上受到的小球撞擊一般來(lái)說(shuō)是不一樣多的，大球就會(huì)因?yàn)槭芰Φ牟煌蚰硞€(gè)方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)大球碰到了容器壁的時(shí)候，大球會(huì)發(fā)現(xiàn)靠著容器的一邊不會(huì)有東西撞它了，所有的撞擊都來(lái)自另一邊。于是這些撞擊就迫使它靠在容器的邊緣上了。實(shí)際的過(guò)程比我們這里的分析的要復(fù)雜，但大體的情況就是如此—大球?yàn)榱硕惚苄∏颉拔米印钡摹岸ＲА倍卦诹藟吷?。上面講的這個(gè)實(shí)驗(yàn)討論的物理體系就是屬于被稱(chēng)為軟物質(zhì)的物理體系。第十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日§3-4物理學(xué)與地球科學(xué)的關(guān)系

地球是人類(lèi)賴(lài)以生存和繁衍生息以及可持續(xù)發(fā)展的源泉。地球上的各種物理?xiàng)l件，與人類(lèi)的生存、生活和生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)。作為地球科學(xué)和物理學(xué)的結(jié)合，地球物理學(xué)運(yùn)用物理學(xué)的原理和方法研究地球本身的結(jié)構(gòu)和發(fā)展，以及各種地質(zhì)現(xiàn)象。人類(lèi)從觀察地球物理現(xiàn)象到地球物理學(xué)在20世紀(jì)真正發(fā)展起來(lái)，三次科技革命在地球物理學(xué)的發(fā)展史上起著至關(guān)重要的作用。 第二十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

18世紀(jì)中葉以后，發(fā)生了人類(lèi)歷史上的第一次科技革命。第一次科技革命以牛頓1687年的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》及牛頓力學(xué)體系的形成為標(biāo)志。牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系的建立對(duì)地球物理學(xué)尤其是對(duì)重力勘探和重力測(cè)量有著革命性的作用。在牛頓以前，人們對(duì)地球的研究基本是靜態(tài)的三角幾何問(wèn)題。而牛頓提出的運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律，給地球的形狀和構(gòu)造動(dòng)力學(xué)提供了理論基礎(chǔ)。第二十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，牛頓無(wú)疑應(yīng)該被認(rèn)為是固體地球物理學(xué)的先驅(qū)，牛頓對(duì)地球物理學(xué)主要有兩大貢獻(xiàn)。牛頓的第一大貢獻(xiàn)是第一個(gè)估計(jì)了地球的質(zhì)量。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，可以得出在一級(jí)近似的公式：g=（GM）/(R2)，其中g(shù)為重力測(cè)量值，G為萬(wàn)有引力常數(shù)，M為地球質(zhì)量，R為地球半徑。牛頓的第二大貢獻(xiàn)是第一個(gè)估計(jì)了地球扁率f的值，為了得到數(shù)學(xué)模式，他把地球看成密度恒定的旋轉(zhuǎn)流體，由此推導(dǎo)出f=（a-b）/a,a、b分別為地球的赤道長(zhǎng)軸和極短軸。第二十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

第二次科技革命發(fā)生于19世紀(jì)20-60年代，即從1819年奧斯特實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，到1860年麥克斯韋發(fā)表《電磁場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)理論》建立電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)為止。第二次科技革命對(duì)地球物理學(xué)的巨大推動(dòng)力體現(xiàn)在：在第二次科技革命的巨大推動(dòng)下，以法拉第和麥克斯韋為代表的科學(xué)家建立起了電磁學(xué)理論，這直接推動(dòng)了19世紀(jì)應(yīng)用地球物理電磁法得到了一系列的發(fā)展。麥克斯韋建立的麥克斯韋方程組是勘探地球物理學(xué)電法勘察中最重要的基礎(chǔ)理論。第二十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日1870年，泰朗和鐵貝爾制成了尋找磁鐵礦的萬(wàn)能磁力儀，這是應(yīng)用地球物理學(xué)開(kāi)始發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。

第三次科技革命從20世紀(jì)50年代開(kāi)始興起的，以原子能、電子計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用，以及合成材料和生物技術(shù)的相繼出現(xiàn)為標(biāo)志的第三次科技革命極大地推動(dòng)生產(chǎn)力的發(fā)展。第三次科技革命在對(duì)地球物理方面的推動(dòng)作用主要體現(xiàn)在：第二十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第一，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子以及通信技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了地球物理學(xué)尤其是地震勘探的發(fā)展。計(jì)算機(jī)價(jià)格的降低及計(jì)算速度的提高使得在實(shí)際工作解決了很多數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題。大大節(jié)省了解釋人員的工作時(shí)間。第二，新興技術(shù)和新興科學(xué)的發(fā)展也極大地推動(dòng)了地球物理這一學(xué)科的發(fā)展。（光學(xué)的發(fā)展、非線(xiàn)性科學(xué)中的算法、混沌理論、量子力學(xué)等）第二十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日§3-6物理學(xué)與藝術(shù)§3-6-1藝術(shù)美的意義

美的哲學(xué)定義:美是具體事物的組成部分和表現(xiàn)形式，是具體環(huán)境、現(xiàn)象、事情、行為、物體對(duì)人類(lèi)的生存發(fā)展具有的公益性能、正面意義和正價(jià)值，是人們?cè)诮佑|個(gè)別具體事物的過(guò)程中，受其作用、刺激和影響產(chǎn)生愉悅和滿(mǎn)足的美好感覺(jué)的客觀原因，是人們通過(guò)反思和尋找美感產(chǎn)生的原因，從個(gè)別具體事物中分解和抽取出來(lái)的有別于丑的相對(duì)抽象事物或元實(shí)體。美是具體事物的組成部分，美不能夠離開(kāi)具體事物單獨(dú)存在。第二十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

美存在于具體環(huán)境、具體現(xiàn)象、具體事情、具體行為、具體物體之中。美景、美酒、美玉、美事、美的生活都是包含美的具體事物。中國(guó)人對(duì)美的認(rèn)識(shí)和研究具有悠久的歷史，為美學(xué)的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)。20世紀(jì)50-60年代，圍繞美的本質(zhì)問(wèn)題，中國(guó)學(xué)界展開(kāi)了一場(chǎng)大討論，形成了一些基本觀點(diǎn)。

一是以高爾泰為代表的主觀論，認(rèn)為美完全是主觀的，美作為一種意識(shí)與客觀對(duì)象無(wú)關(guān)。二是以呂熒為代表的社會(huì)意識(shí)說(shuō)，認(rèn)為美是人的社會(huì)意識(shí)，"它是社會(huì)存在的反映，第二性的現(xiàn)象"。第二十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

三是以蔡儀為代表的客觀典型論，認(rèn)為美是客觀的，"美的本質(zhì)就是事物的典型性"，"是個(gè)別之中顯現(xiàn)著種類(lèi)的一般"，"典型就是美"。

四是以朱光潛為代表的客觀和主觀統(tǒng)一說(shuō)，認(rèn)為美是“客觀與主觀的統(tǒng)一”。

五是以李澤厚、劉綱紀(jì)等為代表的客觀社會(huì)說(shuō)，認(rèn)為美既有客觀性，也有社會(huì)性，是“客觀性與社會(huì)性的統(tǒng)一”。

第二十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日從人類(lèi)關(guān)于美的思想發(fā)展史可以看到，人們己經(jīng)認(rèn)識(shí)到美不是具有可感形態(tài)的具體事物，美是同個(gè)別具體事物相聯(lián)系的抽象事物，是個(gè)別具體事物具有的能夠引起人產(chǎn)生美感的性能和原因，是同人的生存發(fā)展需要、功利或價(jià)值相聯(lián)系的認(rèn)識(shí)對(duì)象。但是由于受到以往哲學(xué)本體論和認(rèn)識(shí)論的限制，人們關(guān)于美的本質(zhì)、美的定義、審美問(wèn)題的觀點(diǎn)還存在一些缺陷和不足之處，存在很大爭(zhēng)議。第二十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

§3-6-2物理學(xué)與美物理學(xué)具有美的研究目的。物理美不僅具有欣賞價(jià)值，物理學(xué)是合理、簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、和諧、有序、守恒的。物理學(xué)家始終把物理美作為思考問(wèn)題的一條主線(xiàn)。更重要的它是一種重要的思想方法。非常規(guī)的創(chuàng)造性思維方法。在物理學(xué)習(xí)中要注重物理學(xué)美的體會(huì)。

第三十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日混沌之美

在非線(xiàn)性科學(xué)中，混沌現(xiàn)象指的是一種確定的但不可預(yù)測(cè)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它的外在表現(xiàn)和純粹的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)很相似，即都不可預(yù)測(cè)。但和隨機(jī)運(yùn)動(dòng)不同的是，混沌運(yùn)動(dòng)在動(dòng)力學(xué)上是確定的，它的不可預(yù)測(cè)性是來(lái)源于運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性。混沌現(xiàn)象是自然界中的普遍現(xiàn)象，天氣變化就是一個(gè)典型的混沌運(yùn)動(dòng)?；煦绗F(xiàn)象的一個(gè)著名表述就是蝴蝶效應(yīng)：南美洲一只蝴蝶扇一扇翅膀，就會(huì)在佛羅里達(dá)引起一場(chǎng)颶風(fēng)。并由此提出了天氣的不可準(zhǔn)確預(yù)報(bào)性。第三十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日（一）從一滴水中見(jiàn)太陽(yáng)—小中見(jiàn)大

混沌為宇宙之源。許多宗教故事和神話(huà)傳說(shuō)中都有“混沌初開(kāi)”的自然起源說(shuō)。在道家哲學(xué)中，混沌就是老子的“道”。老子為了定義和描述道而引入一系列同義或近義的概念，如混成、混一、恍惚、惚恍等，后人均理解為混沌?；煦缢?，內(nèi)涵十分豐富。其中，最有代表性的是"有物混成，先天地生"。描述宇宙演化的初始狀態(tài)。寂兮寥兮，獨(dú)立而不改，周行而不殆，可以為天地母。

第三十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

有一個(gè)東西混然而成，在天地形成以前就已經(jīng)存在。聽(tīng)不到它的聲音也看不見(jiàn)它的形體，寂靜而空虛，不依靠任何外力而獨(dú)立長(zhǎng)存永不停息，循環(huán)運(yùn)行而永不衰竭，可以作為萬(wàn)物的根本。

（二）從混沌的本源性上看，中國(guó)古代只能籠統(tǒng)地表述"道生一、一生二、二生三、三生萬(wàn)物"。自然界未分化為有形的實(shí)體和時(shí)空關(guān)系之前，仍是道，即混沌?，F(xiàn)代宇宙學(xué)的發(fā)展對(duì)極早期宇宙的狀態(tài)認(rèn)識(shí)上還不統(tǒng)一，但有一點(diǎn)基本上認(rèn)識(shí)是一致的，即可觀測(cè)宇宙起源于混沌態(tài)，最終必將復(fù)歸于混沌。第三十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

從混沌的精微性和深?yuàn)W性上來(lái)看，自然界的道，看起來(lái)是那樣樸實(shí)。它們按照共同的統(tǒng)一性存在著，運(yùn)動(dòng)著，體現(xiàn)著令人驚嘆的簡(jiǎn)單性和一致性;另外，自然界的事物和過(guò)程又永遠(yuǎn)沒(méi)有重復(fù)。人們甚至無(wú)法找到兩片完全相同的樹(shù)葉;在大海中的波濤那永恒的運(yùn)動(dòng)中，同樣包含著新生和死亡、演變和更替。第三十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

在西方，認(rèn)識(shí)到“混沌出秩序”的，首推哲學(xué)家康德。在康德看來(lái)，混沌是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)不完美的形態(tài)。它們是宇宙的原始形態(tài)，在向著有規(guī)則的宇宙演化的過(guò)程中，要經(jīng)歷若干發(fā)展階段，通過(guò)同“混亂和混沌狀態(tài)作斗爭(zhēng)”，才能逐步達(dá)到應(yīng)有的完美程度。他還認(rèn)為，能夠欣賞到自然界從混沌到有序演化的生動(dòng)過(guò)程，是一種難得的審美享受，可惜很多人被傳統(tǒng)的觀念所束縛，不能理解這種假說(shuō)，因而使他失去了這樣的享受。下圖所示為混沌的自相似性。 第三十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日在整個(gè)西方古典美學(xué)中，幾乎沒(méi)有人談過(guò)混沌的美，原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)樗麄兌颊J(rèn)為，混沌就是混亂，因而同秩序是對(duì)立的。第三十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日（二）混沌的結(jié)構(gòu)美因陀羅之網(wǎng)和無(wú)窮嵌套現(xiàn)代科學(xué)的混沌研究自70年代復(fù)興以來(lái)，至今已形成一些基本的共識(shí)，即內(nèi)在隨機(jī)性、自相似性及測(cè)度維數(shù)。第三十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日（三）洛倫茲吸引子（混沌吸引子）混沌吸引子有幾個(gè)“奇異”的特性，首先是它的分形性質(zhì)，它作為相空間的一個(gè)子集，具有精細(xì)的嵌套自相似結(jié)構(gòu)，得到的圖形的維數(shù)不是一個(gè)整數(shù)。其次是混沌吸引子有兩種運(yùn)動(dòng)方向，一切在吸引子之外的運(yùn)動(dòng)都向它靠攏，對(duì)應(yīng)著穩(wěn)定方向；而一切到達(dá)吸引子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)軌道都相互排斥，對(duì)應(yīng)著不穩(wěn)定的方向。它作為一個(gè)整體是動(dòng)力系統(tǒng)最終的歸宿，對(duì)于微小擾動(dòng)是穩(wěn)定的，即最終運(yùn)動(dòng)方向會(huì)到達(dá)吸引子上；但是吸引子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)卻對(duì)初始條件非常敏感，進(jìn)入奇異吸引子的部位稍有差異，運(yùn)動(dòng)軌道變會(huì)截然不同。第三十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

這也是混沌的初值敏感依賴(lài)性根本原因之所在。必須指出，只有耗散系統(tǒng)才存在混沌吸引子，但并非只有耗散系統(tǒng)才存在混沌。相空間形成了一種奇特的類(lèi)似蝴蝶翅膀那樣的圖像—洛倫茲吸引子，顯示出動(dòng)態(tài)、流暢的美感，或構(gòu)成妙不可言的對(duì)稱(chēng)圖案。下圖所示為洛倫茲吸引示意圖。第三十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

其次，混沌吸引子仍然充分地顯示了科學(xué)理論的簡(jiǎn)潔之美。雖然混沌系統(tǒng)的演化有其不穩(wěn)定性的一面，而且這種不穩(wěn)定性在演化中還有重要的作用，但最終仍能趨于一種穩(wěn)定的狀態(tài)。在物理和數(shù)學(xué)的世界里是否有這種混沌的秩序?在非周期運(yùn)動(dòng)中是否還有某種普適性?經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的計(jì)算，他終于找到了倍周期分叉的普適常數(shù)α為4.6692016090。這已足以顯示混沌現(xiàn)象背后隱藏的規(guī)則性?；煦绲膭?dòng)態(tài)美不僅展現(xiàn)出世界統(tǒng)一性中的無(wú)限多樣性，簡(jiǎn)單性中蘊(yùn)含的無(wú)限復(fù)雜性，而且展現(xiàn)出自然系統(tǒng)自我運(yùn)動(dòng)中的無(wú)限生命力。第四十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)費(fèi)根鮑姆最初指出混沌是從有序演化而來(lái)的結(jié)論時(shí)，人們總以為這是奇談怪論。試想，如果沒(méi)有混沌和分叉這種導(dǎo)致多樣性的運(yùn)動(dòng)方式，無(wú)機(jī)的自然界怎樣生長(zhǎng)出有生命的生物直到智慧的人類(lèi)?如果沒(méi)有費(fèi)根鮑姆那種浪漫的、貌似模糊甚至是不著邊際的思考，倍周期分叉中的清晰性又如何能夠被發(fā)現(xiàn)?開(kāi)放系統(tǒng)的自組織使隨機(jī)性同有序性相互溝通。物理學(xué)的應(yīng)用（01）_標(biāo)清.flv第四十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

蝴蝶效應(yīng)是氣象學(xué)家洛倫茲1963年提出來(lái)的。其大意為：一只南美洲亞馬孫河流域熱帶雨林中的蝴蝶，偶爾扇動(dòng)幾下翅膀，可能在兩周后在美國(guó)德克薩斯引起一場(chǎng)龍卷風(fēng)。其原因在于：蝴蝶翅膀的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其身邊的空氣系統(tǒng)發(fā)生變