
为什么跳蚤可以跳得这么高?
为什么大企业效率不一定更高?
为什么大城市疾病传染率更高?
为什么科技发展速度越来越快?
你是否也曾被这些问题所困扰?
是否存在一种统一理论可以透视世间万物?
规模法则理论能够用简洁的幂律公式刻画各种宏观变量随系统规模变化的数量关系,帮助我们重新审视万事万物。拥抱非线性思维,换个视角看世界。
以“规模”为线索,把握纷繁复杂现象背后的统一性,感受底层运行逻辑的简洁性。

《规模法则:探索从细胞到城市的普适规律》,张江著。
我很高兴,也很荣幸,应同事兼合作者张江的邀请,为他精彩的新书《规模法则——探索从细胞到城市的普适规律》作序。首先,这本书的主题就让我觉得非常亲切,而更让我感到高兴的是,该书作者张江是在规模法则(scaling law)这一研究领域最权威的中国专家之一。
在千禧世纪之交,著名的宇宙学家霍金曾被问及这样的问题:有人说20世纪是物理学的世纪,而我们现在正在进入生物学的世纪,您对此有何看法?霍金回答道:“我认为下一个世纪将会是复杂性的世纪。”我非常赞同这一点,并且我肯定张江也会赞同。随着进入21世纪,我们面临越来越多的社会挑战,如气候变化和环境恶化、市场和政治体系的不稳定、城市化和人口呈指数级增长所带来的压力,以及人类社会长期可持续性发展等问题。所有这些都是“复杂适应系统”的具体实例。而当务之急是,我们应该针对复杂适应系统发展出一个定量的、具有可预测性的、统一的科学框架来理解这些系统的动力学机制,从而帮助实践者和政策制定者解决这些极具挑战性和威胁性的问题。这是规模法则理论能够发挥重大作用的地方,因为它很有可能在解释这些系统的底层机制方面起到关键性作用,以及揭示出自然世界与人造世界之间的深刻关联。
规模法则理论的核心是揭示出一个系统的各种可观测特征如何随其规模而变化,这些特征包括新陈代谢率、生长率、输运网络甚至社会中个体的行为方式。它同样可以告诉我们,这些特征如何在不同的动物、不同的城市或不同的公司中随规模而变化,因此它可以提供重要的,同时也是非常本质的,关于塑造自然与社会经济形态的底层机制的洞察。这是因为,从微生物到大都市,尽管这些事物看似随机、任意和反复无常,但当我们通过规模缩放(scaling)的视角考察时,就会发现超越它们大小和复杂性的迷人的模式、原理和定律。
规模法则揭示出事物复杂性表面下微妙的隐藏秩序。它们可以帮助我们理解各式各样的系统是如何发挥功能、逐步演化,以及与其他系统发生相互作用的,还能够回答一台机器、一家公司或一个生命体的效率如何,以及怎样规划一座城市,让它实现可持续发展。同等重要的是,它们还能指出那些分发能量、资源和信息的各式各样的复杂网络在系统中的重要作用。例如,规模法则能够揭示出树、河流网络、血管网络等网络的分叉模式有哪些相似之处和不同之处,这些特征如何与一家公司的社会网络动力学相联系,以及不同社会中个体的行为有哪些普适性的规律。
这本书不仅适用于科学界,还适用于对周围世界(无论是生物体、生态系统、城市还是公司)充满好奇心的人们,以及能够超越传统学科划分和领域边界,欣赏这个世界中非凡统一性规律的人们。只有超越传统学科边界,拥抱跨学科领域的研究方法,我们才能够真正解决所面临的一系列挑战。从规模缩放的视角看待世界正是这样做的。
我相信这本书会为各个领域的思想家、科学家以及真正试图解决问题之人提供新的见解和灵感,以拥抱更全面、综合的复杂性视角,作为对大多数传统解决问题方式的还原论视角的补充。
杰弗里·韦斯特
美国新墨西哥州圣塔菲研究所前所长,Shannan杰出教授
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作者:张江
1.圣塔菲研究所前所长、《规模》作者Geoffrey B. West与Erdős-Rényi Prize、科学探索奖获得者吕琳媛作序推荐
2.北师大系统科学学院教授执笔,凝聚作者多年研究成果
3.重新解读《规模》中提到的一些重大发现,并补充了《规模》中省略的推理过程和技术细节

规模法则理论探讨了从细胞到城市的普适规律,通过幂律公式描述系统规模变化对宏观变量的影响。本书作者张江是中国在该领域的权威专家,书中阐述了如何用非线性思维理解复杂系统,如动物、城市和公司的效率,以及如何通过规模缩放视角探寻自然界和社会的隐藏秩序,为解决复杂问题提供了新的视角和洞见。
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