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这是一本内容和叙述方式都不循过往课本常套的书，可以当作「开卷有益」的趣味科普读物，满足中学程度有志读者的好奇心。全书分成5篇13章，每章大致上都自成整体，採用一两则小故事作为楔子，引出重要的主题概念：宇宙的形成、生物的演化；系统的结构、功能、和互动的法则；「涌现」的「非线性数学」诠释；因果与自由意志；彼、己之分和「大我」概念扩充下的合作互惠。我们更粗略地介绍复杂性理论里分形的诡奇、混沌的启示、自发性自我组织的涌现与套叠、大自然的演变、和群体社会的形成和运作。全书有相当详细的脚註，供应交互参照，更让富好奇心的读者可以作进一步的参考。

　　近年来，笔者搁置退休生活，从美国回到香港中文大学，建立一门以系统概念为出发点的通识教育新课：「宇宙、学术与人生。」不知不觉已过了十六寒暑；自己也从讲授中学习，取得了许多珍贵的新知识。笔者曾编了《系统视野与宇宙人生》作为课本，该书曾经再版，但多年来事过境迁，在今天已有重新述作的必要。本书是改写的结果，以平易的文字、浅显扼要的数学，在有限的篇幅里用系统科学的眼光，鸟瞰大自然与人类文化的演变与运作。

　　系统科学可说是无远弗届，无孔不入。其中影响笔者最深的一个概念，是「涌现特性」：系统拥有、而构成系统的成员所无的特性。 它是这些成员互相作用的结果，也是「化约论」的难题，「统摄论」的根基。

　　本书以涌现为出发点，因此也以「学海涌泉」命名。
 

作者简介

陈天机教授

　　早年留学美国，在美国白朗大学取得化学学士学位，继在美国杜克大学获化学硕士和物理学博士学位；曾受僱于IBM担任高级程式师、研究员；1979年加入香港中文大学，历任电子系访问教授、计算机科学与电子学讲座教授及主任、联合书院院长；1992年退休，膺计算机科学与工程学荣休讲座教授；2003年，获颁中文大学荣誉院士及联合书院荣誉院士。自1998年迄今，陈教授一直于中文大学通识教育部任教。

vi    序

I    开场白
一    爱神的涌现：系统与涌现特性
3    1. 楔子：爱神的涌现
5    2. 系统的概念
13    3. 涌现特性
15    4. 系统间的异同
17    5. 实质世界里的一些涌现特性
20    6. 宇宙、地球、生物与社会
21    7. 小结：涌现的套叠
22    附录A. 三本参考书

II    宇宙与生物
二    意外的诺贝尔奖：宇宙的宏轰
27    1. 楔子：意外的诺贝尔奖
28    2. 三字母经
30    3. 三十年的大论争
34    4. 我们宇宙的历史
39    5. 未完成的探讨
40    6. 从大到小

三    二十三亿年前的悲喜剧：共同演化
45    1. 楔子：太古时的悲喜剧
49    2. 生命
52    3. 寒武纪的大爆炸
55    4. 结构、功能与反馈
58    5. 生物物种间的共同演化
63    6. 生态循环
65    7. 英雄与时势
66    8. 演化、学习与教育
68    9. 人类与工具的共同演化
69    10. 小结：结构、功能与共同演化

III    规律与假设
四    阿拉伯全驼宴：略谈套叠系统
73    1. 楔子：全驼宴与俄国套娃
76    2. 系统的两种主要表示方式：图象与「枝、结」
78    3. 套叠系统与树式
84    4. 生物的套叠分类
88    5. 套叠系统的常见表示方式
94    6. 语言文字作为不完全的套叠
97    7. 小结：套叠系统与人类文化

五    臭皮匠的智慧：涌现特性与数学
99    1. 楔子：臭皮匠与诸葛亮
101    2. 「线性」与「非线性」
104    3. 揭开名言的面纱
107    4. 原子弹与临界效应
113    5. 小结：量变、质变与非线性数学

六    覆巢下的完蛋：时间之箭与生物世界
115    1. 楔子：「完蛋」的两个谜
118    2. 不可逆现象与时间之箭
119    3. 自发性自我组织
121    4. 生命的简史
124    5. 演化论
128    6. 浩劫
130    7. 人的出现

七    拿破崙的假设：变化、因果与自由意志
133    1. 楔子：拿破崙的假设
135    2. 变
137    3. 因果律，出现罢！
141    4. 自由意志与志向行为
143    5. 硬性决定论盔甲上的裂痕
145    6. 自由意志与社会
147    7. 自由意志与信徒

IV    小我与大我
八    向盗窟取经：异同与彼己
151    1. 楔子：向盗窟取经
152    2. 傲慢与偏见：社际关系
154    3.「纯」与「杂」
161    4. 社会心理，「群体极化」与「团体迷思」
168    5. 东西文化的异同
170    6. 小结：彼、己之判

九    吸血蝙蝠的道德：大我的层次
173    1. 楔子：吸血蝙蝠的道德
175    2. 志向行为与群体社会
179    3. 忠诚来源的三套解释
180    4. 自私基因
182    5. 施恩图报
185    6. 摹媒与文化
190    7. 忠诚来源新说
194    8. 更高的层次

V    从复杂性看世界
十    苹果树下的天灵盖：非线性数学的应用
199    1. 楔子：牛顿的苹果树
200    2. 椭圆轨道
201    3. 维度与指数定律
205    4. 小事、大事与80–20法则
211    5. 齐夫定律
212    6. 饱和现象
217    7. 物流映像与小学算术
219    8. 小结：简单数学的活用
220    附录A. 从中、英文看齐夫定律

十一    造化的板斧：奥妙的分形
223    1. 楔子：程咬金的板斧
225    2. 分形
229    3. 迭代运算与物流映像
235    4. 迭代复数运算下出现的分形
238    5. 小结：纳须弥于芥子
238    附录A 复数的运算

十二    蝴蝶的启示：混沌与你
241    1. 楔子：蝴蝶效应
244    2. 逻辑映像显出的蝴蝶效应
247    3. 混沌中的分形
252    4. 不稳定的太阳系
256    5. 硬性决定论的软化
259    6. 小结：自由的曙光

十三    窥豹一斑：自发性自我组织的涌现
261    1. 楔子：窥豹一斑
262    2. 自我组织
264    3. 物理世界的自发性自我组织
266    4. 生物的自发性自我组织
269    5. 生物群体的自我组织
274    6. 人类和人类社会
281    7. 跨物种的共同演化与体内平衡
284    8. 结语

285    中外文索引
 

爱神的涌现
系统与涌现特性

1.楔子：爱神的涌现

1.1.意外的缺陷美

爱神可能是西方文化中最早的女神；关于她的传说至少可以追溯到六千年前、在西亚两河流域主管爱情、生育与战争的伊南娜。她后来也是古希腊的女神阿芙罗黛蒂，和古罗马的女神维纳斯。一个重要的证据是环绕太阳、晨昏出现的金星；这颗明亮的行星在古两河流域代表伊南娜，在古希腊代表阿芙罗黛蒂，在古罗马代表维纳斯。

法国巴黎的罗浮宫是举世知名的艺术展览馆；访客非看不可的珍藏包括二千多年前雕塑的阿芙罗黛蒂像。1820年，这艺术品在希腊米罗斯岛出土；发现后两臂离奇失踪，但残缺的雕像体态自然，成为世人心目中「缺陷美」的代表作。有艺评家竟然断言这雕像从来都是没有两臂的。

1.2.从大海涌现的女神

阿芙罗黛蒂这希腊名字的意思是「泡沫冒出的」。这女神从来没有经历过婴儿期；从大海的泡沫涌现出来时她已经是成人了。

古罗马的维纳斯承继了古希腊关于阿芙罗黛蒂的神话。15世纪名画「维纳斯的诞生」现存意大利佛罗伦斯。维纳斯从大海涌现后，站在飘浮的蚌壳上，众风神吹她到岸边，季节女神给她一件遮身的大氅。虽然丢了两臂的罗浮宫阿芙罗黛蒂雕像拥有缺陷美，名画中的维纳斯却显示出完整的两臂是有代表娇羞的价值的。当然罗马神话里的维纳斯、希腊神话里的阿芙罗黛蒂、甚至古两河流域的伊南娜都以放荡不羁见称，并非「娇羞」两字所能形容。

1.3.神话中的涌现特性

本章的主题是「涌现特性」：这是系统拥有、而系统的成员(单元或次系统)所无的特性。我们往往将「涌现特性」与「涌现」混用，但大致来说，「涌现」(emergence)作为名词，代表涌现特性(或拥有涌现特性的系统)的显露。

从大海中冒现出来的阿芙罗黛蒂可以说是希腊神话里大海泡沫的涌现特性：她面世后，神话世界便多了一番热闹。当然神话不是实质，但往往借用实质现象，包括涌现，来丰富作者的敍述，增加故事的可信性。神话本身也是从古社会文化冒出来的涌现特性，人类丰富的想像力的结晶；它本身虽然偶有互相矛盾的地方，仍不失为一个大致完整的系统。
 

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