什麼是復雜系統科學？它有哪些應用？如何理解系統復雜性？如何分析復雜系統？系統復雜性理論能解決哪些現實問題？這些都是復雜性科學的學習研究者所面對的普遍問題。近日，楊納爾·巴亞姆(YANEER BAR-YAM)教授發表了科普性綜述文章“An Introduction to Complex Systems Science and its Applications”全面介紹了復雜性科學的基本概念、常用方法和典型應用方向。巴亞姆教授是系統復雜性科學的奠基人之一，也是與桑塔菲研究所齊名的系統科學領域學術重鎮新英格蘭復雜系統研究所(New England Complex Systems Institute錛 NECSI)的創始人和現任所長(President)。下面是作者本人特意提供的中文摘要(此處略做潤色)“很多現有概念和定量分析框架都基于一些標準假設，但對于眾多復雜的物理、生物和社會系統往往並不成立。復雜系統科學可以告訴我們這些假設在什麼情況下失效，以及為什麼失效，並提供了可以理解復雜系統屬性的另一種框架。本綜述介紹了復雜系統科學的一些基本概念，

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包括復雜度曲線，有效性和適應性的權衡，系統復雜度和環境復雜度匹配的必要性，多尺度分析以及進化過程。復雜系統科學的目的是對系統一般屬性的理解和討論，而不是對于具體系統動態的建模。相對于提供全面的綜述，本文更希望科普一些可用于對我們世界裡的復雜系統進行理解和應用的簡單概念和分析方法。本文將以簡單的語言進行，只需要高中層次的數學和科學背景即可，以便讓各個領域的學者與各個行業、各級政府、學術團體的決策者以及其他任何對系統和社會感興趣的人都可以看懂。”不多贅述，

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直接下載6105872.pdf開啟你的閱讀之旅吧。摘要：在過去100多年間，精細結構常數一直困擾著物理學家。新南威爾士大學悉尼分校科學家最近發表的一篇論文報告說，對130億光年外的類星體發出的光進行的新測量，發現精細結構常數的異常現象，表明自然規律並不像以前認為的那樣是不變的。阿爾伯特•愛因斯坦（Albert Einstein，1879 – 1955）說，“這個世界最不可理解的是，它完全是可理解的（The most incomprehensible thing about the world is that it is at all comprehensible）”。當然，“可理解”，並不等于“已理解”。傑出物理學家理查德•費曼（Richard Feynman，1918 – 1988）生前一直強調，仍然有很多事情是科學家所不知道的。他經常向同事指出的“未知”事物之一就是神秘的數字137。費曼說，“這是物理學中最偉大的謎團之一：一個神奇的數字，它是人類還不理解的。你可能會說‘上帝之手’寫下了這個數字，而‘我們不知道他是如何下筆的’”（It’s one of the greatest damn mysteries of physics: a magic number that comes to us with no understanding by man. You might say the “hand of God” wrote that number錛 and “we don’t know how He pushed his pencil.”）。（圖片來源：參考資料[1]）在物理學中，精細結構常數（fine structure constant）其數值約為1/137（實際上，精細結構常數的精確值是：0.007297351+/-0.000000006，或1/137.03599913），是表征基本帶電粒子之間電磁相互作用強度的基本物理常數。精細結構常數，也稱為索末菲常數，是德國理論物理學家阿諾德·索末菲（Arnold Sommerfeld，1868-1951）在1915年引入量子物理學的。精細結構常數與所用的單位制無關，它是一個無量綱的數字，這與光速不同──光速可以是每秒186錛000英裡，也可以是每秒300錛000公裡，這取決于你喜歡的單位。α的特殊之處在于它是純數，定義為一個電子的電荷（q）平方除以普朗克常數（h）乘以光速（c）的乘積。該數字實際上代表電子吸收光子的概率。但是，這個數字具有更重要的意義，因為它涉及到物理學的三個非常重要的領域：以電子電荷形式的電磁，以光速形式的相對性和以普朗克常數形式的量子力學。正如參考資料[1]中指出的，光速、一個電子攜帶的電荷和普朗克常數，出現在相對論、電磁學和量子力學等物理學關鍵領域的交叉點，正是它的魅力所在。自20世紀初以來，物理學家一直認為該數字可能是GUT（或大統一理論）的核心，它可能與電磁學，量子力學，尤其是重力理論相關。但是，物理學家尚未找到數字137與宇宙中任何其他物理定律之間的任何聯系。計算α的方法是把3個常數h，c，e放在方程中（參考資料[1]）：SI是指國際單位制，CGS是指釐米-克-秒單位制。在上式中，e為基本電荷，，h為普朗克常數，為電常數（真空電容率），為磁常數（真空磁導率）。在國際單位制（SI）中，c錛 ε0錛 和都是已知常數。當c、e和h單位相互抵消時，得到無量綱的“純”數。在20世紀的相當長時期裡，137這個數字一直困擾著物理學家們。費曼曾經這樣描述說，“自從50多年前它被發現以來，它一直是一個謎，所有優秀的理論物理學家都把這個數字掛在牆上，並為此困擾。”諾貝爾獎獲得者沃爾夫岡•泡利（Wolfgang E.Pauli，1900-1958），他一生都對這個數字著迷。他曾經玩笑說，“當我死後，我問魔鬼的第一個問題是：精細結構常數是什麼意思？” 根據亞瑟·米勒（Arthur Miller）的《Deciphering the Cosmic Number（解讀宇宙數）》一書，泡利還曾經說過，如果上帝允許他問任何他想要問的問題，他的第一個問題就是“為什麼是1/137？”。1946年12月13日泡利在斯德哥爾摩的諾貝爾演講中也提到了精細結構常數，他說有必要建立一個理論來確定這個常數的值，“從而解釋電的原子結構，這是自然界中所有電場原子源的一個基本性質。”這個奇怪的數字的一個用途是測量像電子這樣的帶電粒子與電磁場的相互作用。α決定了一個受激原子發射光子的速度。它還影響原子發射光的細節。這個數字決定了恆星燃燒的方式、化學反應的發生，

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甚至決定了原子是否存在。英國物理學家勞倫斯•伊夫斯解釋說，“精細結構常數”決定了原子光譜線之間的距離，而光譜線就是原子的 DNA”。如果這個數值改變，那麼物質的結構將會非常不同，

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其他也是如此。人們開始把它稱為一個神秘的數字。”諾丁漢大學的物理學家勞倫斯•艾夫斯（Laurence Eaves）認為，137這個數字將是人類向外星人發出的信號，表明我們對我們的星球有某種程度的掌握，並了解量子力學。外星人也知道這個數字，特別是如果他們發展了先進的科學。新南威爾士大學的約翰•韋伯（John Webb）教授說，精細結構常數是衡量電磁力的一種，它是自然界四種基本力之一（其他是重力、弱核力和強核力）。電磁力使電子留在宇宙中的每個原子核週圍──沒有它，所有的物質都會飛散。直到最近，人們還認為它是貫穿時空的一股不變的力量。但是在過去的二十年裡，韋伯教授注意到精細結構常數的異常現象，

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即在宇宙的某個特定方向上測得的電磁力似乎有那麼細微的不同。根據2020年4月24日發表在《SCIENCE ADVANCES（科學進展）》上的研究（參考資料[2]），新南威爾士大學悉尼分校的科學家已成功對一個距地球約 130 億光年的類星體進行了四次觀測，認為精細結構常數的數值已較此前發生了變化。新南威爾士大學物理學教授約翰•韋伯（John Webb）團隊，通過 20 年的觀測和研究，注意到精細結構常數中的異常現象，即在宇宙的某個特定方向上測得的電磁力似乎有細微的不同。他們宣布，“我們發現了一個線索，在宇宙的某些區域，精細結構常數的數值是不同的” 。該常數在宇宙中的某些區域內的取值或許並不相等，而這種“不相等”卻不僅體現在時間上，還體現在了空間中的某一特定方向上。天文學和物理學界曾一直認為宇宙是各向同性，也就是從統計學角度上來看，宇宙在各個方向上應該都“長得一樣”。物理學家發現自然常數在變化，宇宙或不具有“各向同性”。新的發現表明，自然規律“徹頭徹尾的怪異”，並不像之前所認為的那樣一成不變。根據2020年4月27日《ScienceDaily（科學日報）》題為“New findings suggest laws of nature not as constant as previously thought（新的發現表明，自然規律並不像以前認為的那樣是不變的）”的文章報導（參考資料[3]），韋伯教授認為，如果宇宙中存在方向性，如果電磁學在宇宙的某些區域表現出非常微小的不同，

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那麼支撐現代物理學的最基本概念將需要修正。他說：“我們的宇宙學標準模型是建立在一個各向同性的宇宙基礎上的，這個宇宙在統計學上，在各個方向都是相同的”。“這個標準模型本身是建立在愛因斯坦的引力理論之上的，它本身明確地假定了自然規律的恆常性。如果這些基本原理僅僅是一個很好的近似值，那麼物理學中的一些非常令人興奮的新思想就敞開了大門。”韋伯教授的團隊相信，這是一項更大規模研究的第一步，該研究利用世界上最大的望遠鏡上的新儀器獲得的數據，探索宇宙的許多方向。新技術正在出現，以提供更高質量的數據。新的人工智能分析方法將有助于自動化測量，並以更快和更高的精度進行測量。參考資料：[1] Paul Ratner. Why the number 137 is one of the greatest mysteries in physics.31 October錛 2018.https://bigthink.com/surprising-science/number-137-physics?rebelltitem=3[2] Michael R. Wilczynska1錛 John K. Webb1錛 et al. Four direct measurements of the fine-structure constant 13 billion years ago. SCIENCE ADVANCES | RESEARCH ARTICLE. Sci. Adv. 2020; 6 : eaay9672. 24 April 2020.https://advances.sciencemag.org/content/advances/6/17/eaay9672.full.pdf[3] University of New South Wales. New findings suggest laws of nature not as constant as previously thought. ScienceDaily. April 27錛 2020.https://www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200427102544.htm，