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◎ 编辑推荐

“美国国家图书奖”入围作品 | “普利策奖”决赛作品

“中国文津图书奖”“英国皇家学会图书奖”得主詹姆斯•格雷克成名之作

混沌理论，与相对论和量子理论并称“二十世纪三大科学革命”

战胜“无序”“复杂”“不确定”的世界

※正是这本书，让“混沌理论”和“蝴蝶效 应”变得家喻户晓

※稳居科普读物排行榜30余年，被译为25种语言，值得一读再读

※人类曾希望，世间一切变化与发展是可预测的、确定的、线性的……但事实远非如此

“混沌”注定要颠覆人类对自然、对科学的看法，注定要彻底改变人类预测未知、阐述自然和人文现象的方式。天气的变化、生物的迁徙、心跳的节律、社会的演变……在变幻莫测的“无序”“复杂”和“不确定”中寻找有序的结构，探索经典科学所无法阐明和预测的奥秘，这就是混沌理论的野心！

自从洛伦茨发现了“蝴蝶效应”，混沌在数学、物理学、计算机科学、气象学、生态学、生理学、天文学、经济学等各领域中，掀起了一场认知的新浪潮。科学家们以超乎常人的敏锐、执着和创造力，打破经典思想的禁锢。这场追寻真理之旅的精彩与波折，欢欣与沮丧，都透过作者的鲜活文笔，一一呈现。

混沌理论是这个时代最重要的科学知识之一，它开创了一门新的自然科学，掀起了人类思想的新浪潮。从洛伦茨发现蝴蝶效应开始，混沌理论阐释了生命的节律、社会的演变、自然的形状和宇宙的常数，那些貌似不相干的无规则现象被赋予了新的意义，人类看待自身与万物的视角也被彻底拓宽。知名科普作家格雷克凭借极高的科学素养，深入浅出地解释了混沌理论的奥秘。科学家们超乎常人的敏锐、执着和创造力，以及他们追寻真理过程中的沮丧和欢欣，都透过作者鲜活的文笔一一呈现。本书是格雷克的成名之作，也是混沌理论领域的科普名作，至今已翻译为25种语言。

◎ 内容简介

混沌理论是这个时代最重要的科学知识之一，它开创了一门新的自然科学，掀起了人类思想的新浪潮。从洛伦茨发现蝴蝶效应开始，混沌理论阐释了生命的节律、社会的演变、自然的形状和宇宙的常数，那些貌似不相干的无规则现象被赋予了新的意义，人类看待自身与万物的视角也被彻底拓宽。知名科普作家格雷克凭借极高的科学素养，深入浅出地解释了混沌理论的奥秘。科学家们超乎常人的敏锐、执着和创造力，以及他们追寻真理过程中的沮丧和欢欣，都透过作者鲜活的文笔一一呈现。本书是格雷克的成名之作，也是混沌理论领域的科普名作，至今已翻译为25种语言。

◎ 专业书评

格雷克的《混沌》不仅有科学的精确性，而且充满了美妙又不可思议的思想，令人着迷。

——侯世达

美国计算科学家、认知科学家、哲学家，《哥德尔、埃舍尔、巴赫》作者

一本奇书。在阅读它时，我感觉仿佛有人找到了电灯的开关。

——道格拉斯·亚当斯

英国作家、音乐家，《银河系漫游指南》作者

我被这部科学思想编年史深深迷倒了。我已经很久没有在读完一本书后，纯粹出于乐趣而立即再读一遍了。

——刘易斯·托马斯

美国科学院院士、医学家、生物学家，《细胞生命的礼赞：一个生物学观察者的手记》作者

你可能听说过蝴蝶效应，但你知道混沌系统其实是一个像钟表一样运行的完全确定的系统吗？面对复杂的自然和社会现象，关于混沌，我们还应了解更多。

—— 张江，北京师范大学系统科学学院教授，集智俱乐部、集智学园创始人

这是一个一群科研背景截然不同的科学家和数学家如何找到一种描述世界的新方法的故事……如果你想知道“混沌”是如何产生的、它的影响是什么，并顺便了解一下科学是如何真正运作的，那么你应该读读格雷克这部杰作。

——安德鲁·梅纳德

美国亚利桑那州立大学未来社会创新学院教授、风险创新实验室主任

◎ 媒体评价

几乎每个段落都令人震撼。

——《纽约时报》

这本书是一场盛宴。

——《华盛顿邮报》

这门新科学有着宏大的目标，为想象力插上了翅膀。

——Vogue

一部关于物理学未来的开创性作品。

——《出版人周刊》

对思想前沿的完美刻画。

——《洛杉矶时报》

美丽而清晰……格雷克像小说家一样，善于利用类比、富有戏剧性的描述和诗意，讲述精彩的科学故事。

——《旧金山纪事报》

楔子 vi

第一章 蝴蝶效应 1

第二章 革命 25

第三章 生命的消长 51

第四章 大自然的一种几何学 77

第五章 奇怪吸引子 119

第六章 普适性 159

第七章 实验科学家 195

第八章 混沌的图像 221

第九章 动力系统集体 253

第十章 体内的节律 287

第十一章 混沌的未来 317

补记 335

关于出处和延伸阅读的注释 342

致谢 366

人名对照表 367

詹姆斯·格雷克

国际知名的科普作家、科技记者、科技史家，也是一位作品被视为对现代科技产生文化冲击的互联网先锋，他由于使用叙事非小说技巧介绍陌生复杂概念而广为人知，被称为“史上最伟大科技作家之一”。

格雷克的作品已被翻译成三十种语言。1987年，他的首部作品《混沌》入围美国国家图书奖和普利策奖决赛，并成为畅销书，使得“混沌”“蝴蝶效应”的说法家喻户晓。其后他又陆续出版了《费曼传》（1992）、《越来越快》（1999）、《牛顿传》（2003）等书。他的上一部书《信息简史》（2011）荣获英国皇家学会科普图书奖、美国笔会爱德华•威尔逊科普文学奖、英国笔会赫塞尔–蒂尔特曼奖（简体中文版荣获2014年第九届文津图书奖），并成为国际性畅销书。《信息简史》的中文版于2013年问世，并荣获第九届“文津图书奖”。

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曼德勃罗总是本人所造神话的信徒，他在名人录《谁是谁》中自己的名下加了这样一段话：“如果（和体育一样）把竞赛置于一切之上，如果为了阐明竞赛规则而退缩到狭隘定义的专业中去，科学就会毁灭。对于已经确立的学科的理性利益，那些少有的挑选出来的流浪汉学者是至关重要的。”

用一位原来专攻超导、后来从事非线性科学的德国物理学家爱伦堡的话来说，“为什么 一棵被狂风摧弯的秃树在冬天晚空的背景上现出的轮廓给人以美感，而不管建筑师如何努力，任何一座综合大学高楼的相应轮廓则不然？ 在我看来，答案来自对动力系统的新的看法，即使这样说还有些推测的性质。我们的美感是由有序和无序的和谐配置诱发的，正像云霞、树木、山脉、雪晶这些天然对象一样。所有这些物体的形状都是凝成物理形式的动力过程，它们的典型之处就是有序与无序的特定组合。”

1974年，美国新墨西哥州小镇洛斯阿拉莫斯的警察曾一度担心过个男人，他被看到夜复一夜地在黑暗中徘徊，叼着香烟在小巷里游荡。借着透过高原稀薄空气的璀璨星光，他会漫无目的地走上数个小时。纳闷的不只是警察。在美国国家实验室，有些物理学家已经得知，他们的这位新同事正在实验以一天十六小时的方式生活，这意味着他的作息会与大家的慢慢错开。这可谓几近怪异，哪怕是对理论部来说。

这个类似猫头鹰面具或蝴蝶双翅的神奇图像，成了混沌的早期探索者的一个象征。它揭示出了隐藏在一股无序的数据流背后的精细结构。传统上

为一个所谓的时间序列（左上图）。但要想展示三个变量之间不断变化的关系，这需要用到一种不同的技术。在任意一个给定时刻，三个变量的值确定了三维空间中一个点的位置：而随着系统变化，这个点的运动就代表了这些不断变化的变量。

由于系统永远不会确切重复自己，因此其轨迹永远不会自相交。相反，它始终在来去。吸引子的运动是抽象的，但它还是传递出了现实系统运动的某些特征。比如，从吸引子的翼跃至另一翼就对应于水车或对流流体的运动方向的反转。

茹厄勒对于流体运动没有经验，不过这并没有使他泄气，就像他的许多不成功的先驱者并未因之而泄气一样。他说：“新事物总是被非专家发现的。不存在自然而深刻的湍流理论。所以能对湍流提出的问题都带有较一般的性质，因此能为非专家们理解。”

很小的非线性很容易忽略，动手做实验的人很快就会认清他们处于不完美的世界。从伽利略、牛顿以降的几个世纪，在实验中寻找规律已经成为基本练习。很多实验工作者寻找守恒或者可抵消的量，但这意味著忽略掉干净秩序景象中小小的瑕疵。……羽毛和石头掉落的速度难道是一样的嘛？所有自由落体的经验斗告诉我们并非如此。

书籍介绍

◎ 编辑推荐

“美国国家图书奖”入围作品 | “普利策奖”决赛作品

“中国文津图书奖”“英国皇家学会图书奖”得主詹姆斯•格雷克成名之作

混沌理论，与相对论和量子理论并称“二十世纪三大科学革命”

战胜“无序”“复杂”“不确定”的世界

※正是这本书，让“混沌理论”和“蝴蝶效 应”变得家喻户晓

※稳居科普读物排行榜30余年，被译为25种语言，值得一读再读

※人类曾希望，世间一切变化与发展是可预测的、确定的、线性的……但事实远非如此

“混沌”注定要颠覆人类对自然、对科学的看法，注定要彻底改变人类预测未知、阐述自然和人文现象的方式。天气的变化、生物的迁徙、心跳的节律、社会的演变……在变幻莫测的“无序”“复杂”和“不确定”中寻找有序的结构，探索经典科学所无法阐明和预测的奥秘，这就是混沌理论的野心！

自从洛伦茨发现了“蝴蝶效应”，混沌在数学、物理学、计算机科学、气象学、生态学、生理学、天文学、经济学等各领域中，掀起了一场认知的新浪潮。科学家们以超乎常人的敏锐、执着和创造力，打破经典思想的禁锢。这场追寻真理之旅的精彩与波折，欢欣与沮丧，都透过作者的鲜活文笔，一一呈现。

混沌理论是这个时代最重要的科学知识之一，它开创了一门新的自然科学，掀起了人类思想的新浪潮。从洛伦茨发现蝴蝶效应开始，混沌理论阐释了生命的节律、社会的演变、自然的形状和宇宙的常数，那些貌似不相干的无规则现象被赋予了新的意义，人类看待自身与万物的视角也被彻底拓宽。知名科普作家格雷克凭借极高的科学素养，深入浅出地解释了混沌理论的奥秘。科学家们超乎常人的敏锐、执着和创造力，以及他们追寻真理过程中的沮丧和欢欣，都透过作者鲜活的文笔一一呈现。本书是格雷克的成名之作，也是混沌理论领域的科普名作，至今已翻译为25种语言。

◎ 内容简介

混沌理论是这个时代最重要的科学知识之一，它开创了一门新的自然科学，掀起了人类思想的新浪潮。从洛伦茨发现蝴蝶效应开始，混沌理论阐释了生命的节律、社会的演变、自然的形状和宇宙的常数，那些貌似不相干的无规则现象被赋予了新的意义，人类看待自身与万物的视角也被彻底拓宽。知名科普作家格雷克凭借极高的科学素养，深入浅出地解释了混沌理论的奥秘。科学家们超乎常人的敏锐、执着和创造力，以及他们追寻真理过程中的沮丧和欢欣，都透过作者鲜活的文笔一一呈现。本书是格雷克的成名之作，也是混沌理论领域的科普名作，至今已翻译为25种语言。

◎ 专业书评

格雷克的《混沌》不仅有科学的精确性，而且充满了美妙又不可思议的思想，令人着迷。

——侯世达

美国计算科学家、认知科学家、哲学家，《哥德尔、埃舍尔、巴赫》作者

一本奇书。在阅读它时，我感觉仿佛有人找到了电灯的开关。

——道格拉斯·亚当斯

英国作家、音乐家，《银河系漫游指南》作者

我被这部科学思想编年史深深迷倒了。我已经很久没有在读完一本书后，纯粹出于乐趣而立即再读一遍了。

——刘易斯·托马斯

美国科学院院士、医学家、生物学家，《细胞生命的礼赞：一个生物学观察者的手记》作者

你可能听说过蝴蝶效应，但你知道混沌系统其实是一个像钟表一样运行的完全确定的系统吗？面对复杂的自然和社会现象，关于混沌，我们还应了解更多。

—— 张江，北京师范大学系统科学学院教授，集智俱乐部、集智学园创始人

这是一个一群科研背景截然不同的科学家和数学家如何找到一种描述世界的新方法的故事……如果你想知道“混沌”是如何产生的、它的影响是什么，并顺便了解一下科学是如何真正运作的，那么你应该读读格雷克这部杰作。

——安德鲁·梅纳德

美国亚利桑那州立大学未来社会创新学院教授、风险创新实验室主任

◎ 媒体评价

几乎每个段落都令人震撼。

——《纽约时报》

这本书是一场盛宴。

——《华盛顿邮报》

这门新科学有着宏大的目标，为想象力插上了翅膀。

——Vogue

一部关于物理学未来的开创性作品。

——《出版人周刊》

对思想前沿的完美刻画。

——《洛杉矶时报》

美丽而清晰……格雷克像小说家一样，善于利用类比、富有戏剧性的描述和诗意，讲述精彩的科学故事。

——《旧金山纪事报》