规模 复杂世界的简单法则pdf(规模英文版 PDF微博)

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10.威廉.弗苑德和建模理论的起源当系统失败或设计未能达到人们的预期时，问题通向来自多种多样的因素，包括糖糙的计划和执行、错误的工艺或材料、粮糕的管理，甚至概念性理解的缺乏。然而，也有像“大东方号\"这样的重要案例，它失败的主要原因是，它的设计缺乏对基础科学和基本规模法则的深刻理解。事实上，在19世纪下半叶之前，在大多数手工艺品的制造过程中，科学和规模缩放都没有发挥重要作用，更不用说轮船了。也有一些例外，最显著的是在蒸汽机的发展过程中，对压力、温度和营汽容量之间关系的理解助力推动了大型、高效的锅炉设计，使得工程师能够思考制造像*大东方号”这般斥寸、能够航行全球的轮船。更为重要的是，对高效引警的基本原则和特性的研究，以及对热、化学、动力等不同形式能量的性质的研究促进了热力学这一基础科学的发展。最重要的是，热力学定律及能量和灼概念被扩展到了蒸汽机这一狭诬范畴以外的领域，并普遍适用于所有发生能量交换的系统，包括轮船、习机、城市、经济、人体，甚至整个宇宙。即使是在“大东方号\"时代，造船业也不存在这样的*真?科学。设计与制造船只的成功来自通过反复试验逐渐累积的知识和技巧，使得为世间所普

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遍接受的经验法则通过学徒和在职学习的机制不断传承下去。通常，每一艘新轮船都在前一稻轮船的基础上有细微变化，即因项目需求和船只用途的要求在这里或那里有一些小变化。这种从此前的经验中进行简单外推的方法也许会产生一些小的错误，但影响通常相对较小。例如，将船身长度增加59%或许会使得轮船不太符合设计预期，或者表现得不如预期，但通过在未来版本的轮船中进行一些适当的改进或创新，这些“错误”很容易被纠正，甚至有所改进。因此，从很大程度上来说，如同人工制造的几乎所有其他进展一样，造船业也酷似自然选择的过程按照类生物的方式发展。登加在这一渐进式线性过程中的是偶尔的创新性非线性飞跃，为设计或所使用的材料带来了重要的改变，如帆、螺旋桨的引入或者蒸汽机和钢铁的使用。尽管此类创新飞跃依然建立在此前设计的基础之上，但在新的成功样机出现之前，人们需要反复黄酌和经常性地做出重大调整。只要改变是渐进式的，在设计和制造新轮船时，从此前的设计中进行简单外推的反复试验就很有成效。无须对事物运行的背后规律进行深刻的科学理解，因为此前成功轮船的不断延续有效地保证了大多数问题都可以获得解决。一个关于建造早期瑞典战船*拟

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萨号?并带来灾难性失败的造船人的点评简单地总结了这一范式:“当时的困境在于，人们并不完全理解轮船设计的科学。不存在施工图纸，船只设计依靠的是经验法则，主要是基于先前的经验。“3aL造船者被告知总尺寸，并利用自己的经验生产具备良好航行质量的轮船。这听起来很简单,“瓦萨号”或许本应该是在斯德哥尔摩造船厂此前建造的船只基础上有小幅改进。然而，国王古斯塔夫.阿道夫〈GustavAdolph)要求制造超出此前轮船长度3096的新轮船，而且还要加装一层甲板，上面装载重量超群的大炮。在这一极端要求下，设计中的小错误不再仅限于造成性能上的小错误。这一规模的轮船具有复杂的结构，其动力，尤其是稳定性天生便是非线性的。设计中的小错误会带来性能的大失误，并带来灾难性的后果，事实也是如此。不幸的是，造船者并不掌握科学知识，不知道如何正确地按比例扩大这样一般拥有如此大尺寸的船。事实上，他们也不掌握小尺寸的按比例扩大船只的科学知识，但这无关紧要。结果，最终制造出来的轮船太窗，头重脚轻，以至一阵轻风便足以令它倾覆。它的确沉没了，就发生在其处女航中，甚至还没有离开斯德哥尔摩港口，并导致了多人背生。-D4L

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