【#书评# | “小镇做题家”何以成为“985废物”？】近两年在国内，“小镇做题家”“985废物”等词汇在网络热传，成为一些高校学生自嘲的标签。这些学生往往出身小城镇，他们埋头苦读、擅长应试，因此考入顶级高校，但又自觉缺乏一定的视野和资源，也因此在学业和工作上受到一定阻碍。
在美国，也有类似的群体，他们通常被称为家庭里的“第一代大学生”。他们成长于贫困的家庭、混乱的社区，凭借天赋与努力考入精英大学。但进入大学后，他们中的很多人发现自己很难融入这里的环境，他们在与同学和教授的交往中感到困窘和局促，也不知道怎样利用学校里的资源。
“在一个属于有钱人的校园，做一名穷学生，这意味着什么？”这是哈佛大学教育研究院助理教授安东尼·亚伯拉罕·杰克关注的问题。他用三年时间在美国一所著名大学（书中称为“英杰大学”）展开田野调查，面对面访问了上百位本科生，积累了几百小时的访谈资料。他发现，在寒门子弟占少数的美国精英大学，政策和环境正把穷学生一步步推向边缘，阶级和文化的差异驱动着不平等的再生产。
这些访谈故事和思考构成了《寒门子弟上大学》一书。在书中，杰克将寒门子弟群体分为寒门幸运儿和双重贫困生两类，前者幸运地通过奖学金项目进入精英私立高中，提前领略了富有阶层的生活，掌握了与同学和教授的相处之道；而后者从凋敝的社区、破败的高中直接升入精英大学，他们既有经济上的穷，又有文化上的困。而一旦涉及经济问题，比如春假期间学校食堂关闭时，这两类学生又回到同一困境之中。
在《寒门子弟上大学》译者、华东师范大学法学院教授田雷看来，在中国，这个问题更多地体现在文化的困上。
“精英大学里的各种‘玩法’，对于有些学生来说平淡无奇，不过是‘顺义妈妈’或者海淀家庭教养孩子的日常，故而他们能从容不迫、如鱼得水，与各类资源分配者谈笑风生。但对于另一些学生而言，可能就是‘我来了，我震撼了，我退缩了，我废物了’。”田雷在该书“译后记”中写道，“作为大学老师，我们要关注学生群体中的文化资本不平等问题。”他希望，这本书的出版有助于关于“小镇做题家”的讨论再纵深些、再宽广些。
《中国科学报》：在《寒门子弟上大学》之前，您已经翻译了另外两本关于美国教育的书《我们的孩子》和《娇惯的心灵》。作为一位法学学者,您为什么对教育议题感兴趣？
田雷：在当前的中国社会，谁又能对教育问题不感兴趣呢？我的研究领域是法学，但同时我也是一个大学老师、为人父母，关注教育是自然而然的。我希望通过自己的翻译，为关于教育的公共讨论提供一些不同的视角和素材。
作为一个法学学者，我理解美国是从研究它的宪法开始的。可是现在，人们常说越来越看不懂美国社会，其实就是因为缺少对美国社会图景的了解，而教育就是其中戏剧张力最强的一个舞台。翻译这三本书，也让我从“教育”这个领域重新发现了美国当前的社会图景，一方面更深刻地理解美国社会，另一方面也有助于我们从中受到启发，更好地理解我们自己。
《中国科学报》：1998年，您从家乡江苏沛县考入南京大学。那时候，您有感受到冲击吗？
田雷：如果那时有“小镇做题家”这个词，我就是。从家乡的县中到省城大学，当然会有一些不适应的地方，发现身边很多同学都比自己优秀，但我属于比较迟钝那种，或者说当时大家都不懂什么是焦虑。我是“小镇做题家”，但这个词当时并不自动等同于“985废物”，我们那代人都是这样，我们更像朴树当时唱的New Boy。我想是因为那时候从学校到社会，都没有对大学生提出更高的要求，能考上一所重点大学已经很好了。这跟现在的状况有很大不同。
《中国科学报》：与现在的状况有什么不同？
田雷：从“小镇做题家”“985废物”的流行就可以看到，大学生越来越焦虑，而平民子弟受到的文化冲击越来越强了。
一个原因可能是我们太着急了。大学生从刚入校开始，就要面临各种考核和选拔，对于很多寒门子弟来说，当你开始懂得大学生活是怎么回事时，也许就为时已晚了。我观察，现在的大学有明显的“先发优势”，从大一开始很快能适应大学生活的学生，通常能把优势保持到最后。
另一个现象是“胜者通吃”。你会发现，拿奖学金、得到各种资源和机会的基本上是同一批学生——极少数被拔出的尖。为什么有些学生用生命去“卷”？因为不“卷”就没有机会，现在都要用绩点的小数点后两位来分高下。“小镇做题家”不是不努力，而是他们的努力难以被发现或不再被承认。
《中国科学报》：《寒门子弟上大学》这本书里写到的美国贫困学生的处境，与国内学生有何类似的地方？
田雷：我觉得文化上的困是比较接近的。如果一个学生在原生环境里没有接触过大学里与师长、同学交流的方式，他到了大学可能就会不适应，会产生文化上的冲击或者说震撼。
《寒门子弟上大学》里写到，很多寒门子弟不知道“办公室时间”（教师专门预留出与学生交流的时间）为何物。我所在的学院也有制度，本科生进校后，会分配一个学业导师，但很少有学生会与导师联系交流。
书里写，双重贫困生不知道怎么与老师打交道，甚至认为自己找老师是在打扰老师、耽误老师的时间，而富家子弟和寒门幸运儿则会把这当作自己的正当权利。国内也有类似的情况。我希望学生知道，不要觉得找老师交流是占用老师的时间，了解你们是谁、在想什么，对老师来说也很重要。
《中国科学报》：两者又有何不同？
田雷：我觉得经济上的穷不太一样。书里写到，美国孩子考上常青藤大学，有时候父母甚至不让去上，觉得去了就是抛弃他们。这一点中国人很难理解。对于绝大多数中国父母来说，孩子考上好大学，是要举全家之力支持的，甚至亲戚朋友都会支持。
在中国，高校对贫困学生的支持也是很多的。书里写到春假时，学校食堂会关闭，穷学生没饭吃、饿肚子，我想这种情况在我们这里是不太可能出现的。最近，美国有好几本书在探讨美国大学生的学业贷款还款问题，他们在毕业后相当长时间里要去还这笔钱，可见是很大的经济负担。
当然，我们作为教师，未必能设身处地站在学生的角度去想，也许很多孩子的困窘只是没有表现出来。在书里，杰克写的一段话让我很感动。他说，富有的同学会说，去吃龙虾吧，才30美元一盘。当穷人家的孩子捉襟见肘没法去时，他常常需要找个理由为自己解释。“为什么穷孩子需要解释，而富孩子从不需要解释？”我们需要像杰克一样，去追问这背后的原因和它产生的影响。
《中国科学报》：书里写到高校也会采取一些措施改善贫富差距带来的影响，比如发放“奖学金+”券使贫困学生也能参与校园的文化和艺术活动，但发放过程却在不断强化贫富、种族等标签。在您看来，这反映出什么问题？对于高等教育研究者和管理者，又有什么启发？
田雷：我们对寒门学子的帮扶要做得更细致、更人性化一点。行政体系的运转有它自己的逻辑，有时会倾向于敲锣打鼓。但如果我们学生的心态也像杰克所描写的那样，认为穷是一种可耻的现象。那么，我们就要警惕在帮扶他的同时，别再给他贴上一个身份的标签。
同时，我们需要关注一个特别容易被忽视的群体，那就是贫困且成绩表现不好的学生。在“绩点为王”“胜者通吃”的环境下，他们可能会遭遇双重打击。但他们就是失败者吗？我们需要在文化意义上对他们有一种承认或者说信任，给他们一些机会。
我之前翻译《我们的孩子》，作者帕特南就讲到，美国历史上也有个人主义和集体意识比较平衡的时代。书名《我们的孩子》就是指，“二战”后的五六十年代，当美国父母谈到“我们的孩子”时，不是指自己家的孩子，而是指社区里所有的孩子。社会上存在着一种共同的东西，而现在，这种共同消失了。
在中国，我们还有一些共同的东西在。如果班级里有家庭遭遇变故的学生，老师和同学都会觉得自己在道义上有义务去帮助他。但现在，在不断竞争和拔尖的环境下，同学变成了竞争者。我们不应该去摧毁这种共同的东西。全文：https://t.cn/A6xegJpR
在美国，也有类似的群体，他们通常被称为家庭里的“第一代大学生”。他们成长于贫困的家庭、混乱的社区，凭借天赋与努力考入精英大学。但进入大学后，他们中的很多人发现自己很难融入这里的环境，他们在与同学和教授的交往中感到困窘和局促，也不知道怎样利用学校里的资源。
“在一个属于有钱人的校园，做一名穷学生，这意味着什么？”这是哈佛大学教育研究院助理教授安东尼·亚伯拉罕·杰克关注的问题。他用三年时间在美国一所著名大学（书中称为“英杰大学”）展开田野调查，面对面访问了上百位本科生，积累了几百小时的访谈资料。他发现，在寒门子弟占少数的美国精英大学，政策和环境正把穷学生一步步推向边缘，阶级和文化的差异驱动着不平等的再生产。
这些访谈故事和思考构成了《寒门子弟上大学》一书。在书中，杰克将寒门子弟群体分为寒门幸运儿和双重贫困生两类，前者幸运地通过奖学金项目进入精英私立高中，提前领略了富有阶层的生活，掌握了与同学和教授的相处之道；而后者从凋敝的社区、破败的高中直接升入精英大学，他们既有经济上的穷，又有文化上的困。而一旦涉及经济问题，比如春假期间学校食堂关闭时，这两类学生又回到同一困境之中。
在《寒门子弟上大学》译者、华东师范大学法学院教授田雷看来，在中国，这个问题更多地体现在文化的困上。
“精英大学里的各种‘玩法’，对于有些学生来说平淡无奇，不过是‘顺义妈妈’或者海淀家庭教养孩子的日常，故而他们能从容不迫、如鱼得水，与各类资源分配者谈笑风生。但对于另一些学生而言，可能就是‘我来了，我震撼了，我退缩了，我废物了’。”田雷在该书“译后记”中写道，“作为大学老师，我们要关注学生群体中的文化资本不平等问题。”他希望，这本书的出版有助于关于“小镇做题家”的讨论再纵深些、再宽广些。
《中国科学报》：在《寒门子弟上大学》之前，您已经翻译了另外两本关于美国教育的书《我们的孩子》和《娇惯的心灵》。作为一位法学学者,您为什么对教育议题感兴趣？
田雷：在当前的中国社会，谁又能对教育问题不感兴趣呢？我的研究领域是法学，但同时我也是一个大学老师、为人父母，关注教育是自然而然的。我希望通过自己的翻译，为关于教育的公共讨论提供一些不同的视角和素材。
作为一个法学学者，我理解美国是从研究它的宪法开始的。可是现在，人们常说越来越看不懂美国社会，其实就是因为缺少对美国社会图景的了解，而教育就是其中戏剧张力最强的一个舞台。翻译这三本书，也让我从“教育”这个领域重新发现了美国当前的社会图景，一方面更深刻地理解美国社会，另一方面也有助于我们从中受到启发，更好地理解我们自己。
《中国科学报》：1998年，您从家乡江苏沛县考入南京大学。那时候，您有感受到冲击吗？
田雷：如果那时有“小镇做题家”这个词，我就是。从家乡的县中到省城大学，当然会有一些不适应的地方，发现身边很多同学都比自己优秀，但我属于比较迟钝那种，或者说当时大家都不懂什么是焦虑。我是“小镇做题家”，但这个词当时并不自动等同于“985废物”，我们那代人都是这样，我们更像朴树当时唱的New Boy。我想是因为那时候从学校到社会，都没有对大学生提出更高的要求，能考上一所重点大学已经很好了。这跟现在的状况有很大不同。
《中国科学报》：与现在的状况有什么不同？
田雷：从“小镇做题家”“985废物”的流行就可以看到，大学生越来越焦虑，而平民子弟受到的文化冲击越来越强了。
一个原因可能是我们太着急了。大学生从刚入校开始，就要面临各种考核和选拔，对于很多寒门子弟来说，当你开始懂得大学生活是怎么回事时，也许就为时已晚了。我观察，现在的大学有明显的“先发优势”，从大一开始很快能适应大学生活的学生，通常能把优势保持到最后。
另一个现象是“胜者通吃”。你会发现，拿奖学金、得到各种资源和机会的基本上是同一批学生——极少数被拔出的尖。为什么有些学生用生命去“卷”？因为不“卷”就没有机会，现在都要用绩点的小数点后两位来分高下。“小镇做题家”不是不努力，而是他们的努力难以被发现或不再被承认。
《中国科学报》：《寒门子弟上大学》这本书里写到的美国贫困学生的处境，与国内学生有何类似的地方？
田雷：我觉得文化上的困是比较接近的。如果一个学生在原生环境里没有接触过大学里与师长、同学交流的方式，他到了大学可能就会不适应，会产生文化上的冲击或者说震撼。
《寒门子弟上大学》里写到，很多寒门子弟不知道“办公室时间”（教师专门预留出与学生交流的时间）为何物。我所在的学院也有制度，本科生进校后，会分配一个学业导师，但很少有学生会与导师联系交流。
书里写，双重贫困生不知道怎么与老师打交道，甚至认为自己找老师是在打扰老师、耽误老师的时间，而富家子弟和寒门幸运儿则会把这当作自己的正当权利。国内也有类似的情况。我希望学生知道，不要觉得找老师交流是占用老师的时间，了解你们是谁、在想什么，对老师来说也很重要。
《中国科学报》：两者又有何不同？
田雷：我觉得经济上的穷不太一样。书里写到，美国孩子考上常青藤大学，有时候父母甚至不让去上，觉得去了就是抛弃他们。这一点中国人很难理解。对于绝大多数中国父母来说，孩子考上好大学，是要举全家之力支持的，甚至亲戚朋友都会支持。
在中国，高校对贫困学生的支持也是很多的。书里写到春假时，学校食堂会关闭，穷学生没饭吃、饿肚子，我想这种情况在我们这里是不太可能出现的。最近，美国有好几本书在探讨美国大学生的学业贷款还款问题，他们在毕业后相当长时间里要去还这笔钱，可见是很大的经济负担。
当然，我们作为教师，未必能设身处地站在学生的角度去想，也许很多孩子的困窘只是没有表现出来。在书里，杰克写的一段话让我很感动。他说，富有的同学会说，去吃龙虾吧，才30美元一盘。当穷人家的孩子捉襟见肘没法去时，他常常需要找个理由为自己解释。“为什么穷孩子需要解释，而富孩子从不需要解释？”我们需要像杰克一样，去追问这背后的原因和它产生的影响。
《中国科学报》：书里写到高校也会采取一些措施改善贫富差距带来的影响，比如发放“奖学金+”券使贫困学生也能参与校园的文化和艺术活动，但发放过程却在不断强化贫富、种族等标签。在您看来，这反映出什么问题？对于高等教育研究者和管理者，又有什么启发？
田雷：我们对寒门学子的帮扶要做得更细致、更人性化一点。行政体系的运转有它自己的逻辑，有时会倾向于敲锣打鼓。但如果我们学生的心态也像杰克所描写的那样，认为穷是一种可耻的现象。那么，我们就要警惕在帮扶他的同时，别再给他贴上一个身份的标签。
同时，我们需要关注一个特别容易被忽视的群体，那就是贫困且成绩表现不好的学生。在“绩点为王”“胜者通吃”的环境下，他们可能会遭遇双重打击。但他们就是失败者吗？我们需要在文化意义上对他们有一种承认或者说信任，给他们一些机会。
我之前翻译《我们的孩子》，作者帕特南就讲到，美国历史上也有个人主义和集体意识比较平衡的时代。书名《我们的孩子》就是指，“二战”后的五六十年代，当美国父母谈到“我们的孩子”时，不是指自己家的孩子，而是指社区里所有的孩子。社会上存在着一种共同的东西，而现在，这种共同消失了。
在中国，我们还有一些共同的东西在。如果班级里有家庭遭遇变故的学生，老师和同学都会觉得自己在道义上有义务去帮助他。但现在，在不断竞争和拔尖的环境下，同学变成了竞争者。我们不应该去摧毁这种共同的东西。全文：https://t.cn/A6xegJpR
拨开重重迷雾 如何在“混沌的边缘”预测未来
智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。
——兰岳恒 北京邮电大学理学院物理系教授
北京时间10月5日，瑞典皇家科学院公布2021年诺贝尔物理学奖得主。今年的诺贝尔物理学奖颁给了两组科学家，真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼，以及乔治·帕里西，“以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献。”
三位获奖者的研究领域从宏观的气候变化到微观的粒子运动，跨度巨大，但其背后都指向了同一个方向，对复杂系统的研究。
这也正反映出当下复杂系统研究的一大特点：覆盖广泛，兼容并包。而我们的生活其实也早已在不知不觉中被复杂系统所包围。
在混沌与平衡之间
要理解复杂系统，需要先从它的一端，即混沌开始说起。
“在巴西的一只蝴蝶扇动一次翅膀，会引起德克萨斯州的龙卷风吗？”这句今天被形容为蝴蝶效应的经典名言，最早是气象学家爱德华·洛伦茨撰写的一篇关于混沌学的论文题目。
混沌系统中蝴蝶效应的发现实属巧合。洛伦茨1963年在研究大气运动时，提出了一个经过简化，仅保留有三个变量的数学模型。在第一次计算中，他输入初始值0.506127，得到了一个确定的结果。在随后的第二次计算中，他省略掉了小数点最后三位，只输入了0.506，但这次微不足道的“四舍五入”，却导致第二次得到的结果与第一次产生巨大差异。
洛伦茨认为这不可思议，仅仅千分之一的误差为何会给结果带来如此显著的差异？他和同事立即进行反复验证和仿真计算，最终得出结论，该数学模型对初始值的差异具有极高的敏感性。即使再微小的不同，经过多次累加、迭代后，最终也能造成计算结果的巨大差异。这种蝴蝶效应，便反映出了混沌系统的重要特征之一：不可预测性。
而复杂系统的另一头是确定与平衡。北京邮电大学理学院物理系教授兰岳恒举了个例子，当一个房间内的气体处于均匀的平衡态时，我们便可以通过简单的公式直接计算出气体的体积、压强、质量等，并且答案是唯一且确定的。而任何处于均衡、稳定状态的物质都是如此。这便是日常生活中最常见的平衡态。
复杂恰恰位于混沌与稳定之间。由此，复杂系统科学家朗顿便将复杂系统称为“混沌的边缘”，形象地描绘出了复杂系统的核心属性。
兰岳恒认为，确定一个系统是复杂系统，要求其必须要具备复杂的结构和功能。首先是复杂的结构，这要求复杂系统内部的个体并非各自独立，而是能够产生相互作用的，并且因此形成相互关联的、具有层次性的结构。而在此基础之上，相互联系且具有层次性的个体会具有对外界的适应性功能，会随着外界因素的变化而改变，兰岳恒称之为复杂系统的弹性，其本质上是一种不确定性。
他们这样描述复杂系统
复杂系统是如此复杂，而要精准描述一个复杂系统更是难上加难。此次获得诺贝尔物理学奖的两组科学家，均在各自领域内为精准描述复杂系统作出了突出贡献。
气候是典型的复杂系统。当我们对气候进行长期预测时，既要考虑时间尺度上长期影响气候的如二氧化碳排放等累积问题，也要考虑空间尺度上的突发事件，如某次并不起眼的台风的影响。
此前关于气候的研究多从统计研究出发，根据历史数据推测未来状态。但气候是一个长期变化且连续的复杂系统，其自身内部所产生的变化，同样也在对它自身的未来造成影响，仅仅依靠统计数据无法准确预测未来趋势。
兰岳恒指出，此次获奖的真锅淑郎与哈塞尔曼，便是将短期的天气变化作为一种背景噪声，并将其同长期的气候变化结合起来，将时间尺度与空间尺度相结合，构建出了相对完善的气候模型。
诺贝尔奖官网在对这一成果的介绍中运用了一个巧妙的比喻。其解释道，对气候进行预测就像是人在遛狗时，通过狗的足迹来预测人的行走路径。宠物狗看似混乱的足迹便是天气“噪声”，但如果我们将时间拉长，尺度放大，这看上去混乱无序的噪声，同样也可以反映出气候的长期变化趋势，就像我们可以通过狗的足迹来辨别人的运动路径。
而哈塞尔曼实现这一目的的方法，是采用随机微分方程来描述一个随机气候模型。随机微分方程的每次积分都有不同的实现形式，这决定了其构建的气候模型像真实气候环境一样，存在着不确定性，并且这种不确定性进而对气候本身产生影响，从而真实模拟出了气候在时间和空间尺度下的变化趋势。而通过这一模型，哈塞尔曼得以将人类活动对气候的影响同自然状况下的气候变化分离开来，更好地判断人类活动究竟是如何影响气候变化的。
相比真锅淑郎与哈塞尔曼，帕里西的研究更具理论价值。
自旋玻璃是一种典型的非平衡态材料。所谓的非平衡态，同样可以用房间中的空气来理解。若是空气在房间中为非均匀分布，不同角落的状态、性质各不相同，那我们便无法再利用简单的数学公式对其进行直接计算，这便是一种非平衡态。
自旋玻璃同样如此，其内部原子的分布并不均匀，并且会随温度变化而不断进行不规则运动，“总是处于一种非均质的状态”。兰岳恒认为，“帕里西的贡献就在于他考虑到了自旋玻璃的不均匀性，并且给出了每一种构型的出现几率。”再通过进一步结合统计物理学方法，便可以对此种非平衡态材料的各类性质进行计算。“帕里西的这种方法不仅可以用在自旋玻璃上，也可以用在其他很多复杂系统的研究中。”
未来将是“复杂”的世界
“今年北京的雨特别多，这可能就是全球气候变暖的结果。”兰岳恒认为，复杂系统的研究与人们日常生活息息相关。此次获奖的关于气候的研究正是复杂系统研究中非常重要的领域之一。“气候研究既在理论研究上具有重要意义，比如对一个旋转的球体上的流体运动进行研究，同时兼具非常大的社会价值，对整个人类的未来发展都具有重要影响。”他说。
但他也认为，关于气候复杂系统的研究仍然任重道远，“全球气候变暖已经得到学界共识，但是关于我们是否已经突破了转变点，科学家们仍在争论。而一旦超过了转变点，我们就再也回不去了。”复杂系统研究的进展，将有助于帮助我们构建起更为精确的气候模型，从而对未来气候进行精确的预测分析，解答有关人类生存发展的重大问题。
此外，在今年的9月16日，科技部在其网站公布了科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知，涉及59个研究领域和方向，经费预计将超过31亿元人民币。兰岳恒认为，脑科学也将是未来复杂系统领域中最具发展潜力的方向之一。“人本身就是一个复杂系统，尤其是人的大脑。将复杂系统研究应用于脑科学，既可以为治疗脑部疾病作出贡献，也可以促进人工智能的发展，是一体两翼。”
人工智能同样也是复杂系统领域的另一大热门话题。“人工智能具备复杂系统的适应性特征，并且这是一种高级的适应性。”兰岳恒认为，智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。“未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。”
洛伦茨曾经说过，“人们经常会看到，纯理论研究的一点点成果，也许在很长时间之后，会产生连做该研究的科学家都始料不及的实际应用。”这句话用蝴蝶效应完美诠释了理论研究对于社会发展、人类进步的重大潜在推动力。科学理论的一小步，便有可能是人类发展的一大步。
来源：科技日报
智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。
——兰岳恒 北京邮电大学理学院物理系教授
北京时间10月5日，瑞典皇家科学院公布2021年诺贝尔物理学奖得主。今年的诺贝尔物理学奖颁给了两组科学家，真锅淑郎与克劳斯·哈塞尔曼，以及乔治·帕里西，“以表彰他们为我们理解复杂物理系统所作出的开创性贡献。”
三位获奖者的研究领域从宏观的气候变化到微观的粒子运动，跨度巨大，但其背后都指向了同一个方向，对复杂系统的研究。
这也正反映出当下复杂系统研究的一大特点：覆盖广泛，兼容并包。而我们的生活其实也早已在不知不觉中被复杂系统所包围。
在混沌与平衡之间
要理解复杂系统，需要先从它的一端，即混沌开始说起。
“在巴西的一只蝴蝶扇动一次翅膀，会引起德克萨斯州的龙卷风吗？”这句今天被形容为蝴蝶效应的经典名言，最早是气象学家爱德华·洛伦茨撰写的一篇关于混沌学的论文题目。
混沌系统中蝴蝶效应的发现实属巧合。洛伦茨1963年在研究大气运动时，提出了一个经过简化，仅保留有三个变量的数学模型。在第一次计算中，他输入初始值0.506127，得到了一个确定的结果。在随后的第二次计算中，他省略掉了小数点最后三位，只输入了0.506，但这次微不足道的“四舍五入”，却导致第二次得到的结果与第一次产生巨大差异。
洛伦茨认为这不可思议，仅仅千分之一的误差为何会给结果带来如此显著的差异？他和同事立即进行反复验证和仿真计算，最终得出结论，该数学模型对初始值的差异具有极高的敏感性。即使再微小的不同，经过多次累加、迭代后，最终也能造成计算结果的巨大差异。这种蝴蝶效应，便反映出了混沌系统的重要特征之一：不可预测性。
而复杂系统的另一头是确定与平衡。北京邮电大学理学院物理系教授兰岳恒举了个例子，当一个房间内的气体处于均匀的平衡态时，我们便可以通过简单的公式直接计算出气体的体积、压强、质量等，并且答案是唯一且确定的。而任何处于均衡、稳定状态的物质都是如此。这便是日常生活中最常见的平衡态。
复杂恰恰位于混沌与稳定之间。由此，复杂系统科学家朗顿便将复杂系统称为“混沌的边缘”，形象地描绘出了复杂系统的核心属性。
兰岳恒认为，确定一个系统是复杂系统，要求其必须要具备复杂的结构和功能。首先是复杂的结构，这要求复杂系统内部的个体并非各自独立，而是能够产生相互作用的，并且因此形成相互关联的、具有层次性的结构。而在此基础之上，相互联系且具有层次性的个体会具有对外界的适应性功能，会随着外界因素的变化而改变，兰岳恒称之为复杂系统的弹性，其本质上是一种不确定性。
他们这样描述复杂系统
复杂系统是如此复杂，而要精准描述一个复杂系统更是难上加难。此次获得诺贝尔物理学奖的两组科学家，均在各自领域内为精准描述复杂系统作出了突出贡献。
气候是典型的复杂系统。当我们对气候进行长期预测时，既要考虑时间尺度上长期影响气候的如二氧化碳排放等累积问题，也要考虑空间尺度上的突发事件，如某次并不起眼的台风的影响。
此前关于气候的研究多从统计研究出发，根据历史数据推测未来状态。但气候是一个长期变化且连续的复杂系统，其自身内部所产生的变化，同样也在对它自身的未来造成影响，仅仅依靠统计数据无法准确预测未来趋势。
兰岳恒指出，此次获奖的真锅淑郎与哈塞尔曼，便是将短期的天气变化作为一种背景噪声，并将其同长期的气候变化结合起来，将时间尺度与空间尺度相结合，构建出了相对完善的气候模型。
诺贝尔奖官网在对这一成果的介绍中运用了一个巧妙的比喻。其解释道，对气候进行预测就像是人在遛狗时，通过狗的足迹来预测人的行走路径。宠物狗看似混乱的足迹便是天气“噪声”，但如果我们将时间拉长，尺度放大，这看上去混乱无序的噪声，同样也可以反映出气候的长期变化趋势，就像我们可以通过狗的足迹来辨别人的运动路径。
而哈塞尔曼实现这一目的的方法，是采用随机微分方程来描述一个随机气候模型。随机微分方程的每次积分都有不同的实现形式，这决定了其构建的气候模型像真实气候环境一样，存在着不确定性，并且这种不确定性进而对气候本身产生影响，从而真实模拟出了气候在时间和空间尺度下的变化趋势。而通过这一模型，哈塞尔曼得以将人类活动对气候的影响同自然状况下的气候变化分离开来，更好地判断人类活动究竟是如何影响气候变化的。
相比真锅淑郎与哈塞尔曼，帕里西的研究更具理论价值。
自旋玻璃是一种典型的非平衡态材料。所谓的非平衡态，同样可以用房间中的空气来理解。若是空气在房间中为非均匀分布，不同角落的状态、性质各不相同，那我们便无法再利用简单的数学公式对其进行直接计算，这便是一种非平衡态。
自旋玻璃同样如此，其内部原子的分布并不均匀，并且会随温度变化而不断进行不规则运动，“总是处于一种非均质的状态”。兰岳恒认为，“帕里西的贡献就在于他考虑到了自旋玻璃的不均匀性，并且给出了每一种构型的出现几率。”再通过进一步结合统计物理学方法，便可以对此种非平衡态材料的各类性质进行计算。“帕里西的这种方法不仅可以用在自旋玻璃上，也可以用在其他很多复杂系统的研究中。”
未来将是“复杂”的世界
“今年北京的雨特别多，这可能就是全球气候变暖的结果。”兰岳恒认为，复杂系统的研究与人们日常生活息息相关。此次获奖的关于气候的研究正是复杂系统研究中非常重要的领域之一。“气候研究既在理论研究上具有重要意义，比如对一个旋转的球体上的流体运动进行研究，同时兼具非常大的社会价值，对整个人类的未来发展都具有重要影响。”他说。
但他也认为，关于气候复杂系统的研究仍然任重道远，“全球气候变暖已经得到学界共识，但是关于我们是否已经突破了转变点，科学家们仍在争论。而一旦超过了转变点，我们就再也回不去了。”复杂系统研究的进展，将有助于帮助我们构建起更为精确的气候模型，从而对未来气候进行精确的预测分析，解答有关人类生存发展的重大问题。
此外，在今年的9月16日，科技部在其网站公布了科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南的通知，涉及59个研究领域和方向，经费预计将超过31亿元人民币。兰岳恒认为，脑科学也将是未来复杂系统领域中最具发展潜力的方向之一。“人本身就是一个复杂系统，尤其是人的大脑。将复杂系统研究应用于脑科学，既可以为治疗脑部疾病作出贡献，也可以促进人工智能的发展，是一体两翼。”
人工智能同样也是复杂系统领域的另一大热门话题。“人工智能具备复杂系统的适应性特征，并且这是一种高级的适应性。”兰岳恒认为，智能化将是复杂系统研究未来发展的一大方向。“未来无论是5G、6G，还是工业互联网，人类的生产生活方式都将随着复杂系统研究的进展发生重大变化。”
洛伦茨曾经说过，“人们经常会看到，纯理论研究的一点点成果，也许在很长时间之后，会产生连做该研究的科学家都始料不及的实际应用。”这句话用蝴蝶效应完美诠释了理论研究对于社会发展、人类进步的重大潜在推动力。科学理论的一小步，便有可能是人类发展的一大步。
来源：科技日报
当雅鲁藏布江河谷的灯光亮起
“今天的云很'懂事'，只在山头飘。”苏维看了看远处的天空，心里有了数：能飞。
6月28日清晨六点半，西藏林芝米林机场，天还没有完全亮起来，不远处就是蜿蜒的雅鲁藏布江和延绵的喜马拉雅山支脉。在绵绵细雨中深呼吸，是“西藏江南”温润清凉的空气。
在这座海拔3000米的高高原机场，中国民航飞行校验中心8099机组正在严谨有序地进行航前准备。机长苏维绕机检查；飞行校验中心主任刘清贵和副驾驶陈韬在驾驶舱逐一核对检查单；校验员刘书明、包放在客舱将此前采集的灯光基础测绘数据输入校验台。
“六个轮胎是全新的！”在发动机通电启动的噪声中，机务胡伟指着飞机起落架大声对记者说。高高原飞行空速快，落地时刹车距离长，为确保万无一失，他和同事邵秉楠提前更换了轮胎。除此之外，他们还更新了导航数据库、备足了氧气和关键航材等。
8099机组即将执行的是林芝米林机场助航灯光校验飞行任务。根据中国民航的相关规定，一座机场的通信、导航、监视等相关设施设备只有通过了校验机组的检查、校准与评估，达到运行标准后，才能投入使用，助航灯光系统也是如此。
像在马路牙子上开车
“天气没问题，符合起飞标准。”即便有着丰富的高高原飞行经验，在气象条件复杂多变的林芝，苏维依然时刻关注着天气情况。陈韬说他挺喜欢这种微雨天，空气反而更清亮，视野也更好。
七时二十分，一切准备就绪。这架尾翼载有国旗的湾流450飞机缓缓滑向05号跑道，短暂停顿后，蓄力，加速，拉起，升空。姿态完美的起飞。
根据校验计划，机组要按照林芝机场的进离场程序进行本场绕飞，然后在每次接近跑道、可目视到灯光系统时，对它的覆盖面、角度和亮度逐一进行检查和校准。
由于地形极其复杂，天气变化多端，林芝米林机场是世界公认的飞行难度极高的机场之一 ，“助航灯光和RNP AR程序相结合，相当于让林芝机场在运行时上了'双保险'。”苏维进一步解释说，助航灯光会让飞机的垂直轨迹更为精确，这就弥补了RNP AR程序依靠气压计算垂直高度的不稳定性。
“如果把飞机比喻成汽车，那么普通航班是在马路中间开，而校验飞机就是在马路牙子上开。”刘清贵向记者形象地概括了校验飞行的特点。通俗地说，校验飞行就是要在飞行的过程中对机场相关设备进行“纠错”，飞出设备的安全范围，从而让普通航班可以在这个安全范围内运行。
林芝机场难飞，校验飞行就是难上加难，会面临更多安全风险。苏维和刘清贵驾驶飞机在雅鲁藏布江峡谷中蜿蜒穿行，航道最窄处距离两侧山脊不到4公里。“这就像把飞机飞进了胡同，不能掉头了。所以，对于飞行员来说，几乎没有出现失误的余地”。
考验校验员的是对数据的解读
前两次本场绕飞，机组校验的是05号和23号跑道的灯光覆盖范围。记者在前舱看到，就在飞机即将对准跑道的时候，苏维操纵飞机先是向右“飘”，然后向左“飘”，机身就像一片落叶在风中左右摇摆，眼看离山体越来越近，在确认仍可以看到跑道灯光后，苏维迅速摆正机身，低空通场掠过跑道，随后又重新拉起，进行下一圈绕飞。
“灯光两侧覆盖范围没问题。”校验员刘书明和包放紧盯着校验台的数据，松了一口气。
去过全国大大小小几十个机场，林芝是刘书明飞过的进离场程序最复杂的，本场绕飞一圈要半个小时左右。这意味着，他们每半个小时才能获取一次数据。“其实灯光校验在所有校验科目里并不复杂，换成平原，现在可能已经校验完毕了”。
此时，林芝机场进入了早间的进出港高峰。为了避免与航班冲突，飞机不得不落地，等待下一个进出港间隙。难怪总有业内人士说，校飞就像打游击。“这对于我们来说太正常了，校验飞行过程中总要应对各种各样的变化。”苏维说。
如今，一些中小机场尚可在白天插空校验，但在年旅客吞吐量超过2000万的人次繁忙机场，飞行校验中心决定主动扛起压力，开始实施深夜航校验，以最大限度地为航班正常性让路。
一个小时后，飞机再次起飞，机组进行了6次本场绕飞，耗时近4个小时，完成了05号和23号跑道PAPI灯光（精密进近坡度指示器）角度的校验。
一般而言，这四盏PAPI灯位于跑道头的左侧。当航班飞行员看到四盏灯为两红两白时，说明其正按照正确的下滑角度降落；如果出现三红一白或者别的情况，则说明飞行下滑角度有偏离，存在安全风险。
但如果灯光角度有偏差，则会发出错误的颜色信号，造成安全风险。通过校验飞行，可以对灯光角度进行反复纠错和调整，最终让它给飞行员做出更准确的提示。
一开始，机组获取的角度数据与理想值差距较大，坐在校验台前的包放也拧起了眉头，在与刘书明商量过后，他们共同向林芝机场提出了调整建议。
刘书明告诉记者，校验员需要极其严谨细致，一个小数点写错了，结果就可能差之毫厘，谬以千里。不仅如此，真正考验校验员能力的是对数据进行解读，给机场提供有效建议。“就像不同医生对面同一个患者的症状，也可能给出不同的治疗方案”。
林芝机场的大风在午后如约而至，因此每天的进出港航班基本都在下午两点前结束。机组也不得不将灯光亮度的校验工作留到了第二天。
29日上午，经过两次本场绕飞后，刘书明和包放确认：灯光亮度正常。随后，飞机平稳降落在23号跑道上。
通过自身工作保障行业的安全
“本次校验飞行圆满成功！”刘清贵在驾驶舱里兴奋地对记者说。事实上，为了这次任务，飞行校验中心从今年1月起就开始着手准备，并成立了专项工作小组，刘清贵任组长。这位飞了41年、拥有多种机型执照的老机长，还特地改装了湾流450/550机型。
林芝机场是国内唯一一个飞机起降必须全部实施RNP程序的运输机场，这种先进的卫星定位导航技术可以让飞机沿着预定的航迹精确地飞行。为此，在此次助航灯光校验飞行之前，机组首先完成了湾流450机型的RNP AR实地验证，以获取在林芝机场的运行资质。
“我们的工作就是为行业分忧，为用户解难。”刘清贵说，飞行校验中心不仅要保证自己的安全，更要通过自身的工作来保障行业的安全。
飞行校验是一项复杂的系统性工程，千头万绪，涉及多个部门之间的协调配合。这次林芝机场助航灯光校验工作正是在民航局飞标司、空管办、机场司、民航西藏区局、北京监管局、航科院等单位的支持协作下完成的。
作为民航各单位落实民航援藏工作会议精神的一件大事，开放助航灯光还将为后续林芝机场夜航可行性预先研究提供支持，也将更有力地满足西藏航空运输业和社会经济的发展需求。
“做灯光校验是因为旅客和社会有需求，但是旅客并不知道这背后的故事。在民航的生产链条上，我们始终在做后台保障工作。”苏维说，其实民航是一个需要高度信任的行业，旅客将生命安全和出行效率交付给航空公司，而航空公司身后也有很多人在为它们的安全高效运行担责和付出。
事了拂衣去。工作结束，机组未做更多停留，便直接经成都飞回了北京，等着他们的是下一场校验飞行任务。陈韬说，和投产校验等动辄出差十天半月的飞行任务相比，这次灯光校验是非常“幸福”的。
不久后，当雅鲁藏布江河谷的助航灯光真正亮起时，我们往来于这座美丽的西藏小城将更安全、更便捷。（中国民航报 记者程婕）
图片说明：
1. 机长苏维绕机检查
2. 机务胡伟在做航前检查
3. 机组沟通校验细节
4. 机务人员在架差分台
5. 林芝机场的助航灯光
6. 校验飞机起飞
7. 校验飞行途中
8. 校验员刘书明和包放在确认数据
9. 校验飞机到达停机位
10. 林芝机场助航灯光校验圆满成功
11. 校验结束，机组离开（本文图片均由记者汪洋拍摄）
“今天的云很'懂事'，只在山头飘。”苏维看了看远处的天空，心里有了数：能飞。
6月28日清晨六点半，西藏林芝米林机场，天还没有完全亮起来，不远处就是蜿蜒的雅鲁藏布江和延绵的喜马拉雅山支脉。在绵绵细雨中深呼吸，是“西藏江南”温润清凉的空气。
在这座海拔3000米的高高原机场，中国民航飞行校验中心8099机组正在严谨有序地进行航前准备。机长苏维绕机检查；飞行校验中心主任刘清贵和副驾驶陈韬在驾驶舱逐一核对检查单；校验员刘书明、包放在客舱将此前采集的灯光基础测绘数据输入校验台。
“六个轮胎是全新的！”在发动机通电启动的噪声中，机务胡伟指着飞机起落架大声对记者说。高高原飞行空速快，落地时刹车距离长，为确保万无一失，他和同事邵秉楠提前更换了轮胎。除此之外，他们还更新了导航数据库、备足了氧气和关键航材等。
8099机组即将执行的是林芝米林机场助航灯光校验飞行任务。根据中国民航的相关规定，一座机场的通信、导航、监视等相关设施设备只有通过了校验机组的检查、校准与评估，达到运行标准后，才能投入使用，助航灯光系统也是如此。
像在马路牙子上开车
“天气没问题，符合起飞标准。”即便有着丰富的高高原飞行经验，在气象条件复杂多变的林芝，苏维依然时刻关注着天气情况。陈韬说他挺喜欢这种微雨天，空气反而更清亮，视野也更好。
七时二十分，一切准备就绪。这架尾翼载有国旗的湾流450飞机缓缓滑向05号跑道，短暂停顿后，蓄力，加速，拉起，升空。姿态完美的起飞。
根据校验计划，机组要按照林芝机场的进离场程序进行本场绕飞，然后在每次接近跑道、可目视到灯光系统时，对它的覆盖面、角度和亮度逐一进行检查和校准。
由于地形极其复杂，天气变化多端，林芝米林机场是世界公认的飞行难度极高的机场之一 ，“助航灯光和RNP AR程序相结合，相当于让林芝机场在运行时上了'双保险'。”苏维进一步解释说，助航灯光会让飞机的垂直轨迹更为精确，这就弥补了RNP AR程序依靠气压计算垂直高度的不稳定性。
“如果把飞机比喻成汽车，那么普通航班是在马路中间开，而校验飞机就是在马路牙子上开。”刘清贵向记者形象地概括了校验飞行的特点。通俗地说，校验飞行就是要在飞行的过程中对机场相关设备进行“纠错”，飞出设备的安全范围，从而让普通航班可以在这个安全范围内运行。
林芝机场难飞，校验飞行就是难上加难，会面临更多安全风险。苏维和刘清贵驾驶飞机在雅鲁藏布江峡谷中蜿蜒穿行，航道最窄处距离两侧山脊不到4公里。“这就像把飞机飞进了胡同，不能掉头了。所以，对于飞行员来说，几乎没有出现失误的余地”。
考验校验员的是对数据的解读
前两次本场绕飞，机组校验的是05号和23号跑道的灯光覆盖范围。记者在前舱看到，就在飞机即将对准跑道的时候，苏维操纵飞机先是向右“飘”，然后向左“飘”，机身就像一片落叶在风中左右摇摆，眼看离山体越来越近，在确认仍可以看到跑道灯光后，苏维迅速摆正机身，低空通场掠过跑道，随后又重新拉起，进行下一圈绕飞。
“灯光两侧覆盖范围没问题。”校验员刘书明和包放紧盯着校验台的数据，松了一口气。
去过全国大大小小几十个机场，林芝是刘书明飞过的进离场程序最复杂的，本场绕飞一圈要半个小时左右。这意味着，他们每半个小时才能获取一次数据。“其实灯光校验在所有校验科目里并不复杂，换成平原，现在可能已经校验完毕了”。
此时，林芝机场进入了早间的进出港高峰。为了避免与航班冲突，飞机不得不落地，等待下一个进出港间隙。难怪总有业内人士说，校飞就像打游击。“这对于我们来说太正常了，校验飞行过程中总要应对各种各样的变化。”苏维说。
如今，一些中小机场尚可在白天插空校验，但在年旅客吞吐量超过2000万的人次繁忙机场，飞行校验中心决定主动扛起压力，开始实施深夜航校验，以最大限度地为航班正常性让路。
一个小时后，飞机再次起飞，机组进行了6次本场绕飞，耗时近4个小时，完成了05号和23号跑道PAPI灯光（精密进近坡度指示器）角度的校验。
一般而言，这四盏PAPI灯位于跑道头的左侧。当航班飞行员看到四盏灯为两红两白时，说明其正按照正确的下滑角度降落；如果出现三红一白或者别的情况，则说明飞行下滑角度有偏离，存在安全风险。
但如果灯光角度有偏差，则会发出错误的颜色信号，造成安全风险。通过校验飞行，可以对灯光角度进行反复纠错和调整，最终让它给飞行员做出更准确的提示。
一开始，机组获取的角度数据与理想值差距较大，坐在校验台前的包放也拧起了眉头，在与刘书明商量过后，他们共同向林芝机场提出了调整建议。
刘书明告诉记者，校验员需要极其严谨细致，一个小数点写错了，结果就可能差之毫厘，谬以千里。不仅如此，真正考验校验员能力的是对数据进行解读，给机场提供有效建议。“就像不同医生对面同一个患者的症状，也可能给出不同的治疗方案”。
林芝机场的大风在午后如约而至，因此每天的进出港航班基本都在下午两点前结束。机组也不得不将灯光亮度的校验工作留到了第二天。
29日上午，经过两次本场绕飞后，刘书明和包放确认：灯光亮度正常。随后，飞机平稳降落在23号跑道上。
通过自身工作保障行业的安全
“本次校验飞行圆满成功！”刘清贵在驾驶舱里兴奋地对记者说。事实上，为了这次任务，飞行校验中心从今年1月起就开始着手准备，并成立了专项工作小组，刘清贵任组长。这位飞了41年、拥有多种机型执照的老机长，还特地改装了湾流450/550机型。
林芝机场是国内唯一一个飞机起降必须全部实施RNP程序的运输机场，这种先进的卫星定位导航技术可以让飞机沿着预定的航迹精确地飞行。为此，在此次助航灯光校验飞行之前，机组首先完成了湾流450机型的RNP AR实地验证，以获取在林芝机场的运行资质。
“我们的工作就是为行业分忧，为用户解难。”刘清贵说，飞行校验中心不仅要保证自己的安全，更要通过自身的工作来保障行业的安全。
飞行校验是一项复杂的系统性工程，千头万绪，涉及多个部门之间的协调配合。这次林芝机场助航灯光校验工作正是在民航局飞标司、空管办、机场司、民航西藏区局、北京监管局、航科院等单位的支持协作下完成的。
作为民航各单位落实民航援藏工作会议精神的一件大事，开放助航灯光还将为后续林芝机场夜航可行性预先研究提供支持，也将更有力地满足西藏航空运输业和社会经济的发展需求。
“做灯光校验是因为旅客和社会有需求，但是旅客并不知道这背后的故事。在民航的生产链条上，我们始终在做后台保障工作。”苏维说，其实民航是一个需要高度信任的行业，旅客将生命安全和出行效率交付给航空公司，而航空公司身后也有很多人在为它们的安全高效运行担责和付出。
事了拂衣去。工作结束，机组未做更多停留，便直接经成都飞回了北京，等着他们的是下一场校验飞行任务。陈韬说，和投产校验等动辄出差十天半月的飞行任务相比，这次灯光校验是非常“幸福”的。
不久后，当雅鲁藏布江河谷的助航灯光真正亮起时，我们往来于这座美丽的西藏小城将更安全、更便捷。（中国民航报 记者程婕）
图片说明：
1. 机长苏维绕机检查
2. 机务胡伟在做航前检查
3. 机组沟通校验细节
4. 机务人员在架差分台
5. 林芝机场的助航灯光
6. 校验飞机起飞
7. 校验飞行途中
8. 校验员刘书明和包放在确认数据
9. 校验飞机到达停机位
10. 林芝机场助航灯光校验圆满成功
11. 校验结束，机组离开（本文图片均由记者汪洋拍摄）
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