复杂性科学作为当代科学研究的重要前沿领域,正在越来越多地吸引来自各学科的研究者投身其中。正如著名物理学家斯蒂芬·霍金所言,21世纪将是“复杂性的世纪”。这一领域研究的是由众多不同性质的组成部分或子系统通过相互作用产生的意想不到的涌现现象。复杂系统的这些现象常常跨越多个层级和尺度,隐藏在单个组成部分看似简单的规则背后。与传统可分解的系统相比,复杂系统具有非可分解性,这意味着其研究往往需要跨学科的协作方法,通过从不同尺度和领域综合分析问题,方能更有效地揭示其本质。 复杂性的概念并非某一瞬间诞生,而是在不同学科和文化背景下逐渐形成的一种视角。
它拥抱不确定性,强调在庞大互联系统面前跨学科协作的重要性。其思想渊源可追溯至东西方哲学,从17世纪笛卡尔关于人类生命由不同性质的部分交互作用组成网络的描绘,到20世纪 Herbert Simon 和 Philip W. Anderson等科学家的理论奠基,复杂性的框架逐渐被科学界接受。Simon在1962年提出了“复杂体系的结构架构”,为复杂系统研究铺设了路线图;而Anderson则在其著名论文《更多即不同》中强调,简单基本规律难以直接推导出宇宙的复杂现象,凸显了需要多元视角的紧迫性。哲学家埃德加·莫兰批判传统的还原主义方法,倡导“复杂思维”,主张一种富含直觉、情感以及社会历史关联的认知方式。 复杂科学的发展深受对生命复杂性的好奇驱动。量子力学奠基人薛定谔提出要理解生命现象可能需要新的物理定律,其启发了后续对自复制理论的研究。
冯·诺依曼和尤拉的工作奠定了计算机科学基础,他们设计的自复制自动机模型预示着生物复杂性的模拟和演化研究。来自生物学领域的帕克和考夫曼以自组织理论来解释生物复杂性的起源,分别从遗传调控网络和临界自组织模型提出重要见解。复杂性科学的成功经验表明,生命和其他复杂系统的研究必须整体、多维度地展开。网络科学作为这一领域的核心工具,不仅应用于物理学,也融合了社会科学与数学的理论,使研究更具广泛性和深度。当前,流行病学与错误信息传播已趋于采用统一工具箱,处理生物和社会传播的相似机制,体现出复杂科学在面对现代问题时的实用价值和创新潜力。 复杂性不仅是一门学科,也是一种跨界的研究社区。
随着时间推移,复杂性科学不断吸引新兴学科加入,研究领域涵盖哲学、经济学、物理学,再到计算机科学和统计学。生态学、人类学、政治学等学科借助复杂科学的理论和方法,研究生态网络、社会支持系统、治理结构和自然界中的沟通网络。神经科学和生物医学领域亦积极参与,试图用复杂模型深入理解大脑、微生物群和免疫系统等人体复杂结构和功能。 复杂性科学的核心理念在于“更多即不同”,强调从孤立系统到相互作用的开放群体,所带来的问题往往难以用传统方法求解。这种转变催生了生态学、统计物理学和群体生物学等新兴领域。复杂科学的社区因其知识的多样性和跨界对话的特色而不断壮大。
近年来,诺贝尔奖得主乔治奥·帕里西的获奖,也反映了理论研究和好奇心驱动的复杂科学在科学界的重要地位。 复杂科学的跨学科特征使其在传统出版体系中面临挑战。主流期刊往往以单一学科为立足点,使得跨界研究难以获得理想展示平台。npj Complexity期刊应运而生,致力于成为多学科交叉研究的温床,为复杂系统不同领域的研究者提供交流与分享的新空间。该期刊支持创新、独特的多学科视角,鼓励投稿须兼顾广泛读者的可读性,以打破学科之间的壁垒,促进多方交流与合作。 对于复杂科学社区而言,真正的跨学科不是随意涉猎所有领域,而是致力于在不同学科交汇点推动知识创新。
为成就这一使命,研究者需积极与来自不同背景的专家沟通协作,融合多领域知识,避免复杂科学沦为另一门带有行业术语和边界的小众学科。正如物理学家兼复杂科学先驱穆雷·盖尔曼所言,科学的驱动力是探究未知的无尽好奇,复杂科学研究尤当如此。npj Complexity期刊正是依托这一精神,力求发布能引起科学家内在好奇心的创新研究,促进复杂科学的持续发展。 复杂性科学虽有其独特魅力,但与众多领域如系统理论、控制论、生态学和政治学等密切相关,共同关注多部件、多尺度交互系统的规律。复杂性一词本身模糊却带有包容性,代表着对多元学科开放的态度。npj Complexity坚守这一广泛的使命,涵盖网络科学、人工生命、计算社会科学、系统生物学、数据科学、生态进化、动力系统以及社会复杂性等领域。
当今人类面临的诸多重大挑战,包括新兴传染病的爆发、错误信息的传播、气候变化、全球不平等加剧、人权运动及技术适应等,均具有高度的复杂性和跨界特征。解决这些问题不可能单靠单一学科,而必须依靠复杂性思维及多学科合作。复杂科学在这些问题上的探索往往突破传统同行评议的界限,融合新的语言、视角及专业知识,亟需专门的学术交流平台以促进有效沟通和知识传递。 在未来,复杂性科学的研究路径必将继续拓展,随着理论、实验和应用领域的不断深化与融合,该领域将为理解和解决复杂社会、生态及技术问题提供更加坚实的理论基础和方法工具。npj Complexity作为连接不同学科和研究思想的桥梁,将为科学家提供展现洞见、推动创新的重要阵地。通过这种方式,复杂科学不仅是科学发展的重要方向,更是引领人类应对复杂世界挑战的关键力量。
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