科学家解释为什么说物理学不是一门学科？(8)

一个恰当的例子就是，生物系统在操作中经常接近于物理学家所称的临界相变或临界点：这是一种在两种组织模式之间切换的边缘，保持平衡的状态，两种组织模式中有一种是有序的，另一种则是无序的。临界点，在诸如磁性、固液混合物、超流体等物理系统中，是众所周知的。2010年，美国普林斯顿大学致力生物问题研究的物理学家威廉·彼亚雷克及其同事蒂埃里·莫拉提出，各种各样的生物系统，从成群结队飞行的鸟儿，到大脑中的神经网络，以及蛋白质中氨基酸序列的组织，都可以接近临界状态。

 

 

物理学相关网络配图（与正文无关）

 

彼亚雷克和莫拉说，通过使其接近临界点，一个系统将发生大的波动，从而使它的组分能够达成各种不同立体基阵。因此，莫拉说：“临界点可能为处理复杂和不可预测的环境带来必要的灵活性。”更重要的是，近临界状态对环境中的扰动极为敏感，而这些扰动可将涟漪效应传遍整个系统。这种现象可以帮助一个生物系统非常迅速地适应变化：比方说，一群飞鸟或者一群鱼可以对捕食者的到来做出非常快速的反应。

 

 

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临界状态还可以提供一种信息收集机制。意大利帕多瓦大学的物理学家阿摩司·马利坦及其合作者已经表明，一种“认知主体”集合的临界状态——可以是生物个体或者是神经元——能够使系统“意识”到，在它周围正在发生着什么：将其所处的环境和情况编码出一份“内部地图”，在临界点保持平衡，可为系统提供最佳的灵活性和进化优势，以应对和适应高度可变的复杂环境。有越来越多的迹象显示，大脑、基因网络以及兽群的确是以这种方式组织的。临界状态可能无处不在。