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2014年11月1日 星期六

關於「簡單的模型可以用來描述複雜的現象」講座--103中研院參觀

        這是一場ppt上充滿了英文及方程式的演講,到底在說什麼呢?依胡先生的說法是:簡單的模型可以用來描述複雜的現象,說明了物理科學的普適性與標度律,普適性是指能用簡單的模型解釋多種情況,標度律則是指將系統一小部分放大來看,情況跟未放大前的系統情況之相似程度。

        胡先生以過去的科學家曾研究系統中不同臨界現象時的性質,發現可以用同一組方程式來描述,只要改變方程式的參數,就可以描述另一種臨界現象。

        也有科學家嘗試建立微觀世界的粒子行為模型伊森模型,來試圖解釋系統中的臨界現象,但僅限於一維的情況,結果並不成功,真實系統中的情況是更為複雜的,後續不斷則有科學家繼續努力,將伊森模型用於解釋二維晶格的情況,並延伸到粒子情況較紊亂的液體及氣體,表示伊森模型具有普適性。另外也有科學家研究關於臨界現象時,不同尺度大小情形下的縮放理論,這表示伊森模型也具有標度律。另外還有科學家嘗試用滲透集團理論來解釋臨界現象,但這就需要定義「集團」了。


    用水管模型來解釋蛋白質的三度空間結構,也是用簡單模型來解釋的複雜現象,像血紅蛋白如果空間結構不對,輸氧耗能會較多,科學家在研究後發現,好的蛋白質的表面積與體積的比例是極為相近的,也就是用這個比例可以篩選好的蛋白質;阿茲海默病人腦中的蛋白質堆積,是另一個科學家試圖以簡單模型進行解釋的例子:科學家嘗試建立蛋白質晶格模型來解釋堆積原因,或是建立蛋白質折疊時的彎曲角、扭轉角模型,並進行電腦模擬運算,以找出何種條件下蛋白質較易堆積,還找出可運行至腦部的中藥成分,以電腦模擬,看看該成分與蛋白質作用後可否減少堆積現象,都事先建立模型進行模擬,當然最後要能與實驗數據比較是否吻合。


    至於在西洋小說、中國古典小說中,找出用字規律,並建立起曲線圖,進而發現中西方小說的不同規律;或是以不同時期的股票交易記錄,建立股票收益曲線圖,都是科學家們試圖為人類社會各部分建立簡單模型的成果。至於中國歷代王朝為何衰亡是否也有簡單模型可描述,則要等各位有為青年繼續努力囉!


   另外,科學家在二千年前的埃及古墓、三萬年前的凍原中,分別發現了植物種子,卻都可以培育生長,為什麼?二度空間的伊森模型,方程式可解出確定解,並符合實驗數據,那三度空間的伊森模型是否有確定解呢?這些也都有待青年們繼續努力!


    最後要特別一提的,是胡先生對現在學生的學習提出建言:不應該先做參考書,應該是將課本學會,依著理解去作習題,確定沒問題了才做參考書。身為老師,非常贊同呀!

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