一生かけて個々の水分子を研究しても、氷の正確な硬度や滑りやすさを推測することはできません。顕微鏡で一匹のアリを好きなだけ観察したとしても、何千ものアリが協力して自分の体で橋を架け、隙間を埋めているとは予想できませんでした。群れの中の鳥や群れの中の魚を精査しても、他のすべての動きを調整しているものは見つかりません.
自然界には、比較的単純な要素から自発的に生じる複雑な行動の例がたくさんあります。研究者たちは、これらの不可解な自己組織化の徴候を説明するために「出現」という用語を作り出しました。複雑な秩序の余分な注入が突然どこから来るのか?
答えが見え始めています。 1 つは、これらの創発的な現象は集合的な行動としてしか理解できないということです。数十、数百、数千、またはそれ以上の寄与要素をまとめて見なければ、それらを理解する方法はありません。これらの全体は、実際には部分の合計よりも大きい.
もう1つは、要素が個々の行動の同じルールに従い続けている場合でも、外部の考慮事項がそれらの行動の全体的な結果を変える可能性があるということです.たとえば、氷は摂氏 0 度では形成されません。これは、水分子が突然互いにくっつきやすくなるためです。むしろ、分子の平均運動エネルギーは、それらの間の反発力と引力が新しい、より弾力性のあるバランスに陥るのに十分なほど低くなります.その液体から固体への遷移は、創発を研究している科学者にとって非常に有用な比較であり、科学者はしばしば創発現象を相変化として特徴付けます。
最新の理論 出現に関するビデオでは、単純なパーツの群れが自己組織化してより驚異的な全体を形成する方法について詳しく説明しています:
出現は不気味に見えるかもしれませんが、それを正式に理解することは手の届くところにあるかもしれません。一部の研究者は、任意のシステムで発生する現象を説明する普遍的なルールを探しています。くりこみのような統計手順は、集団現象がいつ、どのように重要になり始めるかを正確に特定できます。
科学的概念としての創発には批判者がおり、彼らはそれが難解すぎて役に立たないという意見を持っています。しかし、少なくとも創発は、科学者が自然の中でさまざまなスケールで機能する物理法則とプロセスの階層を発見する理由を説明するのに役立ちます.
Quanta の In Theory ビデオ シリーズのシーズン 2 の 3 番目のエピソードをお楽しみいただけたでしょうか。 .前回の記事では、物理学者が重力の量子理論を開発するために「ホログラフィック二重性」を利用しようとする取り組みについて説明しました。つまり、量子力学に適合する粒子の観点から重力を再解釈することです。シーズン 2 は 8 月に開始され、数学、物理学、生物学のいたるところで現れている謎の数学的パターンに関するビデオが含まれています。
2019 年 5 月 23 日更新:このシリーズの他の動画では、普遍性、量子重力、乱流、ファインマン図について説明しました。
