หลายระบบ ตั้งแต่ลูกตุ้มไปจนถึงหิ่งห้อย ทำงานพร้อมกัน
Sync: ศาสตร์แห่งการเกิดใหม่ของการจัดระเบียบโดยธรรมชาติ
Steven Strogatz
Hyperion/Allen Lane: 2003 338/352 หน้า $24.95/£14.99
เชื่อมโยงเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์: Steven Strogatz มองเห็นความคล้ายคลึงกันระหว่าง boson และPig Pen ตัวละครPeanuts (สิ่งที่ใส่เข้าไป) เครดิต: CERN; INSET, UNITED FEATURE SYNDICATE
หนึ่งในความท้าทายหลักที่ต้องเผชิญกับสาขาวิชาวิทยาศาสตร์มากมาย รวมถึงสรีรวิทยา อณูชีววิทยา และฟิสิกส์ คือการทำความเข้าใจพลวัตของเครือข่ายที่ซับซ้อนของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อถึงกัน ความพยายามที่จะระบุพฤติกรรมทั่วไปหรือหลักการจัดระเบียบสากลสำหรับระบบดังกล่าวมักจะนำไปสู่ผลลัพธ์ที่เป็นการชี้นำและน่าสนใจ แต่ยังขาดพื้นฐานเชิงกลไกที่เข้มงวด ข้อยกเว้นคือการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการซิงโครไนซ์ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ไดนามิกของส่วนประกอบหลายส่วนถูกล็อกไว้ทันเวลา การซิงโครไนซ์เป็นเป้าหมายของการไต่สวนทางวิทยาศาสตร์อย่างเข้มงวดตั้งแต่ปี ค.ศ. 1665 เมื่อ Christiaan Huygens สังเกตเห็นจากเตียงผู้ป่วยของเขาว่านาฬิกาลูกตุ้มสองเรือนที่แขวนอยู่ติดกันในห้องของเขามีการซิงโครไนซ์
Steven Strogatz ผู้บุกเบิกและนักวิจัยด้านการซิงโครไนซ์ นำเสนอทัวร์โดยผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับพื้นที่นี้ในหนังสือเล่มใหม่ของเขาSync จุดมุ่งหมายของเขาคือการให้ผู้อ่านได้สัมผัสถึงรูปแบบที่หลากหลายและความหมายของการซิงโครไนซ์ในระบบที่มีการเคลื่อนไหวและไม่มีชีวิต และแนวคิดของคณิตศาสตร์ที่ใช้ในการจำลองระบบดังกล่าว เขาประสบความสำเร็จอย่างน่าชื่นชมในงานที่เป็นส่วนหนึ่งของหนังสือวิทยาศาสตร์ทั่วไปและไดอารี่บางส่วน
หนังสือวิทยาศาสตร์ทั่วไปมักแบ่งออกเป็นสองประเภท: หนังสือเหล่านี้ให้คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ที่ชัดเจนแต่แห้งแล้ง หรือนำเสนอเนื้อหาที่ให้ความบันเทิงแต่เพียงผิวเผินในหัวข้อนี้ ทำให้ผู้อ่านต้องการเนื้อหามากขึ้น Strogatz ผสมผสานคุณสมบัติที่ดีที่สุดของทั้งสองเข้าด้วยกัน: เขาเป็นนักเล่าเรื่องชั้นหนึ่งและเป็นครูที่ดียิ่งขึ้น ตลอดทั้งเล่ม เขาใช้การเปรียบเทียบที่มีสีสันอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อสร้างสัญชาตญาณของผู้อ่านเกี่ยวกับระบบหรือแบบจำลองที่กำลังศึกษาอยู่ ซึ่งรวมถึงการเปรียบเทียบเซลล์เครื่องกระตุ้นหัวใจกับโถชักโครกที่รั่ว และโบซอนกับตัวละคร Pig Pen จากPeanutsแถบการ์ตูน ครูผู้สอนหลักสูตรวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ระดับปริญญาตรีที่พยายามหาวิธีที่จะทำให้นักเรียนมี ‘ความรู้สึก’ ที่แท้จริงต่อพลวัตและกลไกเบื้องหลังจะได้พบกับแรงบันดาลใจมากมายในหนังสือเล่มนี้
Strogatz ครอบคลุมวัสดุจำนวนมาก
รวมทั้งหิ่งห้อยที่ซิงโครไนซ์ การสั่นของสารเคมี ตัวนำยิ่งยวด เลเซอร์ ความโกลาหลแบบซิงโครไนซ์ และเครือข่ายโลกใบเล็ก
สถานที่โปรดของฉันในการทัวร์คือบทเรื่อง “การนอนหลับและการต่อสู้เพื่อซิงค์ในแต่ละวัน” Strogatz อธิบายว่า Chuck Czeisler ศึกษาเรื่องของมนุษย์ในช่วงเวลาที่แยกจากกันอย่างไร และค้นพบว่าวัฏจักรของคลื่นการนอนหลับสามารถไม่ซิงโครไนซ์จากวัฏจักรอุณหภูมิของร่างกาย แต่ยังคงเชื่อมโยงกับมันอย่างสม่ำเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Czeisler พบว่าผู้ทดลองที่ผล็อยหลับไปในขณะที่อุณหภูมิร่างกายต่ำมักจะนอนหลับในช่วงเวลาสั้นๆ ในขณะที่ผู้ที่ผล็อยหลับไปเมื่อมีอุณหภูมิสูงจะนอนหลับเป็นเวลานาน นอกจากนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะเวลาการนอนหลับและเวลาเริ่มการนอนหลับที่สัมพันธ์กับวัฏจักรอุณหภูมิจะไม่ต่อเนื่อง หลายชั่วโมงหลังจากอุณหภูมิร่างกายถึงจุดต่ำสุด ระยะเวลาการนอนหลับเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันจากช่วงเวลาที่สั้นมากเป็นช่วงเวลาที่ยาวนานมาก แล้วค่อยๆลดลงกลับไปเป็นช่วงสั้นๆ การค่อยๆ ลดลงนี้นำไปสู่ผลกระทบที่น่าประหลาดใจว่า หากคุณตื่นนอนนานกว่าปกติและเข้านอนช้ากว่าปกติในวงจรอุณหภูมิของร่างกาย คุณมักจะนอนน้อยลง แม้ว่าคุณอาจจะเหนื่อยจากงานเลี้ยงดึก
ส่วนไดอารี่ของหนังสือเล่มนี้ให้มุมมองที่น่าสนใจเกี่ยวกับชีวิตประจำวันของนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่ฉันเคยอ่าน Strogatz นำเสนอเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยเกี่ยวกับความพอดี การเริ่ม และการเลี้ยวที่แปลกประหลาดซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัยที่ล้ำสมัยผ่านเกร็ดเล็กเกร็ดน้อย นอกจากนี้ เขายังเน้นย้ำถึงความสำคัญของ ‘การเล่น’ ในการวิจัยทางอ้อม ความจำเป็นในการกล้าแสดงออกและเปิดรับความเป็นไปได้ใหม่ๆ และคุณค่าที่สำคัญของการมีผู้ทำงานร่วมกันที่มีความคิดเหมือนๆ กันซึ่งมีภูมิหลังที่แตกต่างกันแต่เสริมกัน
ฉันชอบเรื่องราวของ Strogatz ในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ซึ่งเบื่อหน่ายกับการแบ่งแยกทางวัฒนธรรมระหว่างอังกฤษและอเมริกา สะดุดเข้าร้านหนังสือในท้องถิ่นและไปเจอหนังสือคลาสสิกของ Art Winfree เรื่องThe Geometry of Biological Time (Springer, 1980) Strogatz เล่าถึงวิธีที่เขากลับมาที่ร้านหลายครั้งเพื่อสุ่มตัวอย่างหนังสือของ Winfree ต่อ ในที่สุดก็จุ่มลงใน Marshall Scholar เพื่อซื้อหนังสือสักเล่ม ไม่นานต่อมาเขาก็กล้าที่จะส่งจดหมายถึง Winfree ซึ่งนำไปสู่การตอบกลับอย่างสุภาพและในที่สุดก็ได้รับเชิญให้เข้าร่วมห้องทดลองของ Winfree ในฐานะนักเรียนภาคฤดูร้อน เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญนี้นำไปสู่การจับคู่นักชีวคณิตศาสตร์ที่มีความคิดสร้างสรรค์มากที่สุดสองคนในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา และให้ผลลัพธ์ที่สำคัญบนคลื่นเลื่อน ซิงค์เต็มไปด้วยเรื่องราวและภาพถ่ายบุคคลที่มีสีสันของนักวิจัยชั้นนำด้านซิงโครไนซ์ เช่น Charlie Peskin, Nancy Kopell, Kurt Wiesenfeld และ Lou Pecora
Syncเป็นการอ่านที่ยอดเยี่ยม ฉันจะแนะนำให้นักเรียนของฉันที่กำลังพิจารณาการศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและอาชีพที่เป็นไปได้ในการวิจัย เช่นเดียวกับเพื่อนและเพื่อนร่วมงานที่กำลังมองหาจุดเริ่มต้นในการสำรวจและทำความเข้าใจพลวัตของเครือข่ายธรรมชาติและเทคโนโลยีเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่น
