科学と日常生活における創発現象

説明

20 世紀初頭に量子力学が登場するまで、ほとんどの科学者は、構成要素の動作を理解するだけで、宇宙内のあらゆる物体の動作を予測できるはずだと信じていました。たとえば、システム内のすべての原子の運動方程式を書き留めることができれば、(十分に大きなコンピューティングデバイスを使用して) それらの方程式を解き、そのシステムの将来について正確に予測できるはずです。

ただし、この概念に反するシステムがいくつかあります。生きた細胞を考えてみましょう。細胞は主に炭素、水素、酸素と他の微量元素で構成されています。私たちは、これらのコンポーネントを適切な方法で組み合わせることで、どのようにして生物のように複雑で素晴らしいものを生み出すことができるかなど想像することなく、これらのコンポーネントを個別に研究することができます。したがって、私たちは生命を、本質的に何らかの形で非常に正確な方法で組織化された構成要素の蓄積であるものの創発的特性であると考えることができます。

このコースでは、材料科学、数学、生物学、物理学、神経科学の例を使用して創発の概念を探求し、通常のコンポーネントを組み合わせるとどのように予期せぬ驚くべき動作が集合的に生み出されるかを説明します。

注: コースのホームページに表示されているフラクタル画像 (シェルピンクスキー三角形) は、GNU 一般公衆利用許諾書に基づいてフリーソフトウェア財団によって配布されている XaoS 3.4 と呼ばれるソフトウェアアプリケーションによって生成されました。

このコースを完了すると、次のことができるようになります。
1. 科学に対する創発的アプローチと還元的アプローチの間の仮定の違いを説明します。
2. 還元主義的アプローチが複雑なシステムを記述および予測する手段として不適切であると多くの人が理解している理由を説明します。
3. 現象を調べるために使用される長さの尺度が、現象の分析と理解にどのように寄与するかを説明します。
4. 創発現象を説明する一般原理の探求が、その現象を科学的研究の活発な場とする理由を説明してください。
5. 緊急現象の例について話し合い、なぜそれらが緊急事態として分類されるのかを説明します。