密度演化理论简介

经典科学从微观到宇观的各个领域都已取得了辉煌的成就.但也在决定论和非决定论、动力学规律和统计学规律、可逆性和不可逆性等等问题上陷入了苦恼的悖论之中.出路何在?以非线性和复杂性为核心的系统科学似乎带来了一线光明.系统科学研究自然界和人类社会各类系统的共同特性,探索系统的生成、演化和涌现的普遍规律.系统科学与经典科学在方法论上有着本质的区别.经典科学注重还原分析,而系统科学强调整体把握.经典科学追求简单性、必然性、决定论目标,系统科学探索复杂性、偶然性、非决定论问题.因此在对自然界进行描述时,两者也应有所不同.经典科学多以个体描述为主,系统科学则须突出群体描述.基于群体描述的密度演化理论可望为解决上述悖论以及填平物理学和生物学、自然科学与人文科学之间的鸿沟发挥积极作用.     

"生命之树"的谱系年代学研究

目前国际上已经启动的"生命之树"(tree of life,TOL)计划,是全世界生命科学领域的科学家倾力建立的一个庞大的科学研究计划,其终极目标是回答关于地球上所有生物类群之间的谱系亲缘关系问题[J].更进一步说."生命之树"就是将地球上所有生物种类(包括现存的和灭绝的)联系在一起的、蕴涵着巨量信息的系统演化树.可用来阐明生命的起源、生物演化式样与机制、各大门类生物类群的系统演化关系、具不同营养型生物类群之间的协同演化以及生物多样性的生存方式和动态变化规律等.     

人类语言的复杂性

语言是人类的精华所在,有关人类语言的复杂性研究需要若干学科的交叉合作.本文旨在从语言演化、语言学习和获取等方面介绍语言的复杂性,并简单介绍一些著名学者从进化动力学的观点应用动力系统方法研究这些复杂问题所得到的一系列重要结果.最后对一些问题给出了一定的展望.     

中国奥陶纪生物礁的类型和造礁生物群的演替

低纬度的华南、塔里木、华北三大陆表海的大部分区域在奥陶纪长期维持海水覆盖状态,在远岸区形成了大规模碳酸盐岩台地和不同时空背景下的各类生物礁.古生代动物群辐射演化背景下,重要造礁生物门类的起源和在特定海区繁盛的时差是决定礁群落基本生态结构的历史因素,早奥陶世早期的藻礁、早奥陶世晚期至中奥陶世早期的Calathium-硬海绵-藻礁、苔藓虫礁、晚奥陶世早期的珊瑚-层孔虫-藻礁可诠释为幕式群落演替,这或许是古生代演化动物群起源及早期演化并逐渐取代寒武纪演化动物群的几个阶段,特别是后者(珊瑚-层孔虫-藻礁)代表了古生代演化动物群中典型格架礁群落,奠定了之后近100Ma动物格架礁最常见的生态组合方式,呈现出礁群落结构由简单到复杂的宏演化脉络.中国的实例基本吻合于全球奥陶纪生物礁宏演化趋势,特殊之处表现为:(1)湘西张家界特马豆克早期南津关组和塔里木巴楚达瑞威尔期一间房组的Calathium-藻礁分别定位成此类生物礁的先驱和孑遗;(2)中扬子区特马豆克晚期分乡组苔藓虫礁为当时独有的类型;(3)早期的珊瑚-层孔虫-藻礁分布特别局限;(4)奥陶纪末冈瓦纳冰川初期扬子区西缘的藻礁是极端环境造礁的实例.     

可加元胞自动器的几个严格结果

探索系统的复杂性及其起源是非线性科学研究的一个前沿研究领域。元胞自动器是复杂性探索中的一个重要工具,并在复杂系统演化的模拟中取得丰硕的成果。本文中我们研究可加元胞自动器。     

隐孢子的争议与研究

陆生植物的出现是地质历史时期生物演化的重大事件，深刻地改变了大气和地表环境，为陆地生物的发展和繁盛奠定了基础。隐孢子是分布在寒武纪中期至早泥盆世地层中的一类孢型植物化石，对探索陆生植物的起源和早期演化历史具有重要科学意义。然而，对于隐孢子的定义存在明显争议，目前仍无法统一。结合近年来国内外研究成果，文章对这类化石的基本问题和相关研究进行梳理与回顾。对隐孢子化石在形态学、系统分类学和古生物地理学等方面的综合研究，极大地促进了对早期陆生植物起源与演化的新认识，并为地球生命演化及远古环境变迁提供新见解。     

遗传密码起源初探

生物有机体的多样性首先反映了地球作为非平衡热动力学系统的复杂性,其次是种群内部的复杂系统进化过程.不管这些复杂性如何相互作用和不断变化,生命有机体所使用的遗传信息,也就是遗传密码,却高度一致,因此这个遗传密码必定起源于相对更早的时期,经过不断进化达到近乎完善后才固定下来.     

深空探测之前沿科学问题探析

深空探测的驱动力源于人类探索未知的天性,是科学研究的前沿领域之一.自二十世纪六七十年代的月球探测高潮以来,人类的深空探测任务已经实现了对太阳系八大行星等主要天体的探测,获得了大量的科学发现,同时也发现了更多未解之谜.进入21世纪以后,人类深空探测迎来了又一次高潮,参与探测的国家和探测任务的数量都有了巨大提升,技术的发展也提高了探测的成功率.从太阳系形成到生命出现并演化到智慧生物,太阳系经历了复杂的演化过程,地球和其他行星环境经历了剧烈变化.要证实和重建这个过程还有大量科学问题有待回答,需要依赖更多精密计划的深空探测任务去寻找线索.太阳系的形成与演化、行星宜居性、地外生命探索等是当前深空探测的核心科学内容.前太阳系物质组成、太阳系的初始状态、行星系统的形成过程是太阳系形成与演化研究的关键科学问题,类地行星沿不同路径演化的原因是行星宜居性研究的重要方面.地外生命探测是深空探测的核心内容之一,生命的起源与演化、地外生命信号识别、地球极端环境类比等是主要的研究内容.针对已经计划和正在论证的深空探测任务,系统梳理其中的前沿科学问题及其研究现状和研究手段,能够为深空探测任务的科学规划提供参考,孕育...     

关于复杂现象的起源,描述和演化过程的哲学思考

复杂性起源于不同事物间的相互作用，并随着相互作用单元数目的增加而增加。对复杂系统行为的唯象描述可通过相互作用的微观分析与系统论思想方法的综合运用来进行。以能量耗散为基础的“活性”复杂系统，其演化过程是由多重态的产生机制与定态选择机制的协同耦合关系所决定的。     

我国发现地球早期最原始的真后生动物——科学家提出早期动物起源演化的新谱系图

2006年5月出版的美国《科学》杂志发表了西北大学舒德干与英国剑桥大学S．Conway Morris教授等人合作在早期动物起源演化研究上的又一突破性成果——《中国早寒武世的文德生物及地球早期双胚层动物演化》。他们在地球动物界“仲春时代”发现的“春光虫”被认为是目前地球上已知最原始的一类真后生动物（图1）;结合分子生物学的最新成果,他们提出了关于动物界起源和早期演化的新假说（图2）。