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1. 引言 - 复杂性与临界性 宇宙怎样以大爆炸中产生的几种基本粒子开始而以生命、历史、经济和文学告终？ 为什么大爆炸不形成粒子的一种简单的气体或凝聚成一个巨大的晶体呢？ 针对这些问题，目前学界的主流看法是， 自然界的复杂行为反映了有许多分支的大型系统会朝着均衡的临界态发展的一种趋势 。这种方法偏离了平衡，而且微小的扰动可能导致非常巨大的不同后果。 大多数的改变是通过灾难性的事件，而不是遵循一种平和渐变的路线来实现的。 并且，最重要的是， 朝着这种非常微妙的态的演化并没有受到任何来自外部因素的影响。这种态之所以建立起来仅仅是因为系统中的单个元素之间的动力学相互作用 。 为了不至于太抽象，让我们看一看海滩上的孩子让沙粒缓缓流下而形成一堆沙的场景， 开始的时候，沙堆是平的，沙粒在附着的位置上靠的很近。它们的运动能够用单个沙粒的物理性质来理解。 堆沙的过程在继续，沙堆变得越来越陡峭，开始有少量沙粒沿着沙堆滑动。 对着时间的推移，沙粒的滑动越来越大。 最终，一些滑动的沙粒甚至跨越了整个沙堆或沙堆的大部分。从这个时间点开始，系统远离了平衡，因而它的行为不再能用单个沙粒的行为来描述。雪崩形成了自身的内部力量，而这一点只有从对整个沙堆的性质的总体描述而不是单个沙粒的简化描述，才能得以理解。 换句话说， 沙堆是一个复杂系统 。 随处可见的复杂现象表明， 自然界是作用在自组织临界态上面的 。