流れ Flow Natur’s Patterns

自然が創り出す美しいパタ－ン

1 流体を愛した男　レオナルドの遺産
レオナルド流の流れ
超越論的な形
渦巻きと流れ

2　下流のパタ－ン　流れの秩序
離れていく渦巻
不安定な出会い
排水口と渦巻
巨人の眼
渦の多数の辺

3　ロ－ルに乗って　対流はいかにして世界を形づくるか
表面の問題
要素の再配列
氷と炎

4　砂丘の謎　粒子が寄り集まるとき
砂の移動
砂漠の進行
縞模様の地すべり
樽を回す
自己組織化したなだれ
ナッツの浮き沈み
はじける豆粒
1粒の砂に世界を

5　隣のものについていけ　鳥の群れ、虫の群れ、人の群れ
運動の法則
集団記憶
リ－ダ－についていけ
群集心理
アリの高速道路
交通渋滞
パニックの恐ろしさ

6　大渦の中へ　乱流の問題
マスタ－方程式
ロ－ルの缶詰
隠れた秩序

付録Ⅰ　ベナ－ル対流
付録Ⅱ　マクセ・セルでの粒子の層化

訳者あとがき

ガイドツア－ 複雑系の世界 サンタフェ研究所講義ノ－トから

COMPLEXITY: A GUIDED TOUR

はじめに

第1部　背景と歴史
第1章　複雑系とは何か？
ブラジル、アマゾンの熱帯雨林
・昆虫のコロニ－
・脳
・免疫系
・経済
・ワ－ルドワイドウェブ
・「複雑なシステム」に共通する性質
・複雑性はどのようにして測れるのか？

第2章　力学、カオス、そして予測
・力学系理論の起源
・予測についての新たな見方
・線形ウサギと非線形ウサギ
・ロジスティック写像
・カオスのなかの普遍性
・カオスに基づく革新的な考え方

第3章　情報
・情報とは何か？
・エネルギ－、仕事、エントロピ－
・マックスウェルの悪魔
・ミクロ状態とマクロ状態
・シャノンの情報

第4章　計算
・計算とは何か？何が計算可能なのか？
・ヒルベルトの問題とゲ－デルの定理
・チュ－リングマシンと計算不可能性
・チュ－リンフマシンとして定義された一定の手続き
・万能チュ－リングマシン
・チュ－リングによる決定問題の解決方法
・ゲ－デルとチュ－リングが歩んだその後の道

第5章　進化
・ダ－ウィン以前の進化の概念
・ダ－ウィンの理論の起源
・メンデルと遺伝のメカニズム
・現代の総合
・現代総合説への挑戦

第6章　初歩の遺伝学
・DNAの仕組み

第7章　複雑性の定義と測定基準
・サイズ
・エントロピ－
・アルゴリズム情報量
・論理深度
・熱力学深度
・計算能力
・統計的な複雑性
・フラクラル次元
・階層度

第2部　コンピュタ－上の生命とその進化
第8章　自己複製するコンピュ－タ－プログラム
・生命とは何か？
・コンピュタ－上での自己複製
・自己複製コンピュタ－プログラムのより深い意味
・DNAにおける自己複製
・フォン・ノイマンの自己増殖オ－トマトン
・ジョン・フォン・ノイマン

第9章　遺伝的アルゴリズム
・遺伝的アルゴリズムのレシピ
・現実世界のGA
・進化する空き缶おそうじロボット「ロビ－」
・GAによる進化した戦略はいかにして課題を解決したか？
・GAによる進化の経過

第3部　拡張される計算
第10章　セル・オ－トマトン、生命、そして万能計算
・自然界の計算
・セル・オ－トマトン
・ライフ・ゲ－ム
・四つのクラス
・ウルフラムの「新しい科学」

第11章　粒子による計算

第12章　生物系における情報処理
・情報処理とは何か？
・免疫系
・アリのコリニ－
・生物代謝
・これらのシステムの情報処理

第13章　コンピュ－タ－上で類推を実現する
・簡単なことは難しい
・類推する
・私のたどった類推への道
・単純化された類推
・模倣者たれ
・正しい模倣の方法
・コピ－キャットプログラムの概要
・コピ－キャップの実行
・要約

第14章　コンピュタ－モデリングの展望
・モデルとは何か？
・概念モデル
・協力関係の進化をモデル化する
・モデリングの展望
・コンピュタ－モデリングの注意点

第4部　ネットワ－ク思考
第15章　ネットワ－クの科学
・狭い世に中
・ネットワ－クの新しい科学
・ネットワ－ク思考とは何か？
・それでは「ネットワ－ク」とはいったい何か？
・スモ－ルワ－ルドネットワ－ク
・スケ－ルフリ－ネットワ－ク
・ネットワ－クの耐障害性

第16章　現実世界へのネットワ－クサイエンスの適応
・現実世界のネットワ－クの例
脳
遺伝子調節ネットワ－ク
代謝ネットワ－ク
疫学
エコロジ－と食物網
・ネットワ－ク思考の意義
・スケ－ルフリ－ネットワ－クの起源
・べき乗則とそれに対する疑問
・情報の伝播とネットワ－ク障害の連鎖

第17章　スケ－リングの謎
・生物学におけるスケ－リング
・学祭的な協力
・べき乗則とフラクタル
・代謝スケ－リング理論
・代謝スケ－リング理論の持つ可能性
・批判
・べき乗則の未解決の謎

第18章　複雑化する進化の理論
・遺伝学の複雑化
・遺伝子とは何か？
・エボデボ
・遺伝的調節とカウフマンの「秩序の起源」
・カウフマンの理論に対する反応
・要約

第19章　複雑性の科学の過去と未来
・統一理論と一般原理について
・複雑系研究の起源
・5つの問い
・複雑性の未来、あるいはカルノ－を待ちながら

訳者あとがき

かたち Shapes 自然が創り出す美しいパタ－ン

Nature's Patterns

かたち
序と謝辞

1　ものの形　パタ－ンと形態
進化の限界
遺伝のブラックボックス
パタ－ンとは何か
なぜ数学を用いるのか
モデルづくり

2　ハチの巣の教訓　泡で築く
自然から芸術へ
海のハチの巣
水の皮
シャボン玉の数理
泡を積み重ねる
巣室の並ぶ面と面をどう合わせるか
空間を埋める安上がりなやり方
結晶のセル
模様がついたプラスチック
化石の泡

3　波を起こす　試験管の中の縞模様まぜ
なぜ変化か
不均衡
化学シ－ソ－
爆発的な反応の進行
異端から普遍へ
炎の円環
手を替え品を替え
ロック・ア－ト
ワイルド・アット・ハ－ト
命のリズム
集団の脈動
原初のとき

4　体に書かれたもの　隠れる、警告する、擬態する
凍った波
チュ－リングの縞模様
皮一重
硬いやつら
怪しい証拠
羽の上の目

5　野生のリズム　結晶化する「群れ」
生き残るための周期戦略
なわばりを主張する
クイック＆デッド
チュ－リングの大聖堂

6　庭の草花はどう育つか　ヒナギクの数学
生物の曲線
フィボナッチを探して
らせんをつくる
アンダ－・プレッシャ－

7　胚を展開する　ボディ－・プランの形成
どちらが先か
縞模様の卵
ホメオボックスを開く
今日ある毛も
きたるべきものの形
形態の必然性？
可能なものと現実のもの

付録Ⅰ　石鹸の膜が形づくる構造
付録Ⅱ　振動する化学反応
付録Ⅲ　BZ反応の化学波
付録Ⅳ　リ－セガングの縞模様

訳者あとがき
解説

自己組織化と進化の論理 宇宙を貫く複雑系の法則

スチュア－ト・カウフマン

At Home in the Universe:
The Search for Lows of Seif-Organization and Complexity

まえがき

1 宇宙に浮かぶわが家で
・自己組織化と自然淘汰が生物世界の秩序を生んだ
創世記
生命の法則
無償の秩序
力のためではなく知恵のために

2　生命の起源
・単純な確率論からいえば生命の誕生はありえなかった
生命の理論
生命の「結晶化」

3　生じるべくし生じたもの
・非平衡系で自己触媒作用をもつ分子の集団
生命のネットワ－ク
核心となるアイディア
反応の活性化
根強い全体論

4　無償の秩序
・自然に生じた自己組織化は進化する力ももっていた
恒常性の源泉
秩序に必要な条件
カオスの縁

5　個体発生の神秘
・1個体の卵から生物体ができる「法則」は何か
ジャコブ、モノ－そして遺伝回路
自然淘汰は秩序の唯一の源か？
個体発生の自発的秩序
最終理論の夢

6　ノアの箱舟
・生物の多様性は臨界点の境界への進化から生まれた
生物学的爆発
超臨界ス－プ
ノアの実験
新しい分子の雪崩

7　約束の地
・分子の自己組織化を応用すれば新しい薬を作ることができる
応用分子進化
普遍的な分子道具箱
ランダム化学
実験的な生命の創造？

8　高地への冒険
・生物や生物集団はより適した地位へと進化していく
適応地形における生命
遺伝子型の空間と適応地形
でこぼこの間に相関にある適応地形
神の目で見た眺め
自然淘汰の限界
自己組織化、自然淘汰、そして進化可能性

9　生物と人工物
・技術や経済や社会もより適した地位をめざして進化する
適応地形を跳び越えて
カンブリア紀大爆発
でこぼこ地形上の技術進化
学習曲線

10　舞台でのひととき
・生物集団はたがいに影響し合って進化し、絶滅していく
生物集団
共進化
共振かの進化
結合した適応地形
砂山と自己組織化臨界現象

11　優秀さを求めて
・民主主義の正当性も自己組織化の理論で説明が可能
部分組織の理論
部分組織に分ける手続き
カオスの縁
部分組織に分解する手続きのもつ可能性
受け手本位の最適化－時には何人かの「客」を無視する
政治における部分組織化

12　地球文明の出現
・生態系・技術・経済・社会・宇宙を貫く自己組織化の理論
錬金術
技術の共進化
ランダムな文法
卵、ジェット噴射、マッシュル－ム
技術の共進化と経済成長への離陸
地球文明
聖なるものの再発見

謝辞
訳者あとがき

文庫への訳者あとがき

物理学はいかに創られたか 岩波新書

原著序文

Ⅰ　力学的自然観の勃興
大きな謎物語
最初の手ががり
ベクトル
運動の謎
残る1つの手がかり
熱は物質であるか
スウィッチバック
換算の割合
哲学的背景
物体の運動的理論

Ⅱ　力学的自然観の凋落
2つの電気流体
磁器流体
最初の重大困難
光の速さ
実体としての光
色の謎
波動とは何か
光の波動説
光は縦波か横波か
エ－テルと力学的自然観

Ⅲ　場・相対性（1）
表示方法としての場
場の理論の2つの柱石
場の実在性
場とエ－テル

Ⅲ　場・相対性（2）
力学的足場
エ－テルと運動
時間、距離、相対性
相対性と力学
時空連続体
一般相対性
昇降機の内と外
幾何学と実験
一般相対性とその検証
場と物体

Ⅳ　量子
連続、不連続
物質と電気との素量子
光の量子
光のスペクトル
物質の波
確率波
物理学と実在