在野外，螢火蟲總會自發(fā)地同時閃爍，在節(jié)拍器放在一個青紙板上，過一段時間后，幾個節(jié)拍器的節(jié)奏變得完全一樣，而在劇院中鼓掌的觀眾在沒人要求的情況下，鼓掌頻率竟自發(fā)地變得一致。就是這些看似常見的同步現(xiàn)象，

(資料圖片)

科學(xué)家們研究了三百多年的時間，甚至直到現(xiàn)在也沒能完全解開他們的同步之名。

1656年，荷蘭著名物理學(xué)家克里斯蒂安.惠更斯為了幫助水手們弄清他們在地球上的位置，發(fā)明了世界上第一臺可以工作的擺鐘，讓時鐘每天十五分鐘的誤差被減少到了十到十五秒。

當(dāng)時的水手已經(jīng)熟練地掌握了如何利用太陽和海平面之間的夾角來確定船只的緯度，而精度則是根據(jù)出發(fā)地和當(dāng)?shù)刂g的時間差來確定。一小時的時差大約相當(dāng)于緯度十五度的變化。

1665年二月，生病在家的惠更斯做了一個實驗，他在兩個椅子間放上了一根木梁，

然后把兩個擺鐘掛在木梁上，以此來模擬航行過程中懸掛于船艙上的兩個時鐘的擺動。就這樣，他盯著鐘擺看了幾個小時。然后他驚訝地發(fā)現(xiàn)，無論兩個鐘擺的初始位置如何，過了大約三十分鐘后，兩個鐘擺總是會以相同的頻率擺動，其二者的相位總是處于相反的位置。

起初，惠更斯認為鐘擺的這種奇怪感應(yīng)一定是由于鐘擺之間的氣流引起的，所以他在鐘擺之間放了一塊大板子，以此來阻止氣流的傳播。但是三十分鐘后，鐘擺還是同步了，于是他將兩個時鐘從木梁上分開，再次測試。這次他們的時間同步性消失了，但當(dāng)他把他們重重新放回木，同步又回來了。

惠更斯將觀察到的同步現(xiàn)象寫信給了英國皇家學(xué)會，但并沒有引起當(dāng)人們的關(guān)注。

惠更斯是第一個在無生命的物體中觀察到這種自發(fā)同步現(xiàn)象的人。盡管他定性地描述了這一現(xiàn)象，

但直到2015年，科學(xué)家才知道了鐘擺為什么會同步。荷蘭愛因霍芬理工大學(xué)的漢克尼梅杰教授通過做數(shù)值模擬和理論分析，認為鐘擺之所以同步，是鐘擺發(fā)出的滴答聲引起桌子的震動，從而實現(xiàn)兩個鐘擺之間能量的交換，進而達到同步。

而夜晚的螢火蟲，盡管每一只都有自己喜歡閃光的特定頻率，但還是會同步閃光，

是因為它們相互耦合的強度足夠大，以至于成百上千個甚至是成千上萬個可以在同一時間閃到一起?？茖W(xué)家們做了一個很好的模擬。在模型中，一只螢火蟲只會受到他的鄰居的影響，如果他看到附近有閃光，那么他就會將自己閃光的時間向前推一點。

一段時間后，神奇的事情發(fā)生了。盡管相互作用很小很近，但是隨著時間的推移，幾乎所有的螢火蟲最終都會同時閃爍，而劇院里的掌聲也是同理。

熱力學(xué)第二定律告訴我們，宇宙中的一切事物都趨向于無序，而在復(fù)雜的系統(tǒng)中，無序才是常態(tài)。

可是，這些日常生活中常見的現(xiàn)象卻是逐步變得井然有序而不受無序傾向的影響。當(dāng)前，研究各類實際復(fù)雜系統(tǒng)中的同步行為已經(jīng)成為不同學(xué)科共同關(guān)注的熱點問題之一。

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