从生命起源到流行病：复杂系统中的涌现现象

当大量相似实体在微观尺度上彼此相互作用并与环境交互时，在更高的时空尺度上可能会自发产生意想不到的结果。这一被称为涌现的非平凡现象刻画了从物理到生物和社会的广泛不同复杂系统，并且常与集体行为相关。它无处不在，从在特定条件下同步的非生命实体（如振荡器），到生命实体（如鸟群或鱼群）。尽管存在大量关于系统涌现性质的现象学证据，但涌现研究中的核心理论问题仍悬而未决，例如缺乏被广泛接受的严格现象定义，或未能识别促进涌现的基本物理条件。本文对涌现现象进行了概览，并勾勒了该主题当前与未来的挑战。我们的简短综述亦作为“复杂物理与社会技术系统中的涌现现象：从细胞到社会”专题的引言，其中我们综合了该专题所探讨的内容，并概述它们如何与这些挑战相关联，涵盖从我们对生命起源理解的当前进展到传染病的大规模传播。