科学的目的就是要在平凡的宇宙万物中，去探索发现隐藏的不平凡的运作之规律。它需要敢于打破常规思维的头脑，乐于从表象去发现挖掘事物内在运作机理的求知心态，并具有探索新事物的恒心和决心，以及不怕失败善于总结失败经验的耐心。

所以，牛顿从一个普通苹果的坠落，发现了伟大的万有引力，继而又总结出了运动学三大定律。

瓦特从普通的水壶烧开水现象中，发明了蒸汽机。

伽利略从天花板上挂灯的晃动发现了钟摆原理。

阿基米德从平常的洗澡中发现了浮力定律。

麦克斯韦根据湖面水波现象提出了电磁波理论，并被赫兹用实际物理实验得以证实。

还有一些伟大的数学公式，化学原理，生物学理论等的发现和问世，也多有源于生活中最为普通寻常现象的内在运作机理的挖掘、发现和升级。

今天我们要探讨分析的一个有违常规思维和行事方式的案例，源于一个奇特的数学定律——只有遵循这个奇特的数学定律，才能把损失降到尽可能的小，才能让生态系统处于平衡态。探索科学，探索宇宙，水木长龙与您继续我们的探索之旅。

我们知道，一旦发生火灾，第一件事就是赶紧救火，以免火势不断蔓延，造成更大的损失。偏偏这个众所周知的道理，被一个奇特的数学定律给打破了……

比如，被列入《世界遗产名录》并被美国人自豪地称为“地球上独一无二的神奇乐园”的第一国家公园——黄石公园，占地面积约为898317公顷，仅森林便占去了80%的面积。却于1988年6月底，发生了一场有记录以来最大的火灾，火灾从小变大，乘风蔓延，持续时间数月之久，最终烧毁林地150万英亩。期间动用来自全国各地消防员一万名，飞机117架，消防设备100多台，救火费用达1.2亿美元，但是似乎并不太见效果。最终还是被秋天到来的第一场雪给放缓了脚步，逐渐被熄灭。

为什么会形成如此严重的火灾？难道就没有人预见到它的到来吗？

后来，有科学家专门针对这场大火做了诸多分析和总结，最后发现了一个奇特的数学规律。正是因为之前美国林业局没有遵守这个数学规律，才会引起如此的大火。

那么，到底是什么样的数学规律能够避免大火的发生呢？林业局到底做了什么有违数学规律的事情而导致的这场大火呢？

科学家先用计算机进行了一个实验模拟。

用计算机模拟森林大火。每隔一定的时间段，计算机会在设定好的区域内随机种下一棵树。随着树木数量的不断增多，计算机会在种下一定数量的树木后，随机在区域内的某个点丢下一个小火苗，火苗可能会丢在没有树的空白区域点，也可能丢在有树的区域点，前者不会引起火灾，后者则会。

第一次模拟实验是种下100棵树丢一个火苗，第二次模拟实验是200棵一丢火苗，第三次是500棵丢一次，第四次是1000棵一次，第五次是2000棵丢一次引火的小火苗。

最后，科学家发现，丢火苗的频率越快，越容易引起火灾。但火势都不大，容易救援扑灭。而随着丢火苗的频率逐渐降低，火灾频率也会跟着降低。但是，丢火苗的频率降低，也就造就了树木的密度增大（比如2000棵一丢火苗），所以，一旦引起火灾，必然会迅速蔓延整个模拟的森林，而形成难以控制的灾难。科学家总结出，火灾燃烧面积增加一倍，发生频率降为1/2.48。

后来，科学家为了验证该规律，又做了类似性质的实验：

比如，计算机模拟的粒子雪崩实验。粒子每增加一倍体积，其发生频率也会降为原来的1/2.14。

比如，磁原子同向性实验。每将两个磁原子的距离加倍，它们保持同向性的概率便降低到1/1.19。

比如，碎块尺寸与数目关系实验中，碎块尺寸增大一倍，碎块数目便会降为原来的1/6。

比如，一定大小的星系群里恒星数目每增加一倍，非恒星数目就会减少到原来的1/20。

比如，中子星自转突快现象。中子星密度越大，自转突变现象出现的频率越高（注：科学家尚未得出该幂律的具体数字）。

最后，科学家从这一系列的实验现象中，总结出了一条普适定律——最佳自适临界态的幂定律。

宇宙万物，自然界里的一切系统，都存在一个最佳的自适临界性状态，一旦这种平衡状态被破坏掉，就会按照数学上的幂定律进行演变发展。

对于森林起火，同样如此。本来森林火灾是维持自然生态平衡的自然现象，是进行最佳自适应临界态的一种自我调节。可是如果一见起火，便立马干预灭火，反而会使森林的最佳自适临界态失去平衡，从而导致森林火灾频率虽然降低了，但是一旦发生火灾，就会以数学幂定律的模式扩大火灾的面积，火灾频率越低，发生火灾时所造成的破坏性就会越大。

而自1890年起，由于美国林业局对火灾的态度一律采取“零容忍”的策略，所以才会造成黄石公园“小灾全避免，大灾躲不过”的大火损失。

鉴于1988年的教训，以及科学家的分析研究，自此以后，森林管理者便改变了以往的做法，不但不再采取“零容忍”的态度见火就灭，反而还会有意去制造一些中小规模的火灾。一来防止易燃的干老树皮树枝的堆积，二来为了遵循数学幂定律，避免过度降低火灾频率，从而引起难以掌控的大火灾现象。

融会贯通，举一反三。从以上森林大火事件以及奇特的最佳自适临界态的幂定律中，似乎也可以印证一些我们先人留下的智慧名言，比如，塞翁失马，焉知非福，祸兮福兮相倚相伏，好运与否各有互补，有朝阳东升，亦有夕阳西落等，以及老子「道德经」里所讲的“有无相生，难易相成，长短相形，高下相倾，音声相和，前后相随”等。

用量子理论做个总结即是：只有现在，把现在调整为最好的平衡态，就是最佳自适临界态。你觉得呢？

今天的分享就到这里，感谢对水木的支持。

本篇文章「水木长龙」原创，转载请标明出处，谢谢！