研究发现：人的大脑和股市在危机中遵循着相同的物理规律

密歇根大学麻醉学系的UnCheol Lee博士在手术室里注意到一个困扰他很久的现象:有些病人从麻醉中醒来很快,意识恢复清晰;有些却要慢得多,在昏迷与清醒之间挣扎良久。

作为一名麻醉学研究者,他每天面对的都是同样的药物、相似的剂量、标准化的程序,但个体差异为何如此明显?

这个看似纯粹的临床问题,最终引向了一个令人意外的发现——大脑失去意识和股市崩盘在本质上遵循着相同的物理法则。

这项发表在《美国科学院院刊》上的研究,不仅为麻醉学和金融学提供了新工具,更揭示了复杂系统在危机中的普遍规律。

Lee把麻醉药物视为对大脑施加的"可控危机"。这个表述本身就充满洞察力——麻醉不是简单地"关闭"大脑,而是强制性地干扰神经网络的正常运作,迫使一个高度组织化的复杂系统陷入混乱,让意识消失。从这个角度看,麻醉其实是一场精心设计的"系统崩溃"。

正是这个视角让Lee产生了一个大胆的类比:如果麻醉是大脑的"危机",那么从麻醉中恢复,是否类似于一个国家从经济危机中复苏?一个病人重新获得意识,和一个市场从崩盘中反弹,这两个过程之间,会不会存在某种深层的相似性?

这听起来像是科幻小说的设定,但Lee和他的团队真的在物理学中找到了答案。

物理学中的"相变"理论为理解危机提供了强大的框架。相变描述的是物质状态的改变,但它的内涵远比中学课本里的"固液气转换"丰富得多。

水结冰是典型的"一阶相变"。当温度降到零度,水分子突然重新排列,液态瞬间变成固态。这个过程快速、剧烈、几乎不可逆，因为一旦开始,就像多米诺骨牌倒塌,很难中途停止。更重要的是,这种相变对扰动极其敏感:哪怕温度只是在零度附近轻微波动,系统状态也会发生巨大改变。

相比之下,磁铁在加热过程中逐渐失去磁性,这是"二阶相变"。没有明确的转折点,磁性随温度连续衰减,整个过程平缓而可逆。这种相变更"温和",系统对扰动有更强的抵抗力。

Lee团队的核心发现是:这两种截然不同的相变模式,不仅存在于物理世界,也支配着大脑和股市在危机中的行为。

那些更接近一阶相变的系统,就像站在悬崖边缘轻轻一推就会坠落,而且是加速坠落,坠落后想爬回来需要漫长的时间和巨大的能量。那些更接近二阶相变的系统,则像在缓坡上行走——即使失足,也不会跌得太惨,恢复起来相对容易。

关键问题是:在危机发生之前,我们能否判断一个系统属于哪种类型?

答案是肯定的,而且方法出人意料地简洁。

研究团队通过计算模型发现:接近一阶相变的网络,其内部同步性会表现出更大的波动方差。简单来说,系统内部各部分的活动协调性会剧烈摆动——时而高度一致,时而完全混乱。这种"不稳定的稳定",正是系统脆弱性的信号。

"我们调节相变类型,生成时间序列数据,然后分析数据特征,"Lee解释道,"结果发现一阶相变网络显示出更大的同步方差。"

这个发现的价值在于:它提供了一个可测量、可量化的预警指标。就像地震学家通过地壳应力分布预测地震风险,我们现在可以通过网络同步特征,在危机爆发前预测系统的脆弱程度。

更重要的是,这个方法具有跨领域的普适性。它不在乎网络是神经元还是金融机构,是生态系统还是社交网络组成，只关心网络的数学结构和动力学特性。

这种抽象层面的统一,正是科学理论最强大的地方。

参考：

UnCheol Lee et al, Proximity to explosive synchronization determines network collapse and recovery trajectories in neural and economic crises, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2505434122