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在生物学中,规模法则还有一个名称叫做[[异速生长标度律]](Allometric Scaling Law),或简称[[异速生长]](Allometry),表示关注的变量(例如骨骼强度)会随着生物体规模(体重)以不同的速度生长。
 
在生物学中,规模法则还有一个名称叫做[[异速生长标度律]](Allometric Scaling Law),或简称[[异速生长]](Allometry),表示关注的变量(例如骨骼强度)会随着生物体规模(体重)以不同的速度生长。
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=== 数量级,对数 ===
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=== 数量级与对数表示 ===
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在规模分析的框架下,数量级和对数刻度是两个极为重要的概念<ref name=":4" />。数量级(order of magnitude)指的是一个数值以 10 为底的幂次表示方式,用于描述跨越巨大尺度的变化。例如,[math]\displaystyle 10^1, 10^2, 10^3, \dots[/math]分别代表十、百、千这样成倍扩展的规模。对数刻度则能将等比数列转换为等差数列,例如对上面的序列取10为底的对数,则得到[math]1,2,3,\dots[/math]。
    
==== 数量级与对数表示 ====
 
==== 数量级与对数表示 ====
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在规模分析的框架下,数量级和对数刻度是两个极为重要的概念<ref name=":4" />。数量级(order of magnitude)指的是一个数值以 10 为底的幂次表示方式,用于描述跨越巨大尺度的变化。例如,[math]\displaystyle 10^1, 10^2, 10^3, \dots[/math]分别代表十、百、千这样成倍扩展的规模。对数刻度则能将这种指数关系转化为线性关系。例如,如果我们对{{EquationNote|1}}式两边都取10为底的对数,则我们得到:
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除此之外,对数表示与规模法则,或更广泛的幂律关系也存在着深刻联系。这是因为,对数表示可以将幂律关系转变为线性关系。
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:<math>
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如果我们对{{EquationNote|1}}式两边都取10为底的对数,则我们得到:
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{{NumBlk|:|
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<math>
 
\log Y = \alpha \log X + \log c
 
\log Y = \alpha \log X + \log c
 
</math>
 
</math>
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|{{EquationRef|linear}}}}
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如果我们将[math]\log X[/math]和[math]\log Y[/math]理解为两个新的变量[math]X',Y'[/math],则上式表达了[math]X',Y'[/math]二者之间的一个线性关系。且该线性方程的斜率为[math]\alpha[/math],截距为[math]\log c[/math]。
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从数量级的角度来说,[math]Y[/math]变量的数量级是[math]X[/math]变量的[math]\alpha[/math]倍。
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如果我们将[math]\log X[/math]和[math]\log Y[/math]理解为两个新的变量[math]X',Y'[/math],则上式表达了[math]X',Y'[/math]二者之间的一个线性关系。且该线性方程的斜率为[math]\alpha[/math],截距为[math]\log c[/math]。
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====实证数据分析方法====
    
这种线性关系很方便我们用[[线性回归]],例如[[最小二乘法]](Ordinary Least Square,简称OLS)或[[主轴回归法]](Major Axis,简称MA)来求出方程中的斜率[math]\alpha[/math]和截距[math]\log c[/math]。
 
这种线性关系很方便我们用[[线性回归]],例如[[最小二乘法]](Ordinary Least Square,简称OLS)或[[主轴回归法]](Major Axis,简称MA)来求出方程中的斜率[math]\alpha[/math]和截距[math]\log c[/math]。
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当我们拿来两组成对的数据,例如所有国家的人口与GDP,则我们可以对这两组数据取对数,然后绘制散点图,并使用[[最小二乘法]](OLS)进行[[线性回归]],我们就可以估计出这两组数据的规模法则系数和幂指数了。使用这种方法我们可以检验数据之中的规模法则,并估计其关键参数。
 
当我们拿来两组成对的数据,例如所有国家的人口与GDP,则我们可以对这两组数据取对数,然后绘制散点图,并使用[[最小二乘法]](OLS)进行[[线性回归]],我们就可以估计出这两组数据的规模法则系数和幂指数了。使用这种方法我们可以检验数据之中的规模法则,并估计其关键参数。
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==== 应用实例: ====
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===相对增长关系===
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地震的里氏震级:地震波幅度每增加 1 个数量级,释放能量增加约 [math]10^{1.5} \approx 31.6[/math] 倍。
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如果我们对式{{EquationNote|linear}}两边求导数,并注意到对数函数的求导法则([math]d\log X=dX/X[/math]),我们有[math]dY/Y=\alpha dX/X[/math],将其写为差分的形式:
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{{NumBlk|:|
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<math>
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\frac{\Delta Y}{Y} = \alpha \frac{\Delta X}{X}
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</math>
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|{{EquationRef|growth_rate}}}}
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这里,[math]\frac{\Delta Y}{Y}[/math],[math]\frac{\Delta X}{X}[/math]分别表达的是[math]Y[/math],[math]X[/math]的增长率。
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因此,{{EquationNote|growth_rate}}式表达的含义是:[math]Y[/math]的增长率是[math]X[/math]的[math]\alpha[/math]倍。也就是说,规模法则{{EquationNote|1}}式也表达了两个变量的相对增长速度关系,当[math]X[/math]增长1倍以后(即[math]\Delta X/X=1[/math],[math]Y[/math]增长了[math]\alpha[/math]倍。
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例如,地震能量释放是与里氏震级程序幂指数为1.5的规模法则,这意味着:地震波幅度每增加 1 个数量级,释放能量增加约 [math]10^{1.5} \approx 31.6[/math] 倍。
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=== 应用实例: ===
    
药物剂量:动物与人体之间剂量并非线性缩放,而是依赖代谢率等幂律规律。大象LSD实验的失败就是线性思维的错误案例。
 
药物剂量:动物与人体之间剂量并非线性缩放,而是依赖代谢率等幂律规律。大象LSD实验的失败就是线性思维的错误案例。

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