同步是自然界和我们日常生活中普遍而重要的现象。例如,萤火虫的同时闪烁和心脏起搏细胞的同时发射。由于同步现象的普遍性,对同步的研究覆盖了自然科学、工程学、生物学等许多领域,甚至社会行为学都与同步有着密切的联系。人际同步作为社会行为学中常见的同步现象被广为研究。大型音乐厅自发鼓掌同步过程是典型的人际同步现象之一。在人际同步的实验研究中,鼓掌系统因其设置和操作简单而被广泛的研究。许多物理方法被用来研究群体鼓掌动力学,并取得了许多丰富的结果。本论文通过实验+数值分析+建模的方法,探索了基于少数个体的鼓掌系统的动力学和同步机制,为人际同步现象的研究提供了理论指导和实验验证。本文的第一章是绪论,概括地介绍了本文的研究背景与意义。对目前国内外关于鼓掌系统的研究进展进行了概括总结,并简要地阐述了本研究的创新点。第二章中,我们报道了一系列实验,目的是描述双人鼓掌系统的动力学特性,并揭示双人鼓掌同步过程中个体之间相互作用的模式。我们发现鼓掌系统中的每个个体都有固有的鼓掌特性,个体之间的相互作用是一种预判模式,两个相互作用的个体的相位没有严格的锁定,鼓掌耦合在同步态和异步态之间非周期性地转换。特别地,基于解释人际同步的第一个理论框架构建的理论模型可以很好地复现双人鼓掌互动过程的动力学特性。此外,数值结果表明,实验中发现的鼓掌系统的间歇动力学是一种受鼓掌周期中波动扰动的共存态,耦合项与波动的竞争导致了同步态和异步态之间的非周期转变。第三章中,我们旨在通过一系列实验观察两个个体的鼓掌节奏,以揭示鼓掌互动的同步机制。我们发现两个同步鼓掌节奏序列表现出长程互相关性,即鼓掌节奏的相互作用可以看作是一个强预期过程。以往的研究表明,局部时间尺度上的相互作用或长时间尺度统计结构上的全局匹配可能是强预期过程的来源。然而,在许多复杂系统中,强预期过程的起源往往显得难以捉摸。实验结果表明鼓掌同步过程可能是两个鼓掌个体之间局部相互作用的结果,也可能是两个鼓掌个体之间更具全局性的协调过程的结果。为了解释这一令人惊讶的现象,我们基于解释人际同步的第一个和第三个理论框架（信息处理方法和复杂性匹配）构建了两个能够使两个相互作用的鼓掌个体产生长程互相关性的随机模型,并从理论上证明了鼓掌同步过程的产生需要同时考虑个体之间的局部相互作用和全局匹配。第四章对多人鼓掌系统的动力学和同步机制进行了实验和理论的研究。人类的集群行为因其丰富的动力学已被广泛的研究,然而以往实验研究的方式很难观测到群体鼓掌耦合系统中个体之间的相互作用。本论文改进了多人鼓掌系统的实验设置方法,该方法的使用使得我们清晰明了地观测到鼓掌系统中个体之间的相互作用。同时,我们通过该实验设置可以观测到系统中任意两个个体之间的相位和节奏的耦合状态,进而发现多人鼓掌系统中存在三种耦合状态:完全不同步、局部同步和完全同步。此外,我们发现系统中任意两个个体鼓掌节奏之间的具有长程互相关性,并且任意两个个体的鼓掌节奏序列在全局范围内密切相关,在局部范围内的同步性较弱。这些统计特征与二人鼓掌系统的类似。因此在二人鼓掌系统模型基础上构建的多人系统的理论模型可以很好地复现多人鼓掌过程的动力学和统计特征,并揭示了多人鼓掌过程的同步机制。此外,我们通过参数分析探讨了影响多人鼓掌同步过程中局部互相关结构的主要因素。需要注意的是,数值模拟结果表明理论模型中即使没有系统平均场,也能够很好的复现基于少数个体的多人鼓掌系统的动力学和统计特性。这个发现说明少个体系统（N<5）中,平均场和全局耦合对于同步现象的涌现不是必须的。这个发现为其他耦合少个体振子系统的研究提供了新的思路。第五章为全文的总结和研究的进一步展望。