从混沌到有序大四上

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1、（美）伊·普里戈金等著上海译文出版社1987年版普里高津指出：“时间流是一全局的性质，”时间之矢是一种整体性现象。在以“绝对时空观”为基础的经典力学与以“相对时空观”为基础的量子力学和相对论的研究中，认为时间是一个无关紧要的参数。普列高津还讲“经典的或量子的动力学所表述的基本物理定律，在时间上是对称的。”传统时间观认为不存在时间之矢，时间并不反映运动在时间方向上的“过去”与“未来”的差别，t与一t是等价的。就连爱因斯坦也认为：“过去、现在与未来之间的差别只是一种幻觉”。因此经典物理学被称为“无时间的科学”。到了l9世纪，热力学第二定律第一次把时间观点引入了物理学，紧紧抓住了通过时间表述的“不

2、可逆过程”，对传统的时间观提出了挑战。当普里高津根据自己的科学实践把热力学第二定律放在科学史上予以重新考察时，他又发现从热力学第二定律引出的结论与达尔文创立的生物进化论存在着尖锐的矛盾。因为，热力学第二定律揭示了自然界普遍存在着可逆和不可逆两种过程。它告诉人们：物质的演化总是朝熵增加、向混乱的方向进行。可是，进化论则告诉我们：生物的进化总是由低级到高级，朝熵减少、向有序的方向进行。前者给出了“宇宙热寂说”的结论，即退化的时间箭头，而后者则与之相反，给出了进化的时间箭头。那么，自然界到底是往无序还是向有序的方向发展变化呢？这个带有根本性的问题严峻地摆在物理学家面前。普里高津认为，要把热力学和动

3、力学，热力学与生物学统一起来，就必须研究自然界中存在的远离平衡态的有序结构、生物和生命现象，必须朝着更为普遍的热力学理论方向发展。他坚信，在一定条件下，不可逆过程会产生令人讨厌的消极作用，但在另一类条件下，对不可逆过程的研究可能会带来理论和实践上具有重大意义的结果。这个信念坚定以后，普里高津在认识上产生了重大飞跃，而这个飞跃则为他后来建立耗散结构理论奠定了思想基础。近三十年来，热力学和统计物理学研究的前沿，进一步伸展到远离平衡态的非线性区，在这里，人们又发现了在远离平衡态的开放系统中一些有序和无序之间转化的普遍规律，从而推动了现代科学的又一次革命。这场革命正是从普里高津提出耗散结构的理论开始

4、的。在挫折面前普利高津并未后退，他把系统在远离平衡与平衡态和近平衡态做了原则区分，重新考察系统在远离平衡态的情况。他的研究深入到远离平衡态的热力学，经过二十年的奋斗，终于建立起来耗散结构理论。按照耗散结构理论，一个远离平衡的开放系统，无论是力学的、物理的、化学的、生物学的，还是社会的、经济的系统，如果某系统不断地与外界交换物质和能量，在外界条件变化过渡到一定程度，系统内部某个参量变化过渡到一个临界值时，经过涨落系统可能发生突变，即非平衡相变。那么，该系统将会由原来的混乱无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这样耗散结构理论就恰好弥补了热力学和进化论之间的鸿沟。1967年，普里

5、戈金首次在一次国际学术会议上发表了关于耗散结构理论的研究成果。他认为，只有在非平衡系统中，在与外界有着物质与能量的交换的情况下，系统内各要素存在复杂的非线性相干效应时才可能产生自组织现象，并且把这种条件下生成的自组织有序态称之为耗散结构。产生耗散结构的系统必须是开放系统，必定同外界进行着物质与能量的交换，处于远离平衡的状态。正是这项果使他获得了诺贝尔化学奖。在近代自然科学的发展过程中，人们习惯于把生物等价于生命，今天这种观点随着系统论的发展变得荒诞起来，因为系统论的研究显示，生命是一种普遍的自然现象，它存在于组成宇宙的任何一个事物之中，不管是无序存在的混沌物质，还是有序存在的物质集合，它们都

6、是有生命的，也都是在紧张地相互压迫与反抗中存在的，生命的意义就在于反抗，反抗使一些物质不断组织起来一致对外，从而组成了一系列秩序存在的实体，同时，有限的反抗能力也使许多实体在周围物质的压迫中不断走向灭亡，能量就是对物质的这种紧张作用的一种生动的描述。混沌的物质运动本身是不可观察的，我们只能通过对一系列有序实体从产生到灭亡的过程来理解生命的本质，因此，狭义上的生命仅仅是在反抗外在世界变化中秩序存在的实体。系统秩序的出现不是偶然的，它总是和它所反抗的外在世界的变化息息相关。首先是在系统产生的过程中，哪一个要素能够被优选出来成为统治者决定系统的性质取决于最初的生成状态，因为任意两个要素都是在竞争中

7、存在的，在其中一个要素与周围众多要素的竞争中，个体的力量是微不足道的，只有在它顺应了众多要素的发展意志以后，它才有可能成为统治者并将自己的意志强加在每一个要素身上，从而出现系统的秩序。每一个系统都是在反抗外在世界变化中存在的，外在世界的力量是巨大的、不可抗拒的，因此，系统的存在与发展都是以顺应外在世界的变化并和整个世界融为一体为先决条件的。外在世界是在规律变化中存在的，系统也是在不断顺应这种变化中存在，然而系