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对立的世界观 在19世纪，科学家有两种互相对立的世界观。其中一种观点是根据热力学第二定律进行推演的退化观念。我们知道，热力学第二定律的定义为，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。因此，这种观点认为，因为宇宙中的能量不断耗散，所有物质都变得越来越衰弱，宇宙将会逐渐转向热寂，一切物质都趋向消亡，由于无序度随着时间的推移不断增加，整个世界都将趋于灭亡。还有一种观点是根据达尔文的进化论推演出的进化观念，这种观点认为，自然界的进化使得这个社会不断分化，社会结构变得越来越复杂和有序，功能也得到了强化。自然界和人类社会都在朝着更先进和有序的方向发展。显而易见，这两种分别源自物理学和生物学角度的观点从根本上是对立的。但是，生命系统与非生命系统的运动规律存在严格的区别吗？在这种情况下，比利时物理学家普利戈金提出了耗散结构论。在他看来，不管是具有生命的物质，还是非生命物质，都要遵守同样的规律，它们都在某种复杂的物理定律的约束下进行发展。 耗散结构论是普利戈金在1969年召开的一次理论物理学和生物学国际会议上提出的。自然界中，存在一种自发的宏观有序现象，被称为自组织现象。在自然界中，这种现象十分常见，很多典型例子被大量研究。比如贝纳德流体的对流花纹以及激光器内部的自激振荡等。自组织理论除了包含耗散结构论，还保留了超循环理论和协同学理论。这些理论都试图将物理学与生物学乃至社会学联系在一起，对时间的本质问题进行深入研究，能够在很大程度上解释自然和人类社会中存在的有序现象。 生物的机体是一种有序结构，并且不具有平衡态。它只能通过不断进行新陈代谢的过程才能够生存并向前发展，所以是一种耗散结构。人类是这种耗散结构中十分发达的一种，因此具有最复杂的有序结构，同时能够实现严格的有序功能。在耗散结构论中，耗散结构的有序化过程，带来的是周围环境的更大的无序化。从整体来说，因为耗散结构和环境共同构成的更大的物质系统是朝着无序化的大方向发展的，因此依然服从热力学第二定律。因此，无论是根据热力学第二定律推定整个系统是从有序走向无序，还是根据达尔文的进化论认为系统是从无序走向有序的，都只不过是宇宙在进化过程中的一个节点。 耗散结构作为自组织理论的重要组成部分，是在不具有平衡条件的开放系统中，在和外界进行物质与能量交换的过程中，通过能量的耗散和非线性动力系统的共同作用，在突变中形成的持久且稳定的宏观有序结构。耗散结构论一问世，就产生了巨大的影响，无论是自然科学领域还是社会科学领域，都受到了这一理论的启发。未来学家阿尔文·托夫勒对耗散结构论进行评价时表示，这一理论的诞生可以被看成是又一次科学的革命。 在耗散结构论中，宏观系统可以被分为三种。第一种是与外界没有物质和能量交换的孤立系统。第二种是和外界存在能量交换，但是不存在物质交换的封闭系统。第三种是与外界同时存在能量和物质交换的开放系统。在这个理论中，孤立系统永远无法自发转变为有序状态，这种系统将会发展成平衡无序态。封闭系统只有在很低的温度中才能形成一种稳定且有序的平衡结构。而开放系统在远离平衡态时，能够发展为稳定有序的耗散结构。在开放系统中，因为耗散结构具有非线性的正反馈作用，系统的各个要素之间能够形成协调动作，进而让整个系统从无序进化为有序结构。 对耗散结构论可以这样进行概括：一个远离平衡态的非线性开放系统在和外界进行物质和能量交换时，当系统内部的某个参数变化达到阈值，在涨落的条件下，系统就有可能发生突变，也就是非平衡相变。这种突变使得系统由混沌运动的无序状态转变为时间或空间上的有序状态。耗散结构是一个非线性的系统，系统内包含正负熵，但是负熵占据多数。在一定时间范围内，系统可以保持近似平衡的状态，也就是说系统的信息总量守恒。 处于耗散结构的系统因为一直从外界接收信息，同时系统自发的熵增作用会带来影响。在这种作用下，系统会进行非线性波动，进而从一个稳态过渡到另一个稳态，或者分裂。在这种非线性波动的过程中，因为信息的增加会使系统开始自我强化，这通常是由系统中负熵的惯性造成的。如果这时系统吸收的外界信息总量无法满足系统内熵减的需求，稳态就会被破坏。 耗散结构的这种自我强化作用通常会在社会制度和经济活动中体现出来，当系统的自我强化造成了不稳定时，如果能够减少系统内的信息，或者从外界吸收足够的信息，都可以使熵增系统过渡到下一个稳态，使系统免于走向分裂。 我们所处的宇宙正不断向外膨胀，这也就是说，整个宇宙的熵增作用是大于熵减作用的。在这样的系统中，一定存在正熵和局部的耗散结构。但是在哪个局部出现耗散结构是偶然的。因为减熵是要耗费能量的，而且消失的能量无法一直得到补充。所以，尽管在一个局部能够偶然地出现耗散结构，但是这种结构却必然会消失。 |
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