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系统十论之二:耗散结构

 新鲜杂谈 2022-06-08 发布于广东

耗散结构,拆解来看,一是耗,二是散,三是结构。

曾经高中时,在西师进行奥赛集训,第一次见到化学振荡,也叫化学钟摆,反应中出现其反应物(或生成物)的浓度均匀一致地随时间而来回振荡的现象,颜色不断的来回变幻。这是一种时间尺度上的有序结构,只有在远离平衡态的开放化学系才可能产生。这是一种耗散结构。

普里戈金在非平衡热力学系统的线性区的研究的基础上,又开始探索非平衡热力学系统在非线性区的演化特征。在研究偏离平衡态热力学系统时发现,当系统离开平衡态的参数达到一定阈值时,系统将会出现“行为临界点”,在越过这种临界点后系统将离开原来的热力学无序分支,发生突变而进入到一个全新的稳定有序状态;若将系统推向离平衡态更远的地方,系统可能演化出更多新的稳定有序结构。普里戈金将这类稳定的有序结构称作“耗散结构”。从而提出了关于远离平衡状态的非平衡热力学系统的耗散结构理论(1969年)。

系统从无序状态过渡到这种耗散结构有几个必要条件,一是系统必须是开放的,即系统必须与外界进行物质、能量的交换;二是系统必须是远离平衡状态的,系统中物质、能量流和热力学力的关系是非线性的;三是系统内部不同元素之间存在着非线性相互作用,并且需要不断输入能量来维持。

在平衡态和近平衡态,涨落是一种破坏稳定有序的干扰,但在远离平衡态条件下,非线性作用使涨落放大而达到有序。偏离平衡态的开放系统通过涨落,在越过临界点后“自组织”成耗散结构,耗散结构由突变而涌现,其状态是稳定的。

地球上的生命体都是远离平衡状态的不平衡的开放系统,它们通过与外界不断地进行物质和能量交换,经自组织而形成一系列的有序结构。可以认为这就是解释生命过程的热力学现象和生物进化的热力学理论基础之一。

在生物学,微生物细胞是典型的耗散结构。在物理学,典型的例子是贝纳特流。广义的耗散结构可以泛指一系列远离平衡状态的开放系统,它们可以是力学的、物理的、化学的、生物学的系统,也可以是社会的经济系统。

耗散结构的关键点其实就在“耗”、“散”、“结构”。

结构需要维持稳定有序状态,结构的混乱发展具备两面性。混乱有可能是向短期熵增长期熵减,短期熵增是过渡到长期熵减,进入下一个稳定有序状态的必要阶段。比如,我们锻炼之后浑身酸痛,长思之后精神疲惫,但健康饮食和睡眠后,就进入更好的阶段;企业变革之后同样也存在混乱度增加,比如职责不清,目标混乱等。混乱也有可能是短期熵增向长期熵增,这就是我们在发展方向上出现了战略性的问题。马拉松跑步本为健身,但猝死频发,明明身体变差,却夜夜笙箫。企业都讲变革,但成功寥寥。

不变行不行?随着环境的变化,竞争的激烈,不变即便不是死也是放弃,所以目标是过渡到更高级的稳定有序状态,但短期的混乱是不可避免的,解决混乱也是战术上最难的。

第二方面来看,什么是耗,怎么耗?

对于人体,健康的饮食、良好的环境是关键。对于企业,优秀的人才引入、健康的现金流等是关键。这其中,主语是都会做的,定语才是更重要的。耗的一定是有价值的。人生所做的加法需要选择。

第三方面来看,什么是散,怎么散?

有所为,有所不为,长远无价值的就要坚决的散掉。背负太多难以远行,放下更能拿起。人生需要做减法,丢掉无用的东西,减少表面的需求,探求内心的方向,到最后,人生将更有意义。企业也需要做减法,大而不强是常态,多而不精更无益。

昨日之所求,今日常所弃;今日之所欲,明日亦可抛。

格局够大,方能淡定;警醒自己,轻叩友人。

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