耗散结构理论

概述

耗散结构理论是非平衡态热力学和统计物理学中的一种学说。因发现和研究耗散结构而得名。由比利时物理学家普利高津（1917～）于1969年提出，荣获1977年诺贝尔化学奖。

耗散结构理论指出，一个远离热力学平衡态的开放系统，当某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，有可能发生突变，即由原来的无序状态转变为一种在空间、时间或功能上有序的状态。这种稳定有序状态的宏观结构，就叫做耗散结构。系统这种自行产生组织性的行为叫做自组织现象。因此，耗散结构理论又称为非平衡系统的自组织理论。早在19世纪，热力学第二定律（即熵增加原理）描述了自然过程不可逆的熵增加规律，即不可逆地从有序走向无序。但达尔文进化论等揭示的从无序走向有序的客观现实，一直提不出物理学解释。耗散结构理论的重大贡献就在于第一次给出了一种科学的回答。

耗散结构理论指出，耗散结构的熵变化遵循下述公式：dS=diS+deS。

式中，dS为系统总熵变，diS为系统遵循热力学第二定律不可逆的熵增加（恒为正值），deS为系统通过与环境交换物质和能量形成的熵流（可为正、负、0值）。在形成耗散结构的特定条件下，deS呈负值且其绝对值大于diS的绝对值，使系统总熵变dS呈负值，于是系统从无序走向有序。这就阐明了开放系统通过耗散从无序走向有序的机制和规律。

耗散结构理论深刻地探讨了世界的复杂性、时间的单向性，存在与演化，平衡与稳定、有序与无序、可逆与不可逆，信息与嫡等前沿问题，对现代科学和哲学都产生强烈的思想影响。普利高津指出，我们正站在一种新的自然观的起点上，最终有可能与着眼于自发自组织的中国传统结合起来。

80年代以来，耗散结构理论在中国的传播和应用研究迅速发展，在中医学的应用研究引入注目，关于正邪斗争与内外涨落、气化与气化结构，阴平阳秘与有序稳定、熵变与熵病等方面的研究尤显活跃。

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