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耗散结构理论

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1 拼音

hào sàn jié gòu lǐ lùn

2 英文参考

Dissipative Structre theory

3 注解

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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开放分类:物理学
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参与讨论
  • Ukyoi
    2012/9/15 19:06:02 | #1
    @QYH
    “非平衡是有序之源”的“平衡”是热力学的概念,更接近于我们所说的“均一”,我们一般理解上更接近“稳态”的生态学平衡是完全不同的概念。

    在孤立系统中,能量总是自发地由不均一向均一变化,而达到“完全均一”(熵值最大)后就不会有能量的传递。非孤立的系统可以从外界交换能量,出现局部的“由无序到有序”(比如空调耗电从而把屋子里的热量转移到屋子外,造成一种“不平衡”),但目前认为宇宙本身是孤立系统,其总的趋势只能从有序走向无序。

    “生态平衡”的状态下其实恰恰是一个能量不断流动的“非平衡”过程,而其能量的源泉主要是太阳。
  • QYH
    2012/9/1 22:10:29 | #2
    怎样理解生态平衡理论跟耗散结构理论的矛盾?“非平衡是有序之源”,要想使系统无序到有序稳定,系统必须远离非平衡,这和有序稳定的生态平衡理论岂不矛盾?生态平衡要我们追求系统的有序平衡,而耗散结构理论却要求我们追求非平衡状态。
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本页最后修订于 2011年6月14日 星期二 23:01:21 (GMT+08:00)
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