37第三代生命科学论之——人是典型的耗散结构

37第三代生命科学论之——人是典型的耗散结构
37第三代生命科学论之——人是典型的耗散结构

《第三代生命科学论》之

——人是典型的耗散结构

作者:颜丙强张涛

人是典型的耗散结构,从耗散结构理论来理解人的开放、非平衡、负熵、物质与能量的耗散,会看到人的健康与疾病的许多纵深层面,大大地加深对于健康与疾病的深层本质的认知。

一、人具备耗散结构的严格条件

18世纪的“机器医学模式”,强调人是机器。而进入20世纪以来,科学家越来注意到人不是机器。为什么?

人不同于机器的最为深刻的本质是,人是耗散结构,而机器不是耗散结构。

机器远离耗散结构的三个基本条件:

1、它是封闭系统,不是开放系统,机器不能与环境有物质、能量交换,否则就会瓦解;

2、它是平衡系统,必须保持热力学的平衡条件,不然,机器内部和机器外部就不平衡,就发生物质与能量的交换,交换的结果就是机器的瓦解;

3、不存在非线性相互作用,不能从环境输入物质和能量转化组织为机体自身,没有负熵产生,不能自己升高有序度。

人是耗散结构的基本条件:

1、人体是开放系统,与环境有物质、能量、信息交换,一旦这些交换失常或终止,人体就失常或瓦解;

2、人体是远离热平衡的,无论在机体内部之间,还是机体与环境之间,都是非平衡的,因此才有强烈的物质、能量交换。

3、人体存在极其大量、复杂的非线性相互作用,把从环境输入的物质、能量进行多方面、多层次的转化,形成负熵产生过程,一方面建设自身、升高和保持机体的有序度,另一方面储存自由能,为生命活动提供有效能量。

二、人的生命的非平衡有序稳定

人作为典型的耗散结构,需要特别注意人的耗散结构的以下特点。

1、人的机体的稳定是高有序度的稳定。

虽然孤立地从稳定性上看,人与机器有些相似之处,但是,在稳定的有序度上,却有着天壤之别。人在分子水平、细胞水平、组织水平、器官水平、整体水平,其有序化、组织化程度之高,是迄今世界上能看到的唯一的,人的稳定性是建立在高度有序的水平上的。

2、人的机体的有序稳定是靠耗散物质、能量建立和维持的。

机器是人工制造的,遵循热力学第二定律,只有熵增加,没有负熵产生,不可逆的走向无序化、老化。而人体却是自己发育成长的,是靠从环境不断的输入物质、能量,靠机体内的耗散机制制造负熵产生过程,以提高机体的有序度,并在有序度上保持稳定。

人体当然也遵循热力学第二定律,有着不可逆的熵增加,但它同时有负熵产生,以负熵产生来抵消熵的恒增加,一旦负熵产生降低或停止,人体就会发病或死亡。因此,对于人来说,物质、能量的耗散机制和过程的正常与否,负熵产生的机制和过程正常与否,是健康与否的基本的更深刻的本质所在。

3、人的机体的有序稳定在热力学上是非平衡的。

机器的机体必须保持热力学平衡,但人的机体却不行,必须远离热力学平衡,只有如此,才能保证系统内外足够的物质、能量交换,才能保证有机体对物质、能量的耗散,才能保证有足够的负熵产生。因此非平衡是人的生命的前提,一旦走向平衡,系统内外物质交换就趋于停止,负熵产生就趋于停止,生命也就趋于瓦解。

作者简介:

颜丙强,男,山东省济南人,中国共产党党员,《第三代生命科学论》作者。2007年博士毕业于山东大学生命科学学院,2009年9月份得到国家主席党总书记胡锦涛同志的亲切接见与勉励,并在中央电视台《新闻联播》节目中播出,一直致力于坚持利用钱学森先生的人体复杂系统论思想,思考与重建当代生命科学技术体系,总结分析了人体生命系统的六大基本原理。

颜丙强博士领导的团队在系统论思想与理论的指导下,充分论证了“癌症是一种代谢性疾病”,应主要遵循代谢调理的治疗思路,并研究出了一套综合调理方案;在利用中草药提取成份诱导人体组织器官原位再生领域取得巨大突破,实现了人体多组织器官的原位修复与再生,归纳出干细胞移植科研思路的理论缺陷,提出了“回归真正再生医学”的理论,倡导医学应该恢复“人医学模式”。

张涛,男,山东省临沂市人,产业经济学专家,《第三代生命科学论》作者。师从陈清泉院士,担任陈清泉院士科创中心项目负责人,一直致力于产业发展规律与哲学的研究,开展科技成果转化以及战略咨询研究工作。2009年结识颜丙强博士,接触到钱学森先生的人体复杂系统论思想,开始系统研究人体科学与系统论。

“自主创新,方法先行”,方法创新是自主创新的根本之源。学的是经济学,写的是生命科学,研究过创新方法论、系统论、肿瘤学、生物物理学,与生命科学专家一起科研与工作,如此跨领域的生活经历,注定会有与一般人不同的感悟。

耗散结构理论的自组织方法论研究

耗散结构理论的自组织方法论研究 论文标题:耗散结构理论的自组织方法论研究 论文作者吴彤 论文关键词耗散结构/耗散结构理论特征概念/耗散结构概念方法论,论文来源科学技术 与辩证法,论文单位太原,点击次数452,论文页数19~24页1999年1999月论文免费下载https://www.360docs.net/doc/162489711.html,/paper_90071101/ 本文研究和区分了耗散结构创始人创立耗散结构的方法与研究耗散结构的方法:建立了耗散结构概念方法论的方法程序。 普里戈金创立了耗散结构理论,今天看来,这个理论在解决什么情况或条件下可以、可能出现耗散结构的问题具有重要的方法论意义。更宽泛地说,该理论在运用何种方法可以判断一个体系可以从无序的状态自发地、自主地演化成为有序结构方面,作出了重要贡 献。 以往,在研究自组织方法论本来不多的国内文献中,常常把两个方面的东西混同起来。即,第一,把自组织的方法与它对唯物辩证法的意义混同起来,用对唯物辩证法的意义代替对自组织的方法的分析;第二,把自组织理论创始人建立理论的方法与理论寻找和发现自组织系统建立、发展的方法混同起来。例如有的同志在文中,仅仅讨论自组织方法论的意义与作用,而没有讨论什么是自组织方法论。似乎什么是自组织方法论已经被确切了解和掌握,不用讨论。然而他们关于自组织方法论的意义讨论却很泛泛,只是在那里谈自组织方法对唯物辩证法有何意义之纭纭。(注:见艾众:“自组织理论方法论”,《天府新论》,1991年第6期。)有鉴于此,本文将对耗散结构理论创始人建立耗散结构理论的方法、耗散结构理论的“发现”(其实是研究什么条件下可以出现)、“耗散结构”方法和该方法论的意义做出明确区分,并对它们做出进一步的讨论。 一耗散结构创始人建立耗散结构理论的方法与思想 1.从可逆到不可逆:反常问题、哲学启迪和范式影响(注:见普里戈金的自传“我的科学生活”,《普利高津与耗散结构理论》,陕西科学技术出版社,1982年版。)按照库恩的科学革命的观点,普里戈金从事科学事业的时段已经是物理学的范式从牛顿转变到了爱因斯坦以后的时代。但是,在物理化学领域这个转变却远远没有完成。其中 最重要的,就是人们还习惯于把 可逆问题的研究当作“库恩范式”下的常规科学问题研究,而把不可逆问题当作“干扰”和令人厌恶的有害因素对待。克劳修斯与达尔文的矛盾,对十九世纪的以平衡态热力学和生物进化论为代表的常规科学,虽然一直就是一个演化方向的矛盾,是一个库恩意义上的反常,但是由于它们是在两个不同领域出现的,因而一直被科学家们搁置起来,不予理睬。同时也存在

系统工程导论课后习题答案

2.1什么是孤立系统、封闭系统和开放系统?试分别举例说明。 答:a.如果系统与其环境之间既没有物质的交换,也没有能量的交换,就称其为孤立系统。在孤立系统中,系统与环境之间是相互隔绝的,系统内部的能量和物质不能传至系统外,系统环境的能量也不能传至系统内,显然,客观世界是不存在这种孤立系统的;b.如果系统与其环境可以交换能量但不可以交换物质,称其为封闭系统。例如一个密闭的容器,可以与外界交换能量,但不能交换物质,可看作为封闭系统;c.如果系统与环境之间既有换,又有物质交换,就称其为开放系统。小至细胞、分子、大至生物、城市、国家等任何系统每时每刻都与环境进行着物质、能量及信息的交换,都是开放系统。 2.2什么是系统自组织现象?试描述一个具体的系统自组织现象。 答:系统中的元素在环境作用下,不依靠外力,发展形成有序结构的过程,称为系统自组织。19世纪末化学家利色根发现,将碘化钾溶液加入到含有硝酸银的胶体介质中,在一定的条件下,所形成的碘化银沉淀物会构成一圈圈有规律间隔的环状分布,这种有序的环称为利色根环。如激光的产生就是一个典型的自组织过程。 2.3中国科学家对系统科学与技术有过哪些贡献? 答:中国科学院于1956年在力学研究所成立“运用组”,即后来“运筹组”的前身。到1980年成立“系统科学研究所”,1980年成立“中国系统工程学会”,这些都标志着我国对系统工程研究发展的重视。1986年钱学森发表“为什么创立和研究系统学”,又把我国系统工程研究提高到系统工程基础理论,从系统科学体系的高度进行研究。我国学者钱学森于1989年提出“综合集成法”,是对系统工程方法论研究方面作出的新贡献。 2.4如何全面正确理解系统的整体性和“1+1>2”表达式? 答:系统的首要特征就是其整体性,系统不是各孤立部分属性的简单叠加,它还具有各孤立部分所没有的新的性质和行为。系统的整体性质有时通俗地表达为“1+1>2”,但实际情况是复杂的,也有可能等于2或小于2,这取决于系统的结构、各部分的属性及系统内协同作用的强弱。这主要是从系统的交通角度来理解的。 2.5耗散结构理论、协同学和混沌理论的主要观点是什么?有什么共同点与不同点? 答:a.散结构理论认为一个系统总是朝着均匀和无序的平衡态发展,系统的熵不断增大,直至达到平衡态,此时系统的熵最大,但对于一个开放系统,系统的熵却可能增长、维持或减小。b.协同学研究系统的各个部分如何进行协作,并通过协作导致系统出现空间上、时间上或功能上的有序结构。c.混沌是由确定性的发展过程中产生出来的一种随机运动。它不是简单的无序状态,在“杂乱无章”运动中又包含普适常数,包含自相似性。 共同点:三者讲的都是一个系统如何自发地形成有序结构的。不同点:混沌理论是从随机表象角度来讲的,耗散结构是从熵的角度来讲的,协同学是从各个部分如何进行协作。 3.0详细说明动态规划的中心思想。 动态规划是研究多段决策而提出来的一种数学方法,它的中心思想是所谓的“最优性原理”,这个原理归结为用一个基本地推关系式,从整个过程的终点出发,由后向前,使过程连续地转移,一步一步地推到始点,找到最优解。动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。在这类问题中,可能会有许多可行解。每一个解都对应于一个值,我们希望找到具有最优值的解。动态规划算法与分治法类似,其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题,先求解子问题,然后从这些子问题的解得到原问题的解。与分治法不同的是,适合于用动态规划求解的问题,经分解得到子问题往往不是互相独立的。若用分治法来解这类问题,则分解得到的子问题数目太多,有些子问题被重复计算了很多次。如果我们能够保存已解决的子问题的答案,而在需要时再找出已求得的答案,这样就可以避免大量的重复计算,节省时间。我们可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案。不管该子问题以后是否被用到,只要它被计算过,就将其结果填入表中。这就是动态规划法的基本思路。具体的动态规划算

耗散结构理论

耗散结构 耗散结构 dissipative structures 比利时的普里戈金(I. Prigogine)从研究偏离平衡态热力学系统的输送过程入手,深入讨论离开平衡态不远的非平衡状态的热力学系统的物质、能量输送过程,即流动的过程,以及驱动此过程的热力学力,并对这些流和力的线性关系做出了定量描述,指出非平衡系统(线性区)演化的基本特征是趋向平衡状态,即熵增最小的定态。这就是关于线性非平衡系统的“最小熵产生定理”,它否定了线性区存在突变的可能性。 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)。 耗散结构理论指出,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。耗散结构理论指出,开放系统在远离平衡状态的情况下可以涌现出新的结构。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的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。耗散结构理论的提出,对于自然科学以至社会科学,已经产生或将要产生积极的重大影响。耗散结构理论促使科学家特别是自然科学家开始探索各种复杂系统的基本规律,开始了研究复杂性系统的攀登。 远离平衡态的开放系统,通过与外界交换物质和能量,可能在一定的条件下形成一种新的稳定的有序结构。 典型的例子是贝纳特流。在一扁平容器内充有一薄层液体,液层的宽度远大于其厚度,从液层底部均匀加热,液层顶部温度亦均匀,底部与顶部存在温度差。当温度差较小时,热量以传导方式通过液层,液层中不会产生任何结构。但当温度差达到某

系统工程作业及(附答案)

第一批次 [多选题]贝塔朗菲认为系统技术包括两个方面,它们分别是:A:硬件 B:软件 C:固件 D:中间件 参考答案: [多选题]系统工程的理论基础包括: A:大系统理论 B:信息论 C:控制论 D:运筹学 参考答案: [多选题]从系统观点出发,全部环境因素应划分为: A:自然环境 B:人的因素 C:科学技术环境 D:社会经济环境 参考答案: [多选题]通常情况下,模型可分为 A:形象模型 B:概念模型 C:模拟模型 D:抽象模型 参考答案: [多选题]抽象模型是指 A:形象模型

C:数学模型 D:模拟模型 参考答案: [多选题]构造模型的一般原则是 A:现实性原则 B:简化性原则 C:适应性原则 D:借鉴性原则 参考答案: [多选题]在随机网络中,输入侧的逻辑关系分别有A:与型 B:或型 C:非型 D:异或型 参考答案: [多选题]在随机网络中,输出侧的逻辑关系分别有A:随机型 B:确定型 C:网络型 D:概率型 参考答案: [多选题]按系统性质进行的系统仿真分为 A:离散型仿真 B:确定型仿真 C:连续型仿真

参考答案: [多选题]动态规划法的基本原理是 A:相变原理 B:耗散结构理论 C:突变原理 D:最优化原理 参考答案: [多选题]管理系统一般由以下子系统构成 A:计划决策子系统 B:控制协调子系统 C:执行子系统 D:信息子系统 参考答案: [多选题]()研究的是系统从原始均匀的无序状态发展成为有序状态,或从一种有序结构转变为另一种有序结构,以及系统从有序到无序的演化过程。 A:相变理论 B:耗散结构理论 C:协同学理论 D:突变理论 参考答案: [多选题]()是物质系统内部结构和物理性质上的突变。 A:突变 B:涨落 C:混沌 D:相变 参考答案:

系统工程重点

第一章 系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分(要素)结合而成的、具有特定功能的有机整体。 系统必须具备三个条件:第一,系统必须由两个以上的要素(部分、元素)所组成,要素是构成系统的基本单位,因而也是系统存在的基础和实际载体,系统离开了要素就不成其为系统;第二,要素与要素之间存在着一定的有机联系,从而在系统的内部和外部形成一定的结构或秩序,这样,系统整体与要素,要素与要素,整体与环境之间,存在着相互作用和相互联系的机制;第三,任何系统都有特定的功能,这是整体具有不同于各个组成要素的新功能,这种新功能是由系统内部的有机联系和结构所决定的。 系统与要素的相互作用是:1.系统通过整体作用支配和控制要素系统通过其整体作用来控制和决定各个要素在系统中的地位、排列顺序、作用等。系统整体稳定,则要素也稳定;系统整体特性和功能发生变化,则要素以及要素之间的关系也会随之变化。2.要素通过相互作用决定系统的特性和功能一、要素的组成成分和数量具有一种协调、适应的比例关系,使得要素能够维持系统的动态平衡和稳定,并使系统走向组织化、有序化;二、要素之间出现不协调、不适应的比例关系,这就会破坏系统的平衡和稳定,甚至使系统衰退、崩溃。3.系统和要素的概念是相对的系统和要素的区别是相对的,由要素组成的系统,又是较高一级系统的组成部分。 系统的特性:1.整体性。2.相关性3、目的性4.环境适应性 “黑箱理论”就是在系统外部描述的基础上发展起来的一种考察系统的方法。根据该理论可以将系统内部状态难以认识的复杂对象看做一个黑箱,把外部对它的作用看做输入,而把它对外部的作用看做输出。 外部描述:通过输入与输出来描述系统变量的方法。 内部描述:通过系统的状态变量来描述输入与输出的一种考察系统的方法。 系统的形态:1.自然系统和人造系统2.实体系统和概念系统 3.封闭系统和开放系统 4.静态系统和动态系统 5.对象系统和行为系统6.控制系统和因果系统 耗散结构理论:耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出的。耗散结构:一个远离平衡态的开放系统,在外界条件变化达到某一特定阈值时,量变可能引起质变,系统通过不断地与外界交换能量与物质,就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称为“耗散结构”。 管理系统工程:将系统工程应用于(企业)管理领域。即运用系统工程的科学方法,通过最优途径的选择,使管理工作在一定期限内收到最合理、最经济、最有效的效果 硬系统方法论:系统工程三维结构时间维逻辑维知识维 软系统方法论:一些问题只有通过对概念模型或意识模型的讨论和分析,才使得人们对问题的实质有了进一步的认识,经过不断磋商,再经过不断地反馈,逐步弄清问题,方得出满意的可行解。切克兰德根据以上思路提出他的方法论。韧系统方法论——综合集成法:软系统方法主要以定性分析为主,硬系统方法则主要以定量分析为主,而韧系统分析方法中,定性、定量方法交织在一起互相补充,发挥各自优势,实现“1+1>2”的功效。1、定性与定量相结合。2、前馈与反馈相结合。3、规范与灵活相结合。 模型:通常指原型的样本,是对现实系统的描述和模仿 程序化决策:是重复出现的一类问题因反复出现处理有经验,逐渐以规律性制定出一套固定的程序。 非程序化决策:这类问题较新,或因性质结构尚不清楚而无法用常规方法和程序来处理,必须以探索性方式来解决这一类问题第二章 管理系统分析:对管理系统内的基本问题用系统观点思维推理,在确定和不确定的条件下,探索可采取的方案,通过分析对比,为达到预期目标选出最优方案的一种辅助决策的方法。基本工作思路主要表现为:规范化→灵活化,程序化→耦合化,模型化→集成化,最优化→满意化。最基本的三项工作是:目标分析科学化,过程分析图形化,效果分析运筹化基本工作原则:一、整体优化原则二、协调有序原则三、动态平衡原则 管理流程图是对各部门或专业业务的工作过程进行科学的划分和界定,对管理过程的规律进行系统的总结和表述的工具。最显著特点是系统化、规范化和条理化。两种形式,其一是描述单项管理工作的业务流程图,其二是描述工作系统情况的系统流程图。 业务流程图:以一项相对独立的管理业务为单位,用标准图例和简单文字说明将其内容、步骤和要求绘制出来,其目的是对管理业务进行规范化和标准化,是企业管理规范的一类文件

耗散结构简介

耗散结构简介 1自组织现象 热力学第二定律说明了孤立系统中进行的自然过程有方向性: 有序→ 无序(退化,克劳修斯提出) 自然界实际上也存在许多相反的过程: 无序→ 有序(进化,达尔文提出) 一个系统由无序变为有序的自然现象称为自组织现象。 例1:生命过程中的自组织现象 (1)蛋白质大分子链由几十种类型的成千上万个氨基酸分子按一定的规律排列起来组成。大脑是150 亿个神经细胞有规律排列组成的极精密极有序的系统,是一切计算机所替代不了的。——如看一张相片,分辨男?女?大约年龄?对带有输入“器官——眼睛”的大脑是很简单的事情,对计算机来说就非常复杂了。 假定蛋白质是随机形成的,而且每一种排列有相等的概率,那么即使每秒进行100 次排列,也要经过10109亿年才能出现一次特殊的排列。 这种有组织的排列决不是随机形成的 (2)树叶有规则的形状;动物毛皮有花纹,蜜蜂窝;龟背(空间有序)(3)候鸟的迁移;中华鲟的徊游(时间有序) 例2、无生命世界的自组织现象 (1)六角形的雪花; (2)鱼鳞状的云; (3)激光 (4)贝纳特现象(Benard) 当ΔT = T2 - T1 = 0 时平衡态 当ΔT > 0 但不太大时,稳定的非平衡态——单纯热传导 当ΔT> T c时,出现有序的宏观对流。千千万万的分子被组织起来,参加一定方式的宏观定向运动,能量得以更有效的传递。

自组织现象是与热力学第二定律的 有序 → 无序 时间箭头相矛盾的!要将它们用物理学规律统一起来,必须抓住孤立系统与开放系统的区别。 2、开放系统的熵变 热力学第二定律:孤立系统中发生的过程 ΔS > 0;但对一个开放系统,熵有可能减少! 开放系统:与外界有能量交换(通过作功、传热)或物质交换的系统。 2、1 理论上的可逆过程 状态 1 到状态 2 熵的增量 ()()21dQ S T ?=? (可逆) 对孤立系统:因绝热 ΔS = 0,熵不变 对开放系统:若单调吸热 d Q > 0,ΔS > 0 熵增加;若单调放热 d Q < 0, ΔS < 0 熵减少。 2、2 对实际的不可逆过程(上式不能用!) 利用卡诺定理可以证明 ()()()()2211dQ dQ T T >?? 或 ()()21dQ S T ?>? (可逆) (不可逆) (不可逆) 证明:

系统工程复习要点-Elane

第一章:系统工程概述 1、系统理论包括: 老三论(形成于二十世纪四十年代):一般系统论、控制论和信息论。系统论或狭义的一般系统论,是研究系统的模式、原则和规律,并对其功能进行数学描述的理论。控制论是研究各类系统的控制和调节的一般规律的综合性理论。信息与控制等是其核心概念。信息论是研究信息的提取、变换、存储与流通等特点和规律的理论。 新三论(形成于二十世纪七十年代):耗散结构理论、协同论和突变论。 2、系统的概念: 系统:是由两个以上有机联系、相互作用的要素所组成,具有特定功能、结构和环境的整体。 系统工程研究的是组织化的大规模复杂系统。系统与环境也是两个相对的概念。 3、系统的一般属性: 整体性、关联性、环境适应性(附加:目的性、层次性) 整体性:是系统最基本、最核心的特性,是系统性最集中的体现;集合的概念就是把具有某种属性的一些对象作为一个整体而形成的结果,因而系统集合性是整体性的具体体现。 关联性:构成系统的要素是相互联系、相互作用的; 环境适应性:系统的开放性及环境影响的重要性是当今系统问题的新特征,日益引起人们的关注; 4、系统的类型: A、自然系统与人造系统 B、实体系统与概念系统 C、 动态系统与静态系统 D、封闭系统与开放系统 5、系统工程的概念: 系统工程是从总体出发,合理开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称,属于一门综合性的工程技术. 用定量与定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题,无论是系统的设计或组织建立,还是系统的经营管理,都可以统一的看成是一类工程实践,统称为系统工程。钱学森曾指出:系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、实验和使用的科学方法,是一种对所有系统具有普遍意义的科学方法,系统工程是一门组织管理的技术。 系统工程是一门交叉学科;而且具有广泛而厚实的理论和方法论基础,又具有很明显的实用性特征。 6、系统工程方法的特点:

自组织与耗散结构

自组织与耗散结构 --摘自:方舟冲浪 自组织现象是指自然界中自发形成的宏观有序现象。 耗散结构是自组织现象中的重要部分,它是在开放的远离平衡条件下,在与外界交换物质和能量的过程中,通过能量耗散和内部非线性动力学机制的作用,经过突变而形成并持久稳定的宏观有序结构。 耗散结构理论可概括为:一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来的混沌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。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构,由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持,因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。[5]可见,要理解耗散结构理论,关键是弄清楚如下几个概念:远离平衡态、非线性、开放系统、涨落、突变。 (1)远离平衡态 远离平衡态是相对于平衡态和近平衡态而言的。平衡态是指系统各处可测的宏观物理性质均匀(从而系统内部没有宏观不可逆过程)的状态,它遵守热力学第一定律:dE=dQ-pdV,即系统内能的增量等于系统所吸收的热量减去系统对外所做的功;热力学第二定律:dS/dt>=0,即系统的自发运动总是向着熵增加的方向;和波尔兹曼有序性原理:p i=e-Ei/kT,即温度为T的系统中内能为E i的子系统的比率为p i. 近平衡态是指系统处于离平衡态不远的线性区,它遵守昂萨格(Onsager)倒易关系和最小熵产生原理。前者可表述为:L ij=L ji,即只要和不可逆过程i相应的流J i受到不可逆过程j的力X j的影响,那么,流J i也会通过相等的系数L ij受到力X i的影响。后者意味着,当给定的边界条件阻止系统达到热力学平衡态(即零熵产生)时,系统就落入最小耗散(即最小熵产生)的态。 远离平衡态是指系统内可测的物理性质极不均匀的状态,这时其热力学行为与用最小熵产生原理所预言的行为相比,可能颇为不同,甚至实际上完全相反,正如耗散结构理论所指出的,系统走向一个高熵产生的、宏观上有序的状态。 )非线性 系统产生耗散结构的内部动力学机制,正是子系统间的非线性相互作用,在临界点处,非线性机制放大微涨落为巨涨落,使热力学分支失稳,在控制参数越过临界点时,非线性机制对涨落产生抑制作用,使系统稳定到新的耗散结构分支上。 (3)开放系统 热力学第二定律告诉我们,一个孤立系统的熵一定会随时间增大,熵达到极大值,系统达到最无序的平衡态,所以孤立系统绝不会出现耗散结构。那么开放系统为什么会出现本质上不同于孤立系统的行为呢?其实,在开放的条件下,系统的熵增量dS是由系统与外界的熵交换d e S

耗散结构理论

耗散结构理论 耗散结构理论是指用热力学和统计物理学的方法,研究耗散结构形成的条件、机理和规律的理论。 耗散结构理论的创始人是伊里亚·普里戈金(Ilya Prigogine)教授,由于对非平衡热力学尤其是建立耗散结构理论方面的贡献,他荣获了1977年诺贝尔化学奖。普里戈金的早期工作在化学热力学领域,1945年得出了最小熵产生原理,此原理和翁萨格倒易关系一起为近平衡态线性区热力学奠定了理论基础。普里戈金以多年的努力,试图把最小熵产生原理延拓到远离平衡的非线性区去,但以失败告终,在研究了诸多远离平衡现象后,使他认识到系统在远离平衡态时,其热力学性质可能与平衡态、近平衡态有重大原则差别。以普里戈金为首的布鲁塞尔学派又经过多年的努力,终于建立起一种新的关于非平衡系统自组织的理论──耗散结构理论。这一理论于1969年由普里戈金在一次“理论物理学和生物学”的国际会议上正式提出。 耗散结构理论提出后,在自然科学和社会科学的很多领域如物理学、天文学、生物学、经济学、哲学等都产生了巨大影响。著名未来学家阿尔文·托夫勒在评价普里戈金的思想时,认为它可能代表了一次科学革命。 耗散结构理论可概括为:一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来的混沌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。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构,由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持,因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。可见,要理解耗散结构理论,关键是弄清楚如下几个概念:远离平衡态、非线性、开放系统、涨落、突变。 (1)远离平衡态 远离平衡态是相对于平衡态和近平衡态而言的。平衡态是指系统各处可测的宏观物理性质均匀(从而系统内部没有宏观不可逆过程)的状态,它遵守热力学第一定律:dE=dQ-pdV,即系统内能的增量等于系统所吸收的热量减去系统对外所做的功;热力学第二定律:dS/dt>=0,即系统的自发运动总是向着熵增加的方向;和波尔兹曼有序性原理:pi=e-Ei/kT,即温度为T的系统中内能为Ei的子系统的比率为pi. 近平衡态是指系统处于离平衡态不远的线性区,它遵守昂萨格(Onsager)倒易关系和最小熵产生原理。前者可表述为:Lij=Lji,即只要和不可逆过程i相应的流Ji受到不可逆过程j的力Xj的影响,那么,流Ji也会通过相等的系数Lij受到力Xi的影响。后者意味着,当给定的边界条件阻止系统达到热力学平衡态(即零熵产生)时,系统就落入最小耗散(即最小熵产生)的态。 远离平衡态是指系统内可测的物理性质极不均匀的状态,这时其热力学行为与用最小熵产生原理所预言的行为相比,可能颇为不同,甚至实际上完全相反,正如耗散结构理论所指出的,系统走向一个高熵产生的、宏观上有序的状态。 (2)非线性 系统产生耗散结构的内部动力学机制,正是子系统间的非线性相互作用,在临界点处,非线性机制放大微涨落为巨涨落,使热力学分支失稳,在控制参数越过临界点时,非线性机制对涨落产生抑制作用,使系统稳定到新的耗散结构分支上。 (3)开放系统

系统工程复习试题库完整

系统工程1 一、单项选择题 1、()是根据特定的目标,通过人的主观努力所建成的系统,如生产系统、管理系统等。(正确答案:C,答题答案) A、概念系统 B、实体系统 C、人造系统 D、自然系统 2、以下哪项不是系统的一般属性。()(正确答案:B,答题答) A、整体性 B、真实性 C、相关性 D、环境适应性 3、下面关于系统工程的叙述中哪一个是错误的。()(正确答案:C,) A、系统工程是以研究大规模复杂系统为对象 B、系统工程追求系统的综合最优化 C、系统工程属于自然科学研究范畴 D、系统工程应用定量分析和定性分析相结合的方法 4、钱学森教授提出,系统工程是一门()。(正确答案:B,) A、经济控制的技术 B、组织管理的技术 C、现代工程技术 D、控制分析和设计的技术 5、凡是由概念、原理、原则、方法、制度、程序等概念性的非物质要素所构成的系统称为 ()。(正确答案:A,) A、概念系统 B、实体系统 C、人造系统 D、自然系统 6、系统的特征有整体性、相关性、()、有序性、动态性和环境适应性。(正确答案:B,答题答案) A、功能性 B、目的性 C、社会性 D、实践性 7、凡是以矿物、生物、机械和人群等实体为基本要素所组成的系统称之为()。(正确答案: B, ) A、概念系统 B、实体系统 C、人造系统 D、自然系统 8、我国古代运用系统工程建造的大型水利工程典范是()。(正确答案:D,) A、京杭大运河 B、黄河治理 C、灵宝渠 D、都江堰 9、下列关于系统定义描述错误的是()。(正确答案:B,) A、系统是一个整体 B、一个系统的结构就是所有组分间关联方式的总和 C、对于系统中 的任意两个组分,它们之间的关系只有一种D、模型是对原系统特性的简化表达形式 10、系统工程的目的是()(正确答案:D,) A、整体性和系统化观点 B、多种方法综合运用的观点 C、问题导向及反馈控制观点 D、总体最优或平衡协调观点 11、系统工程的前提是()(正确答案:D,) A、多种方法综合运用的观点 B、问题导向及反馈控制观点 C、总体最优或平衡协调观点 D整体性和系统化观点

耗散结构理论、时间和认识论(一)

耗散结构理论、时间和认识论(一) 摘要:本文讨论了普里戈金创立耗散结构理论、对不可逆时间探讨引起的几个认识论问题:认识与生命特征相联系;人既是参与者又是观测者;动力学描述和热力学描述,不可逆与可观测;科学认识发展中的共鸣与涨落放大;以及自然观和科学认识论的关系。 关键词:耗散结构时间认识论自然观 耗散结构理论的创建者普里戈金对时间的新探索,不仅具有自然观上的重要意义,而且具有科学认识论上的重要意义。 一、时间对称破缺:认识与生命特征相联系 时间,是一个基本的哲学范畴,也是一个基本的科学范畴。它与科学思想的演进密切相联系,也与认识论的发展密切相联系。 在经典科学的可逆的钟表时间观支配下,自然界被描述成一个量的世界、几何的世界,自然界是钟表,动物是机器,人只不过是更精妙的高级的会学习的机器。那时代的一部分思想家提出,学习是从感觉经验中来的,除了感觉经验之外,一切都不可知。另一部分时代思想家则认为,这台机器中已先天地装有某种概念程序,从而可以接纳跟这种内存程序相容的东西。康德则明确提出了“先验时间”是认识得以发生、发展的一个基本前提。 进入19世纪,终于出现一系列关于自然演化的理论。热力学第二定律,把不可逆的演化、时间之矢问题提到了醒目地位。在普里戈金看来,20世纪以来的一系列科学进展,特别是基本粒子的不稳定性的发现,现代宇宙学演化观念的发展,以及非平衡成为有序性的基本因素的发现,都标志着时间的再发现。所谓的时间的再发现即时间对称破缺、不可逆性作为自然界的一种建设性因素的发现,这标志着一种新的科学认识论观点的产生。 在对时间的新探索中,普里戈金导出了一个内部时间。一个系统的内部时间本质上不同于从钟表上读出的外部时间,但其与某个态相联系的平均“年龄”与钟表上读出的时间的数量相同。一旦得到了内部时间,就有一个时间对称破缺变换,从而把热力学第二定律表述为一个选择原则。 当普里戈金以“更带有认识论色彩的说明”来阐述上述科学发现的意义时,他认为:“测量过程相应于人与其周围世界相互作用的一种特殊形式。要对这种相互作用进行更为详细的分析,必须考虑到,活的系统,包括人,有一个破缺的时间对称性。”“时间不仅仅是我们内部经验的一个基本的成分和理解人类历史(无论是在个别人,还是在社会的水平上)的关键,而且也是我们认识自然的关键。”(〔1〕,pp.209—214)当然,“这并不是说,我们必须恢复主观主义的科学观;而是说,在某种意义上,我们必须把认识与生命联系起来。”(〔1〕,p.5) 从相对论、控制论到宇宙学,都接触到了时间的对称破缺,不可逆性对于科学认识和认识论的意义。相对论中,时间与认识有关;爱因斯坦还注意到:如同拍电报那样,“这里重要的是,发送信号在热力学意义上是一个不可逆的过程,是一个同熵的增大有关的过程(然而,按照我们现在的知识,一切基元过程都是可逆的)。”2]维纳写道:“能够和我们通信的任何世界,其时间方向和我们相同。”(〔3〕,p.35)霍金试图论证热力学时间箭头、心理学时间箭头和宇宙学时间箭头的一致性,他写道:“我们必须按熵增加的次序记住事物。”4] 普里戈金通过耗散结构理论的新成就,比较深入地探讨这一问题。他认为,热力学第一定律表述为一个选择原则表明,时间对称破缺意味着存在着一个熵垒,即存在不允许时间反演不变的态。如同相对论中光垒限制了信号的传播速度一样,熵垒的存在则是通信有意义所必需的。无限大的熵垒保证了时间方向的唯一性,即保证了生命与自然的一致性,使认识成为可能。换言之,人之所以能认识世界,是因为天人相通、人跟世界的时间之矢一致。 生命系统是耗散自组织系统,是有内在生命节律的过程系统。生命即使是最简单的单细胞生物,也正是借助这种内在的生命节律机制,从而内在的对时间有方向性感觉。对时间方向性的理解,随着生物组织水平的提高而提高,很可能是在人的意识中达到最高点。而且,耗散

耗散结构理论

耗散结构理论可概括为:一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来的混沌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。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构,由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持,因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。可见,要理解耗散结构理论,关键是弄清楚如下几个概念:远离平衡态、非线性、开放系统、涨落、突变。 耗散结构,是普利高津在研究不违背热力学第二定律情况下,如何阐明生命系统自身的进化过程时提出的新概念。什么是耗散结构?用通俗的话来讲,就是一个远离平衡的包含有多组分多层次的开放系统,在外界条件变化达到一定阈值时,经“涨落”的触发,量变可能引起质变;系统通过不断与外界进行物质和能量交换,在耗散过程中产生负熵流,就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。这种非平衡态下形成的新的有序结构,就是耗散结构。 耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出来的,它提出一个远离平衡态的开放系统,在外界条件发生变化达到一定阀值时,量变可能引起质变,系统通过不断地与外界交换能量与物质,就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态。耗散结构理论成功地引用到某些系统。 一座城市可看作一个耗散结构,每天输入食品、燃料、日用品等,同时输出产品和垃圾,它才能生存下去,它要保持稳定有序状态,否则将处于混乱。现代经济系统也是一个非平衡的开放系统,系统内部各部门的联系是非线形的,存在着有规律的经济波动和无规律的随机扰动,因此也是一个耗散结构。 20世纪70年代,比利时物理学家普利高津提出了耗散结构学说,这也是一种系统理论。耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出来的。长期以来,人们只研究平衡系统的有序稳定结构,并认为倘若系统原先是处于一种混乱无序的非平衡状态时,是不能在非平衡状态下呈现出一种稳定有序结构的。普利高津等人提出:一个远离平衡的开放系统,在外界条件变化达到某一特定阈值时,量变可能引起质变,系统通过不断与外界交换能量与物质,就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态,这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称之为“耗散结构”。这种学说回答了开放系统如何从无序走向有序的问题。 [编辑] 耗散结构是在远离平衡区的非线性系统中所产生的一种稳定化的自组织结构。在一个非平衡系统内有许多变化着的因素,它们相互联系、相互制约,并决定着系统的可能状态和可能的演变方向。这些因素可以归纳为两类:其一是广义流,其二是广义力;而且广义流依赖

系统工程知识点

概述 1、钱学森对系统的定义 系统是由两个以上相互联系的要素组成,且具有特定功能、结构和环境的整体。 2、系统的一般属性 整体性、相关性和环境适应性。 3、系统的分类 自然系统和人造系统;实体系统和概念系统; 封闭系统和开放系统;静态系统和动态系统; 4、SE的定义、理论基础 系统工程:是用来开发、运行、革新一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的总称。 理论基础:一般系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学、自组织理论。 5、SE的研究对象 组织化的大规模复杂系统。 6、三个阶段系统思想的演变及其特点 “只见森林”阶段(古代朴素的系统思想) “只见树木”阶段(近代西方的系统思想) “先见森林,后见树木”阶段(现代科学的系统思想)。 7、系统工程与其他工程的区别 (1)研究对象方面:其他工程的研究对象为特定领域的工程物质对象;系统工程研究对象不仅限于物质,还包括自然现象、生态、人类、企业和社会、管理方法等。 (2)方法论方面:系统工程既要应用数学、物理等自然科学,又要应用其他的工程技术以及社会学、经济学等各种学科。 SE理论与方法论 1、老三论与新三论 老三论(形成于20世纪四十年代):一般系统论、控制论和信息论。 新三论(形成于20世纪七十年代):耗散结构理论、协同学和突变论。 2、香农对信息的定义 不确定性的减少 3、信息与消息的区别 消息是信息的携带者,但并非每条消息都带有信息,或带有同等信息量的信息。 4、方法论与方法 方法是完成一个既定目标的具体技术与工具; 方法论即关于方法的理论,是进行探索的一般途径,它高于方法,是对方法使用的指导。 5、霍尔三维结构的逻辑维 摆明问题,系统设计,系统综合,模型化,最优化,决策,实施计划。 6、霍尔三维结构与切克兰德方法的比较(相同点与不同点) 相同点:问题导向,注重程序及阶段。 不同点:研究对象或应用领域、基本方法、核心内容或关键点、反馈机制。 (霍尔三维结构和切克兰德方法论均为系统工程方法论,均已问题为起点,具有相应的逻辑过程。在此基础上,两种方法论主要存在以下不同点: (1)霍尔方法论主要以工程系统为研究对象,而切克兰德方法更适合于对社会经济和经营管理等“软”系统问题的研究。 (2)前者的核心内容是优化分析,而后者的核心内容是比较学习。

系统工程概论知识点总结

1.系统(System):是由相互作用和相互依赖的若干组成部分(要素)结合而成的、具有特定功能的有机体。Ch1 2.系统工程(System Engineering):系统工程是组织管理系统的规划、研究、设计、制造、试验与使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的方法。简言之“系统工程是一门组织管理的技术”。 4.系统必须具备的3个条件:第一,系统是由两个或两个以上可以相互区别的元素组成的(单个元素构不成系统);第二,要素与要素之间存在有机联系(彼此独立的各元素不能称其为系统);第三,系统具有特定的功能(新功能)。 5系统的特性: (1)整体性 a含义:1. 系统内部的不可分割性(军阀混战); 2. 系统内部的关联性(欧元明天?); b内容体现:1. 系统目标最佳化; 2. 系统的运动规律是整体的规律; 3. 功能的整体性(两方面理解) c类型:时间、空间、逻辑整体性 d系统中的地位: 1.系统的核心(无整体性即无系统性); 2.整体性变化影响系统性能。 (2)相关性 含义:组成要素之间的关系 (3)层次性 含义:组成系统的要素之间按照整体和部分的构成关系形成的不同质态及其排列次序。 类型:数量、时间、空间、逻辑层次性 a层次间的对立统一关系(对立基础;相互作用) b层次与等级、类别、要素的关系?①层次与等级的关系:首先层次与等级之间的区别在于等级性体现的主要是物质之间量的差别。其次,层次与等级之间也有某种联系,由于不同层次之间不仅有质的差异,而且还有量的不同,所以不同层次之间会有等级特征。 ②层次与类别的关系:首先,层次和类别是相互区别的。层次本是系统在纵向意义上的一种差别,不同层次事物之间存在着整体与部分之间的构成关系,而不同种事物之间则不一定存在着这种关系;其次,层次与类别相似或相互联系之处在于物质系统的层次差别有时与类型划分相重合,即同一层次的要素往往具有很多共性,因而属于同一类型。 ③层次与要素的关系:层次是指构成系统的要素在纵向上的不同质态及其排列的次序,它形成系统的纵向结构;而要素则是构成系统的各个单元,这些单元相互联系相互作用,形成系统的横向结构。层次的形成以要素为基础,构成系统的要素不同,其层次性必然有差别;反过来,要素又总是存在于一定的层次之中的,层次不同,其要素也必然相异。 (4)综合性(多要素、多层次、多结构、多环境因素、多功能) 综合程度越强,系统生命力就越强,系统功能越高。 (5)目的性(实践性、多目的性)

耗散结构与教学

耗散结构理论对研究性教学的启示 耗散结构的特征 耗散结构理论是比利时著名科学家普里高津,通过对非平衡系统的长期研究, 于1969 年创立的一种自组织理论。耗散结构理论指出: 一个远离平衡的开放系统, 可以是力学的、物理的、化学的、生物的, 乃至社会的、经济的系统, 通过不断地与外界交换物质和能量, 在外界条件的变化达到一定的阈值时, 可能从原有的混沌无序的混乱状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态, 这种在远离平衡情况下所形成的新的有序结构( 自组织) , 被命名为“耗散结构”. 特征: 1.耗散结构发生在开放系统中, 要靠外界不断供应能量或物质才能维持。 产生耗散结构的开放系统必须有负熵流(所谓开放系统, 就是与外界环境既有能量交换、又有物质交换(对于生物系统和社会系统还包括信息交换)的系统。) 2.耗散结构只在远离热力学平衡情况下的非线性区域发生 形成有序结构的各要素之间存在着非线性的相互作用,这种相互作用使各要素间产生相干效应与协调动作,从而可以使系统从杂乱无章变为井然有序.。 自然界是物质的,物质以系统方式相互联系,在自然界中开放系统、远离平衡态的系统是普遍存在的,在系统中各要素间存在着非线性的相互作用. 在具备上述三个条件的基础上,普利高津建立了耗散结构理论,解决了自然界如何从模糊、混沌、无序到精确、稳定、有序的问题,并提出了模糊与精确的方法.这种方法为解决自然界和社会中大量存在的模糊问题提供了方法借鉴,具有重要的现实意义. 3.耗散结构产生于对称性自发破缺(耗散结构具有时空结构, 对称性低于 耗散结构发生前的时空均匀状态.) 4.耗散结构是稳定态的非热力学分支 耗散结构是稳定的, 它不受任何小浮动的破坏, 系统的稳定态有不同的分支.热平衡态是稳定态的热力学分支, 耗散结构是稳定态的非热力学分支. 耗散结构在系统的热力学分支失稳中产生, 达到非热力学分支的新定态. 5.有效性涨落 (系统中某个变量或行为对平均值所发生的偏离。)。对于任何一个多自由度的复杂体系,这种偏离是不可避免的。但它对具有不同稳定性的系统,其作用是不相同的。 自组织方法解决创造性教学中的问题初探 自组织现象几个实例:激光、生命系统、贝纳德对流、贝洛索夫一萨坡金斯基反应 针对创造性教学工作中的不足,以自组织理论为依据,可采取以下措施: 第一, 开放教学系统, 增大系统的负熵流。 产生有序结构的系统必须是一个开放系统,即系统内外环境之间要有物质、能量、信息交换与流通,并且系统必须从外部输入负熵流,

耗散结构理论

耗散结构理论 伊里亚·普里戈金(Ilya Prigogine) 比利时

一.什么是耗散结构理论 一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来的混沌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。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构,由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持,因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。

二.耗散结构理论的分析方法举例 一座城市可看作一个耗散结构,每天输入食品、燃料、日用品等,同时输出产品和垃圾,它才能生存下去,它要保持稳定有序状态,否则将处于混乱。 现代经济系统也是一个非平衡的开放系统,系统内部各部门的联系是非线形的,存在着有规律的经济波动和无规律的随机扰动,因此也是一个耗散结构。

三.耗散结构理论的特点 一个典型的耗散结构的形成与维持至少需要具备三个基本条件: 一是系统必须是开放系统,孤立系统和封闭系统都不可能产生耗散结构; 二是系统必须处于远离平衡的非线性区,在平衡区或近平衡区都不可能从一种有序走向另一更为高级的有序; 三是系统中必须有某些非线性动力学过程,如正负反馈机制等,正是这种非线性相互作用使得系统内各要素之间产生协同动作和相干效应,从而使得系统从杂乱无章变为井然有序。

四.耗散结构理论的用途 耗散结构理论主要讨论了系统在与外界环境交换物质和能量的过程中从混沌向有序转化的机理、条件和规律。它深入浅出地揭示出世界上一切事物的本质。 主要应用:企业管理 对于现代企业组织来讲,最基本的过程就是"投入——产出",一方面是原材料的购进,能源的持续输入,另一方面通过加工后形成产品,在市场尽快地销售以使资金很快地回收。无论是输入还是输出,一旦停下来,企业内部所有秩序或结构都将会瓦解。显然,企业的一切基础都是依赖于这个开放的输入输出过程。这就是一个典型的耗散系统。

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