突变论
浅析新三论
浅析新三论一、简单介绍我们所说的新三论"是指突变论，耗散结构理论和协同论，它是相对于系统论，信息论与控制论所谓"旧三论"而言。
“旧三论”最初出现于80 年代时是指系统论、信息论和控制论而如今“新三论”的内容就不一致了，混沌学、耗散结构理论、协同学、突变理论、超循环理论等都可以作为系统科学理论的新发展。
耗散结构论是系统在远离平衡的条件下才有可能朝着有组织，有秩序，多功能的状态下转化。
即在一个远离平衡的开放系统，受多种因素的影响，将出现不对称得涨落现象，在达到非线性区时，它不断与外界发生能量交换，将有可能发生突变，向着新的平衡发展。
协同论在大自然中有许多系统组织起来的统一体，这些系统成为小系统，而这统一体则是大系统，这些小系统互相制约，互相影响，他们的平衡结构有旧系统转为新系统，这里面有一定的规律，研究这个规律的就是协同论，它是解决复杂结构的一种方法。
他的主要价值在于通过大量论比，和严谨的分析，论证了各种自然系统和社会系统由无序到有序的演化，都是系统互相影响互相作用的结果。
他是人们由无知到有知的重要手段。
突变论通过描述系统在临界点的状态，来研究自然多种形态、结构和社会经济活动的非连续性突然变化现象，并通过耗散结构论、协同论与系统论联系起来，并对系统论的发展产生推动作用突变理论通过探讨客观世界中不同层次上各类系统普遍存在着的突变式质变过程，揭示出系统突变式质变的一般方式.二、新三论的提出及它们的思想2.1 新三论的提出耗散结构理论是比利时物理学家普利高津于1969 年提出来的。
一般说来，开放系统有三种可能的存在方式:(l)热力学平衡态;(2)近平衡态;(3)远离平衡态。
在长期的研究工作中普利高津发现，系统只有在远离平衡的条件下。
才有可能向着有秩序、有组织、多功能的方向进化，这就是他提出的“非平衡是有序之源”的著名论断。
协同论是20 世纪70 年代联邦德国著名理论物理学家赫尔曼·哈肯在1973 年创立的。
安全科学的流变-突变规律
外界广义力区S
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一切外部对事物有影响作用的总称，它通过事物内部而对事物起作用。
02
当对于同一事物外界变化范围不大时，可以认为是相同的力作用，如研究人的寿命规律时，外部环境较稳定，生理、心理变化不大，可以按定常力作用下分析。
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安全流变-突变换型的五个层次
可立即恢复损伤区 第一保护区，它由一个安全可逆元件构成，能对外界作用立即形成反应，把作用能以可恢复损伤的形式存储起来，一旦外界作用消失，对事物的危险势也立即消失。
安全流变——事物的损伤量随时间变化的量变过程
（一）安全流变—突变的基本概念
安全损伤（e）：事物在内外因的作用下随时间的破坏量。 安全外因：影响事物安全程度的外部因素，指事物周围所有对事物本身有影响的集合作。 安全内因：影响事物安全程度的内部因素，指事物内部结构、组成、形态等相互作用、相互影响的集合作。 安全能：由事物的状态决定，反映事物运动形态变化的可能性，是事物安全质变和变形的公共度量。 安全熵：促使事物向负效应方向转变的量度。 安全功：是过程特征参量，反映事物状态变化的 度量。
02
01
04
05
事物“安全流变与突变”的全过程为：
安全流变—突变的基本概念
安全流变—突变的理论模型
安全流变—突变的数学模型
三、安全流变—突变的基本理论
危险——事物的主体受损伤超过了某一限度的状态。
安全科学的状态概念
安全——事物的主体在某一限度内受到损伤的状态，该限度可以根据具体事物对安全度的要求来确定。
可缓慢恢复损伤区 第二保护区，由安全阻尼和安全可逆两元件组成，它的特点是对作用力不能立即引起应有的损伤，有个时间滞后段，当外力消失后损失不能立即恢复，而是经过一段时间缓慢回复到原始位置。
耗散结构论、协同论、突变论
耗散结构论、协同论、突变论
耗散结构论、协同论、突变论
耗散结构论是由美国著名的系统理论家科森和他的同事发展起
来的一种新的系统观点。
它强调在环境、社会、经济和技术发展改变的现实面前，任何系统都是一个动态系统，必须处于一种持续的变化之中，以便能够维持其正常状态。
耗散结构论把这些变化描述为复杂系统的不断耗散，意味着它们无法永久保持同样的状态，但却可以维持在一种稳定的状态中。
协同论的基本思想是，系统是由多个元素或多个网络组成的，多个元素之间存在着相互协调、相互调整的关系，彼此之间能够通过共同的行动实现有效的结果。
它建议，通过确定各个元素的顺序，以及实现系统的目标的方法，其中最重要的是要确保各个元素之间的沟通和合作。
突变论认为，系统是复杂的，它们的发展是由个体个体之间的动态互动引起的，突变是其发展过程中系统优化的有效手段。
它认为，突变是环境变化和发展步伐的有效适应机制，是一种包含系统自身变化的表现形式，它将不断地影响系统的发展，以及整个系统的未来变化趋势。
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突变理论的研究对象及应用
突变理论的研究对象及应用突变理论是一种进化生物学理论，着重研究基因突变在物种进化和适应性演化中的作用。
它研究基因突变如何在遗传信息中产生新的基因型和表现型变异，从而对物种的生存和繁殖产生影响。
突变理论的研究对象主要包括突变的类型、频率、效应以及突变如何在种群和物种层面与自然选择相互作用。
突变是遗传变异的主要来源之一，它是指在基因组中发生的一种突发性的、基因型和表现型突变的变化。
突变可以分为点突变和结构突变两类。
点突变是指单个核苷酸的改变，包括碱基置换、插入和缺失。
结构突变则是指基因组中较大范围的变化，如染色体片段的插入、缺失、倒位、重复和颠倒等。
突变的频率是指在一个物种中发生突变的概率。
突变的频率可以通过实验和调查的方法得到。
突变的频率与突变的类型相关，一般来说，点突变的频率相对较高，而结构突变的频率相对较低。
突变的效应是指突变对个体的表型特征和生存力的影响。
突变可以是有益的、有害的或者中性的。
有益突变可能会增加个体的适应度，提高其在环境中的生存和繁殖能力。
有害突变则可能导致个体的适应度降低，甚至导致其死亡。
中性突变则对个体的适应度没有明显影响。
突变与自然选择是物种进化和适应性演化密切相关的两个过程。
突变提供了遗传变异的基础，而自然选择则通过筛选和积累有利的突变，推动物种适应环境变化。
突变理论研究突变与自然选择之间的相互作用关系，探索突变如何通过自然选择在物种演化中起到关键作用。
突变理论的研究还可以用于解释和预测遗传疾病的发生和发展。
突变是导致遗传疾病的主要原因之一，通过研究突变的类型、频率和效应可以帮助我们理解遗传疾病的发生机制，并为疾病的预防、诊断和治疗提供理论依据。
此外，突变理论还可以应用于生物技术和基因工程领域。
通过人工诱导和筛选突变，可以获得具有经济价值的新品种或改良品种。
突变技术还可以用于基因组编辑和功能解析，帮助我们更好地理解基因的功能和调控机制。
总之，突变理论的研究对象主要包括突变的类型、频率、效应以及突变与自然选择的相互作用关系。
耗散结构论、协同论、突变论
耗散结构论、协同论、突变论
耗散结构论、协同论、突变论是三种重要的理论，它们都是从不同的角度来解释事物的演变和发展。
耗散结构论是从热力学的角度出发，研究系统的自组织和演化；协同论是从生物学的角度出发，研究生物体内各个部分之间的协同作用；突变论是从进化论的角度出发，研究物种的进化和变异。
耗散结构论认为，系统在不断地吸收和释放能量的过程中，会出现自组织现象，形成耗散结构。
这种结构具有稳定性和复杂性，能够适应环境的变化。
例如，人类社会就是一个耗散结构，它由各种不同的组织和个体组成，能够适应不同的社会环境。
协同论认为，生物体内各个部分之间存在着协同作用，这种协同作用是生命活动的基础。
例如，人体的各个器官之间相互协调，才能保持身体的正常运转。
协同作用还可以促进生物体的进化，使其适应环境的变化。
突变论认为，物种的进化和变异是由基因突变引起的。
这种突变可以使物种适应环境的变化，从而生存下来。
例如，恐龙灭绝后，哺乳动物就开始大量繁殖，逐渐成为地球上的主宰物种。
这三种理论虽然从不同的角度出发，但都强调了系统的自组织和适应能力。
在现代社会中，我们也可以从这些理论中得到启示，例如，企业要不断地吸收新的知识和技术，才能适应市场的变化；团队要
协同合作，才能完成任务；个人要不断地学习和成长，才能适应社会的变化。
突变论方法
突变论方法
突变论方法是一种科学思维方式，它强调变革和突变是自然和社会发展的主要动力。
突变论方法的核心理念是：事物不是线性演化，而是通过不断的突变和变革来进化和发展。
在这个方法中，突变被视为一种重要的创新过程，它可以推动世界向前发展。
突变论方法在各个领域都有应用，如生物学、社会学、历史学等。
生物学家达尔文的进化论就是基于突变论方法提出的。
社会学家则用突变论方法来解释社会的变革和发展，历史学家则通过研究历史上的突变事件来理解历史发展的规律。
突变论方法在解决问题时，注重跳出传统思维模式，从多个角度去探究问题，寻找新的解决方案。
它强调实验和观察的重要性，要求理论和实践相结合。
突变论方法也强调思考的开放性和创造性，鼓励人们敢于尝试新的思考方式，创造出新的解决方案。
总之，突变论方法是一种非常有价值的思维方式，它可以帮助我们更好地理解自然与社会的发展，也可以帮助我们解决实际问题。
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复杂性理论复杂性理论
复杂性理论复杂性科学/复杂系统耗散结构理论协同学理论突变论(catastrophe theory)自组织临界性理论复杂性的刻画与“复杂性科学”论科学的复杂性科学哲学视野中的客观复杂性Information in the Holographic Universe“熵”、“负熵”和“信息量”-有人对新三论的一些看法复杂性科学/复杂系统复杂性科学是用以研究复杂系统和复杂性的一门方兴未艾的交叉学科。
1984年，在诺贝尔物理学奖获得盖尔曼、安德逊和诺贝尔经济学奖获得者阿若等人的支持下，在美国新墨西哥州首府圣塔菲市，成立了一个把复杂性作为研究中心议题的研究所-圣塔菲研究所（简称SFI），并将研究复杂系统的这一学科称为复杂性科学（Complexity Seience）。
复杂性科学是研究复杂性和复杂系统的科学，采用还原论与整体论相结合的方法，研究复杂系统中各组成部分之间相互作用所涌现出的特性与规律，探索并掌握各种复杂系统的活动原理，提高解决大问题的能力。
20世纪40年代为对付复杂性而创立的那批新理论，经过50-60年代的发展终于认识到：线性系统是简单的，非线性系统才可能是复杂的；“结构良好”系统是简单的，“结构不良”系统才可能是复杂的；能够精确描述的系统是简单的，模糊系统才可能是复杂的，等等。
与此同时，不可逆热力学、非线性动力学、自组织理论、混沌理论等非线性科学取得长足进展，把真正的复杂性成片地展现于世人面前，还原论的局限性充分暴露出来，科学范式转换的紧迫性呈现了。
这些新学科在提出问题的同时，补充了非线性、模糊性、不可逆性、远离平衡态、耗散结构、自组织、吸引子（目的性）、涌现、混沌、分形等研究复杂性必不可少的概念，创立了描述复杂性的新方法。
复杂性科学产生所需要的科学自身的条件趋于成熟。
另一方面，60年代以来，工业文明的严重负面效应给人类造成的威胁已完全显现，社会信息化、经济全球化的趋势把大量无法用现代科学解决的复杂性摆在世人面前，复杂性科学产生的社会条件也成熟了。
突变理论
• 5.网络突变下的危机管理
21世纪以来人类进入了网络时代，今天的经济已是一个全球化 的经济、开放的经济和一体化的经济，交通和通讯的极大便利以及IT 技术和互联网的强力渗透，把人类紧紧相连。每个企业不过是庞大网 络体系中的一个节点，彼此制约，相互依赖。世界上任何一个角落的 突变都会在全世界范围内飞速传播，冲击波迅速放大，其频度和深度 前所未有，企业将面临更为动荡的商业环境。随着信息技术的飞速发 展和网络的普及，全球化、信息化和网络化正在深刻地改变世界的商 业模式，使企业不得不在一个蕴含更多不确定性和突变性的商业风险 和危机中打拼。
理论优势
• 1、突变理论有助于认识变革管理的真实面貌、理解混沌 理论的思想观点。 它揭示了为什么真正的变革是一项危 险活动。 • 2、突变理论打断了“组织能够基于多样化的价值而且表 现出各种形态”的念头， 大概只存在几个有限的真正意 义上的稳定组织形态。 • 3、突变理论同样揭示了为什么变革不可以被“管理”， 而只能被“影响”。 • 4、理论应付“形式”的思想(Gestalt格式塔理论)和变动。 它开创了认识组织的新视角。
• 2.反梯度推移与突变型再造和创新
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所谓反梯度推移，是指不是像通常那样序贯的、顺次 的、梯度的推进，而是渐进过程的中断，非平衡发展的突 变和创造性毁灭。在转型变革期，企业的再造和创新绝不 是一次改良运动，而是重大的突变式改革。这主要表现为 以下三个方面： • （1）企业变革和再造是对固有基本信念的挑战。 • （2）企业再造和变革不是要在业绩上取得点滴的改善或 逐渐提高，而是要在经营业绩上取得显著的改进。 • （3）突变是摆脱积重难返的旧体制和复杂系统巨大惯性 的唯一出路，唯有通过突变和创新，方可实现企业从旧质 转化为新质的爆发式跃迁。
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2.使用和研究突变理论，需要了解势、奇点、吸引子 这三个概念 （1）势 势由系统各个组成部分的相对关系、相互作用及系 统与环境的相对关系决定，因此系统势可以通过系 统的状态变量和外部控制参量描述系统的行为。 一般地说，被研究对象的状态与控制空间在数学上 是高维状态的超曲面 R n m ，其中n为控制变量，m为 状态变量 。 在热力学系统中，势是自由能，由系统演化的方向 决定； 在力学系统中，势是相对保守的位置能； 在社会领域，势是系统采取某种趋向的能力。
谢谢大家
5.应用 如果系统演化的数据可以得到，我们就可 以通过数据拟合的方法做出系统的演化曲 线，这时我们就可以对这种曲线进行变换， 利用突变模型求解。这种例子很多，比如 市场上价格的变动，GDP的增长，股票交易 量的变化等，都可以对数据拟合得到动力 学方程，然后转化为突变论模型，再利用 突变理论进行定性分析。
尖点突变的突变流形 M和分叉集B形态，分叉集B就是突变 流形M在u-v平面上的投影。 由图可见，突变流形的上、中、下叶分别表示了系统可能 的3个平衡位置：上下两叶是稳定的，中叶是不稳定的。 在从上叶到下叶或从下叶到上叶的转换中，如果跨越了折 叠线系统，状态就发生突跳。 其他突变模型也具有和尖点突变模型类似的特性，只是在 空间维度表示上不同。
托姆证明，在不超过四个控制因素时，只有七种 初等突变形态，这个数学证明是相当难的，但掌 握证明的结论却比较容易。初等突变本身是可以 理解的，并且可以不管其证明而直接应用到一些 科学问题中。事实上，大部分问题中最常使用的， 也仅是七种初等突变形态中的二三种。
4.尖点突变模型
势函数为：V ( x) x 4 ux 2 vx 相空间由1个状态变量及2个控制变量构成的三维空间。 平衡曲平面V ' ( x)=4 x3 2ux v 0决定，称为突变流形M， 把它与V '' ( x)=12x 2 2u 0联立消去x, 即得到分叉集B： B 8u 3 27v 2
（2）奇点 在突变论中，把某一平滑函数的位势导数为零的点 叫做定态点。定态点在不同的条件下有不同的分类， 当 n=1时，有 3种类型：极大点、极小点和拐点。 特别是在某些定态点附近，连续变化能够引起不连 续的结果，此时将退化的定态点称为奇点。 （3）吸引子 吸引子是系统趋向的一个极限状态。该极限状态可 以是封闭迹线，也可以是更为复杂的图形。这些极 限点的连通集被称为系统的一个吸引子。如果系统 有多个互不相交的吸引子，那么它们将处于相互竞 争的状态，有可能破坏分解为多个吸引子，从而走 向分叉。
3.基本突变形态 突变理论是通过研究对象的势函数来研究 突变现象。 系统势函数通过系统状态变量 X {x1, x2 , , xm} 和外部控制参量 U {u1, u2 , , un} 来描述系统的 行为，即 V f (U , X ) 。这样，在各种可能变 化的外部控制参量和内部行为变量的集合 条件下，构造状态空间和控制空间。通过 联立求解V ' ( x) 和V '' ( x) 得到系统平衡状态的临 界点，突变理论正是通过研究临界点之间 的相互转换来研究系统的突变特征。
1.突变理论的数学方法有着不同于牛顿古典数 学分析方法： （1）它建立在集合、拓扑、群论与流形等现 代数学基础之上，内含随机与现代系统论 的基质。 （2）它着重研究连续作用导致系统不连续突 变的现象，直接处理不连续突变而不涉及 特殊的内在机制，特别适用那些内部结构 尚未清楚的系统。 （3）不必事先知道被描述系统状态变量遵循 的微分方程，可以预测系统许多定性特征。
突变论
郭灿
突变理论是由法国数学家托姆于1965年提出。 突变是指在系统演化过程中，某些变量的连续 逐渐变化最终导致系统状态的突然变化，即从 一种稳定的状态跃到另外一种稳定的状态。 托姆将系统内部状态的整体性“突跃”称为突 变，其特点是过程连续而结果不连续。 他认为自然界或人类社会中任何一种运动状 态，都有稳定态与非稳定态之分。在微小的偶 然扰动因素作用下，仍然能够保持原来状态的 是稳定态；而一旦受到微扰就迅速离开原来状 态的则是非稳定态。
突变理论可以用来认识和预测复杂的系统 行为。突变理论以拓扑学、奇点理论为数 学工具，对不连续现象做定性研究的一个 新的数学分支。 以不光滑曲线或曲面来描述突变现象，阐 述了系统如何随着外部条件的连续变化而 引起结构突变的飞跃式变化。 系统只要满足一定条件，突变就会由系统 的内在因素产生出来。不论构成系统的基 质特性和引起结构或形态变化的“力”如 何，只要控制参量变化到临界点上，就会 出现一种稳定态向另一种稳定态的突变。