耗散结构理论

出处：按学科分类—自然科学总论 山东人民出版社《方法大辞典》第127页（1387字）

耗散结构理论属于非线性非平衡热力学理论，是研究耗散结构的性质及其形成、稳定和演变的规律的科学。

耗散结构理论是在经典热力学和统计物理学的基础上发展起来的。以往的理论，一般只限于线性的平衡态问题的研究，远未能揭示事物非线性的非平衡态过程中的状态。以比利时着名的化学家、物理学家普利高津为首的布鲁塞尔学派，在前人研究成就的基础上，另辟蹊径，进行新的探索。他们发现，一切事物都是与外界环境不断交换物质和能量的开放系统，这种开放系统在远离平衡态的情况下，由于非线性的复杂因素而出现涨落，当发生某些特殊事物耦合，达到一定的阈值时，会突然出现以新的方式组织起来的混沌无序的混乱状态，转变为在时空上或功能上的有序状态。

普里高津教授把这种关于在远离平衡态情况下所形成的新的稳定的有序结构理论命名为“耗散结构理论”。他们经过20多年的研究，从热力学第二定律出发，以局域平衡假设为基础，运用李雅普洛夫稳定性理论，爱因斯坦涨落理论，分支数学理论和随机理论，研究耗散结构的性质及其形成、稳定和进化的规律，于1969年召开的“理论物理与生物学”国际会议上正式提出了这一理论。

根据普里高津学派的理论，耗散结构的产生和进化需要如下三个条件：

(1)系统必须是开放的。即系统与环境不断进行物能交换，从而 ds=des+dis 有可能小于零(式中，ds为总熵变，des为熵流，可正可负，可零，dis为熵产生，恒大于零)。

(2)系统必须保持远离平衡。在平衡区和近平衡的线性区不能出现新结构。

(3)耗散结构的有序是来自涨落的有序。系统随时以小涨落检查自己的稳定性。

在平衡态附近所有涨落都是衰减的，但在远离平衡区涨落有很大反常，从而使系统从一个状态跃迁到另一状态。在耗散结构形成之前，涨落是系统自组织的契机，而在耗散结构形成之后，涨落就转化为破坏已形成的有序结构的因素，从而可以把已变得不稳定的系统推向新的有序结构中去。

这就是系统的进化过程。

普里高津还在耗散结构理论中提出了一些富有哲理性的新的科学思想和科学思维方法。

例如，他在探讨时间上的可逆性与不可逆性，对称性与非对称性，在探索物质结构的有序性与无序性，平衡性与非平衡性，稳定性与不稳定性，在观察分析非平衡系统中的简单性与复杂性，局部性与全面性，在研究运动规律方面的决定论与非决定论，动力学与热力学等方面，都充满着辩证思维，反映了新的科学思想。耗散结构理论的创立还把历来被认为不可逾越的两种进化序列，即生命界的进化和无机界的演化沟通起来，建立人和自然新的同盟，形成一种新的世界观。

耗散结构理论创立十多年来，已在物理学、化学、医学、地学、农学、工程技术，以至哲学、历史、文艺、经济学等学科领域，得到了成功的应用。普里高津教授因其这一杰出贡献而荣获1977年的诺贝尔奖。

我国学者在经济学领域运用耗散结构理论所创立的非平衡态经济学，引起了理论界和国民经济部门的极大关注。