协同学

出处：按学科分类—社会科学总论 山东人民出版社《社会历史观大辞典》第204页（1276字）

20世纪70年代出现的自组织系统理论，创始人为德国斯图加特大学理论物理学教授H·哈肯。

他在60年代研究激光理论的基础上，于1973年首次提出了“协同”的概念；1976年出版了专着《协同学导论》，1978年发行第二版，增加了“混沌态”一章；1983年出版《高等协同学》，协同学逐步趋于成熟。

协同学的数学模型和处理方法不受热力学概念的限制，而是以信息论、控制论、突变论等现代理论为基础，采用普适性很强的统计学和动力学考察相结合的办法，通过同类现象的类比揭示各种系统和现象从无序向有序转变的共同规律。

哈肯在60年代研究激光理论时发现激光的形成过程是一种典型的非平衡开放系统从无序转化为有序的现象。一个固体激光器，在外界输入的泵浦能量较低时，激光棒中的激活原子彼此独立地发出一系列不相干的光波，整个光场系统处于无序状态。当泵浦功率增大到某一特定的阈值时，大量激活原子会同步地发出同频率的光波，激光器则发出相位和方向都整齐一致的单色光——激光，光场系统处于非平衡有序状态。一旦泵浦能量低于阈值，这种非平衡的有序状态立刻瓦解。

哈肯进一步发现在流体力学过程、化学反应等许多领域中都存在类似的非平衡有序结构形成的现象。哈肯还发现，不仅在这种远离平衡态的开放系统中，甚至在热力学平衡系统中也有类似的转化过程。

例如，某些金属合金在其温度低于某一临界温度时电阻突然消失的超导现象，磁铁有序结构的形成，等等。

由此，哈肯以为，一个系统从无序向有序转化的关键并不在于它处于热力学平衡态还是非平衡态，也不在于离平衡态有多远，而在于只要是两个大量子系统构成的系统，在一定的条件下，它的子系统之间通过非线性的相互作用就能形成一定功能的自组织结构，表现出新的有序状态。这就是协同概念的中心含义。

协同学用序参量来描述一个系统宏观有序的程度，用序参量的变化来刻划系统从无序向有序的转变。

所谓序参量即在系统受到干扰产生不稳定性时，总是使系统离开稳定状态走向非稳定状态，出现临界无阻尼现象的慢驰豫变量。这些序参量主宰着系统演化的整个过程，决定着演化结果所出现的结构与功能。同时，其他参量的变化也通过耦合和反馈牵制着序参量，他们之间相互依赖，在序参量的主导下协同一致，形成新的自组织结构。并且，序参量之间的协作与竞争也决定着系统从无序到有序的演化过程。

早期的协同学主要研究了自组织系统从无序到有序的演化机制，在对混沌态的进一步研究中又提出了从有序走向混沌的观点。这里的混沌是指自然界中普遍存在的非线性现象，是由确定的发展过程中产生出来的随机运动，是一种更为高级的有序态。

依据协同学的观点，从无序到有序或从有序到无序都仅仅是宇宙演化序列的一个环节，这就初步把热力学第二定律与生命进化的矛盾统一了起来。