經(jīng)濟(jì)力學(xué)和耗散結(jié)構(gòu)

老莊走狗 2007-09-09

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耗散結(jié)構(gòu)

普利高津提出的耗散結(jié)構(gòu)理論，從物理學(xué)上對經(jīng)濟(jì)體（系統(tǒng)）的穩(wěn)定和進(jìn)化作出了解釋。按照熱力學(xué)第二定律，孤立系統(tǒng)的熵總是趨于增大。譬如，將一滴墨汁滴到一碗水里，墨汁就會(huì)擴(kuò)散開來，最后均勻地分布至整碗水。這個(gè)過程就是熵增加的過程。如果把分布在整碗水里的墨汁重新與水分開并集中起來，則系統(tǒng)的熵就減少了。這一熵減過程在自然界中是不可能自動(dòng)發(fā)生的。 但是，有些化學(xué)反應(yīng)則能產(chǎn)生具有有序結(jié)構(gòu)的圖案，這說明系統(tǒng)的熵減少了。起初，人們對這種現(xiàn)象感到困惑。后來，普利高津?qū)Υ俗鞒隽私忉?。他認(rèn)為，系統(tǒng)中出現(xiàn)有序圖案部分的熵雖然是減少了，但其周圍的熵卻增加了，整個(gè)系統(tǒng)的凈熵還是增加了，所以，與熱力學(xué)第二定律并不矛盾。由于這種自有序過程把它產(chǎn)生的熵耗散到周圍環(huán)境中去了，所以，普利高津稱之為耗散結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定的具有一定功能的結(jié)構(gòu)都是耗散結(jié)構(gòu)。有機(jī)體就是十分典型的耗散結(jié)構(gòu)。 耗散結(jié)構(gòu)的形成必須滿足三個(gè)條件：（1）開放性。系統(tǒng)是開放的，與周圍環(huán)境有物質(zhì)和能量交換。（2）遠(yuǎn)離平衡態(tài)。系統(tǒng)只有遠(yuǎn)離熱平衡狀態(tài)，自組織才能持久；接近平衡時(shí)，系統(tǒng)的行為就像其他的物理系統(tǒng)一樣，熵趨向增加。（3）自我繁殖。系統(tǒng)的某些元素能夠促進(jìn)同類新元素的產(chǎn)生。耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)依靠從環(huán)境吸取能量（負(fù)熵）來維持自身的穩(wěn)定，所以，這種穩(wěn)定是一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定。同時(shí)系統(tǒng)中也存在不穩(wěn)定的因素——漲落。如果漲落所引起的能量或物質(zhì)流能保持在一定限度內(nèi)，那么系統(tǒng)的內(nèi)部組織就能繼續(xù)維持。系統(tǒng)甚至還能自我修復(fù)遭到輕微破壞的內(nèi)部組織。但是，漲落的增加幅度超過了一定限度，系統(tǒng)就會(huì)失去穩(wěn)定。這時(shí)，系統(tǒng)的發(fā)展就有兩種可能：一是走向崩潰——死亡；一是轉(zhuǎn)化為新的自組織結(jié)構(gòu)——獲得再生（或進(jìn)化）。因此，耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以通過漲落進(jìn)化。 經(jīng)濟(jì)體都具有自我調(diào)節(jié)的能力，雖然這種調(diào)節(jié)能力的大小有別，但是只要能夠獲得足夠的財(cái)富（能量），他們都有可能形成耗散結(jié)構(gòu)。 最初的經(jīng)濟(jì)體由于其結(jié)構(gòu)和處理信息的裝置比較簡單，所以其進(jìn)化主要是結(jié)構(gòu)上的進(jìn)化。結(jié)構(gòu)進(jìn)化是一種被動(dòng)地適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化。例如，河流中的石頭，要穩(wěn)定地生存下來，就必須改變自己的結(jié)構(gòu)形狀，使自己變成圓滑的形狀，以便減小與流水的摩擦。所以，河流中能夠保存下來的石頭多半是結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬而又圓滑的鵝卵石。 與鵝卵石相似的還有原子的進(jìn)化、天體的進(jìn)化等等，它們大都主要是結(jié)構(gòu)上的進(jìn)化。簡單的結(jié)構(gòu)進(jìn)化幾乎不會(huì)導(dǎo)致功能的進(jìn)化，如鵝卵石的進(jìn)化就是如此，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)化則可導(dǎo)致功能的進(jìn)化，如地球的進(jìn)化就是這樣。 最初的地球是靠吸引宇宙星云和塵埃而形成的，它的組成是均勻的，結(jié)構(gòu)在演化中變得越來越致密。隨著星云和塵埃向中心區(qū)域聚集，地球的溫度便逐漸升高，當(dāng)?shù)厍虺蔀橐粋€(gè)熔融的“煉鋼爐”時(shí)，地球就出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的分層變化。正是這一結(jié)構(gòu)分層變化，使地球出現(xiàn)了固、液、氣三層結(jié)構(gòu)，由是也導(dǎo)致了地球的功能發(fā)生了翻天覆地的變化，如形成了過濾紫外線的臭氧層以及導(dǎo)致能量和雨水循環(huán)的對流層等，從而為生命在地球上誕生創(chuàng)造了必要條件。所以，結(jié)構(gòu)的進(jìn)化可以導(dǎo)致耗散結(jié)構(gòu)的形成和經(jīng)濟(jì)體功能的進(jìn)化。耗散結(jié)構(gòu)的形成，就使進(jìn)化由結(jié)構(gòu)進(jìn)化轉(zhuǎn)化為功能進(jìn)化。 功能進(jìn)化則是一種主動(dòng)的適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化。生物的進(jìn)化主要是功能進(jìn)化。這種進(jìn)化可以通過自我調(diào)節(jié)，或者通過追逐財(cái)富（獲得外界的能量）來使經(jīng)濟(jì)體（系統(tǒng)）處于一種活躍狀態(tài)——漲落狀態(tài)，從而為經(jīng)濟(jì)體進(jìn)化提供條件。像恐龍這樣十分活躍的經(jīng)濟(jì)體就是典型的具有漲落特性的耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它們的進(jìn)化或滅亡是必然的。當(dāng)然，任何功能都是依靠一定的結(jié)構(gòu)來支撐和體現(xiàn)的，所以，功能進(jìn)化也必然含有結(jié)構(gòu)的進(jìn)化。

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