耗散结构
2025年09月26日
耗散结构
从非平衡态达到平衡态有两种情况:一种是在没有外界影响的情况下,系统会自发地趋于平衡态;另一种是在外界的作用下,系统由非平衡态达到平衡态。而外界的作用无非有两类:一类是与系统进行物质交换;另一类是与系统进行能量交换。为此,普利高津把各种宏观系统划分为三大类。
第一类叫孤立系统,就是指那些与外界环境既没有物质交换,又没有能量交换的系统。例如,封装在钢瓶中的气体,如果再用绝热材料将钢瓶封闭保护起来的话,这气体就可以近似地看作是孤立系统。
第二类叫封闭系统,就是指那些与外界环境有能量交换,但没有物质交换的系统。例如,从宏观上看,地球就是一个近似的封闭系统,它与太阳有能量交换,太阳每时每刻都将大量的光和热射向地球,但是,地球与太阳却没有物质交换,只有极少数从天外飞来的陨石,而这些陨石的质量相对地球那巨大的质量来说,是微乎其微的。所以,可以近似地认为地球与周围环境没有物质交换。
第三类是开放系统,它们与外界环境既有能量交换,又有物质交换。世界万物中,属于开放系统的占了大多数,小到细胞,大到动物、植物乃至人,都属于开放系统。甚至人类社会、工矿企业等也都是开放系统。
普利高津认为,生物体的非平衡性质导致它们能利用外界的能量流和物质流去建立和维持生命的功能和结构的有序。这种在非平衡状态下,通过系统与外界进行物质交换和能量交换而形成(或维持)的新的、稳定的、充满活力的结构,普利高津称之为耗散结构。