37第三代生命科学论之——人是典型的耗散结构

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第九章非平衡系统的自组织理论：耗散结构

第九章非平衡系统的自组织理论：耗散结构第九章非平衡系统的自组织理论:耗散结构一、耗散结构理论的产生及发展(一) 耗散结构的概念在开放和远离平衡的条件下，在与外界环境交换物质和能量的过程中，通过能量的耗散和内部的非线性动力学机制及涨落的触发和推动下形成并保持下来的宏观时空有序结构称为耗散结构。

耗散结构理论指出，一个远离平衡的开放系统(力学的、物理的、化学的、生物的、社会的、经济的系统)，通过不断地与外界交换物质和能量，在外界条件的变化达到一定的阈值时，可能从原有的混沌无序的混乱状态，转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。

耗散结构理论就是研究耗散结构的性质以及它的形成、稳定和演变规律的科学。

它的研究领域是物质系统的复杂性，即物质系统各层次或层次之间的非线性复杂关系。

其研究对象是开放的非平衡自组织系统。

着重考查在一定外界条件影响下的非平衡开放系统是如何通过自身的非线性相干反馈和协同作用，自发地形成宏观有序的自组织结构的。

它的建立和发展，使人们对自然界的发展有了一个比较完整的认识:在平衡态附近系统的发展行为倾向主要是趋向平衡态，并伴随着无序的增加和结构的破坏。

在远离平衡态的条件下，系统的发展过程则可能出现突变，导致新结构的形成和有序度的增加。

(二) 耗散结构理论的产生耗散结构:,,,,,,,,,,, ,,,,;,,,,:是比利时物理学家普瑞高津(，(,,,,,,,,,)于1969年在一次“理论物理与生物学” 的国际会议上首先提出的一个概念。

1971年普瑞高津与格兰道夫(,(,,,,,,,,,,)合著的《结构、稳定与涨落的热力学理论》较为详细地阐述了耗散结构的概念及其热力学理论，并将之应用到流体力学、化学和生物学等方面，引起了人们的广泛重视。

1977年普瑞高津和尼科里斯(,(,,;,,,,)在《非平衡系统的自组织》一书中对其研究成果进行了系统的总结，推动了耗散结构理论与非线性热力学的进一步发展。

耗散结构的理论形式是以普瑞高津为首的布鲁塞尔学派二十多年来从事非平衡热力学统计物理研究结出的成果。

耗散结构论

• 熵变克劳修斯的热力学熵：热量从高温物体流向低温物体是不可逆的。克劳修斯引入了熵的概念来描述这种不可逆过程。一个系统的熵等于该系统在一定过程中所吸收（或耗散）的热量除以它的绝对温度。可以证明，只要有热量从系统内的高温物体流向低温物体，系统的熵就会增加： S =∫dQ1/T1+∫dQ2/T2 假设dQ1是高温物体的热增量，T1是其绝对温度； dQ2是低温物体的热增量，T2是其绝对温度，则：dQ1 = -dQ2，T1>T2 于是上式推演为：S = |∫dQ2/T2|-|∫dQ1/T1| > 0 这种熵增是一个自发的不可逆过程，而总熵变总是大于零。孤立系统的熵总是趋于增大，也称为熵增原理
19世纪存在着两种对立的发展观,一种是以热力学第二定律为依据推演出的退化观念体系，它认为，由于能量的耗散，世界万物趋于衰弱，宇宙趋于“热寂”，结构趋于消亡，无序度趋于极大值，整个世界随着时间的进程而走向死亡；另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系，它指出生物进化的结果是种类不断分化、演变而增多，结构不断复杂而有序，功能不断进化而强化，整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。显然，物理学与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗？为此，物理学家普利高津创立了“耗散结构论”，他认为，无论是生命物质还是非生命物质，应该遵循同样的自然规律，生命的过程必然遵循某种复杂的物理定律。
热力学：孤立系统—能量退化生物学：开放系统—物种进化
退化（克劳修斯）Βιβλιοθήκη 为什么在自然界中好像一切都在井然有序的进行着呢？
究竟谁的观点代表着世界大系统的发展方向呢？

耗散结构理论及应用【优质最全版】

告宣传让更多的人了解自己，从而增加自身品牌的受众耗散结构理的论出指现出都，是系以统这从种无临序界状点态附过近渡的到突这变种方耗式散实结现构的有。几个必要条件：
耗散结构理论成的功崛的起解，释使了人复们杂看系到统多在学远科离互平相衡渗态透时的出边现缘耗学散科结与构横这跨一各自学然科现的象横，断已科在学解正释如和雨分后析春流笋体般、出激现光，器并、取电得子越回来路越、显化著学的反地
耗散结构理论指出，系统从无序状态过渡到这种耗散结构有几个必要条件：
一、系统必须是开放的，即系统必须与外界进行物质、能量的交换；
二、系统必须是远离平衡状态的，系统中物质、能量流和热力学力的关系是非线性的；
三、系统内部不同元素之间存在着非线性相互作用，并且需要不断输入能量来维持。
耗散结构理论的应用
比较详细的阐明了耗散结构的热力学理论。1971年— 1977年耗散结构的研究有了进一步发展，这包括用非线性数学对分叉的讨论，从随机过程的角度说明涨落和
耗散结构的联系。1977年普利高津等人所著《非平衡系统中的自组织》一书就是这些成果的总结。之后，耗
散
结
构
理论的研究又有了新的发展，主要是用非平衡统计方法，考察耗散结构形成的过程和机制，讨论非线性系统的特性和规律，以及耗散结构理论在社会经济系统等方面的应用。
非线性：
系统产生耗散结构的内部动力学机制，正是子系统间的非线性相互作用，在临界点处，非线性机制放大微涨落为巨涨落，使热力学分支失稳，在控制参数越过临界点时，非线性机制对涨落产生抑制作用，使系统稳定到新的耗散结构分支上。
开放性：
在开放的系统中，靠与外界的能量和物质交换产于孤立系统，由热力学第二定律可知，其熵不减少，不可能从无序产生有序结构。

耗散结构论

在新技革命浪潮中代科学方法从系统论、控制论和信息论发展到耗散结构论‘dis-siPativestructuretheory)、协同论(SynergeticS)、突变论(Catastrophetheory)。

有人把前三者叫作“老三论”，后三者叫作“新三论”。

这种称谓有一定道理，但不够确切。

其实，“新三论”是系统论的继续与发展，不如统称“系统科学”为好。

系统科学发展到耗散结构论、协同论和突变论，标志着现代科学技术已进入高一层次的综合化、整体化的新阶段。

它们是人们认识客观事物内在因素及其与外部环境多维联系的有力工具，在情报学研究中已得到初步应用。

一、耗散结构论概述’1.古代的混沌一有序观中国古代哲学家认为自然界是从毫无秩序的一片混乱发展起来的。

在古人看来，世界之初“混沌相连，视之不见，听之不闻”，后来盘古开天辟地，使清者上升为天，浊者下沉为地，从而形成天地分明的秩序。

在印度古代世尊歌中，把上帝称为世界上最完美的东西，后来上帝创造出来的人，就不如上帝那样完美有序了，而人再繁衍下来的后代越来越不完美，越来越混乱了。

你若不信，就挣开眼睛看一看吧，世界上到处是饥饿、灾荒、欺诈和战争。

上述的看法反映了古代两种混沌一有序观:一种认为事物发展越来越有序;另一种认为事物发展越来越混乱。

2.无序与有序的概念什么是无序呢?无序就是混乱，指事物内部诸要素或事物之间混乱而毫无规则的组合，以及事物转化的无规则性。

什么是有序呢?有序指事物内部诸要素或事物之间有规则的组合、联系和转化。

如作物春生夏长，秋收冬藏，应时按节，花开花落，四季循环，周而复始。

自然界的事物究竟是从无序向有序发展，还是从有序向无序发展，这个问题在科学家中引起争论，典型的代表是克劳修斯与达尔文之争。

3.克劳修斯与达尔文之争克劳修斯(ClausiusR.)是著名的物理学家。

他认为世界是从有序向无序退化。

由他发现的热力学第二定律就是明证。

什么是热力学第二定律呢?首先，我们介绍一个物理量一嫡。

耗散理论与素质教育

耗散结构理论与全面实施素质教育耗散结构理论简介耗散结构理论是比利时具有哲学思想的著名科学家普里高津提出的，他坚信世界总是不断向上变化、发展的，自然界应该存在着从无序向有序转化的规律。

他是从一种叫“贝纳德花样”的现象中得到的启示：开水将沸腾前，会出现许多水泡，若仔细观察，会发现这些水泡呈六角形蜂窝状的有序状态，其中心液体向上流动，边缘液体向下流动，形成热量的对流，这就是“贝纳德花样”。

普里高津发现，这种有序结构必须靠外界不断供给热量才能维持，一旦加热停止，结构就遭破坏。

因此，它不同于像晶体那样“死”的有序结构，而是一种“活”的有序结构，要求不断地同外界发生物质与能量的交换，即“吐故纳新”。

普里高津把这种要不断从环境中吸收物质与能量，并且在物质和能量的消散中才能维持的有序结构，称为耗散结构。

耗散结构理论的创立，为解释生命现象提供了一把很好的“钥匙”。

因为生命就是通过新陈代谢、吐故纳新，不断保持有序状态的，就是一种耗散结构。

这为用物理、化学的方法研究生命现象和生物进化开辟了道路。

耗散结构理论被认为是20世纪70年代最辉煌的科学成就之一，普里高津被人们称为“生命热力学的诗人”，并在1977年获得诺贝尔化学奖。

耗散结构理论还证实了世界是一幅井然有序的图景，无序可以转化为有序的图景。

正是这种转化，为非生命界跨向生命界架设了“桥梁”。

这个理论在社会科学领域，也有着重要的应用意义。

一座城市，就可以看作是个“耗散结构”，必须由外界提供粮食、燃料、蔬菜、原材料等物质和能量，同时又输出产品和废物，才能保持稳定，才有生命力。

否则，就会陷于混乱之中而瘫痪。

一个社会，也就是耗散结构。

社会、国家都应该开放，不能闭关自守。

因此，世界是美的，有秩序的；而这种美和秩序性，就在于世界是一个开放型的耗散结构，它在不停地运动、变化、发展；它具有动态的美，活的美，即最生动的美。

素质教育是个耗散结构关于素质教育的理论建构，研究者多是在人文科学层面上研究，辅以心理学层面的生理解剖学的知识，很少有人全面从自然科学层面，利用自然科学现象再现的客观规律进行相关探讨。

耗散结构与中医学关系浅识

耗散结构与中医学关系浅识耗散结构理论指出，一个远离平衡态的开放系统，通过与外界不断交换物资、能量和信息，从外界获得负熵流来抵消自身的熵产生，在外界条件的变化达到一定阈值时，能从原来无序的混沌状态转变为稳定有序的结构，即耗散结构。

本文拟从耗散结构形成的条件和机制来探讨其与中医学的关系。

一系统从无序走向有序，必须处于远离平衡的状态。

这里的平衡是热力学的平衡，指系统中各物理量都达到一致，如系统中温度处处相等称为热平衡，压力一样称为力平衡，浓度和组分不变称为化学平衡等。

在热力学的平衡态或近平衡态，都不会产生有序结构，只有远离平衡态的系统才能从无序的初态，跃迁到新的有序状态。

对人体来说，平衡就意味着死亡，只有远离平衡，才能保持有序化的生命。

所以普里高津强调“非平衡是有序之源”。

中医也有类似非平衡的描述，并给它冠以东方特色的名字——“阴阳”。

阴阳将复杂的万事万物以及事物内部的各要素概括为互相对立而又互相统一的两个方面．而且把他们的对立统一看成宇宙间万物产生、发展和变化的普遍规律。

以人体而论，头为阳、足为阴，背为阳、腹为阴，气为阳、血为阴，卫外为阳、内守为阴，阴阳两者具有不同的特性和数量。

这本身就是耗散结构的非平衡。

阴阳是人体赖以生长的基础，二者缺一不可，正所谓“孤阴不生，孤阳不长”。

例如，单纯的卵子不可能发育成胚胎，只有男女交媾，形成受精卵以后，有了阴阳的非平衡，才能通过与外界的交流而不断发育成为有鼻子有眼、有胳膊有腿、有寤有寐的有序的人体。

《索问·生气通天论篇》中“夫自古通天者，生之本，本于阴阳”与普里高津的“非平衡是有序之源”有异曲同工之妙。

二产生有序结构的系统，必须是一个开放的系统．即系统内外环境之间要有物质、能量、信息的交换与流通，并且必须使系统从外部输入的负熵流绝对值大于系统内部的熵产生，从而逐步减少系统的熵。

熵增加的过程是一个质和能量从不均匀状态到均匀状态的过程，也就是一个从有序到混乱的过程。

46思维模型：耗散结构理论一物理界和生物界的大一统理论

46思维模型：耗散结构理论一物理界和生物界的大一统理论美国学者里夫金和霍华德1981年出版了《熵：一种新的世界观》的著作，书中宣称，牛顿的机械论世界观行将消失，统治人类各方面的将是熵的定律，即热力学第二定律。

德国物理学家和数学家，热力学的主要奠基人之一鲁道夫·克劳修斯，最早提出了熵的概念。

熵概念的提出是19世纪科学思想的巨大贡献，他的意义完全可以和达尔文生物学中提出的“进化”相媲美，它说明了一个孤立系统朝着均匀、无序简单、趋向平衡态的方向演化，这实际上一种退化的方向，克劳修斯把这一个理论推广到全宇宙，得出了“宇宙热寂说”的悲观结论。

“热寂说”利用热力学第二定律中的“熵增加原理”，将整个宇宙当成一个孤立系统，认为宇宙的熵会趋向极大，最终达到热平衡状态，即宇宙每个地方的温度都相等。

“热寂说”引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的争论。

由于涉及到宇宙未来、人类命运等重大问题，因而它所波及和影响的范围已经远远超出了科学界和哲学界，成了近代史上一桩最令人懊恼的文化疑案。

达尔文的“进化论”描述的是系统从无序到有序，有简单到复杂，有低级到高级，由无功能到有功能，多功能到有组织的方向演化，这是一个进化的过程，在生物界和人类社会这种进化尤为明显，于是产生了克劳修斯和达尔文的矛盾，进化和退化的矛盾，生物界和人类社会遵循着完全与物理界两个不同的规律，一个是进化，一个是熵增。

牛顿用他的经典力学“把分割天体和地球之间的壁垒推到，并且把两者结合起来，统成为一个整体的宇宙。

”而世界被一分为二：其一是物理世界，这个世界是简单的、被动的、僵死的，不变的可逆的和决定论的量的世界；另一个世界是生物界和人类社会，这个世界是复杂的、主动的、活跃的、进化的，不可逆和非决定论的质的世界。

物理世界和生命世界之间存在着巨大的差异和不可逾越的鸿沟，它们是完全分离的，从而伴随而来的是两种科学，两种文化的对立。

怎样把二者统一起来呢？能够用物理学的观点来全面的解释生命系统的演化进程，使生物学成为研究生命系统的“物理科学”，实现自然科学大的统一。

37第三代生命科学论之——人是典型的耗散结构

《第三代生命科学论》之——人是典型的耗散结构作者：颜丙强张涛人是典型的耗散结构，从耗散结构理论来理解人的开放、非平衡、负熵、物质与能量的耗散，会看到人的健康与疾病的许多纵深层面，大大地加深对于健康与疾病的深层本质的认知。

一、人具备耗散结构的严格条件18世纪的“机器医学模式”，强调人是机器。

而进入20世纪以来，科学家越来注意到人不是机器。

为什么？人不同于机器的最为深刻的本质是，人是耗散结构，而机器不是耗散结构。

机器远离耗散结构的三个基本条件：1、它是封闭系统，不是开放系统，机器不能与环境有物质、能量交换，否则就会瓦解；2、它是平衡系统，必须保持热力学的平衡条件，不然，机器内部和机器外部就不平衡，就发生物质与能量的交换，交换的结果就是机器的瓦解；3、不存在非线性相互作用，不能从环境输入物质和能量转化组织为机体自身，没有负熵产生，不能自己升高有序度。

人是耗散结构的基本条件:1、人体是开放系统，与环境有物质、能量、信息交换，一旦这些交换失常或终止，人体就失常或瓦解；2、人体是远离热平衡的，无论在机体内部之间，还是机体与环境之间，都是非平衡的，因此才有强烈的物质、能量交换。

3、人体存在极其大量、复杂的非线性相互作用，把从环境输入的物质、能量进行多方面、多层次的转化，形成负熵产生过程，一方面建设自身、升高和保持机体的有序度，另一方面储存自由能，为生命活动提供有效能量。

二、人的生命的非平衡有序稳定人作为典型的耗散结构，需要特别注意人的耗散结构的以下特点。

1、人的机体的稳定是高有序度的稳定。

虽然孤立地从稳定性上看，人与机器有些相似之处，但是，在稳定的有序度上，却有着天壤之别。

人在分子水平、细胞水平、组织水平、器官水平、整体水平，其有序化、组织化程度之高，是迄今世界上能看到的唯一的，人的稳定性是建立在高度有序的水平上的。

2、人的机体的有序稳定是靠耗散物质、能量建立和维持的。

机器是人工制造的，遵循热力学第二定律，只有熵增加，没有负熵产生，不可逆的走向无序化、老化。

耗散结构理论与人体功能态

耗散结构理论与人体功能态中华气功必须与现代科学对话，耗散结构理论或许是对话的一种语言。

一、气功与现代科学的对话近百年来，气功一直被经典科学——它是以牛顿力学为基础的——拒之于门外，它不承认气功是科学的，是客观实际存在的物质现象。

近几年来，气功开始与科学对话了。

不少知识分子及科学家开始练功并研究气功。

用现代科学方法所进行的许多实验，也已经捕捉到气功现象中的某些共生效应，也就是气功色法中揭示出来的某些现象。

例如：气功师发放出来的外气中包含有“受低频调制的红外辐射”，而普通人的手掌中发出的红外辐射却是一条起伏很小的水平线；气功师发放的外气中有明显高于常人的次声波，它作用于病人后，病人的血管中可测出高振辐的次声波；气功师发放外气时，在发功部位附近，可以测出高达几个高斯的磁场强度，而普通人的人体磁场十分微小；气功外气可以改变液晶的双折射，使正常光束增强，非正常光束减弱等………。

但是，这一切都还没有揭示出气功现象的本质。

你不能就以此下个结论说，“炁”(音气)是电波或是磁波或是次声波……这一切只能说明气功开始与科学对话了，并且它向经典科学提出了挑战!冯理达等和包桂文合作进行的外气对细菌作用的实验表明，样品是增殖还是被杀伤，全在发气者发气时“生”或“杀”一念之间。

热释光片和胶片实验则进一步证明，“意”对离体的“气”起着控制作用。

这一点是经典科学无法接受的。

经典科学必须变革，正如普里戈金所说：“那种在历史上曾经推动过西方科学发展的简单性在今天很难再维持下去了，……把一切自然物归入少数几个‘永恒’定律中的企图今天也必须抛弃。

”【2】本文就是笔者在练功过程中借内求法获得的现象，根据近代科学思想所进行的思考。

二、普里戈金的耗散结构理论热力学第二定律指出：对于一个孤立的热力学系统，它的熵总是在增加着的，并最终达到平衡态。

但是，自然界中存在的系统经常不是孤立的，而且实际上正因为它们是开放的，它们才得以存在。

它们是依靠不断地与外界环境进行物质、能量和信息的交换来维持的。

第三代生命科学论之“整体论-还原论-系统论”螺旋发展

《第三代生命科学论》之——“整体论-还原论-系统论”螺旋发展作者：颜丙强张涛还原论是整体论的辩证否定，系统论又是对还原论的辩证否定，科学的思维方式出现了“整体论-还原论-系统论”的三段论螺旋发展，在前进、上升中表现出深刻的内在继承性和历史逻辑性。

1、正确认识整体论、还原论、系统论三种思维方式之间的关系要正确地认识和理解整体论、还原论、系统论三种思维方式之间的关系。

一方面，要认识从古代整体论到近代还原论，再到现代系统论，是思维方式发展的历史必然。

另一方面，又要正确认识整体论、还原论、系统论三种思维方式之间的内在联系与原则差别。

在今天，要特别注意认清从还原论向系统论转变的必然性，以及系统论思想原则上区别于还原论思想的根本特征。

一种说法，系统论是整体论与还原论的相加或统一。

这种概括有一定道理，强调了系统论吸收了整体论和还原论的各种合理内核，是基于又高于整体论与还原论的。

但是，这样讲述抹杀了系统论的新发展及其与整体论、还原论的原则性区别。

系统论不但吸收了整体论和还原论的所有合理内核，而且克服了整体论和还原论的局限，更重要的是，它有了新的创造，提出了只属于系统论的全新的观点和方法，这主要体现在系统论所特有的基本原理中。

系统论是一种划时代的新发展，已经在螺旋式发展轨迹上进到了高一层次。

2、系统论与整体论的联系与区别系统论吸收并发展了整体论的整体观点，强调了整体与部分的原则性差别，把注意的重心放在系统整体上。

但是，整体论没有打开整体，不了解整体内部的复杂内容，更不了解整体性的根源。

系统论对整体的研究吸收了还原论的合理内核，打开了整体，认识了整体内的各种复杂情况，克服了整体论的局限。

同时，又克服了还原论在把整体分解为部分时，割断和破坏各种相互关系的局限，揭示了相互关系的存在及其重大意义，并从更深层次上揭示出相互关系的有序性机制和自组织机制，阐明了系统的整体性的根源和达到整体最佳的途径，因而具有更加完备的性质。

3、系统论与还原论的联系与区别系统论是在还原论思维方式的基础上发展而来的，它吸收了还原论的一切合理内核。

耗散结构理论

耗散结构理论.txt 耗散结构理论可概括为：一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。

这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构”(dissipative structure)。

可见，要理解耗散结构理论，关键是弄清楚如下几个概念：远离平衡态、非线性、开放系统、涨落、突变。

协同论协同学（Synergetics）协同学亦称协同论或协和学，是研究不同事物共同特征及其协同机理的新兴学科，是近十几年来获得发展并被广泛应用的综合性学科。

它着重探讨各种系统从无序变为有序时的相似性。

协同论的创始人哈肯说过，他把这个学科称为“协同学”，一方面是由于我们所研究的对象是许多子系统的联合作用，以产生宏观尺度上结构和功能；另一方面，它又是由许多不同的学科进行合作，来发现自组织系统的一般原理。

客观世界存在着各种各样的系统；社会的或自然界的，有生命或无生命的，宏观的或微观的系统等等，这些看起来完全不同的系统，却都具有深刻的相似性。

协同论则是在研究事物从旧结构转变为新结构的机理的共同规律上形成和发展的，它的主要特点是通过类比对从无序到有序的现象建立了一整套数学模型和处理方案，并推广到广泛的领域。

它基于“很多子系统的合作受相同原理支配而与子系统特性无关”的原理，设想在跨学科领域内，考察其类似性以探求其规律。

哈肯在阐述协同论时讲道：“我们现在好像在大山脚下从不同的两边挖一条隧道，这个大山至今把不同的学科分隔开，尤其是把‘软’科学和‘硬’科学分隔开。

”协同学的创立者，是联邦德国斯图加特大学教授、著名物理学家哈肯（H旽aken）。

1971年他提出协同的概念，1976年系统地论述了协同理论，发表了《协同学导论》，还著有《高等协同学》等等。

耗散结构理论简介

耗散结构理论简介耗散结构理论是研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种科学方法论。

系统科学领域中把耗散结构论、协同论、突变论合称为“新三论”。

而将系统论、控制论和信息论合称为“老三论”。

系统论、控制论和信息论是二十世纪四十年代先后创立并获得迅猛发展的三门系统理论的分支学科。

虽然它们仅有半个世纪，但在系统科学领域中已是资深望重的元老，合称“老三论”。

人们摘取了这三论的英文名字的第一个字母，把它们称之为SCI论。

耗散结构论、协同论、突变论是二十世纪七十年代以来陆续确立并获得极快进展的三门系统理论的分支学科。

它们虽然建立晚于“老三论”，却已是系统科学领域中年少有为的成员，故合称“新三论”，也称为DSC论。

耗散结构论还与协同论一起构成了协同管理科学应用的理论基础。

耗散结构林理论由比利时布鲁塞尔学派著名统计物理学家普里高津(I.Prigogine)提出并创建。

1969年“理论物理学和生物学”国际会议上，普利高津发表了论文《结构、耗散和生命》首次正式提出耗散结构的概念。

因为创建耗散结构理论普利高津荣获1977年诺贝尔化学奖。

耗散结构是指处在远离平衡态的复杂系统在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成的一种新的有序结构。

“耗散”一词起源于拉丁文，原意为消散，在这里强调与外界有能量和物质交流这一特性。

耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出来的。

长期以来，人们只研究平衡系统的有序稳定结构，并认为倘若系统原先是处于一种混乱无序的非平衡状态时，是不能在非平衡状态下呈现出一种稳定有序结构的。

普利高津等人提出：一个远离平衡的开放系统，在外界条件变化达到某一特定阈值时，系统通过不断与外界交换能量与物质，就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态，这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称之为“耗散结构”。

这种学说有力地回答了开放系统如何从无序走向有序的问题。

耗散结构理论被成功地应用到物理、化学、生物、社会系统。

39第三代生命科学论之――人体系统

《第三代生命科学论》之——人体系统的自组织原理作者：xxxx一、系统自组织理论与自组织原理人的机体的自主性是一种客观存在，医学需要充分地认识和掌握它，现代系统科学的系统自组织理论为这个方面的研究提供了最新的理论和方法，把系统自组织原理运用于人的研究，不但可以深刻地阐明第三代生命科学的自主性原理的科学性，而且可以大大开拓防治学的发展道路。

1.系统自组织理论的主要成就系统自组织理论是研究系统的自组织机制和规律的学说，是现代系统科学的重要组成部分，其主要学科是耗散结构理论、协同学、超循环理论等。

贝塔朗菲的一般系统论的动态性原理实际上已经提出了系统的自组织问题。

他指出，系统的有序稳定的建立和维持是一个动态过程，其源泉不在上帝或什么外力，而在于过程本身；系统的类似机器的结构不是系统有序稳定的最终理由，其真正根源在于系统内部的非线性相互作用及其与外部涨落之间的相互作用。

20世纪60年代以来，系统科学特别是系统自组织理论对系统有序化的自组织机制和规律的认知越来越深入。

第一次对系统的自组织机制作出具体的科学解释的，是普利戈津的耗散结构理论。

该理论揭示了系统在耗散物质能量的过程中，出现负熵产生，系统由无序走向有序，建立起耗散结构那样的有序稳定系统。

其基本结论是：耗散导致有序。

德国物理学家哈肯创立的协同学，从统计物理学的角度揭示了系统的自组织机制，其基本结论是：协同导致有序。

该理论指出，系统内部存在大量子系统的情况下，子系统之间的协同作用使子系统组织走向有序化，形成宏观尺度上有序化的空间结构、时间结构或功能结构。

协同学特别着重研究这种有序结构是如何通过自组织的方式形成的。

德国生物物理学家艾根创立的超循环理论，研究并揭示了生物大分子的自组织机制，其基本结论是：超循环导致有序。

它研究发现，在生物起源和进化的化学阶段与生物阶段之间，有一个生物大分子自组织的阶段，把生物大分子组织成为生命形态的，是超循环机制。

超循环是能够积累、保持、处理遗传信息的大分子组织的最低要求，它可以从任何混乱、无规则的状态开始，把生物大分子组织为有序化。

生命科学与人类文明课后答案

a生命现象与文明发展（一）1生物大爆炸发生的时间大概是（D、5亿年前）。

2生物进化过程中，蛋白质生命可以从水里爬上陆地的条件是（A、臭氧层）形成以后。

3根据考古所得的化石，地球上的生命大概产生于（C、35亿到38亿年前）。

4原核生命大概经过了10到20亿年形成了真核生命。

（是）生命现象与文明发展（二）1下列关于生物进化发展的过程，说法正确的是（D）。

A、它是自然变异和选择的协同B、它是从低级到高级的C、它是从水生到陆生的D、以上都对2生物进化过程中，人类产生于（D、400万年前）3人类物种的进化顺序依次是：非洲南猿、直立人、能人、智人。

（否）4DNA的化学本质是脱氧核糖核酸。

（是）生命现象与文明发展（三）1人体的细胞大概有（D、200万亿个）。

2生物体是由（D、蛋白质和核酸）等分子组成的一个复杂体系。

3在各类元素中，地球上的生命以（A、碳）作为骨架。

4人类的身体中间有（C、7）是水。

生命现象与文明发展（四）1下列关于克雷格·温特尔说法不正确的是（C、他合成的人工支原体没有借用天然的支原体外壳）。

2生物的基本属性是（D）。

A、生长发育B、新陈代谢遗传繁衍C、应激性、运动适应性和内稳态D、以上都对3所谓的新陈代谢就是指生物的一生都与外界不断地进行物质和能量交换。

（是）4高等生物都有内稳态，以此适应外界的变化。

（是）生命现象与文明发展（五）1人类的文明可以分为物质文明和精神文明。

（是）2文明的一个基本点是财富积累。

（是）生物多样性与生物系统演化（一）1（D、昆虫）的变异系数大，种间隔离多，是地球上最多的物种。

2生物多样性是（D）。

A、物种多样性B、遗传多样性C、生态系统多样性D、以上都对3突变的结果是自然选择，自然选择包括（B、物理机制和生物机制的自然选择）。

4对于有性生殖的生物，我们用（C、生殖隔离）作为总的物种界别方法。

5物种起源的要素是巨大的繁殖能力和生物体本身的遗传变异。

（是）6高等生物的物种种数比低等生物物种种数多。

耗散结构理论角度的中医人体生命信息现象

耗散结构理论角度的中医人体生命信息现象随着越来越多的人开始关注中医，耗散结构理论在这个领域也引起了人们的关注。

耗散结构理论是由名为Illya Prigogine的物理化学家提出的，它是研究开放复杂系统如何自组织和演化的一种理论，与生命科学的研究密切相关。

本文将从耗散结构理论的角度分析中医的人体生命信息现象。

一、中医人体生命信息现象概述中医强调“整体观”，认为人体内外之间是相互作用的整体。

中医的“生命信息”就是指人体自身的生命活动所包含的信息，包括心脏跳动、呼吸、血液循环和神经传导等。

中医强调调节身体各个方面的平衡来达到治病的目的。

因此，中医的治疗方法往往包括针灸、中草药、膳食疗法和气功等方法。

在中医的传统理论中，人体内的各个器官、经络和气血都是相互联系的。

比如，中医认为肺、大肠、肝、胆、胃、脾、心、小肠、膀胱、肾、三焦、心包、膜衣都是人体的正常器官。

这些器官之间的相互作用是通过“经络”来实现的，经络是人体内部的一种生命体征，与阳气和阴气的相互作用有关。

中医认为这些器官和经络之间的相互作用可以影响人体的健康和疾病。

二、耗散结构理论耗散结构理论是描述有机体（人体）自组织和演化的一种理论。

耗散结构理论最初是由布鲁尔和拉文德提出的，后来由Prigogine等人进一步发展，成为一个重要的自然科学理论。

耗散结构理论认为，开放复杂系统处于稳态时，必须从环境中摄取能量才能维持内部稳态。

开放复杂系统中的稳定态是通过自组织过程产生的。

这种自组织过程被称为“耗散结构”，它包括两个过程，即非平衡系统中不可逆过程（例如分子扩散）和自组织过程（例如分子聚集）。

通过这些过程，能量可以在不同的容器之间转移，这样整个系统就可以达到内部稳定性。

除了内部稳定性之外，耗散结构还表现出其他一些特征。

耗散结构通常都是动态稳定的，它们可以通过扰动来调整自身以适应不断变化的环境。

此外，耗散结构还表现出一定的变异性，这是因为它们需要逐渐适应新的环境。

第三代生命科学论之——系统思维是中国传统思维的主干

第三代生命科学论之——系统思维是中国传统思维的主干《第三代生命科学论》之——系统思维是中国传统思维的主干作者：颜丙强张涛人类文明有五大发源地，即古中国、古印度、古巴比伦、古埃及、古希腊，在几千年的历史中，从古代开始的文明一直不中断地持续发展至今的，只有中国。

中国的文明丰富多彩，所形成的思维方式与其他文明特别是西方文明非常不同，系统论思维是中国传统文明中的奇葩。

中国传统系统思维的基本特征中国与西方在许多方面存在着重大差异，思维方式的差异可以说是最为深刻的一方面，它内在性地影响着其他方面的差异。

在中国的全部发展史上，思维方式的内容丰富多彩，也具有多样性，人们可以从不同侧面来分析中国思维的一些特色，但是，在多样性中却存在着一种内在的统一性，一种内秉的本质特征，即以朴素的系统思想为主干。

对中国思维方式与西方思维方式之间的差异，全世界都早已公认并作了大量研究，对西方思维方式的性质和特点也早有较为明确的界定，而对于中国思维方式的性质和特点的认识和界定，却长期没有一种确切、公认的概括，有的称为朴素辩证法，有的称为有机论，有的称为整体论，有的称为“女性”或“阴性”主义等等。

直到20世纪80-90年代，随着系统科学在中国的传播与研究，才越来越清楚地认识到中国传统文化的本质特征是系统论性质的，这是与西方原子论、还原论思维方式的原则性区别。

1、历史发展轨迹不同于西方从科学思维的层次看，西方的思维方式基本上是沿着这样一条轨迹发展的：古代是整体论，近代是还原论，现代正在向系统论发展。

但是，中国的情况有特殊性，由于中国社会的历史变革和断代与西方并不同步，特别是没有西方那样的近代历史，社会、经济、政治、思想、文化都与西方有着一些根本性差异。

中国社会几千年来在一个连续性极强的文化形式中延续到今天，因而，中国思维方式的发展也就有了自己的轨迹。

中国古代没有原子论那样的思想，没有产生原子论的思想基础，没有发生欧洲的文艺复兴、资产阶级革命、科学技术革命，因此没有发展还原论思维，而是经过几千年的积累，发展了朴素的系统论思维。

耗散结构理论

但是普利高津认为，现代科学的发展也为我们带来“某种更加普适的信息”，这种信息关系到人与自然以及人与人之间的相互作用。经典自然观之所以主张人与自然完全分开，原因在于它主张自然过程在本质上是可逆的，自然规律具有普适性和客观性，唯此，人才能以观念、旁观者的身份去认识它。耗散结构理论表明，自然的演化是一种不可逆过程，人类对自然的认识也是在这不可逆中进行的，人类不可能脱离这个不可逆过程而去研究不可逆过程的问题。“虽然可逆过程与不可逆过程的区别是一个动力学问题而且并不涉及宇宙学的论据，生命的可能性、观察者的活动却不能从我们恰好身在其中的宇宙环境中分离出来。”[4] 可以说，由不可逆的发现所暗示的动力学变化，使我们对玻尔的著名论断有了新的认识：在这个世界上我们既是演员又是观众。我们对世界的描述，“是一种对话，是一种通信，而这种通信所受到的约束表明我们是被嵌入在物理世界中的宏观存在物。”[3]
产生耗散结构，除了要求一个远离平衡态的系统从外界吸收负熵流以外，还需要系统内部各个要素之间存在着非线性的相互作用。这种相互作用会使系统产生协同作用和相干效应，通过随机的涨落，系统就会从无序转为有序。反之，如果系统处于平衡或近平衡态，则涨落是破坏系统有序的因素，它会使系统向无序方向发展。
这样，耗散结构论把物理学推进到非平衡态热力学的发展阶段，实现了知识从动力学向热力学、从热力学到生物学的过渡。
从近代科学以存在的、被组织的眼光看待自然，到以演化的、自组织的眼光看待自然，是一次重要的科学革命，它标志着科学研究重心的转移。其中，耗散结构论是这一转移的典型代表。这包括以下两个方面：
一方面，从整个科学的发展历程看，普利高津冲破了关于孤立系统、封闭系统的习惯思维的束缚，从有关开放系统的研究入手，并根据热力学第二定律，讨论了自然界的发展方向问题。在19世纪，关于自然界的发展方向有两种对立的观点。克劳修斯认为，自然界的发展是从有序到无序，从复杂到简单，最后达到宇宙“热寂”的退化过程。达尔文则认为，生命从单细胞到人类的发展是从无序到有序、从简单到复杂的进化过程。从现象上看，生命世界和物理世界似乎有着完全不同的规律和发展方向，这就产生了热力学和进化论的矛盾。耗散结构理论指出，一个开放系统通过与外界交换物质和能量，可以从外界吸收负熵流抵消自身的熵产生，使系统的总熵保持不变或逐步减少，实现从无序向有序的转化，从而形成并维持一个低熵的非平衡态的有序结构。这就表明，自然界中两种相反的发展方向可以在不同条件下存在于同一个总过程之中，并在这个意义上解决了进化与退化的矛盾。

【化学史话】-普里高津与耗散结构论

【化学史话】普里高津与耗散结构论普里高津（I.Prigogine）比利时物理化学家。

1917年1月25日生于莫斯科。

1934年进入布鲁塞尔大学攻读化学，1941年获博士学位。

1947年任该校教授。

1977年荣获诺贝尔化学奖。

2003年5月28日病逝。

普里高津从小兴趣广泛，对历史、考古学、文学和音乐都有所涉猎。

17岁时，当他看到一本关于大脑的化学组成的书后，决心献身化学。

普里高津对非平衡态热力学的探索热情是被他的大学老师对热力学第二定律的独特理解所激发的。

该定律的中心内容是判断自发变化的方向和限度，并认为，在孤立体系中不可逆过程的发生必然是熵增加过程，最终达到平衡态，表现为从有序到无序。

大千世界，难道所有的变化都是如此吗？普里高津发现生物体系就不一样，人类从细胞到胚胎，通过摄取营养变成有序的大分子蛋白质，进而形成耳朵、眼睛、四肢等高度对称的结构。

达尔文(C.R.Darwin)也在生物进化论中，用大量事实说明，从生命的低级形式到高级形式，生物世界是不断地趋于有序。

生物进化与热力学第二定律之间为什么存在如此巨大的鸿沟呢？普里高津萌生了要弄清其中缘由的想法，试图寻找内在的统一规律。

这是一个极其大胆的想法，在此之前的经典热力学毕竟应用了百余年，它主要研究平衡态的性质，而自然界的生物体系多为开放的、非平衡的。

因此，开展非平衡态热力学研究是普里高津确定的行动方向。

但他深知从事这样的科学研究单枪匹马不行，必须组织跨学科小组，这就是布鲁塞尔学派形成的由来。

他们首先对生物界进行了研究，发现存在一种自组织现象。

比如，蜜蜂的单独行为似乎是随机的，但蜜蜂王国的协同作用却能完成结构精巧的蜂巢。

其他生物系统也表现出这种特征。

说明在一定条件下，低级的、无序的相互作用会自发地组织成高级的、有序的运动。

这是热力学第二定律解释不了的。

无生命世界是否也存在类似的现象呢？法国科学家贝纳德的流体实验引起了普里高津的兴奋，贝纳德将一层液体的上下各跟一块恒温热源板接触，然后逐渐加大两板的温度差，相当于将液体不断地推向远离平衡的状态。

系统科学中的老三论新三论

系统科学领域“老三论”、“新三论、引言老三论系统论、控制论和信息论是本世纪四十年代先后创立并获得迅猛发展的三门系统理论的分支学科。

虽然它们仅有半个世纪，但在系统科学领域中已是资深望重的元老，合称“老三论”。

人们摘取了这三论的英文名字的第一个字母，把它们称之为SCI 论。

耗散结构论、协同论、突变论是本世纪七十年代以来陆续确立并获得极快进展的三门系统理论的分支学科。

它们虽然时间不长，却已是系统科学领域中年少有为的成员，故合称新三论”也称为DSC论。

二、“老三论”、“新三论”理论概述1、系统论、控制论和信息论系统论的创始人是美籍奥地利生物学家贝塔朗菲。

系统论要求把事物当作一个整体或系统来研究，并用数学模型去描述和确定系统的结构和行为。

所谓系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体; 而系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。

贝塔朗菲旗帜鲜明地提出了系统观点、动态观点和等级观点。

指出复杂事物功能远大于某组成因果链中各环节的简单总和，认为一切生命都处于积极运动状态，有机体作为一个系统能够保持动态稳定是系统向环境充分开放，获得物质、信息、能量交换的结果。

系统论强调整体与局部、局部与局部、系统本身与外部环境之间互为依存、相互影响和制约的关系，具有目的性、动态性、有序性三大基本特征。

控制论是著名美国数学家维纳（Wiener N）同他的合作者自觉地适应近代科学技术中不同门类相互渗透与相互融合的发展趋势而创始的。

它摆脱了牛顿经典力学和拉普拉斯机械决定论的束缚，使用新的统计理论研究系统运动状态、行为方式和变化趋势的各种可能性。

控制论是研究系统的状态、功能、行为方式及变动趋势，控制系统的稳定，揭示不同系统的共同的控制规律，使系统按预定目标运行的技术科学。

信息论是由美国数学家香农创立的，它是用概率论和数理统计方法，从量的方面来研究系统的信息如何获取、加工、处理、传输和控制的一门科学。