耗散结构论

耗散结构
dissipative structures
比利时的普里戈金（I. Prigogine）从研究偏离平衡态热力学系统的输送过程入手，深入讨论离开平衡态不远的非平衡状态的热力学系统的物质、能量输送过程，即流动的过程，以及驱动此过程的热力学力，并对这些流和力的线性关系做出了定量描述，指出非平衡系统（线性区）演化的基本特征是趋向平衡状态，即熵增最小的定态。这就是关于线性非平衡系统的“最小熵产生定理”，它否定了线性区存在突变的可能性。
普里戈金在非平衡热力学系统的线性区的研究的基础上，又开始探索非平衡热力学系统在非线性区的演化特征。在研究偏离平衡态热力学系统时发现，当系统离开平衡态的参数达到一定阈值时，系统将会出现“行为临界点”，在越过这种临界点后系统将离开原来的热力学无序分支，发生突变而进入到一个全新的稳定有序状态；若将系统推向离平衡态更远的地方，系统可能演化出更多新的稳定有序结构。普里戈金将这类稳定的有序结构称作“耗散结构”。从而提出了关于远离平衡状态的非平衡热力学系统的耗散结构理论（1969年）。
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，一是系统必须是开放的，即系统必须与外界进行物质、能量的交换；二是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；三是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。
在平衡态和近平衡态，涨落是一种破坏稳定有序的干扰，但在远离平衡态条件下，非线性作用使涨落放大而达到有序。偏离平衡态的开放系统通过涨落，在越过临界点后“自组织”成耗散结构，耗散结构由突变而涌现，其状态是稳定的。耗散结构理论指出，开放系统在远离平衡状态的情况下可以涌现出新的结构。地球上的生命体都是远离平衡状态的不平衡的开放系统，它们通过与外界不断地进行物质和能量交换，经自组织而形成一系列的有序结构。可以认为这就是解释生命过程的热力学现象和生物的进化的热力学理论基础之一。
在生物学，微生物细胞是典型的耗散结构。在物理学，典型的例子是贝纳特流。广义的耗散结构可以泛指一系列远离平衡状态的开放系统，它们可以是力学的、物理的、化学的、生物学的系统，也可以是社会的经济系统。耗散结构理论的提出，对于自然科学以至社会科学，已经产生或将要产生积极的重大影响。耗散结构理论促使科学家特别是自然科学家开始探索各种复杂系统的基本规律，开始了研究复杂性

系统的攀登。
远离平衡态的开放系统，通过与外界交换物质和能量，可能在一定的条件下形成一种新的稳定的有序结构。
典型的例子是贝纳特流。在一扁平容器内充有一薄层液体，液层的宽度远大于其厚度，从液层底部均匀加热，液层顶部温度亦均匀，底部与顶部存在温度差。当温度差较小时，热量以传导方式通过液层，液层中不会产生任何结构。但当温度差达到某一特定值时，液层中自动出现许多六角形小格子，液体从每个格子的中心涌起、从边缘下沉，形成规则的对流。从上往下可以看到贝纳特流形成的蜂窝状贝纳特花纹图案。这种稳定的有序结构称为耗散结构。类似的有序结构还出现在流体力学、化学反应以及激光等非线性现象中。
耗散结构的特征是：①存在于开放系统中，靠与外界的能量和物质交换产生负熵流，使系统熵减少形成有序结构。耗散即强调这种交换。对于孤立系统，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。②保持远离平衡态。贝纳特流中液层上下达到一定温度差的条件就是确保远离平衡态。③系统内部存在着非线性相互作用。在平衡态和近平衡态，涨落是一种破坏稳定有序的干扰，但在远离平衡态条件下，非线性作用使涨落放大，达到有序。
比利时的普里高津、德国的哈肯、日本的久保-铃木等学派对远离平衡态的耗散结构理论的建立与发展作出重要贡献。但理论尚属初级阶段，有待于发掘新的概念、规律和数学工具。耗散结构理论已用于研究流体、激光等系统、核反应过程，生态系统中的人口分布，环境保护问题，乃至交通运输、城市发展等课题。

　什么是耗散结构理论
耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出来的，它提出一个远离平衡态的开放系统，在外界条件发生变化达到一定阀值时，量变可能引起质变，系统通过不断地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。耗散结构理论成功地引用到某些系统。
一座城市可看作一个耗散结构，每天输入食品、燃料、日用品等，同时输出产品和垃圾，它才能生存下去，它要保持稳定有序状态，否则将处于混乱。现代经济系统也是一个非平衡的开放系统，系统内部各部门的联系是非线形的，存在着有规律的经济波动和无规律的随机扰动，因此也是一个耗散结构。
20世纪70年代，比利时物理学家普利高津提出了耗散结构学说，这也是一种系统理论。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。普利戈金等人提出：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，量变可能引起质变，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。
耗散结构理论的研究内容
耗散结构是在远离平衡区的非线性系统中所产生的一种稳定化的自组织结构。在一个非平衡系统内有许多变化着的因素，它们相互联系、相互制约，并决定着系统的可能状态和可能的演变方向。这些因素可以归纳为两类：其一是广义流，其二是广义力；而且广义流依赖于广义力。一般地说，这两类因素之间的相互依赖关系是一个复杂的非线性函数。一个典型的耗散结构的形成与维持至少需要具备三个基本条件：
一是系统必须是开放系统，孤立系统和封闭系统都不可能产生耗散结构；
二是系统必须处于远离平衡的非线性区，在平衡区或近平衡区都不可能从一种有序走向另一更为高级的有序；
三是系统中必须有某些非线性动力学过程，如正负反馈机制等，正是这种非线性相互作用使得系统内各要素之间产生协同动作和相干效应，从而使得系统从杂乱无章变为井然有序。
普利高津认为，自组织现象是普通存在的。激光是一个自组织的系统，光粒子能够自发地把自己串在一起，形成一道光束。这道光束的所有光子能够前后紧接，步调一致地移地。飓风也是一个自组织的系统。自组织系统的机理是对称性破缺。这种对称性破缺的序都不包含在外部环境中，而根源于系统内部，外部环境只是提供触发系统产生这种序的条件，所有这种序或组织都是自发形成的。
在《确定性的终结》（The End of Certainity）一书中，普利高津还接受了比希里歇尔（Christof K。Biebracher）等对“自组织”的观点：“自然界中的组织不应也不能通过中央管理得以维持；秩序只有通过自组织才能维持。自组织系统能够适应普遍的环境，即系统以热力学响应对环境中的变化作出反应，此种响应使系统变得异常地柔韧且鲁棒，以抗衡外部的扰动。我们想指出，自组织系统比传统人类技术优越，传统人类技术仔细地回避复杂性，分层地管理几乎所有的技术过程”
皮亚杰的“自我调节”中“调节”是有目的性结构化的涵义。普利高津则超越了皮亚杰。他用“自组织”而不是

“自动调节”，他的“自组织”超越了附带预定的或目的性的结构化的调节概念，转向开放的组织。“自组织不是目的论的（teleological）（向预定的目的运行）；它甚至也不是目的性的（teleonomic）（有目的地适应环境，如生活的维持和生活的功能）。相反，自组织是开放的概念。未来从现在（和过去）之中演变而来，依赖于已经发生与仍在继续发生的交互作用。”
自组织的提出具有极为重要的意义。热力学的第一定律是能量守恒定律。第二定律的含义是所有的能量转化都是不可逆的。其中熵（shāng）是一个重要概念。“熵是这样一个量，它在有耗散的情况中不停地增长，当所有进一步做功的潜力都耗尽了以后，熵就达到了最大值，熵达到了最大值就意味着能量的耗尽、系统的毁坏。”
熵的汉语解译：熵在物理学上指热能除以温度所得的商，标志热量转化为功的程度。在科学技术上泛指某些物质系统状态的一种量（liàng）度，某些物质系统状态可能出现的程度。亦被社会科学用以借喻人类社会某些状态的程度。
在某种意义上说，这是一条可怕的定律，由此观之，宇宙的总熵是在无情地朝着它的极大值增长。一旦达到了最大值的那一刻──热寂状态，那就是宇宙死亡之时。是普高津的自组织理论给了人们新的希望。因为系统中有许多“自组织现象”，即在系统组建后，虽然也有着日益毁坏衰败的趋势，但其内部也产生着调节建设的倾向。自组织有赖于自我加强：在条件成熟的情况下，微小的事件会被扩大和发展，而不是趋于消失。如果说热力学第二定律这支箭头将系统引向衰败，那么自组织则是一支反向的箭头，它将系统引向自我完善。
耗散结构理论的运用
耗散结构理论主要讨论了系统在与外界环境交换物质和能量的过程中从混沌向有序转化的机理、条件和规律。它深入浅出地揭示出世界上一切事物的本质，也包括企业管理。对于现代企业组织来讲，最基本的过程就是"投入——产出"，一方面是原材料的购进，能源的持续输入，另一方面通过加工后形成产品，在市场尽快地销售以使资金很快地回收。无论是输入还是输出，一旦停下来，企业内部所有秩序或结构都将会瓦解。显然，企业的一切基础都是依赖于这个开放的输入输出过程。这就是一个典型的耗散系统。
将耗散结构理论引入企业管理学中，我们得到了管理耗散和管理耗散结构的概念。所谓管理耗散是指当一个远离平衡态的复杂企业组织不断地与环境进行物质、能量和信息的交换，在内部各单元之间的相互作用下，负熵增加，使组织有序度的

增加大于自身无序度的增加，形成新的有序结构和产生新的能量的过程。而管理耗散结构就是管理耗散过程中形成的自组织和自适应企业组织系统。企业管理的实质是一个负熵的过程。
任何企业管理系统部是开放系统，内部的控制都要以与环境的输入输出为条件，必须不断与外部环境进行物质、能量、信息的交换，表现为人才、物质、资金、设备、产品等与外部环境的交流。只有当这个交流处于平衡状态时，才能保持其管理结构的不断改善和管理水平的不断提高。即负熵值的持续增加。否则，系统将不能运行，致使系统的内部人力、物力、财力调配发生困难，系统熵值增加。
1、熵的产生
企业中的正熵流生成于企业的内部矛盾之中；这些矛盾冲突不断地产生正熵，并促成正熵的持续增加。正熵是企业不稳定的源泉，正熵的不断增加必然导致企业管理效益的降低。在企业的日常经营管理中，生成正熵的因素有：
拉帮结派，形成不利于企业管理的非正式组织；
组织松散，企业处于无管理或半无管理状态；
管理者恣意行使管理权，或凌驾于制度与被管理者之上，造成管理者与被管理者之间的巨大鸿沟，企业内部不是协作而是抵制；
企业员工之间相互猜疑，彼此提防，互不沟通；
各谋私利，只顾个人，不要集体；
工作拖拉，刻意误工等等。
2、负熵的产生
企业的负熵是为了抵消正熵带来的不稳定性，从而维持企业管理的秩序与企业本身的存在。在一个实践的企业之中，正熵的生成在某种程度上带有自发性与主动性特征，甚至于可以认为，在企业之中，正熵的产生是企业运转的一个必然结果：只要存在有企业的经营管理，就一定会产生不利于维持企业经营管理秩序的正熵。但企业负熵的产生却并不如此。企业要想生成用于抵消正熵并以此来强化企业管理的有序度的负熵，则必须依赖于人为因素的强制作用。
也就是说，企业只有藉助于从外界人为地施加动力，才有可能在企业内部形成负熵流；或者企业被动地从外部引入负熵流。因此，负熵带有明显的强制施加性。在这一点上，负熵与正熵有着显着的差异。论文认为，企业负熵的产生必须藉助于适当的管理制度与强有力的制度执行的保障体系。
在企业之中，有助于生成负熵的因素有：
（1）。强化企业管理。实行全员负责制与岗位责任制相结合的管理制度，明确员工的职责与许可权，禁止越权与争权；
（2）。引导与帮助员工形成与企业整体有相同利益要求、共同行为准则和价值标准，关注并协助企业完成管理

目标的非正式组织。避免非正式组织与企业整体发生利益冲突，弱化非正式组织的不利影响，鼓励与企业整体协同一致的非正式组织的存在与发展，及时发现并拆散不利于企业发展的非正式组织；
（3）。强调沟通的重要性。要求各层次的管理者采用适当的沟通方法、合适的沟通渠道定期与员工进行情感沟通、政策沟通、目标与计划沟通等等，让员工知道他应该知道、有权知道的与企业有关的所有信息，以提高员工对企业关注的程度与积极性，并融洽员工与各管理者之间的关系，从而避免产生不利于企业经营管理的管理者与被管理者之间的矛盾与冲突；
（4）。营造良好的企业文化氛围。一种良好的企业文化氛围不仅可以减少企业内正熵的生成，而且更能产生用以抵消企业正熵增加的负熵流。良好的企业文化将能在企业内部形成一股强大的凝聚力，这股凝聚力它一方面会增强员工之间的团结合作意识，减少不必要的矛盾冲突，从而减少内耗，减少正熵的增加；另一方面，在企业出现正熵的增加时，由于凝聚力的作用，群体将会自动生成相应的负熵流，以抵消正熵的增加，从而继续维持企业的存在与稳定。
在一个企业之中，管理的任务在于尽可能避免正熵的增加，消除一切可能导致企业正熵增加的不利因素；当企业出现正熵的增加时，管理者的工作便是采用适当的方法在企业内部生成或从企业外部引入负熵流，以维持企业这一耗散结构的稳定。这就是企业管理的耗散结构原理。论文认为，这一耗散结构原理在未来企业的管理中必将发挥十分重要的作用，对这一原理的运用，必将有利于我国企业、尤其是处于不利境况的国有企业走出生产经营的困境。
耗散结构理论对企业管理的启示
1。开放系统是产生耗散结构的前提
耗散结构理论强调系统的开放性，对于一个企业而言，“开放”是至关重要的，它需要与外界环境永不间断地交换比如它需要采购外界生产资料，从外界购进先进的技术设备，企业需要受到国家法律法规及政策的制约，需要受到工商局的监督，受到税务部门的审核并按时纳税；
另外，为了正常赢利和发展，企业需要时刻关注同类产品市场中的竞争对手，从而采取相应的竞争策略，企业需要以各种途径了解消费群体，与之发生有效沟通，从而采取相应的营销策略；企业需要搞自身形象设计（CI），通过广告宣传，让更多的人了解自己，从而增加自身品牌的受众等等。
整个企业的发展过程都在与外界发生着物质、信息的交换，从采购到生产再到营销，无一不显露出作为系统看待的一个

企业对外界开放是至关重要的。因此可以看出耗散结构理论中的“开放性”思想对一个企业的管理起到宗旨性指引作用。
2。耗散结构理论强调非平衡态是有序之源
这一点也明显的体现在企业发展的过程中了，比如，我国近年来各地推行“裁员增效”，提出“竞争上岗机制”，那么这种“竞争”就是一种非平衡态，具体体现在企业内部，它也是存在的，工作人员为了获得更高的工资或使自己级别职称得到提升，会更加积极地努力，扩充自己的知识，提高自己的业绩。最终会使企业的整体生产效率得到提高。
另外，企业对其生产产品的定价管理也是一种非平衡态，当受外界市场的影响，产品价格相对过高而不占优势时，企业就不得不将其价格降低，并达到一种临时性的相对稳定。
3。耗散结构理论提出涨落导致有序的观点
它强调系统中某个微小的变化会带来大的结果性偏差，这体现在营销管理中称之为“马鞭效应”。比如，在“禽流感”突如其来之时，全国上下一片哗然，大量禽、蛋类产品出现滞销，那么作为一个禽类养殖企业，就会宰杀并囤积大量家禽，并投资引进清洁设备，实施裁员增效，有的甚至由于资金不能顺利周转而纷纷倒闭。作为这些企业的管理者，完全应该在亚洲出现“禽流感”首例事件时就能预见到这样的后果，并及时采取措施——低价抛售所有禽类并发展养猪或养牛等第二相近行业。这便是“涨落导致有序”给我们在管理过程中的提示。
另外，又比如一个生产企业，它期初对一种产品的营销组合是这样的：价格策略采用撇油定价法，进行高定价策略；渠道策略采用包含批发商、零售商在内的中间商进行拓展渠道；促销策略采用大量投放广告，提高产品及公司的知名度。当发展一段时间后，企业发现本产品的价格在市场上不具有竞争力，需要降低时，其营销组合中各要素都要发生相应的变化，从而才能适应市场的需求：价格策略变成低价策略；渠道策略改用直销方式；促销策略采用推销人员上门推销方式，并取消广告投入。从而使得营销组合形成一种新的稳定状态。
因此，“涨落导致有序”告诉我们系统中的任何一个元素都有可能随时发生变化，而且任一元素的微小变化都能使得整个系统中的其它元素发生变化，并最终形成一个新的相对稳定状态。具体反映在企业管理中，管理者应该重视发生在企业中的任何意外和变化，并及时采取措施，对相应问题进行整体性巨集观调整，从而能够维持企业稳定地发展。