對(duì)立的世界觀

在19世紀(jì)，科學(xué)家有兩種互相對(duì)立的世界觀。其中一種觀點(diǎn)是根據(jù)熱力學(xué)第二定律進(jìn)行推演的退化觀念。我們知道，熱力學(xué)第二定律的定義為，不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。因此，這種觀點(diǎn)認(rèn)為，因?yàn)橛钪嬷械哪芰坎粩嗪纳ⅲ形镔|(zhì)都變得越來越衰弱，宇宙將會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向熱寂，一切物質(zhì)都趨向消亡，由于無序度隨著時(shí)間的推移不斷增加，整個(gè)世界都將趨于滅亡。還有一種觀點(diǎn)是根據(jù)達(dá)爾文的進(jìn)化論推演出的進(jìn)化觀念，這種觀點(diǎn)認(rèn)為，自然界的進(jìn)化使得這個(gè)社會(huì)不斷分化，社會(huì)結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜和有序，功能也得到了強(qiáng)化。自然界和人類社會(huì)都在朝著更先進(jìn)和有序的方向發(fā)展。顯而易見，這兩種分別源自物理學(xué)和生物學(xué)角度的觀點(diǎn)從根本上是對(duì)立的。但是，生命系統(tǒng)與非生命系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在嚴(yán)格的區(qū)別嗎？在這種情況下，比利時(shí)物理學(xué)家普利戈金提出了耗散結(jié)構(gòu)論。在他看來，不管是具有生命的物質(zhì)，還是非生命物質(zhì)，都要遵守同樣的規(guī)律，它們都在某種復(fù)雜的物理定律的約束下進(jìn)行發(fā)展。

耗散結(jié)構(gòu)論是普利戈金在1969年召開的一次理論物理學(xué)和生物學(xué)國際會(huì)議上提出的。自然界中，存在一種自發(fā)的宏觀有序現(xiàn)象，被稱為自組織現(xiàn)象。在自然界中，這種現(xiàn)象十分常見，很多典型例子被大量研究。比如貝納德流體的對(duì)流花紋以及激光器內(nèi)部的自激振蕩等。自組織理論除了包含耗散結(jié)構(gòu)論，還保留了超循環(huán)理論和協(xié)同學(xué)理論。這些理論都試圖將物理學(xué)與生物學(xué)乃至社會(huì)學(xué)聯(lián)系在一起，對(duì)時(shí)間的本質(zhì)問題進(jìn)行深入研究，能夠在很大程度上解釋自然和人類社會(huì)中存在的有序現(xiàn)象。

生物的機(jī)體是一種有序結(jié)構(gòu)，并且不具有平衡態(tài)。它只能通過不斷進(jìn)行新陳代謝的過程才能夠生存并向前發(fā)展，所以是一種耗散結(jié)構(gòu)。人類是這種耗散結(jié)構(gòu)中十分發(fā)達(dá)的一種，因此具有最復(fù)雜的有序結(jié)構(gòu)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格的有序功能。在耗散結(jié)構(gòu)論中，耗散結(jié)構(gòu)的有序化過程，帶來的是周圍環(huán)境的更大的無序化。從整體來說，因?yàn)楹纳⒔Y(jié)構(gòu)和環(huán)境共同構(gòu)成的更大的物質(zhì)系統(tǒng)是朝著無序化的大方向發(fā)展的，因此依然服從熱力學(xué)第二定律。因此，無論是根據(jù)熱力學(xué)第二定律推定整個(gè)系統(tǒng)是從有序走向無序，還是根據(jù)達(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為系統(tǒng)是從無序走向有序的，都只不過是宇宙在進(jìn)化過程中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

耗散結(jié)構(gòu)作為自組織理論的重要組成部分，是在不具有平衡條件的開放系統(tǒng)中，在和外界進(jìn)行物質(zhì)與能量交換的過程中，通過能量的耗散和非線性動(dòng)力系統(tǒng)的共同作用，在突變中形成的持久且穩(wěn)定的宏觀有序結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)論一問世，就產(chǎn)生了巨大的影響，無論是自然科學(xué)領(lǐng)域還是社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域，都受到了這一理論的啟發(fā)。未來學(xué)家阿爾文·托夫勒對(duì)耗散結(jié)構(gòu)論進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)表示，這一理論的誕生可以被看成是又一次科學(xué)的革命。

在耗散結(jié)構(gòu)論中，宏觀系統(tǒng)可以被分為三種。第一種是與外界沒有物質(zhì)和能量交換的孤立系統(tǒng)。第二種是和外界存在能量交換，但是不存在物質(zhì)交換的封閉系統(tǒng)。第三種是與外界同時(shí)存在能量和物質(zhì)交換的開放系統(tǒng)。在這個(gè)理論中，孤立系統(tǒng)永遠(yuǎn)無法自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)，這種系統(tǒng)將會(huì)發(fā)展成平衡無序態(tài)。封閉系統(tǒng)只有在很低的溫度中才能形成一種穩(wěn)定且有序的平衡結(jié)構(gòu)。而開放系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡態(tài)時(shí)，能夠發(fā)展為穩(wěn)定有序的耗散結(jié)構(gòu)。在開放系統(tǒng)中，因?yàn)楹纳⒔Y(jié)構(gòu)具有非線性的正反饋?zhàn)饔茫到y(tǒng)的各個(gè)要素之間能夠形成協(xié)調(diào)動(dòng)作，進(jìn)而讓整個(gè)系統(tǒng)從無序進(jìn)化為有序結(jié)構(gòu)。

對(duì)耗散結(jié)構(gòu)論可以這樣進(jìn)行概括：一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的非線性開放系統(tǒng)在和外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部的某個(gè)參數(shù)變化達(dá)到閾值，在漲落的條件下，系統(tǒng)就有可能發(fā)生突變，也就是非平衡相變。這種突變使得系統(tǒng)由混沌運(yùn)動(dòng)的無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闀r(shí)間或空間上的有序狀態(tài)。耗散結(jié)構(gòu)是一個(gè)非線性的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)包含正負(fù)熵，但是負(fù)熵占據(jù)多數(shù)。在一定時(shí)間范圍內(nèi)，系統(tǒng)可以保持近似平衡的狀態(tài)，也就是說系統(tǒng)的信息總量守恒。

處于耗散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)因?yàn)橐恢睆耐饨缃邮招畔ⅲ瑫r(shí)系統(tǒng)自發(fā)的熵增作用會(huì)帶來影響。在這種作用下，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行非線性波動(dòng)，進(jìn)而從一個(gè)穩(wěn)態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)，或者分裂。在這種非線性波動(dòng)的過程中，因?yàn)樾畔⒌脑黾訒?huì)使系統(tǒng)開始自我強(qiáng)化，這通常是由系統(tǒng)中負(fù)熵的慣性造成的。如果這時(shí)系統(tǒng)吸收的外界信息總量無法滿足系統(tǒng)內(nèi)熵減的需求，穩(wěn)態(tài)就會(huì)被破壞。

耗散結(jié)構(gòu)的這種自我強(qiáng)化作用通常會(huì)在社會(huì)制度和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中體現(xiàn)出來，當(dāng)系統(tǒng)的自我強(qiáng)化造成了不穩(wěn)定時(shí)，如果能夠減少系統(tǒng)內(nèi)的信息，或者從外界吸收足夠的信息，都可以使熵增系統(tǒng)過渡到下一個(gè)穩(wěn)態(tài)，使系統(tǒng)免于走向分裂。

我們所處的宇宙正不斷向外膨脹，這也就是說，整個(gè)宇宙的熵增作用是大于熵減作用的。在這樣的系統(tǒng)中，一定存在正熵和局部的耗散結(jié)構(gòu)。但是在哪個(gè)局部出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)是偶然的。因?yàn)闇p熵是要耗費(fèi)能量的，而且消失的能量無法一直得到補(bǔ)充。所以，盡管在一個(gè)局部能夠偶然地出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)卻必然會(huì)消失。