n07第二章生命典型的自组织耗散结构

生活中耗散结构的例子1. 车辆交通：在城市道路上，车辆的运动形成了一个耗散结构。

车辆在道路上移动，会受到交通信号灯、行驶规则和其他车辆的影响，形成了复杂的交通流。

交通流的形成和变化是非线性的，具有不可预测性和耗散性。

2. 人群行为：人群行为也是一个耗散结构的例子。

例如，在大型音乐会或体育比赛中，人们聚集在一起，形成一个庞大的人群。

人群中的个体相互作用，通过传递信息和影响他人的行为，形成了复杂的人群行为模式，如高潮、鼓掌、欢呼等。

3. 自然环境中的气候系统：气候系统是一个典型的耗散结构。

太阳能的输入、大气环流、地球表面的辐射平衡等因素相互作用，形成了复杂的气候变化。

气候系统具有自组织性和耗散性，表现为天气的不确定性和气候的长期变化。

4. 经济系统：经济系统也是一个耗散结构的例子。

市场经济中，供求关系、价格机制和竞争等因素相互作用，形成了复杂的经济运行模式。

经济系统具有不确定性和耗散性，表现为经济周期的波动和市场的不稳定性。

5. 生态系统：生态系统是一个典型的耗散结构。

生物种群之间的相互作用、能量流动和物质循环等因素相互作用，形成了复杂的生态系统。

生态系统具有自组织性和耗散性，表现为物种的多样性、生物群落的稳定性和生态系统的演替。

6. 社会网络：社会网络是一个耗散结构的例子。

人与人之间的社交关系、信息传递和资源共享等因素相互作用，形成了复杂的社会网络。

社会网络具有自组织性和耗散性，表现为社交圈子的形成、信息传播的速度和社会结构的演化。

7. 自组织团队：在工作和组织中，团队的形成和运行也是一个耗散结构。

团队成员之间的相互作用、任务分配和目标协调等因素相互作用，形成了复杂的团队动力学。

团队具有自组织性和耗散性，表现为团队的协作能力和成果的产生。

8. 生物进化：生物进化也是一个耗散结构的例子。

遗传变异、选择压力和繁殖等因素相互作用，形成了复杂的生物进化过程。

生物进化具有自组织性和耗散性，表现为物种的适应性和生态系统的多样性。

《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。

1基本概念2耗散和热力学第二定律▪生物有序▪有序结构和开放▪对于开放系统3有序结构和非平衡▪有序结构和耗散▪有序结构和非线性反馈▪耗散结构和生物进化1基本概念编辑haosan jiegou he shengwu youxu耗散结构和生物有序dissipative structure and biological order而时－空上或结构功能上的有序正是生命世界的一个基本特性──生物有序。

这种有序是通过生物体内的过程得以产生和维持的。

新陈代谢是一种典型的能量耗散过程。

因此生物有序（至少从宏观水平上呈现出来的生物有序）属于耗散结构的范畴。

耗散结构理论从原则上为从物理－化学的原理出发认识生物有序现象以及与之相关的生物进化现象开辟了一条新的途径。

耗散结构的概念，是由比利时物理化学家I.普里戈任在长期研究非平衡态热力学所取得成果的基础上，于1967年提出来的。

结构一词泛指那些包含有大量结构单元（原子、分子、细胞等）的复杂系统在空间、时间或功能上呈现出来的某种宏观的有序行为。

耗散结构一词强调能量耗散过程在建立有序结构方面所起的积极作用。

2耗散和热力学第二定律编辑耗散是指能量从某种比较容易利用的形式（如机械能、电能、化学能）向比较难于利用的形式（如热能）转化的一种特性。

自然界中的一切自发过程（实际发生的过程）都伴随着能量的耗散。

能量耗散过程是一种不可逆过程。

例如摩擦生热是机械能转化为热能的一种典型的不可逆过程。

能量耗散过程的不可逆性反映了能量转换过程的方向性，也反映了时间的方向性。

随着时间的流逝，实际发生的过程总是使系统的状态向一个确定的方向发展。

在一个与外界环境既不能交换物质也不能交换能量的孤立系统中，内部的过程总是使系统趋向于一种宏观静止的、没有宏观差别的平衡态──一种没有宏观结构的无序状态。

因此孤立系统总是向着增加无序程度的方向发展。

为描述自发过程耗散能量和增加无序程度的特性，德国物理学家R.克劳修斯引入了熵的概念。

转载的：耗散结构、耗散结构理论耗散结构 (dissipative structure) 关于“耗散结构”的理论是物理学中非平衡统计的一个重要新分支，是由比利时科学家伊里亚·普里戈津(I．Prigogine)于20世纪70年代提出的，由于这一成就，普里戈津获1977年诺贝尔化学奖。

差不多是同一时间，西德物理学家赫尔曼·哈肯 (H．Haken)提出了从研究对象到方法都与耗散结构相似的“协同学”(Syneraetics)，哈肯于1981年获美国富兰克林研究院迈克尔逊奖。

现在耗散结构理论和协同学通常被并称为自组织理论。

我们首先从几个例子看一下究竟什么是耗散结构。

天空中的云通常是不规则分布的，但有时蓝天和白云会形成蓝白相间的条纹，叫做天街，这是一种云的空间结构。

容器装有液体，上下底分别同不同温度的热源接触，下底温度较上底高，当两板间温差超过一定阈值时，液体内部就会形成因对流而产生的六角形花纹，这就是著名的贝纳德效应，它是流体的一种空间结构。

在贝洛索夫—一萨波金斯基反应中，当用适当的催化剂和指示剂作丙二酸的溴酸氧化反应时，反应介质的颜色会在红色和蓝色之间作周期性变换，这类现象一般称为化学振荡或化学钟，是一种时间结构。

在某些条件下这类反应的反应介质还可以出现许多漂亮的花纹·，此即萨波金斯基花纹，它展示的是一种空间结构。

在另外一些条件下，萨波金斯基花纹会成同心圆或螺旋状向外扩散，象波一样在介质中传播，这就是所谓化学波，这是一种时间一一空间结构。

诸如此类的例子很多，它们都属于耗散结构的范畴。

为了从各不相同的耗散结构实例中找出其本质的特征和规律，普里戈津学派研究了非平衡热力学,继承和发展了前人关于物理学中相变的理论，运用了当代非线性微分方程以及随机过程的数学知识，揭示出耗散结构有如下几方面的基本特点。

首先，产生耗散结构的系统都包含有大量的系统基元甚至多层次的组分。

贝纳德效应中的液体包含大量分子。

耗散理论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理论。

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。

例如，从下方加热的液体，当上下液面的温度差超过某一特定的阈值时，液体中便出现一种规则的对流格子，它对应着一种很高程度的分子组织，这种被称为贝纳尔流图像，就是液体中的一种耗散结构。

又如，化学反应中的别洛索夫—扎博京斯基反应，某些反应物浓度随时间和空间呈周期性的变化，这种化学振荡和空间图像，就是化学反应中的一种耗散结构。

耗散结构是比利时布鲁塞尔学派著名的统计物理学家普里戈金，于1969年在理论物理和生物学国际会议上提出的一个概念。

这是普里戈金学派20多年从事非平衡热力学和非平衡统计物理学研究的成果。

1971年普里戈金等人写成著作《结构、稳定和涨落的热力学理论》，比较详细地阐明了耗散结构的热力学理论，并将它应用到流体力学。

化学和生物学等方面，引起了人们的重视。

1971～1977年耗散结构理论的研究有了进一步的发展。

这包括用非线性数学对分岔的讨论，从随机过程的角度说明涨落和耗散结构的联系，以及耗散结构在化学和生物学等方面的应用。

1977年普里戈金等人所著《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等。

耗散结构理论把复杂系统的自组织问题当作一个新方向来研究。

在复杂系统的自组织问题上，人们发现有序程度的增加随着所研究对象的进化过程而变得复杂起来，会产生各种变异。

针对进化过程时间方向不可逆问题，借助于热力学和统计物理学用耗散结构理论研究一般复杂系统，提出非平衡是有序的起源，并以此作为基本出发点，在决定性和随机性两方面建立了相应的理论。

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。

进化生态学名词解释耗散结构
进化生态学名词解释
进化生态学是研究物种在适应环境变化过程中的演化和生态学关系的学科。

它主要探讨物种如何适应环境变化、如何利用资源、如何与其他物种相互作用以及这些过程如何影响物种的演化。

耗散结构
耗散结构是指一个系统在一个非平衡状态下，通过吸收能量和物质来维持自身稳定的结构。

这个概念最早由Ilya Prigogine提出，他认为所有开放系统都是耗散结构。

在自然界中，许多生命体系也可以被看作是耗散结构，例如人类身体、群落和生态系统。

耗散结构的特点
1. 非平衡状态：耗散结构存在于非平衡状态下，需要不断地吸收能量和物质来维持自身稳定。

2. 自组织性：耗散结构具有自组织性，可以通过内部机制自我调节和协调。

3. 多样性：耗散结构可以表现出多样性，不同的系统会因为吸收不同的能量和物质而呈现出不同的形态和行为。

4. 敏感性：耗散结构对环境变化非常敏感，小的变化可能会导致系统的崩溃或产生新的结构。

5. 开放性：耗散结构是开放系统，需要从外部吸收能量和物质来维持自身稳定。

耗散结构在进化生态学中的应用
在进化生态学中，耗散结构理论被广泛应用于研究生物群落和生态系
统的演化。

人类社会可以看作是一个耗散结构，人类通过吸收能量和
物质来维持社会稳定，并且社会内部具有自组织性和多样性。

同样地，一个生态系统也可以看作是一个耗散结构，它需要从外部吸收能量和
物质来维持自身稳定，并且具有自组织性和多样性。

通过研究生态系
统的耗散结构特征，可以更好地理解它们的演化过程。