溯源耗散结构理论_耗散结构理论
时间：2019-05-29 03:31:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
在物理学史上,继经典力学,量子力学,相对论三座丰碑之后,另一块丰碑傲然挺立,它就是耗散结构理论。作为该理论的建立者,比利时物理学家伊利亚·普利高津(IlyaPrigogine)存疑坚持,不懈努力,创造性地构建该理论,这对于当代大学生的创新学习有着及其重要的作用。
1耗散结构理论的建立
1.1 “时间悖论”产生的思想火花
在1940年至1955年这段时间里,密希里·贝索(Michele Besso)与爱因斯坦(Einstein)之间不断地进行着书信的来往。借以来讨论时间及其不可逆性等问题。而爱因斯坦给以的回答是“不可逆性是一种幻觉,是一种主观印象,它来自某种意外的初始条件。”[2]但是,贝索没有停止他探寻真理的脚步,直到80岁,他试图用一种方法调和广义相对论和时间的不可逆性直至他逝世离开。而爱因斯坦另一段文字:“过去、现在和将来之间的区别只是一种幻觉,然而,这种区别依然持续着。”[2]很多看过这样话的人,都无法从中发现什么,唯有他,普利高津以一个科学家的视角对这些文字认真参悟着,通过翻阅大量爱因斯坦与贝索之间的信件的方式,并深入体味爱因斯坦的这段话,产生了这样的疑问:一种幻觉又怎么能说“这种区别依然持续着”呢？
1.2 动力学与热力学之间的“时间悖论”
“时间悖论”无法得到的进一步解释令普利高津渐渐开始痴迷地进行着这一命题的研究,因为他知道这些都是有前人可靠知识理论作为基础的。首先,时间作为一种外部参量是没有方向的,时间仅仅是描述物理过程的时空行为的第四坐标。在动力学中,是无法区分过去和将来的。因此,传统力学上的物理图像是可逆并且对称的[7]。但是热力学第二定律指出力学能可全部转换成热能[9],但是热能却不能以有限次的实验操作全部转换成功(热机不可得)即一个孤立系统,无论其初始条件和历史如何,它的一个状态函数熵会随着时间的推移单调的增加,直至达到热力学平衡态时趋于极大,从而指明了不可逆过程的方向性[4]。由此,是否存在一个理论可以同时实现两者的完美解释？就成为了普利高津丞待解决的问题。
1.3 热力学第二定律与生物进化论之间的矛盾
生物进化论阐明了一个低级到高级,简单到复杂,无序到有序的演化方向。而热力学第二定律则说明了一个有序到杂乱的过程,两者之间有着极大的矛盾。当牛顿“把分割天体和地球之间的壁垒推倒,并且把两者结合起来,统一成为一个整体的宇宙”的时候,我们的世界被分成了两部分,即一个物理的世界、量的世界;一个生物的世界、质的世界。普利高津试图将这两种文化,两个世界完美地联系在一起,并为之不懈奋斗二十年,终于在1969年的“理论物理与生物学”国际会议上提出这一新的理论来进行完美解释。
纵观耗散结构理论的建立,回想伟大的马克思主义先哲列宁曾说过,“自然科学的成果是概念。任何物理理论的建立,人体那是从总结现象入手,进而建立物理概念,提出物理模型,寻找它们的运动规律,并不断回到实践中去,进一步丰富和发展已经提出的理论。其中新的物理概念的提出具有决定性的意义。”耗散结构理论的建立也大体经历了同样的历程。正是普利高津存疑并迁移到物理学史上,不断地进行审视,思考,并发现“时间悖论”的不可调和,最终建立了与经典力学,量子力学,相对论三座丰碑相媲美的物理学第四大擎天柱。
2耗散结构理论的建立对当代大学生的启示
2.1 存疑质理勇于突破
知识就像大海般广而深,每每遇到一个问题,我们要用进行思考,研究,正如前人的“宁信书不如无书”。普利高津始终坚持留存着“时间悖论”的疑惑,这是他研究的开始,并最终获得意想不到的启发,我们当代大学生在学习中也要学会提出问题,从辩证唯物主义的角度去思考,切勿让自己的疑惑停留在懵懂阶段,要大胆质疑,勇敢地去探究,才能深入体会各个理论的精妙之处。
2.2 永不言弃勇于探索
任何一个问题的提出都需要反复进行思考,研究,只有朝着自己坚持的方向努力前进会有成功的可能。当我们回首普利高津建立耗散理论全过程的时候,倘若,每遇到一个矛盾就放弃,那么,他所要放弃的不是一个科学研究,而是他的青春,他那如黄金般宝贵的二十年。很多人在许多个矛盾面前的时候,也许会被吓到,还能够像普利高津一样不断地思索探求吗？答案也许是否定的。倘若,当代大学生以这样的一种持之以恒的态度去学习那么我们将收获的是无尽的知识。面对难以简单分析的数据的时候,首先要相信只要自己坚持计算下去总会有结果的。不论结果如何,当我们努力在复杂的数据里进行多个运算的时候,总会收获一些知识。普利高津也正是抱着这样一种探求知识的态度才得以成功构建出耗散理论。而当下大学生一旦拥有这样的品质才能攻克一个个难关,收获属于自己的成功。
2.3 细微之处寻求真知
严谨是一种态度,一种对事一丝不苟的态度。而作为耗散理论的建立者普利高津同样有着这样一种可贵的科学作风。诚然,爱因斯坦与贝索的通信是简单的学术探讨,谁能想象这些书信给这个比利时科学家打开了一扇怎样的大门？去探求自然界的发展方向,普利高津在巨大的矛盾促使下,开始了属于他一生的工作。确立了一个自组织体系来装载两个分立的世界。在这个躁动的时代,当代大学生缺少了一份属于科学求知特有的淡定气度。而有了这样一个严谨的学习态度才能在繁杂的社会生活里寻得属于自己的幸福。踏实地翻阅书籍,深深地汲取知识,牢牢地构建一个强有力的知识体系。试想,普利高津曾经也是这样踏实地进行实验,小心地求证,在求索的道路上不断向前成长着。
2.4 推陈出新引领创新
当一个个矛盾出现的时候,普利高津以其独特的视角,站在物理学、生物学上进行审视,思考,研究同时不懈求索,勇于创新,从平衡态转移到近平衡态,当最小熵产生原理在近平衡线性区的成功又进一步促使普利高津试图将它用到远离平衡的非线性区去,经过多年的努力,始终没能成功。但是正是挫折,让他认识到在远离平衡的系统的热力学性质可能与平衡态、近平衡态的热力学性质有重大原则差别。他们在这种新的思想指导下重新进行探索,终于建立起了—种新的学说—— 耗散结构理论,最终他成功了。不是所有人的探索都是成功的,但是他们的精神是值得我们学习继承的。当代大学生需要创新地学习,我们学会用新的方式去认识世界。就像我们不再用手中的笔去演算数据而是利用excel来进行数据处理,既节省了时间也避免了人工计算的误差,符合当代社会对大学生的要求,不是简单的一处便利,而是优秀的创新迁移品质的体现。当代大学生引领了潮流,而创新则可为这股潮流注入活力,卷起滔天巨浪,为我们走向社会奠定基石。
3创新有利于当代大学生走向社会
3.1 创新使社会服务更显优质高效
当代大学生进入社会之后,需要提供各种各样优质高效的服务,而原有固定的方式去提供服务当然可以产生一定的经济效益,但是就目前激烈的竞争环境而言,需要我们要有更加全新的模式来提供服务,以求获得更高的经济效益。便捷快餐的应运而生是一种创新,正是这样的创新带来了全球性的可观收益。当代大学生应当敢于创新,用创新的思维方式去需求更加优质高效的服务。
3.2 创新使社会发展愈发迅猛有力
社会的发展需要创新来提供动力。科学创新能够在技术上为社会发展提供保障,若没有在水稻品种上的创新,怎么能有充足的粮仓以确保人民温饱？创新并不仅仅是科学技术上的创新,生活中细微之处的改变,尝试用全新的观念去看人待物也是一种创新,由此当代大学生应当懂得创新有利于我们更快融入社会,并且为社会发展贡献自己的力量。
市场经济的就业环境下,当下大学生需要有一个全新的理念去应对,因而需要创造性的思维方式,通过各种不同的方式实现就业从而走向社会。不但如此,企事业单位也需要一批勇于突破,善于思考,敢于创新的大学毕业生带来新的思想。诚如是,科学的发展需要我们开动思维的马达,用创新的泉流去浇灌一个个前人无法解释的干瘪之花,才能绽放新的艳丽。在探求真理的道路上,需要有新的理论来支持无法解释参透的现象,新理论构建起的是一个百家争鸣,百花齐放的科学世界。因为创新,普利高津构建了耗散结构理论;因为创新,乔布斯让“苹果”起死回生;还是因为创新,才有了知识的一次次爆炸。
4结语
普利高津带给我们的不仅仅是一个让世界震惊的理论,同时展现了一个科学家之于世界的社会价值。对于当代大学生,需要有科学求知的素养,离开学校,走上社会的时候依然要坚定自己的方向,试图通过自己的努力,以及敢于质疑,思考,探究的决心为社会留下属于的光辉灿烂的一笔。对于社会和国家,这样的科学精神会不断地促进知识文化的发展。当代的中国社会需要一批普利高津式的科学家,不断地创新,不管社会的大气候如何,不管面对怎样的人生,敢于执着地向着自己认定的方向努力,从而成就梦想。创新是一个民族的灵魂,一个国家发展的不竭动力。
参考文献
[1] 毛全宁,葛宇宏.大学物理实验[J].吉林省吉林市:吉林化工学院.
[2] 沈跃春.逻辑悖论随笔耗散结构理论是如何创立的？—— 谈“时间悖论”[N].中国青年报,2002-12-8.
[3] 伊利亚·普里戈金.未来是定数吗？[M]上海:上海科技教育出版社,2005.
[4] 任苓华.论熵方程在热力学第二定律中的作用和地位[J].南京航空航天大学学报,1991(1).
[5] 程倩春.达尔文进化论对近现代哲学的影响[J].云南大学学报(社会科学版),2008(3).
[6] 列宁.哲学笔记[M].大陆:人民出版社,1974:290.
[7] 沈小峰,胡岗,姜璐.耗散结构理论的建立[J].自然辩证法研究,1986(6).
[8] 竺江峰,芦立娟,鲁晓东,等.大学物理实验[M].北京:中国科学技术出版社.
[9] 孔令明,姚建明.新编大学物理学教程(下)[M].北京:中国水利水电出版社.
