耗散结构理论是由比利时物理学家伊利亚·普里戈金在20世纪中叶提出的。这一理论主要研究在开放系统中,如何从热力学平衡状态产生有序结构。耗散结构理论是现代复杂系统理论和非平衡物理学的基础之一。
核心概念:
耗散:指系统为了维持其有序状态,需要从环境中不断吸收能量和物质,并将其转化为不可用的形式。
非平衡态:系统处于非平衡态时,才有可能产生和维持有序结构。
有序从无序中产生:在一定的条件下,系统可以从热力学平衡的无序状态,转变为具有特定结构的有序状态。
最小熵产生原理:系统在非平衡态下的行为,遵循最小熵产生原理,即系统会自发地形成熵产生最小的状态。
熵:熵是衡量系统无序程度的物理量。耗散结构理论强调,尽管熵在系统中总是增加,但在特定的条件下,系统内部的有序结构可以比外部环境熵的增加更多,从而实现总熵的减少。
自组织:系统通过与环境的能量和物质交换,可以自发地形成有序结构,这种现象称为自组织。
意义:耗散结构理论为解释自然界中许多有序现象提供了理论基础,如生命的起源、大脑的思考过程、天气系统、生态系统等。
耗散结构理论的提出,对物理学、化学、生物学、生态学、社会科学等多个领域产生了深远影响,为研究复杂系统和有序现象提供了新的视角和方法。