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主题:【半原创】介绍普利高津先生及他创建的耗散结构理论 -- 不爱吱声

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  • 家园 【半原创】介绍普利高津先生及他创建的耗散结构理论

    耗散结构理论由普利高津先生创立。甚至有人称普利高津先生为新世纪的哥白尼,因其耗散结构理论摆脱了长久以来物理学的“机械论”的轨道,其理论在解释生物进化,信息学,经济学,等等都发挥着重要的作用,并因此理论普利高津先生1977年荣获了诺贝尔化学奖。他不仅是一位高产的科学家,还有多本的科学思想和科学哲学著作;他是众多著名国际科学组织的成员,也是国际科学哲学学会的成员、国际科学史学会的荣誉成员。其哲学思想更倾向于东方哲学,对当今的哲学发展产生很大影响。

    普利高津先生1917年1月25日在莫斯科出生,1929年随家定居比利时,在布鲁塞尔自由大学学习化学方面的本科和研究生课程,并于1941年获博士学位;1951年起任该校理学院教授,1959年担任索尔维国际物理及化学研究所所长。1967年他来到得州大学奥斯汀分校任物理学和化学工程的教授,1977成为Regental教授,1984年成为Ashbel Smith教授. 在奥斯汀时,他开创了研究统计力学和复杂系统的伊利亚.普利高津中心,即后来的热力学和统计力学中心。这是全球五个伊利亚.普利高津研究中心之一。于2003年5月28日不幸去世,享年86岁。

    趁着大家讨论有关熵的问题的机会,这里向大家简要介绍普利高津先生及他创建的耗散结构理论,希望大家有所收获!

    • 家园 一个小错误:他是1977年获奖的

      1977

      ILYA PRIGOGINE for his contributions to non-equilibrium thermodynamics, particularly the theory of dissipative structures.

      from http://almaz.com/nobel/chemistry/chemistry.html

    • 家园 啥叫"半原创"啊?
    • 家园 【注意】推荐普利高津先生的科普著作 ---- 确定性的终结

      先给大家看看,普利高津先生为中文版写的序:

      我非常高兴本书被译成中文,将为中国读者所接受。这也给我一个机会来强调本书的一个重要观点――科学与文化的联系。日本科学家汤川秀树指出:“听起来也许奇怪,身为一名物理学家,我却越来越强烈地感受到现代物理学与我自身的疏远。”西方科学强调“自然法则”思想,这与中国的传统形成鲜明对照,因为,自然之中文字面意义是“天然”。

        西方科学和西方哲学一贯强调主体与客体之间的二元性,这与注重天人合一的中国哲学相悖。

        本书所阐述的结果把现代科学拉近中国哲学。自组织的宇宙也是“自发”的世界,它表达一种与西方科学的经典还原论不同的整体自然观。我们愈益接近两种文化传统的交汇点。我们必须保留已证明相当成功的西方科学的分析观点,同时必须重新表述把自然的自发性和创造性囊括在内的自然法则。本书的雄心正是以一种广大读者易于接受的方式阐述这一综合。自本书于1996年问世以来,沿着这条思路又取得了更多的进展。

        在本世纪末,我们并非面对科学的终结,而是目睹新科学的萌生。我衷心希望,中国青年一代科学家能为创建这一新科学作出贡献。

        最后,我要感谢湛敏女士对本书的翻译,感谢上海科技教育出版社出版本书的中文版。

      I.普利高津

      1998年8月 5日于布鲁塞尔               致谢

      愿意看全文的请到以下网址:

      外链出处

    • 家园 【文摘】耗散结构理论是如何创立的??D?D谈“时间悖论”

      作者:沈跃春

      1969年,在一次“理论物理与生物学”国际会议上,比利时布鲁塞尔学派的领导人普利高津教授针对非平衡热力学和统计物理学的发展提出了一种新理论―――耗散结构理论。从考察耗散结构理论的创立过程中,我们发现悖论在其中起了不可忽视的重要作用。下面,我们就来阐述一下“时间悖论”的发现在耗散结构理论创立过程中的地位和作用。

      普利高津在爱因斯坦与密希里?贝索之间的通信集中发现,贝索在1940 1955年期间一而再、再而三地提出时间及其不可逆性等问题。爱因斯坦耐心地一次又一次地回答: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。贝索对爱因斯坦的回答始终不满意。在80岁高龄时,贝索作了一种尝试,想调和广义相对论和时间的不可逆性。爱因斯坦不同意这一尝试。他说:“你是站在光滑的地面上。在物理学的基本定律中没有任何不可逆性,你必须接受这样的思想:主观的时间,连同它对‘现在’的强调,都是没有任何客观意义的。”当贝索去世的时候,爱因斯坦写了一封动人的信给贝索的妹妹:“密希里早我一步离开了这个奇怪的世界,这是无关紧要的。就我们这些受人信任的物理学家而言,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。”

      既然“过去、现在和将来之间的区别只是一种幻觉”,那么,为什么说“这种区别依然持续着”呢?难道这不是一个悖论?“时间悖论”的发现使普利高津深深地迷住了“时间”。他看到“时间悖论”的形成有其深刻的思想基础。他说,虽然“相对论和量子力学带来了思想上的伟大革命,但基本没有改变这个经典物理学的观点。在动力学中,无论是在经典的、量子的,还是相对论的动力学中,时间只是外部的一个参量,它没有什么优惠的方向。在动力学中,没有任何东西能够区别过去和将来。”在动力学中,时间概念只有简单的意义。它与我们所处的三维空间一样,仅被看做描述物理过程的时空行为的第四个坐标。在经典力学中,不会出现“时间箭头”;时间本质上只是描述可逆运动的一个几何参量。在量子力学和相对论力学中,它们的基本方程都是时间反演对称的;传统力学给出了一个可逆的、对称的物理图像。然而,热力学则提供了一个与之不同的物理图像。20世纪以来,热力学的发展给物理学带来革命性的变化。热力学第二定律表明:一切与热现象有关的实际宏观过程都不是可逆的。于是,时间的不可逆性和不对称性就进入了物理学研究范围。例如,一根与外界绝热的金属棒,如果初始时棒上各点温度不均匀,随着时间的推移,高温部分将把热传给低温部分,最后达到棒上温度均匀分布;没有外界的传热作用,棒上的温度分布永远不会回到初始状态。其实,热力学给我们提供了一幅带有“时间箭头”的物理图像。

      “时间悖论”的发现,促使普利高津选择一种新的理论框架。当普利高津根据自己的科学实践把热力学第二定律放在科学史上予以重新考察时,他又发现由克劳修斯从热力学第二定律引出的结论与达尔文创立的生物进化论存在着尖锐的矛盾。因为,热力学第二定律揭示了自然界普遍存在着可逆和不可逆两种过程。它告诉人们:物质的演化总是朝熵增加、向混乱的方向进行。可是,进化论则告诉我们:生物的进化总是由低级到高级,朝熵减少、向有序的方向进行。前者给出了“宇宙热寂说”的结论,即退化的时间箭头,而后者则与之相反,给出了进化的时间箭头。

      那么,自然界到底是往无序还是向有序的方向发展变化呢?这个带有根本性的问题严峻地摆在物理学家面前。普利高津“被科学在看待时间的方法上的巨大矛盾惊呆了,正是这个矛盾促使他从此开始了他一生的工作”。他认为,要把热力学和动力学,热力学与生物学统一起来,就必须研究自然界中存在的远离平衡态的有序结构、生物和生命现象,必须朝着更为普遍的热力学理论方向发展。他坚信,在一定条件下,不可逆过程会产生令人讨厌的消极作用,但在另一类条件下,对不可逆过程的研究可能会带来理论和实践上具有重大意义的结果。这个信念坚定以后,普利高津在认识上产生了重大飞跃,而这个飞跃则为他后来建立耗散结构理论奠定了思想基础。

      1945年,普利高津在原有理论基础上得出最小熵产生原理。这一原理和翁萨格“倒易关系”一起为近平衡态线性区热力学奠定了理论基础。这项成功促使他试图将这一原理延拓到远离平衡的非线性区。但是,经过多年努力,这种尝试以失败告终。

      在挫折面前普利高津并未后退,他把系统在远离平衡与平衡态和近平衡态做了原则区分,重新考察系统在远离平衡态的情况。经过20多年的努力,他终于与布鲁塞尔学派的同事们创立了一种新的关于非平衡系统自组织理论―――耗散结构理论。

      按照耗散结构理论,一个远离平衡的开放系统,无论是力学的、物理的、化学的、生物学的,还是社会的、经济的系统,如果某系统不断地与外界交换物质和能量,在外界条件变化过渡到一定程度,系统内部某个参量变化过渡到一个临界值时,经过涨落系统可能发生突变,即非平衡相变。那么,该系统将会由原来的混乱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。由于他对非平衡势力学特别是耗散结构理论所作的重大贡献,所以普利高津于1977年荣获了诺贝尔化学奖。

      来源:《中国青年报》 2002年12月08日 (责任编辑:刘锋)

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