自组织理论、耗散结构.ppt
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1、自组织理论自组织理论l自组织理论包括耗散结构理论、协同论、突变论和超循环理论组成。l自组织是系统科学的一个重要概念,它是复杂系统演化时出现的一种现象。我们根据一个组织是否是按照外界特定干预而形成的,又可以把组织分为自组织和他组织系统。l组织力来自系统内部的是自组织,组织力来自系统外部的是他组织。l自组织的自组织的含义含义:l“自自”,是指,是指“自发自发”;“组织组织”说明系统中所包含的各个运动变化的子过程之间的相互协作、竞争,使过程演化为有序使过程演化为有序。l自组织自组织过程:过程:l具有一定功能一定功能的非线性的多体开放系统非线性的多体开放系统在离开平衡态时离开平衡态时会与外界不断进行交
2、换与外界不断进行交换,受到影响和干预,内部结构从无序变成从无序变成(规则或不规则的)有序时空结构的过程有序时空结构的过程。耗散结构耗散结构l“耗散结构耗散结构”理论理论(自组织理论的代表性理论)l定义定义:一个远离平衡的开放系统,在外界条件变化达到某一特定阈值时,量变可能引起质变,系统通过不断与外界交换能量与物质,就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态,这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称之为“耗散结构”。耗散结构形成的条件耗散结构形成的条件l 系统是一个开放的系统l开放系统是一种与外界自由地进行物质和能量、信息交换的系统,只有开放的系统,才能从与外界物质、能量和信息的交
3、换中不断获得负熵流,使系统向有序化发展。开放的系统输入的是物质、能量和信息,输出的是各种产品和服务。l 系统是一个远离平衡态的系统l普里高津认为,开放系统是耗散结构形成的必要条件,但不是充分条件。他指出:“一个开放系统并没有充分的条件保证出现这种结构”,耗散结构只有在系统保持“远离平衡”的条件下,才有可能出现。因为系统在平衡态和近平衡态线性区,是处于稳定状态或趋于稳定状态系统总的倾向是趋于无序或趋于平衡。l 通过涨落的有序l涨落是指系统的某个变量对平均态的偏离。在远离平衡态的系统中,涨落是系统由不稳定状态形成新的稳定有序状态的杠杆,起着积极的建设性作用。当系统处于远离平衡态时,随机的小涨落可以
4、通过非线性的相干作用和连锁效应被迅速放大,形成系统整体上的“巨涨落”,从而导致系统发生突变,形成一种新的稳定有序状态。l 远离平衡态系统内各要素之间存在着非线性的相互作用l根据普里高津耗散结构理论,对于近平衡态系统只存在两种演变前途不是衰亡就是无限增长。近平衡态系统的定态和非平衡约束是一一对应的,即除热力学分支外无任何其它分支存在。熵熵/负熵负熵系统有序度量的系统有序度量的量度量度l熵的原意熵的原意是热量被温度除的商。相同热量时温度高则熵小,温度低则是熵大。l“熵是这样一个量,它在有耗散的情况中不停地增长,当所有进一步做功的潜力都耗尽了以后,熵就达到了最大值,熵达到了最大值就意味着能量的耗尽、
5、系统的毁坏。”l熵的本质内涵熵的本质内涵是变化,越是熵少的体系,其有序度越高,反之,其混乱度就越高。l我们用熵代表系统无序程度。信息代表系统有序的的程度,信息的增殖自然就是“负熵负熵”。耗散结构的例子耗散结构的例子学校学校l学校在长期的办学过程中与社会直接的接触甚少,形成自成一体的封闭系统、孤立的平衡系统。l这种系统可以存在,但没有活力,不可能发展。表现为:办学模式僵化,学校缺乏主动适应社会和经济发展的动力、压力与活力,对社会变革和需求的反馈不够直接、及时和敏感;学校内部教职工涣散,缺乏主动性、积极性、创造性;管理滑坡,办学效益低下、内耗丛生,显然这是一种无序状态。(熵的增加)l耗散结构理论告
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