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耗散结构理论

耗散结构理论 1.耗散结构理论耗散结构主要研究一个开放系统在远离平衡态的非线性区如何从无序向有序的组织结构进行演化的机理、过程和规律并试图描述系统在变化的临界点附近的相变条件和行为它解释了无数个无规则微观粒子如何在一定条件下相互协同组织成更高级的有序状态的自组织形式。2.主要思想耗散结构理论是熵理论的延伸它的基本内涵是一个远离平衡的开放系统当外界条件变化达到某一特定阀值时系统通过不断与外界进行物质交换和能量交换会从原来的无序状态转化为一种时间、空间或功能的有序状态此时形成的远离平衡的、稳定有序的结构称为耗散结构。耗散结构理论指出非平衡是有序之源平衡态是无序的系统是朝向有序或无序发展。耗散结构理论的研究就是热力学发展的第三个阶段。一个远离平衡的系统当其内部的动力学过程存在着非线性的反馈时不可逆过程不但会使系统原来的状态失去稳定性而且还会从中产生出来新的有 序结构能量耗散在不可逆过程的非线性区能起到建设新的有序结构的积极作用。耗散结构的形成是有一定的条件的普里戈金在提出耗散结构概念的同时也提出了如下耗散结构形成和维持的条件。1)开放性所谓开放性是指系统能够同周围环境进行能量、物质和信息的交换。根据熵定律开放系统的熵ds由dis和des构成即dsdisdes,该方程被称为熵变化方程其中dis称为熵增也即正熵是由系统内部的不可逆过程所引起的熵增加且dis≥0,系统的内部矛盾导致正熵生成并持续增加是系统不稳定的根源对系统产生的是负作用des称为熵流是由系统与外界交换能量及物质所引起的des可正可负可为零但只有当des0时des才被称为负熵负熵对系统产生的是正向作用当这一负熵足够大时就可以抵消系统在自身发展过程中产生的熵增并达到一定阀值时可以实现系统从无序向有序的演化。3)线性耦合在热力学领域当热力学分支失稳时系统重新稳定到新的耗散结构分支上的使命是由非线性来完 成的。根据普里戈金的分析当一个系统是线性系统时那它就失去了形成耗散结构的可能性只有非 线性系统才能演化为有序的耗散结构系统。4)涨落现象根据普里戈金的分析所谓涨落是指微小偏差的发生是系统形成耗散结构的触发器。涨落的发生是随机的、不可预测的依赖于外界环境的刺激和内部运行产生的契机只能大致地对涨落出现的阶段 和意义做一定的描述。如果涨落出现在近平衡态区域那么它的出现对系统形成耗散结构是没有建设性意义的只有当涨落出现在原理平衡态的区域中时才能起到其触发器的作用。记忆口诀开放交换负熵扬远离平衡有序彰非线性作演化壤涨落触发变新章。3.在系统规划与管理中的应用在系统规划与管理中认识系统的耗散结构特征可以有针对性地利用耗散结构的演化形成过程提升信息系统的抗熵(抗干扰)能力促进系统不断改进优化。1.物流网络的耗散结构从耗散结构的形成过程来看一个开放的远离平衡态的网络系统若有熵流的持续“流入”,不断抵消系统内部的熵产生在熵流大于熵产生的情况下则形成稳定的耗散结构。2.企业管理信息系统的耗散结构目前我国不少企业管理信息系统都是一种封闭系统它们与外界只有少量的信息交流(如劳动力信息、产品信息、资金信息等)和少量的实物交流(如人员、产品、资金、设备等),整个系统维持着一 种低水平的稳定有序状态这种结构是一种“死”结构。
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