协同理论来源及内涵

协同理论一词来自希腊语，意指关于“合作的科学”。协同理论由德国著名物理学家斯图加特大学教授哈肯（H.H aken）创立，他于1969年在斯图加特大学讲课时开始使用协同理论的概念，1971年他发表文章初步阐述了协同理论的基本思想和概念，1972年他举行了有关协同理论的国际学术会议，随后几年协同理论取得了迅速进展。1977年哈肯发表《协同理论导论》，建立了协同理论的理论框架，标志着这门学科的诞生。该理论是以系统论、控制论、信息论及结构耗散理论等为基础发展起来的一门新兴学科。协同理论运用数理统计学和动力学相结合的方法，研究各种完全不同的系统在远离平衡时通过子系统之间的协同合作，从无序态转变为有序态的共同规律。在这种转变中，时间结构或空间结构在宏观尺度上以自组织的形式产生出来。协同学主要提出了三个方面的原理：

一、不稳性原理

不稳定性原理是指某一系统中，当原来的旧系统向新系统演变控制数值达到阀值时，系统就会进入不稳定状态，这也意味着另一个新的稳定状态即将出现，这是协同学研究中系统由无序向有序转变的第一步。任何一个系统都是由大量的子系统组成的，系统的整体行为取决于系统内子系统间的相互作用，当子系统间的相互作用较大，而其独立性较小时，系统的整体在宏观上显示出稳定的结构特征，这样的系统是有序的。反之，当子系统之间的相互作用较小，使子系统的独立性占主导地位时，它们便处于杂乱无章的“热运动”状态，使系统在宏观上没有一个稳定的结构，这样的系统就是无序的。由于系统的有序与无序都是由一定的内外部条件决定的，因此，处于某一种状态的系统在一定的条件下又可以转化为一种新的状态，即系统的有序与无序在一定条件下是可以相互转化的。

二、序参量原理

协同理论借助相变热力学中的序参量概念，来描述系统进化中从无序到有序的演化过程。一般的相变是子系统间具有不同聚集状态之间的转变。而当某一系统由旧系统向新系统转变的过程中，不稳定状态即临界现象是突然发生的，此时标志出现的参量就是序参量。序参量一旦形成，就会支配子系统的一切因素，子系统必须按照序参量的指令活动。序参量在协同论中是相当重要的，系统在发展过程中会发生无穷的由无序到有序的转变，只要掌握了序参量，也就把握住了系统的发展方向。同时，序参量又可以支配系统，因此，控制住了序参量就可以把握和了解系统中无数复杂子系统的行为。对于只有一个序参量的情况，系统的结构将由此序参量决定；对于几个序参量共处在一个矛盾竞争的系统的情况下，每一个序参量决定着一种宏观结构以及它对应的微观组态。也就是说，系统在不稳定点孕育着几种宏观结构的“胚芽状态”，最终能出现哪一种结构，这要由序参量的合作与竞争的结果来定。一般说来，序参量的合作会形成一种宏观结构，而序参量的竞争终将导致只有一个序参量起主导作用，这使系统处于由该序参量所决定的状态。

三、役使原理

序参量的产生又会导致役使原理，又译为伺服原理。在系统中，特别是临界行为出现时，系统中有两种变量。一种变量对于系统的演化、前途等不起明显作用，只有在临界行为发生时短暂起作用。系统中的绝大多数变量都是这种变量，称之为快弛豫参量。而另一种参量只有少数几个或一个，他们在系统的深化过程中始终起作用，我们称之为慢弛豫参量。而伺服原理是指为了抓住对系统演化起主要作用的慢弛豫参量，忽视快弛豫参量，使快弛豫参量服从慢弛豫参量，序参量支配子系统的行为。它从系统内部稳定因素与不稳定因素间相互作用角度描述了系统的自组织过程。其实质在于规定了临界点上的系统简化原则，即“快速衰减组态被迫跟随于缓慢增长的组态”。