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系统的稳点平衡点判断

时间:2022-11-09 百科知识 版权反馈
【摘要】:一般系统论认为,一个系统的物质、能量和信息的输入、输出、反馈构成了系统的结构和功能,并在输入输出间保证系统的稳定性。根据一般系统论和自组织理论,系统完成从无序到有序的进化需要以下几个条件。非线性相互作用使各要素产生相干效应与协调动作,使系统的演化产生多种可能的方向。

一、一般系统论

一般系统论产生于20世纪50年代,这种理论认为系统是由相互联系、相互作用的若干要素组成的,是具有整体功能的有机复杂体。要素是系统的组成单元;要素本身也可以看做一个系统。

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一般系统论认为,一个系统的物质、能量和信息的输入、输出、反馈构成了系统的结构和功能,并在输入输出间保证系统的稳定性。无论有机生命系统还是无机非生命系统,都有一个诞生、成长、壮大、衰败和死亡的过程。系统的这一历程是内因与外因共同作用的结果。系统内各要素的有序与无序这对范畴揭示了系统转化的可能性和转化的方向。系统科学用“熵”来表征系统无序的程度。熵是系统的一个状态函数,熵增加的过程就是系统从有序到无序的过程。任何系统本身都具有熵增的自发趋势,系统要进化就必须从外部引入负熵以中和熵增。根据一般系统论和自组织理论,系统完成从无序到有序的进化需要以下几个条件。

第一,系统必须处于开放状态,与外部环境有物质、能量和信息的交换。只有开放系统才能够从外部吸取足够的负熵,使负熵的绝对值大于系统内部熵增加的值。[15]我们用S表示系统的熵、ΔS表示系统熵的变化、S(Intension)表示系统内部的熵增,S(Extension)表示从外部环境流入系统的熵。它们之间的关系如下面的公式所示:如果S(Extension)<0,意味着是负熵;如果ΔS<0,则说明系统熵减,有序度在增加。

第二,系统处于远离平衡的状态。热力学中的平衡态,是系统与环境缺乏交流、系统各部分在长时间内不发生变化的状态。离平衡态越远,系统越容易出现变动。

第三,系统具有非线性相互作用。非线性相互作用使各要素产生相干效应与协调动作,使系统的演化产生多种可能的方向。线性系统中,整体等于各部分的算术之和,各要素是孤立的,它们之间缺乏相互作用,对系统变化也不产生影响。而系统一旦具有非线性相互作用,使系统整体不再是各部分的简单叠加,就会产生原来逐个要素无法具有的新功能和新效应。

第四,内部涨落的影响。涨落是对平衡状态的偏离,是偶然、随机出现的。[16]一般情况下,小的涨落会在系统结构的约束下自然衰减,然而在系统状态的临界点上,微小的涨落可能就会被放大,形成大涨落乃至巨大涨落,使系统状态发生突变。非线性科学家提出的“蝴蝶效应”就是描述偶然事件,经过偶然或必然的不断放大,造成结果发生巨大变化的规律。

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