耗散结构论的辩证思想，本文主要内容关键词为：思想论文,结构论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
内容提要 耗散结构论包含有丰富的辩证思想。文章从五个方面对此进行了探讨：在矛盾冲突中确定研究方向；批判机械论以扫清思想障碍；寻找生物有序性的根源；把不可逆性引入动力学；放弃“现实世界简单性”的信念。
在矛盾冲突中确定研究方向
普利高津于40年代之初登上科学舞台时，适逢物理学经历了微观和宇观领域的重大突破之后，正在准备着从宏观领域取得新的突破。40年代正是系统理论和系统工程的分娩时期，科学发展史上一种新的必然性出现了，时代在呼唤着新的科学巨人。而一些“偶然性的因素”恰好把极富才华的年轻学子普利高津“引向化学和物理学”，引向宏观复杂性问题〔1〕。必然性与偶然性再次交汇，铸成新的历史机遇， 产生了普利高津这位著名科学家和他的耗散结构论。
普利高津是从宏观物理学研究起步，最后走向探索系统自组织问题的。在这一过程中，他“接连不断地处在十字路口”，必须不断地识别和选择所要遵循的道路。普利高津承认，他是在一系列矛盾冲突中进行识别和选择，从而踏出自己的科学之路的。不难发现，对自己科学探索历程的深切体验，已凝结在他所创立的系统演化理论中。
推动普利高津走上这条科学探索之路的动力之一，是物理学与生物学之间的冲突。耗散结构概念是在《结构、耗散和生命》一文中首次公诸于世的（1967）。文章开头写道：“生物学与理论物理学之间仍然存在着巨大的鸿沟，这是非常明显的”。〔2〕普利高津熟悉这一冲突的历史，了解前辈学者在试图克服这一矛盾的努力中取得的成果和遇到的困难，最先意识到刚刚兴起的非线性热力学提供了新的希望。在1945年发现最小熵产生原理后，便潜心研究结构、耗散与生命之间的联系。
推动普利高津创立耗散结构论的另一种矛盾冲突来自物理学本身。“随着热力学第二定律的克劳修斯表述，热力学与动力学之间的冲突变得显而易见。……即使在现在，在克劳修斯之后一百五十年，这个问题依然激起强烈的感情”。〔3〕（本文后面只注明页数的引文均出自该书）普利高津明确承认：“我的科学研究工作的方向可能就是在这样一种矛盾冲突中确定下来的”。〔4〕这种冲突涉及现实和时间的含义、 热力学第二定律的实质、不可逆性的作用、熵在动力学描述中的意义等重大问题。耗散结构论就是布鲁塞尔学派为回答这些问题，沟通动力学和热力学而制定的一种理论方案。
到本世纪中叶，西方学术界终于认识到经典科学在社会历史后果上的两重性，在肯定其辉煌成就的同时，也看到科学发展给社会带来的种种恶果，认识到科学文化与人文文化之间的矛盾冲突。这种冲突对青年普利高津产生了强烈的刺激，并成为终生推动他从事科学探索的力量。他写道：“我下决心攻克这些越来越复杂的问题，我想可能会有希望从中探索出自然科学同生物科学以及人文科学之间的联系”。〔5〕他从耗散结构理论的创立过程中初步找到一条沟通两种文化的途径。
从上面的叙述中可以看到普利高津在思维方式上的几个特点和优势。首先，他承认矛盾冲突是推动科学研究的力量，科学家应当从矛盾冲突中捕捉方向、选择课题、提炼思想和建立理论框架。在普利高津看来，上述几种相互冲突的理论在20世纪“面对面地走到一起来”，这在科学史上是少见的大有希望的机会。他不是回避这些矛盾冲突去选择简单的易见成果的课题，而是庆幸自己赶上了人生难得的机遇，全身心地投入了解决这些极为重大、但可能得不到成果的问题的斗争中。
面对上述重大矛盾冲突，普利高津表现出对经典观点的强烈怀疑精神和突破现有理论的创造精神。他自觉地寻找被经典科学“掩盖起来的东西”，或“先前被排除过的问题”，或“用消极否定的态度”对待的事物。他坚持用现代科学的精神重新审视一切，努力把被掩盖起来的东西揭示出来，把被排除过的问题重新纳入科学之中，用积极的态度对待那些被否定过的事物。普利高津认为，只有这样做才能解决西方文明造成的各种矛盾冲突和灾难性后果。
西方思想受形而上学的支配，习惯于把两种观点、理论或文化的矛盾冲突两极化、绝对化，采取二中择一的态度。这导致李约瑟所说的西方思想总是在两个世界之间震荡。普利高津赞赏这一观点，尖锐批评西方思想中贯彻始终的“两分性”。他认为：“动力学与热力学是自然界两种互为补充的解释”，声称“这也就最终构成了我现时的主要定见。”〔6〕对于物理学和生物学、科学文化与人文文化、 西方文明和东方文明之间的矛盾冲突，普利高津也采取这种态度，承认它们的互补性，反对两极化，致力于把对立的方面沟通、结合起来。散耗结构论正是这种努力的结果。
批判机械论以扫清思想障碍
在普利高津学派看来，上述矛盾冲突是经典科学发展带来的负面文化后果，表现出两种文化的对立。他们坚持从世界观上找出造成这种后果的思想根源。“长期以来，西方科学被一种机械论的观点统治着，按照这种观点，世界就像是一个庞大的自动机。”（P26 ）生物学与物理学、动力学与热力学、科学文化与人文文化之间的冲突，就是“西方科学因为把自然描述成一个自动机而造成的文化危机。”（P2）因此，只有“摆脱机械世界观”，（P114）才能找到填平这些鸿沟的途径。不难发现，普利高津学派创立和发展耗散结构论的过程，就是一个不断清算机械论的过程。
同前辈和同辈自然科学家相比，普利高津对机械论的批判在深度和广度上都有重要进展。众所周知，相对论和量子力学沉重地打击了机械论。但今天来看，它们的批判远非彻底的。爱因斯坦仍然坚持完全的确定论，不承认随机性的客观根源。量子力学局限于研究可逆过程，时间仍然只是一个没有方向的几何参数。牛顿理论的静止自然观被它们继承下来，同19世纪已经提出的发展变化的自然观背道而驰。对于这种“量子力学的机械论世界”（P169）的观点，普利高津提出明确的批评。他把物理学划分为存在的物理学和演化的物理学两类，致力于探讨存在与演化之间的联系和过渡，从自然观、物质观、时空观、规律观、科学观等方面深入清算机械论。
同前辈和同辈系统理论家相比，普利高津对机械论的批判也显得更为深入。贝塔朗菲的批判主要属于系统存在论范畴，对于孤立地片面地研究事物的传统观点，他的揭露可谓入木三分。但在系统演化论方面，即对于用静止的观点观察世界的形而上学，他的批判在深度和力度上都很不够。普利高津弥补了这一缺陷，他的批判重点指向静止的自然观，其力度是他人所不及的。维纳明确提出时间的方向、熵与进步、混沌等问题，更贴近于60年代以来科学前沿的新进展，走在同代科学家的前面。但维纳主要还是按控制论观点看问题，控制论的概念框架容易引导人们用新的机器模型（控制论机器）解释生命和社会现象，限制了维纳对机械论的认识深度。维纳的有关论述基本上还建立在经典的即平衡态统计力学基础上。他所讲的自组织是引入某些自组织因素的控制论机器，或称为包含某些自组织特性的他组织系统，还不是自然界产生的自组织。普利高津以新兴的非平衡统计物理学和现代动力学为依据去批判机械论，克服了维纳的不足，初步建立起一种真正摆脱机器模型的自组织理论。在现代系统理论诸分支中，耗散结构论对形而上学的批判在许多方面是最深刻的。
普利高津对机械论的批判不是局限于某些具体问题上（如因果关系），而是把经典科学作为一个整体，放在17世纪西欧特定的历史文化环境中考察，寻找机械论形成的根源和特点。他认为， 经典科学经过300多年的发展已接近完成其历史使命，正走到一个新的“大转折”关头。这种转折在历史上只有古希腊科学的产生、从文艺复兴开始的近代自然科学的产生可以相提并论，其结果是出现行将取代经典科学的“新型科学”。他主张从这种大转折的角度来反思经典科学的机械论弊病，强调新型科学应当“重新考虑过去以机械论世界观的名义排除在外了的东西”（P145）。如时间、熵、不可逆性、偶然性、复杂性等。
普利高津认识到，清算机械论是由几代人接力进行的长期过程，总结这一过程的历史经验，有助于把握进一步的前进方向，在科学上，他追溯到付利叶第一次用数学方程对不可逆过程的描述，认为这是复杂性科学的开始，迈出物理学摆脱机械论的重要一步。在哲学上，他追溯到马克思和恩格斯的工作。通过分析动力学和热力学的冲突，普利高津发现：“在一定程度上，这个冲突和引起辩证唯物主义产生的那场冲突有些类似。”（P304）这为我们理解辩证唯物主义产生的科学背景提供了新的视角和思路。迄今关于马克思主义哲学史的研究，尚未注意到动力学与热力学的冲突对马克思和恩格斯的影响。普利高津冲破西方学术界对马克思主义的偏见，把自己对机械论的批判同马克思和恩格斯当年的工作联系起来，以科学家的严肃态度加以评论，十分可贵。他特别推崇辩证唯物主义关于自然界有其历史发展的观点，指出：“自然史的思想作为唯物主义的一个完整部分，是马克思所断言，并由恩格斯所详细论述过的。当代物理学的发展，不可逆性所起的建设性作用的发现，在自然科学中提出了一个早已由唯物主义者提出的问题。对他们来说，认识自然意味着把自然界理解为能产生人类和人类社会的自然界”。（P304）他把这一观点作耗散结构论的哲学基础（尽管没有明言），试图用自组织原理解释如何从物理世界的演化中分叉突变而出现生物世界，进而出现人类社会。
普利高津对清算机械论的长期性和曲折性有很深的认识。他指出：“在恩格斯写作《自然辩证法》一书的那个时代，物理科学看来已经摈弃了机械论的世界观，而更接近于自然界的历史发展思想”。（P305）从那个时代的条件看，恩格斯关于机械论世界观已经死亡的结论言之有据。但从后来的科学发展史看，这个结论需要修正。物理学的发展道路并不笔直的，而是辩证的。19世纪诞生了演化的物理学，并不意味着存在的物理学已山穷水尽。20世纪上半叶的两次大革命都出现于存在的物理学中，导致静止的自然观继续统治着这一时期。普利高津看到了这一情况，回顾了玻尔兹曼创立物理学进化论的努力和失败，研究了热力学近来的发展加剧了它与动力学的冲突这一事实，得出结论说：“机械论却依然是辩证唯物主义面临的基本难题。辩证法的普遍规律与同样普适的机械运动定律之间的关系是什么？机械运动定律是在达到一定的阶段之后就不再适用了呢，还是它们本来就是虚假的或不完备的？回到我们先前的那个问题， 过程世界和轨道世界如何才能联系在一起呢？ ”（P305）普利高津承认，这首先是现代科学面临的基本难题。他把毕生精力都献给这方面的探索，取得举世公认的重要成果。但他承认，问题离最终解决还很远，这启示我们：彻底清算机械论依然是科学和哲学的重大课题。
寻找生物有序性之源
物理学与生物学之间矛盾冲突的核心是生物有序性的物理学起源问题，即能否用物理规律解释生物体在空间和功能两方面的有序性。更一般地说，这是有序与无序的关系问题。普利高津学派认为，这是科学遗产中包括的两个至今未得到答案的基本问题之一。结构怎样从无序中产生？复杂性如何在简单性中出现？是否存在能显示有序的破坏和建立两种行为的系统？正是对这些问题的探索，把普利高津从物理化学领域引向系统科学领域。
热力学和达尔文学说是19世纪创立的两个意义重大的科学理论。它们分别是关于物理世界和生物世纪的演化理论。按照克劳修斯那一代学者对热力学第二定律的表述，物理世界只能沿着结构破坏、有序性消失的方式走向热平衡态。达尔文学说却断言，生物世界沿着结构产生、有序性增加的方向演化。受形而上学思维方式束缚的19世纪科学家，只能采取在对立的两种观点之中否定一个、肯定另一个的态度 ：要么像卡洛斯那样断言克劳修斯和达尔文不能都是正确的，试图用二中择一的办法维持世界统一性的信念；要么像斯宾塞那样试图引入非物理的自然规律解释生命现象，把统一的客观世界分裂为两个互不相关的部分。这就是所谓物理学与生物学之间的矛盾冲突。
应当说，直到20世纪上半叶，物理学的发展尚未提供消除这种冲突的线索。物理世界并非没有有序结构，漂亮的晶体点阵结构早已为人们熟悉。19世纪70年代以后兴起的相变理论和玻尔兹曼有序原理为这类结构提供了令人满意的解释，这曾给坚持世界统一性观点的学者带来希望，借助热力学和统计力学去解释生物有序性。然而，这种努力未获成功。相变理论基于自由能判据解释晶体的有序性，但生物演化的方向显然不是趋向于最小自由能态。如果按照玻尔兹曼统计原理，把生物有序结构也作为统计选择的结果，势必得出生命起源于某个靠不住的离奇事件的结论。这是科学界主流无法接受的。19世纪后半叶物理学的上述两大成就反而加剧了物理学与生物学的冲突。这一事实强烈地提示人们：要解决矛盾，必须突破经典热力学和经典统计力学的框架。普利高津正是率先实现了这种突破而取得成功的。
从哲学上看，上述两种对立观点有一个共同点，就是割裂了同一与差异的辩证关系，把二者绝对对立起来了。承认物理世界和生物世界的统一性，并不意味着否定二者的差异，不能要求一切物理规律都可以应用于生物领域。相变理论和玻尔兹曼原理不能解释生物有序性，恰好表现了这种差异性。但这两个领域的差异是相对的，承认差异不等于否认二者的统一性，即否认生命运动服从生理规律。玻尔兹曼原理的失效并非表示一切生理原理均失效，而是意味着应当寻找新的物理学有序原理。物理世界本身也有差异，在晶体之类的有序结构之外，可能还存在其它类型的有序结构，它们与生物有序结构服从相同的物理规律。普利高津的过人之处就在于较早领悟到这一辩证关系，从多方面突破经典理论的束缚，创立了耗散结构论这一新的物理学有序原理，
经典热力学局限于研究封闭系统和孤立系统，认为只有把系统封闭起来甚至从环境中完全孤立起来进行研究，才是科学上有意义的。但贝塔朗菲发现，生物有序性同它的开放性分不开。薛定锷把熵概念引入生物学，提出“生物靠负熵喂养”的观点，指明用物理学原理说明生物有序性的方向。在这些重要突破的基础上，普利高津致力于研究开放热力学理论，获得重大成功，他发现，开放系统的总熵变dS由熵产生d（，i）S和熵交换d（，e）S两部分组成，dS＝d（，i）S+d（，e）S。这两部分具有不同性质，d（，i）S是非负的，d（，e）S的符号不确定，可正可负。按照习惯的看法，d（，e）S的不确定性给理论描述带来麻烦，是令人讨嫌的因素。普利高津则看到d（，e）S的不确定性有重要意义：正因为熵交换可以取负值，开放系统才可能出现减熵演化，即有序化。他以总熵变公式为武器，对贝塔朗菲观点作出严格的逻辑论证，找到了开放系统理论的生理学基础。
经典热力学把能量耗散当作纯粹消极的因素。但经验告诉人们，生物系统中的新陈代谢和能量耗散可能具有本质的作用。思考这一矛盾使普利高津想到，经典热力学对耗散过程的认识是片面的，结构、耗散和生物之间可能存在初看上去是悖理的密切联系。他循着这一思路去研究，终于认识到晶体与生物体是两类性质不同的有序结构，前者的维持无需进行任何能量与物质的交换，但后者只有在与外界交换能量（有时也交换物质）的条件下才能维持。对于后一类结构，能量耗散本质上是十分积极的因素。认识高级形态常常是认识低级形态的钥匙。把从生物系统中获得的这种新观点用于物理学，普利高津发现，后一类有序结构在物理世界中不仅存在，而且相当普遍。实验家早已发现的贝纳德流，工程技术中的热扩散电池等自然现象，都是这类结构。为了强调耗散过程在这类结构形成和维持中所起的建设性作用，普利高津将其命名为耗散结构。这一研究领域的第一篇文章以《结构、耗散和生命》为题，也是为了传达这一信息。
经典热力学偏爱平衡态，视之为系统追求的理想状态（吸引中心），把非平衡态当作干扰，其作用是暂时地阻止出现与平衡有序相同的结构。在经典热力学基础上建立的相变理论和玻尔兹曼有序原理，能够解释的只是平衡结构。偏爱平衡的观点严重遮蔽了科学家的视线，使他们对周围世界司空见惯的耗散结构视而不见，无法架设沟通物理学和生物学的桥梁。即使在非平衡态热力学和耗散结构论问世之后，凡坚持传统观点的学者都无法对克服物理学与生物学的冲突有所建树。莫诺是对分子生物学作出重大贡献的著名科学家，在1970年出版的《偶然与必然》一书中，莫诺仍然把生命的出现视为完全偶然的事件。普利高津说莫诺的“这些见解中采用的偶然性和随机性观念产生于平衡热力学和平衡统计力学”〔7〕，可谓一针见血。
耗散结构论对传统观点最重要的突破之一，是克服了对平衡态的偏爱，揭示了平衡与非平衡的辩证关系，提出非平衡是有序之源的著名原理。平衡相变过程只能形成平衡结构。生物是非平衡结构，一旦处于平衡态就会瓦解。最小熵产生定理断定，在近平衡条件下系统热力学分支仍然稳定，只能出现与平衡态没有定性差别的定态，不能产生耗散有序性。这就是说，生物有序结构有不同的起源，要求不同的解释，它只可能出现在远离平衡的条件下。这是普利高津在1945年证明最小熵产生定理后就萌发的一个猜想。经过大约20年的探索，在把研究近平衡态的线性热力学推广到远离平衡态的非线性热力学取得成功之后，终于证实了这一猜想。他发现，在远离平衡态时，系统将表现出一系列在平衡世界难以理解的行为特性，如热力学分支失稳、非线性相干作用、分叉、多重解、长程关联等等。这时，耗散结构的形成和维持就成为不可避免的了。
耗散结构论的主要结论之一，是存在能够显示两重行为的一类系统，在一种情况下它趋于最大无序状态，在另一种情况下出现相干行为。有序的破坏总是发生在热力学平衡态附近，相干行为总是出现在远离平衡的条件下，并具有特殊的非线性运动规律。这种二重行为清楚地体现了平衡与非平衡、有序与无序的辩证同一性，它们为同一系统所内秉，并在适当的条件下相互转化。物理学把热平衡态作为最大无序态，是环境对系统的约束为零时出现的状态。只要外界施加非零约束，系统就相应地处于非平衡定态。随着约束的增大，系统离开平衡态的距离逐步增大，到达某个临界点，热力学分支失稳，通过分叉和选择，系统突变到某个新的稳态，形成耗散结构。有序就这样从无序中产生出来了。分叉意味着单一性转变为多样性。在远离平衡条件下，分叉不止一次，耗散结构也不止一种形式。每一次新的分叉产生出新的耗散结构，即新的多样性。通过逐级分叉序列，系统的有序结构随着多样性的增加而复杂起来。复杂性就这样从简单性中出现了。在不断远离平衡态的过程中，当复杂性增加到一定程度，在物理耗散结构的基础上突现出最初的生物耗散结构，是合乎逻辑的。由此得出结论：生命现象并非处于物理规律之外，生物学与物理学之间的鸿沟是可以消除的。
由于局限于研究平衡态，统计力学不能全面认识涨落的性质和作用，视涨落为干扰因素，力求用平均的方法消除之。处于平衡态附近的系统有衰减作用，涨落不会被放大，平均场方法有效。当普利高津在远离平衡条件下研究系统时，发现涨落有全然不同的特点和意义：涨落可以被放大，不再是对平均值的扰动，当接近临界点时，必然形成巨涨落，导致热力学分支失稳。在远离平衡的条件下，涨落有十分积极的作用：它推动系统去探索新的有序结构，在分叉点上进行选择，完成相变。事实上，耗散结构是系统在远离平衡状态时稳定下来的巨涨落。这就是“通过涨落达到有序”的原理。
耗散结构论丰富了人们对有序与无序关系的辩证认识。但普利高津也看到，这个问题远未最后解决。他反复指出：“有序与无序的思想的含糊性”（P302），“有序（或无序）的概念比所想到的还要复杂”（P342），把耗散结构论当作进一步探索的起点。这种实事求是的态度符合辩证法。
把不可逆性引入动力学
普利高津学派认为，科学遗产中包括的另一个尚未得到答案的基本问题，是可逆与不可逆、静止与演化的关系问题。从牛顿力学到量子力学和相对论，描述的是轨道世界，一切过程均可逆，向未来看与向过去看没有区别。热力学描述的则是过程世界，过去与未来不对称，基本过程都是不可逆的。我们生活在一个单一的世界，但现在的科学给出两种对立的描述，并且不能肯定一个而否定另一个。这就是动力学和热力学的冲突。它同其它几个冲突也有内在联系。科学的进一步发展要求重新认识可逆性与不可逆性，设法把动力学和热力学描述统一起来。
首先是不可逆现象的客观性问题。尽管我们的周围世界充满不可逆过程，发明和使用热机的工程实践和热力学理论研究早已把不可逆过程作为不可回避的现实摆在物理学家面前，但直到20世纪中叶，大多数物理学家仍坚持不可逆性的主观主义解释，认为不可逆现象是一个幻觉，产生于描述手段中的补充近视。玻恩的名言最具代表性，他说：“不可逆性是把无知引入物理学基本定律的结果。”（P285）在这些学者看来，随着科学手段的改进，不可逆性将被约化掉。只有玻尔兹曼、普朗克等少数学者坚持给不可逆性以客观主义的解释。普利高津坚定地站在后者一边，认为“不可逆过程和可逆过程一样实在，不可逆过程同我们不得不加在时间可逆定律上的某些附加近似并不相当”。〔8〕承认物理世界不可逆过程的客观性，是他的“不可逆性理论”的基本观点之一。
不可逆过程不仅是客观的，而且是普遍的、更基本的。生物界和社会领域的不可逆过程的存在已是不容争辩的事实。确认热传导、摩擦等现象为不可逆的，表明宏观层次的一切领域普遍存在不可逆性。普利高津进一步指出，微观和宇观层次同样存在不可逆过程，从而确认了它在一切层次上都有普遍性。理想摆是可逆过程的典型，但它只是一种理论模型，真实摆或多或少具有不可逆性。不可逆过程是客观世界更基本的存在方式，相反可逆性倒是描述手段带来的某种近似。
传统观点偏爱可逆过程，把不可逆过程和能量消耗、能级降低等同起来，视为纯消极因素。普利高津否定了对耗散过程的片面认识，必然要否定对不可逆性的片面认识；承认耗散过程对有序结构的建设性作用，必然会承认“不可逆过程在物质世界中起基本的建设性的作用”。〔9〕不可逆性是一些重要的相干过程的基础，物理耗散结构的形成和维持都是这种相干过程，生命的形成和维持更离不开这种相干过程。总之，不可逆性是相干的源泉，有序的源泉，组织的源泉。这是不可逆性理论的另一个基本观点。
热力学第二定律表明，只有不可逆过程对熵产生有贡献。不可逆过程的展开意味着系统的熵增加。按照传统观点，熵增加意味着系统有序性的破坏。物理学基本描述长期排斥不可逆性，这是重要的认识根源。但普利高津发现，熵增加和有序性破坏之间的关系并非如此简单，二者的必然联系只存在于平衡态附近。维持熵不变，即d（，i）S，只能实现联系两个平衡态的可逆过程，产生平衡结构。当系统处于远离平衡态时，熵产生将有完全不同的性质。一定的熵产生是系统出现耗散有序的必要代价，亦即系统进化的必要代价。自然演化史表明，复杂性的增加总伴随着熵产生的增加。在一定意义上讲，具有较高熵产生的结构优于较低熵产生的结构，自然选择优待耗散能力较高的系统。布鲁塞尔学派由此得出了“熵有建设性作用”的结论。
不可逆性的根本意义在于，只有它能够使过去与未来的对称性发生破缺，赋予时间以方向。由于局限于研究可逆过程，时间在经典动力学中只是一个外在的几何参量，没有优惠方向。热力学第一次把时间引入物理学。但经典热力学局限于平衡态，时间之矢单一地指向退化。而生物学与社会科学的时间指向进化的方向。这是造成生物学与物理学、自然科学与社会科学、科学文化与人文文化之间矛盾冲突的深层次根源。普利高津把一生的很大一部分精力用于研究时间问题，试图揭示时间的本质、根源、性质和意义。他深信：“不可逆性深深扎根于动力学中。”〔10〕只要把不可逆性嵌入动力学，把热力学第二定律表述为一条动力学原理，把动力学纳入更为广泛的形式体系中，就可能从根本上解决上述矛盾冲突。这是不可逆性理论的第三个基本观点。普利高津等人在这方面作了长期探索，提出许多重要结论。但他们也承认，这些工作还只是一个开端。
由于排除不可逆性，经典动力学得出许多形而上学的结论。其中之一是割裂了初始条件和动力学规律的联系，把它们视为彼此独立的要素。这导致把存在与演化完全割裂开来。因为存在对应着状态，演化对应着改变状态的规律。把不可逆性引入动力学，初始条件与动力学规律的独立性不再存在，初态不能任意给定，它是系统先前变化的结果。状态与规律之间有联系，意味着存在与演化之间有联系，可以相互转化。终态对初态的吸引性，规定了演化过程的不可逆性。这样一来，由于在动力学中引入不可逆性，就可以用动力学语言解释系统的目的性、方向性、组织性、演化性等，建立科学的系统演化理论。
放弃“现实世界简单性”的信念
耗散结构论给出一个独特的视角，使我们重新审视复杂性问题，包括什么是复杂性，复杂性的来源，复杂性与简单性的关系，复杂性的进化等。清除传统观点中的形而上学，按新的观点回答这些问题，也是克服经典科学的局限性、创建新兴科学的必要准备工作。
普利高津学派认为，对复杂性与简单性之间关系的误解，是物理学与生物学冲突的根源之一。按照传统观点，复杂性属于生物以上层次的特征，物理世界只能是简单的。也就是说，复杂性不能用物理定律来说明。普利高津学派不接受这种观点，认为复杂性是普遍的。他们相信，以非平衡统计物理学和现代动力学为依据，运用耗散结构概念，即可阐明复杂性并未构成对物理规律的挑战，而是“这些规律的一个必然结果”。〔11〕
什么是复杂性？目前还没有确切定义。“复杂性是这样一个概念，它的定义是它所提出的问题的总体”。〔12〕从这一认识出发，普利高津绕过定义问题，直接依据经验的理解去确定复杂行为的成分和特征，建立关于简单性与复杂性的初步概念。物理世界被视为简单的，是由于传统观点把物质实体当作死的，没有协调一致的行动、形态或动态性；生物世界被视为复杂的，是由于生物体是活的，具有协调一致的行动、形态或动态性。从经典科学观点看，二者的界限难以逾越。但实际上，科学实验和观察已积累了大量材料，表明物理系统也可能呈现最低限度的活性、协调一致的活动、形态或动态性，只是没有找到科学的说明而未被人们理解。耗散结构论第一次给出一种理论解释，证明物理世界广泛存在许多过去认为只有生命现象才有的复杂性特征。
古希腊哲学家相信，现实世界中存在一个层次，那里的物质对象是确定的、简单的，只要把问题追寻到那个层次，就可以得到完满的解决。这是还原论的基本信念。近代自然科学坚持并发展了这一信念，视复杂性为披在简单性上的面纱，总是可以约化的。这种观点也体现在相对论和量子力学中。但现代物理学的发现大出人们所料，基本粒子越来越显现出不稳定性、复杂性，表明微观世界“简单性”的信念并不那么简单。现代宇宙学表明，宇观层次上同样普遍存在不稳定性、动态性、形态的发生和转变等复杂行为的特征。概言之，无论从那个层次上看，“物理学正处于结束‘现实世界简单性’信念的阶段”。〔13〕
传统哲学对简单性与复杂性相互关系的误解，与动力学和热力学的冲突密切相关。经典动力学本质上是关于可积系统的科学。可积世界不可能是复杂性的发祥之地。按照可积系统的形象建立起来的经典动力学，无法与本质上属于复杂性科学的热力学相沟通。现代动力学证明，真实系统几乎都是不可积的，不可积性是复杂性的重要根源。非线性耗散系统的典型行为，如分叉、自组织、突变等，都是复杂行为。非线性、耗散性也是复杂性的重要根源。非线性耗散系统存在吸引子，向吸引子的运动是不可逆过程。探索复杂性有助于沟通动力学和热力学的联系。
耗散结构论既承认复杂性的普遍性，又承认复杂性的差别和多样性。生物界与物理界的差异不在于有无复杂性，而在于复杂性的差异。经典科学把简单性与复杂性的差异绝对化，掩盖了从前者到后者的转化，也就堵塞了从物理世界过渡到生物世界的道路。普利高津发现：“简单与复杂、有序与无序之间的距离远比人们通常想象的狭得多”。〔14〕热力学系统可以呈现简单行为（在平衡态附近），也可以呈现复杂行为（远离平衡态）。我们不能要求物理系统呈现出与生物系统同样的复杂性，但可以在物理世界找到“最低限度的复杂性”。简单性可以转化为复杂性，较低级的复杂性可以转化为较高级的复杂性。在简单系统的基础上进化出具有最小复杂性的系统，再进化到具有生物复杂性的系统，是合乎逻辑的。耗散结构论对此提供了初步的说明。
普利高津学派考察了复杂性的产生和进化，自信耗散结构论“使人们可以设想出复杂性如何在自然界中出现”。〔15〕他们的结论是自组织过程导致复杂行为，复杂性是自组织的结果。耗散结构论给出一套“复杂性词汇”，其中的关键要素是非平衡约束和非线性相干作用。一个热力学系统只要具备足够的非线性，并被推向远离平衡态，就会出现自组织，产生出平衡结构没有、但生物系统具有的复杂行为。随着离开平衡态的距离增大，出现逐级分叉突变，逐步增加复杂性，就可以实现复杂性的进化。
按照“现实世界简单性”信念发展起来的经典科学，可以描述运动，却不能描述不同动态之间的转变，因而不能描述发展。复杂过程的本质特征之一是能够实现不同动态之间的转变。复杂性出现在进化、因而还有历史在观察到的过程中发挥重要作用的系统中。从结束“现实世界简单性”信念开始的新型科学，能够描述不同动态的转变，描述世界的发展，揭示现实世界固有的复杂性，给出处理复杂性的方法。因此，它就是复杂性科学。
Dialectical Thoughts in Dissipative Structure
Theory
Miao Dongsheng
（The People's University of China）
Abstract
The theory of dissipative structure implies very much dialectical thoughts.In this paper 5 problems are discussed:Brussel School is how to determine their study target in contradiction and conflict;how to criticise mechanism;how to explore origin of biological orderness; how
to
draw irreversibility into dynamics,and why we must cast aside the simplicity of the world.
注释：
只有玻尔兹曼是个例外。他努力成为物理学中的达尔文， 通过建立物理学的进化论来消除这种矛盾冲突。但没有成功，并因此而走向轻生。
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