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中图分类号：K02
文献标识码：A
文章编号：1000-7600(2002)03-0036-05
以往的稳定在一般意义上总是和平衡相对的。
在一般意义上，事物处于平衡，我们就把它们称为稳定。反之亦然，当事物处于稳定时，我们一般也将其状态称为平衡。这种稳定便是静态的稳定。虽然人们也在熵世界观的意义之外谈论动态稳定，但是，如果仍然是在平衡的意义上谈稳定，那么其实质便仍然是静态稳定。这种稳定的理论基础是平衡收敛理论。就如碗中的玻璃球最终总要在碗底稳定一样，任何事物都被视为具有收敛性。在这种情况下，稳定被看作是一种平衡，一种合力为零的产物。以此为世界观，人们只要是关注自然和社会的稳定，就力图寻求一种平衡。比如，人们谈到自然界的稳定时，往往关注的是自然界的生态平衡；当人们谈到社会稳定时，也往往关注的是各种社会力量的平衡。著名政治家邱吉尔就不止一次说过，对于政治稳定来说，最重要的就是平衡。
但是，1865年克劳修斯提出的“熵”世界观改变了这一切。
熵世界观是关于宇宙演化的基本理论。熵世界观表明，任何系统都要朝着均匀简单和消除差别的方向发展。也就是说，任何演化都是从高能量走向低能量，从高级走向低级，从复杂走向简单，从有序走向无序。事物最终将走向平衡，从而热死。这种稳定是而且只能是一种静态的稳定，而静态的稳定是不能持久的也是不能持续的。这种增熵达到平衡的例子后来由“埃伦菲斯特缸子模型”等实验和数学模型给出了许多证明。
由于熵世界观的出现，平衡稳定观被打破了，它使人们必须对稳定进行新的理解，它使人们必须摆脱关于稳定的平衡的理解。
不过，熵世界观本身却似乎没有能提供这一新理解的基础，因为熵世界观的终点似乎也是平衡。它不仅改变了以往对稳定的平衡理解，而且也导致了一个悲观的结论：即平衡的稳定是不可避免的，从而自然和人类的最终结局必然是毁灭。
必须承认，平衡态热力学的熵世界观确实具有这样的倾向，其中以现代平衡热力学的奠基人、美国物理学家吉布斯的工作和诺贝尔化学奖得主昂萨格的工作最为突出。为了维护可逆性和平衡性，昂萨格在20世纪30年代创立了线性热力学，提出了“倒易关系”理论。
如果真是这样，那么，熵世界观给予我们的似乎仅仅是这样一幅图景：它告诉我们平衡的稳定不是真正的稳定，这种稳定是不能持续的；但同时它又告诉我们，一切又都将走向这种平衡的稳定，而一切却又无可奈何。
然而，显然这与事物的实际演化过程是相反的。正如物理学家保罗·戴维斯指出的：“根据我们对原始宇宙的最科学的了解，似乎宇宙的确是开始于一种最简单的状态——热平衡——目前所观察到的复杂结构和活动都是后起的。那么可以说，原始宇宙实际上是我们所能想到的最简单的事物。而且，假如按照表面意义来理解对最初奇点的预测，宇宙就是始于一种无限高温、无限密度和无限能量的状态。”（注：［英］保罗·戴维斯：《上帝与新物理学》，长沙：湖南科学技术出版社，1996年，第53页。）也就是说，宇宙早期能量不是一种有用的能量，是不能创造宇宙的。这种能量不但不能创造宇宙，还会使宇宙陷入混沌、热死。但实际情形却是，宇宙从这种高能量中产生了出来，结构从这种高能量中产生了出来，有序从这种高能量中产生了出来。宇宙不是一起热了下去并热死，而是冷了下去。而且，在生物界和人类社会系统，特别是社会系统，从无序到有序，从低级到高级，从简单到复杂的现象更是普遍。恩格斯在《自然辩证法》对“宇宙热寂论”的批判就是缘于这一考虑。（注：［德］恩格斯：《马克思恩格斯选集》，北京：人民出版社，1995年，第275-279页。）
可是，熵世界观的普适性是不容置疑的。正如著名物理学家爱丁顿指出的：“我认为，熵增原则——即热力学第二定律——是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你所钟爱的宇宙理论与麦克斯韦方程不符——那么麦克斯韦方程就算倒霉。如果发现它与观测相矛盾——那一定是观测的人把事情搞糟了。但是如果发现你的理论违背了热力学第二定律，我就敢说你没有指望了，你的理论只有丢脸、垮台。”（注：［英］彼得·柯文尼：《时间之箭》，长沙：湖南科学技术出版社，1995年，第151页。）
这引发了19世纪著名的达尔文（生物）和开尔文（物理）的论战。
问题是，熵世界观在揭示了平衡稳定观的问题的同时，是否蕴含了事物的发展原则呢？回答是肯定的。这便是，熵世界观从反面揭示了事物发展的非平衡性。这一点，现在已经被自然科学的发展所证明。
非平衡一般可有三种情形。
首先是对称破缺。非平衡就是对称破缺，对称破缺就是非平衡。反之，平衡就是一种对称，对称也就是一种平衡。正是由于时间的不可逆，空间的对称破缺，世界才能产生有序性，非线性关系才能创造多元化。没有对称破缺，甚至宇宙都不会产生出来。直到1956年以前，人们还都相信，世界是对称的，构成世界的基本粒子是严格对称的。即物理定律分别服从三个叫做C（电荷）、P（宇称）和T（时间）的对称。但是，1956年，李政道和杨振宁提出弱相互作用实际上不服从P对称。同一年，吴健雄从实验上证明了这一点。为之，李政道和杨振宁获得了1957年的诺贝尔物理学奖。此后，人们又发现弱作用不服从C对称。然而，当时人们觉得弱力应符合CP联合对称。但在1964年，两个美国人J.W.克罗宁和瓦尔·费兹发现，在被称为K介子的衰变中，甚至连CP联合对称也谈不上。1980年，二人因此获得诺贝尔物理学奖。后来，一些数学家提出。任何服从量子力学和相对论的理论必须服从CPT联合对称。但这一点也很快被J.W.克罗宁和瓦尔·费兹两人证伪，他们指出，如果仅仅用反粒子来置换粒子，并且采用镜像，但时间不反演，则宇宙行为必会改变。所以，物理学定律在时间方向颠倒的情况下必须改变，它们不服从T对称。
现在，人们进一步发现，能量生物质的宇宙创生是不对称的，大爆炸产生的物质和反物质也是不对称的。这一点，霍金说得很明确：“早期宇宙肯定是不服从T对称的：当时间往前走时，宇宙膨胀；如果它往后退，则宇宙收缩。而且，由于存在着不服从T对称的力，因此当宇宙膨胀时，相对于电子变成反夸克，这些力更容易将反电子变成夸克。然后，当宇宙膨胀并冷却下来时，反夸克和夸克就湮灭，但由于原有的夸克比反夸克多，少量过剩的夸克就留下来。正是它们构成了我们今天看到的物质，由这些物质构成了我们自己。”（注：［英］霍金：《时间简史》，长沙：湖南科学技术出版社，1885年，第80页。）
20世纪一位伟大的科学家图灵1952提出，在生物界也普遍地发生着对称破缺。1950年，图灵为开始破译大自然的密码而考察了一个胚囊的发育过程。他发现，一个哺乳动物的胚胎，本来是一个许多细胞组成的球体，但这些球体会逐渐失去它的对称性，有些细胞会发展为头，有些细胞会发展为尾巴。图灵认为，这种不对称是生物进化所必须的，否则，生物都只能是一团一团的。图灵认为，这种对称破缺是由于平衡的打破导致的，因为在平衡态附近，生物的发展是对称的、均匀的，远离平衡态时，均匀和对称就将由于到处存在的涨落而被破坏。不仅如此，图灵还认识到，引力也会改变对称性。图灵因之广而推之，认为在非平衡或远离非平衡时，不仅是生物，所有的生态都是非对称的。对称破缺不仅是普遍的，而且是进化的重要根据。
其次是非均衡。这一点，已经被相对论和量子力学证明。狭义相对论指出，物体在光速或接近光速的条件下，会表现出时间变慢，空间缩短的现象，从而说明，时间和空间是不均衡的。后来的广义相对论又发现，引力可以弯曲时空。即质量大的物体，其时空曲率也大。量子力学则揭明，量子态在时间是不连续的。在空间上是随机的，因果是非等当的，能量是不守恒的。而且，时间越短，越是如此，牛顿经典时空观的错误正是在于没有认识到这一点。非均衡也是普遍的，系统之所以没有达到熵世界观所预言的“热死”状态，主要也正是由于这一原因。
再次是差异性。非平衡必然导致差异。这和传统的观点很不相同。传统的观点主要是达尔文主义的，虽然它们也将差异看成是进化的根据，但他们认为，这是因为差异必然会导致矛盾和斗争。只有矛盾和斗争才能推动系统的进化。事实上，参与相互关系的物种和类型是多样化的，相互对立的只占其中一小部分。而就相互之间的关系和作用看，也不就是竞争或协作相互对立的两种，而表现为多种差异，有竞争，也有协作，还有专门化独处、一般化独处、共处、相互依存等。它们表现为多种差异，相互对立的仅占其中一小部分。而且，整个系统的性质并不是由相互对立的两方决定，而是由数量、类型及诸多差异之间相互关系的非线性整合体现出来，具有很强的随机性质。在这种情况下，一分为二和合二而一的方法作为一种特例对复杂系统不再有效。
还需要指出的是，事物演化的非平衡性却正是熵世界观揭示的。那么，熵世界观是如何揭示了非平衡的奥秘的呢？熵世界观主要从以下几方面来揭示事物演化的非平衡性。
一是从开放性的角度。这一工作主要是由普里高津的耗散结构理论完成的。普里高津认为，熵值的变化可由ds=dsi+dse来描述。这里，系统的熵被分为两部分，其中，dsi是系统内熵，由于系统内部的自发趋势总是趋于平衡，所以永远是大于零的。dse是外界熵的输入，是系统与环境的熵的交换，可正可负。要使系统走上有序，就必须要使外界给系统的熵流dse小于零。要使系统耗散，就必须使系统开放，并使│dse│＞dsi时，ds＜0。这样，系统总熵为负，系统便呈现有序，具有一定结构，从而自发组织起来，系统内不可逆过程产生的熵被转移到环境中，能量将推动系统向低自由度和低熵水平发展。但这就要使系统处于开放状态或系统具有负熵流。只有当系统处于耗散结构时，平衡才不会出现，系统才不至于导致无序和正熵化。正是在这个意义上，他才把有序结构称为耗散结构。耗散一词在物理学中有特定含义，它意指自由度较少的高品质能量向自由度较大的低品质能量转变。对有序如此，对稳定也是如此，普利高津指出，任何系统只有把自己保持在不断地与外界进行物质、能量、信息交换状态下才能具有保持自身动态稳定性的能力。静态的、封闭的、孤立的、平衡的稳定只会导致“热死”。
二是从信息交换的角度。有一个情况出乎人们的意料，即当给某些物体加热（增熵）时，物体会表现出某种复杂的有序状态。开始这还只是一种思想实验（麦克斯韦妖），后来则广泛地在实验和现实中发现了。它表明，增熵并不必然导致平衡和无序。熵值最高的物体仍然可能是高度有序的，非平衡的。这个结果通过实验很容易观测。在盛有氢气和硫化氢的气体混合物中加热（增熵），根据熵世界观，它们应该高度无序。但实验结果是气体一分为二，氢气处于较热的一边，硫化氢处于较冷的一边。这个实验称作热扩散。它表明，熵增也可以有序，可以继续演化而不热死。1945年，普利高津发现，在热扩散的情况下，总的熵增是增加的，但是当气体最终浓度梯度建立以后，内禀的熵就处于它的最低值。这就是他的“最小熵产生定理”。这是因为，高熵中也会有信息交换。一方面，熵主要是描述热交换的，所以，当耗散结构讨论热运动时，不可能脱离熵。另一方面，当熵增使系统达到平衡时，系统内仍有白噪声、热噪声等信息交换。考虑到信息量的公式和热力学的熵的公式在形式上一样，只是多了一个符号，所以，哈肯吸取了布里渊(Le on Brillouin)的研究，用信息取代了熵。这和薛定谔(Schrodinger)在其著名的《生命是什么》中提出的生命是靠吃进负熵来维持的观点完全一致。
三是从序参量的角度看，各微观组态的概率完全是不等的。哈肯在《协同学导论》中第三章中指出，无论熵理论还是信息理论，以往都是建立在各种微观组态或事件等概率这一基本假设上，而这种情况只有在平衡态才成立。所以，以往的熵理论和信息理论都是平衡理论。但是，根据哈肯的研究，在非平衡相变中偏偏是那些占有优势概率的微观组态放大到整个系统，从而支配了相变的过程和结局。
这样一来，熵与动态稳定的关系就比较清楚了。在远高平衡态时，尽管总熵增长得很快（这一点符合熵世界观），但系统的演化却更加有序。这种情形正如普里高津常常举的一个例子。假设有一位女士没有多少钱，那么她基本上已经接近平衡态，为了避免平衡，她会尽量降低她的开销（减熵），把她的开销降到能活下来的最低水平（最小熵产生）。因为这时熵值的大小对她的生存有直接的影响。但在远高平衡态时她则完全没必要这样做。这时，她已经是很有钱的人，她会有多种选择，省钱也不是惟一的选择（外界的熵增还是内在自身的熵增对其已毫无影响）。这时，系统的演化将随时间达到新的稳定，但系统不再会和任何内禀的熵发生任何关系。对远离平衡态的物体，熵本身已经不那么重要了。
这就需要在热力学系统中区分线性和非线性区域，并给出一个重要的概念：“临界点”。接近平衡点时，系统只能有一种选择（像前面所讲的陷于贫困线的女士，她只能选择省钱）；近平衡点时，会有少许选择；而在远平衡点时，则有多种多样的选择。从静态稳定走向了动态稳定。它要求任何系统都必须是开放的、流动的，必须要能同外界不断地进行物质、能量、信息的交换，否则就会变成“死结构”。为之，系统必须要和外界形成一定的“差异”性，形成耗散结构，以便使之成为非线性结构、自组织结构、有序结构。非平衡并不是不稳定，相反，只有在远离非平衡态和近平衡态的情况下才有可能形成新的稳定、有序、持续的结构。