【文章內(nèi)容簡介】 何企業(yè)組織都是耗散結(jié)構(gòu)，而廣義來講，地球、生物、生物圈、人類、人類社會、人類社會的組織、每個人和每個人的精神都是耗散結(jié)構(gòu)，因此，有必要對耗散結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論。 第二節(jié)從 熵到“超熵產(chǎn)生” 要討論耗散結(jié)構(gòu)，就要涉及一些新概念，這是通向耗散結(jié)構(gòu)的一些路標(biāo)，我們可以只問結(jié)果，不管過程，但知道一點耗散結(jié)構(gòu)的來龍去脈，對應(yīng)用是有好處的。 在第二講《熵是什么？》中，我們已給出熵增原理，即在孤立體系中，熵≥ 0，這是一個不等式。要在開放體系中用熵來判斷體系運(yùn)動的方向，就要具體來算一算在開放體系中熵的變化情況，這就要尋找一個關(guān)于熵的等式來代替不等式。 這種計算比較麻煩，要涉及局域平衡假設(shè)、連續(xù)性方程、質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程、熵平衡方程等，我們可以不去管它。不過這樣算來算去， 就找到了兩個新的量，叫“熵產(chǎn)生”和“超熵產(chǎn)生”。故名思義，這兩個新的量都與熵有關(guān)。 第三節(jié) 從線性到非線性 在人們說到耗散結(jié)構(gòu)時，常用到線性和非線性兩個詞，這是什么意思呢？ 在一個系統(tǒng)中，總是存在物質(zhì)、能量的流動，這些物質(zhì)流、能量流統(tǒng)稱為廣義流；廣義流的流動需要推動力，和推動力有關(guān)的因子統(tǒng)稱為廣義力。廣義力是原因，廣義流是結(jié)果。線性和非線性是指的廣義流和廣義力之間的關(guān)系。如果系統(tǒng)中廣義流和廣義力之間呈線性關(guān)系，就稱為線性系統(tǒng)。 如果系統(tǒng)中廣義流和廣義力之間呈非線性關(guān)系，就稱為非線性系統(tǒng)。 第四節(jié) 平衡與非平 衡 平衡是系統(tǒng)中的變量處于常量的狀態(tài)。非平衡是系統(tǒng)中的變量不是常量的狀態(tài)。如市場供求平衡，物價穩(wěn)定，這是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；而市場供求不平衡，引起物價波動，這是經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的非平衡狀態(tài)。 按廣義流和廣義力之間關(guān)系分，廣義力和廣義流均為零的系統(tǒng)是平衡系統(tǒng)，廣義力和廣義流不為零的系統(tǒng)是非平衡系統(tǒng)。 第五節(jié) 熱力學(xué)發(fā)展的三個階段 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費(fèi)資源共享 ) 第 8 頁 共 76 頁 根據(jù)系統(tǒng)中廣義力和廣義流的關(guān)系，就區(qū)別了熱力學(xué)發(fā)展的三個階段。 第一個階段是平衡態(tài)熱力學(xué)，其特征是廣義力和廣義流均為零。適用于孤立體系，可用“熵”來判斷體系運(yùn)動的方向。平衡態(tài)熱力學(xué)已經(jīng)成熟。 第二個階段是線性非平衡態(tài)熱力學(xué)，其特征是廣義力和廣義流之間呈線性關(guān)系。適用于物質(zhì)、能量等的線性非平衡系統(tǒng)?？捎谩办禺a(chǎn)生”來判斷體系運(yùn)動的方向。線性非平衡態(tài)熱力學(xué)已經(jīng)比較成熟。 第三個階段是非線性非平衡態(tài)熱力學(xué)，其特征是廣義力和廣義流之間呈非線性關(guān)系。適用于非線性非平衡系統(tǒng)，可用“超熵產(chǎn)生”來判斷體系運(yùn)動的方向。非線性非平衡態(tài)熱力學(xué)還不成熟。 耗散結(jié)構(gòu)只能存在于非線性非平衡系統(tǒng)中。 第六節(jié) 系統(tǒng)運(yùn)動方向的判據(jù) 為什么可用“熵產(chǎn)生”來判斷線性非平衡系統(tǒng)運(yùn)動的方向？為什么可用“超熵產(chǎn)生”來判斷非線性非平衡系統(tǒng) 運(yùn)動的方向？這涉及人類關(guān)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究。 什么叫穩(wěn)定性？我們先從生物學(xué)研究開始討論。 十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初，法國生理學(xué)家貝納德發(fā)現(xiàn)，一切生命組織都有一個奇妙的共性，這就是它們的內(nèi)環(huán)境 (如體內(nèi)液床，血漿、淋巴 )在外界發(fā)生改變時能夠保持穩(wěn)定不變。貝納德曾以哲學(xué)家的口吻寫道：“內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性乃是自由和獨立生命的條件”。 本世紀(jì)三十年代，穩(wěn)態(tài)對于生命系統(tǒng)的重要性再次由美國生理學(xué)家坎農(nóng)提出?？厕r(nóng)發(fā)現(xiàn)，象有機(jī)體這樣復(fù)雜的組織系統(tǒng)似乎是生活在一個奇怪的悖論之中。一方面有機(jī)體作為整體存在需要一系列十分嚴(yán)酷的內(nèi)部條件。 然而另一方面，這些維持生命所需的內(nèi)部條件卻又是處于一系列內(nèi)部和外部干擾之中的。然而生命卻可以有驚人的能力來克服條件的多變性和內(nèi)環(huán)境要求恒定之間的矛盾。 坎農(nóng)曾頗為感嘆地寫道：“當(dāng)我們考慮到我們的機(jī)體的結(jié)構(gòu)的高度不穩(wěn)定性，考慮到機(jī)體對最輕微的外力所引起的紛亂的敏感性，以及考慮到在不利情況下它的解體的迅速出現(xiàn)等情況時，那么對于人能活幾十年這類情形似乎是令人不可思議的”。 由此，坎農(nóng)認(rèn)為∶任何生命組織都必須具有一種基本的性質(zhì)。這就是組織內(nèi)部必須是“穩(wěn)態(tài)”。他指出，雖然有機(jī)體任何一部分存在所必須的條件每時每刻處于干 擾之中，但有機(jī)體具備這樣一種能力：那些條件一旦發(fā)生偏離，偏離會迅速得到糾正。比如動物體溫必須控制在 36℃～ 40℃之內(nèi)，當(dāng)動物體溫偏離正常值時，動物馬上出現(xiàn)一系列反應(yīng)，可以使溫度重新回到恒定值。對于其他種種條件的恒定也是同樣，坎農(nóng)把它們稱為內(nèi)穩(wěn)態(tài)。 與生物學(xué)研究類似，在自動控制理論中，有關(guān)于“系統(tǒng)穩(wěn)定性”的研究。 所謂系統(tǒng)穩(wěn)定性，是指系統(tǒng)受到擾動后其運(yùn)動能保持在有限邊界的區(qū)域內(nèi)或回復(fù)到原平衡狀態(tài)的性能。 這個問題在數(shù)學(xué)上，就變成微分方程的解的穩(wěn)定性研究。 關(guān)于微分方程的解的穩(wěn)定性研究很多，其中有個好方法是 1892 年由俄國人李雅普諾夫發(fā)明的，叫李雅普諾夫第二法。 李氏第二法是從能量觀點出發(fā)得來的。他指出：若系統(tǒng)有一個平衡點，則當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)動至平衡點時，則系統(tǒng)積蓄的能量必達(dá)到一個極小值。由此，李亞普洛夫創(chuàng)造了一個輔助函數(shù)，可以用它來衡量系統(tǒng)儲存的能量，因此，應(yīng)用李氏穩(wěn)定理論的關(guān)鍵在于能否找到一個合適的輔助函數(shù)，這一函數(shù)通常稱之為李亞普洛夫函數(shù)。 不過，尋找李亞普洛夫函數(shù)并沒有普適的方法 ,要靠經(jīng)驗和技巧，這在邏輯嚴(yán)密的數(shù)學(xué)中也算一件奇特的事。 在普里戈金尋找非平衡非線性區(qū)系統(tǒng)穩(wěn)定性的普適性判據(jù)時，李亞普洛夫函數(shù)扮 演了一個重要角色。因為廣義流和廣義力之間的關(guān)系可表述成一個微分方程，這個微分方程的解的穩(wěn)定性怎么樣呢？這就要找一個李亞普洛夫函數(shù)，普里戈金學(xué)派發(fā)現(xiàn)∶在線性區(qū)，“熵產(chǎn)生”可以看作一個李亞普洛夫函數(shù)；而在非平衡非線性區(qū)，“超熵產(chǎn)生”可以看作一個李亞普洛夫函數(shù)，這樣，“熵產(chǎn)生”就可用來判斷線性非平衡系統(tǒng)運(yùn)動的方向；“超熵產(chǎn)生”就可用來判斷非線性非平衡系統(tǒng)運(yùn)動的方向。 第七節(jié) 遠(yuǎn)離平衡與耗散結(jié)構(gòu) 耗散結(jié)構(gòu)只能存在于非線性非平衡系統(tǒng)中，但并不是所有非線性非平衡系統(tǒng)都可以出現(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)只有在遠(yuǎn)離平衡的時候才能出 現(xiàn)。 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費(fèi)資源共享 ) 第 9 頁 共 76 頁 什么叫遠(yuǎn)離平衡？系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離該怎樣來恒量？ 系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離與“超熵產(chǎn)生”有關(guān)?！俺禺a(chǎn)生”的正負(fù)性決定系統(tǒng)中的各種控制參數(shù)，而控制參數(shù)的值反映系統(tǒng)受外界控制的程度，因此也可反映系統(tǒng)離開平衡態(tài)的程度。 當(dāng)控制參數(shù)為零或很小時，系統(tǒng)總是趨向于平衡態(tài)或與平衡態(tài)有類似行為的非平衡定態(tài)，并總是伴隨無序的增加。 當(dāng)控制參數(shù)增長到某個臨界值時，系統(tǒng)狀態(tài)可以發(fā)生突變，導(dǎo)致宏觀結(jié)構(gòu)的形成和宏觀有序的增加。這就是耗散結(jié)構(gòu)。 在系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變時，系統(tǒng)可能發(fā)展到的有序狀態(tài)通常不止一種，而是有兩種或多種，這些有序狀態(tài)叫耗散結(jié)構(gòu)分支，幾個分支組成的圖案很像一把叉子，故這類現(xiàn)象又叫分叉。 由上可見，系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離是用控制參數(shù)來恒量的，控制參數(shù)愈大，系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離就愈大，而耗散結(jié)構(gòu)只有在控制參數(shù)足夠大，并達(dá)到某個臨界值時才會出現(xiàn)，所以說遠(yuǎn)離平衡是耗散結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的前提條件。 第八節(jié) 高級分支與系統(tǒng)適應(yīng)能力的產(chǎn)生 如果系統(tǒng)進(jìn)一步遠(yuǎn)離平衡，系統(tǒng)將會出現(xiàn)高級分支。高級分支使系統(tǒng)出現(xiàn)復(fù)雜的時空行為，帶來了“歷史”和“記憶”以及系統(tǒng)在不同耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)間互相躍遷的現(xiàn)象。如果系統(tǒng)有自動調(diào)節(jié)控制參數(shù)的能力，則不同耗散結(jié)構(gòu)狀態(tài)間 的互相躍遷使系統(tǒng)具有某種適應(yīng)外界環(huán)境的能力。 第九節(jié) 高級分支與混沌的出現(xiàn) 當(dāng)系統(tǒng)足夠遠(yuǎn)離平衡時，隨著高級分支的發(fā)生，系統(tǒng)會出現(xiàn)混沌區(qū)，關(guān)于混沌問題，以后還要講到。 此時的混沌當(dāng)然是一種新的無序，這告訴人們，宏觀有序組織必須在遠(yuǎn)離平衡時才會出現(xiàn)，但過份遠(yuǎn)離平衡又會出現(xiàn)新的無序，故宏觀有序組織必須維持在適當(dāng)遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài)。 第十節(jié) 關(guān)于結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和漲落的科學(xué) 雖然普里戈金發(fā)現(xiàn)在非線性非平衡系統(tǒng)中可能產(chǎn)生耗散結(jié)構(gòu)，但在熱力學(xué)水平上，耗散結(jié)構(gòu)還僅僅是一種概念，僅僅是一種在遠(yuǎn)離平衡時可能出現(xiàn)的東西，要具體地證 實它們的存在并揭示它們的行為必須涉及動力學(xué)過程。這就形成耗散結(jié)構(gòu)理論的第二個部分，即關(guān)于結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和漲落的科學(xué)。 結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和漲落的科學(xué)探討耗散結(jié)構(gòu)形成的條件和原因，這些條件和原因歸結(jié)如下∶ 。 。 。 。 。 。 什么叫漲落？漲落是系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，某些物理量值在其平均值附近做無規(guī)則的微小變動的現(xiàn)象。漲落是隨機(jī)的，沒有確定的方向，沒有準(zhǔn)確的發(fā)生 時間，隨時都可以發(fā)生。在遠(yuǎn)離平衡時，微小漲落的放大有可能使系統(tǒng)突變而進(jìn)入耗散結(jié)構(gòu)分支。 耗散結(jié)構(gòu)形成也可叫做合作現(xiàn)象或自組織現(xiàn)象，因為它們好象是體系內(nèi)部各單元自己組織起來合作行動的結(jié)果。在這種現(xiàn)象中，漲落行為起著決定性的作用。因此，結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和漲落的研究是耗散結(jié)構(gòu)理論研究的核心問題。普里戈金學(xué)派對此進(jìn)行了廣泛的研究。 第十一節(jié) 實踐與思考 ，不需要弄清楚耗散結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的細(xì)節(jié)，而只需要知道耗散結(jié)構(gòu)理論的來歷，對各種名詞，不必深入去了解，先接納它們，然后理一理耗散結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的邏輯過程，從而對耗 散結(jié)構(gòu)有一個大體印象。 ，應(yīng)盡可能熟悉耗散結(jié)構(gòu)形成的六個條件和原因，并盡可能將其與管理系統(tǒng)相聯(lián)系，因為這六個條件和原因是“系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)用于管理”要涉及的中心問題。 (1)什么叫耗散和耗散結(jié)構(gòu)？ (2)線性和非線性指的什么？ (3)什么叫平衡、非平衡？ (4)什么叫遠(yuǎn)離平衡？系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離該怎樣來恒量？ 中國最大的管 理 資料下載中心 (收集 \整理 . 大量免費(fèi)資源共享 ) 第 10 頁 共 76 頁 (5)李亞普洛夫函數(shù)有什么用？ (6) 熵、熵產(chǎn)生和超熵產(chǎn)生可分別用來判斷什么系統(tǒng)的運(yùn)動方向？ (7)什么叫分叉和高級分支？ (8)宏觀有序組織為什么必須維持在適當(dāng)遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài) ？ (9)什么叫漲落？ (10)耗散結(jié)構(gòu)形成的六個條件和原因是什么？怎樣將其與管理問題相聯(lián)系？ 第五講 耗散結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科 在第四講中，已經(jīng)指出了耗散結(jié)構(gòu)形成的條件和原因，有以下幾方面∶ 。 。 。 。 。 。 另外，耗散結(jié)構(gòu)的發(fā)展與高級分支、非線性反饋、漲落和突變等密切相關(guān)。 我們就圍繞這些方面來對各系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科做介紹。從而明了各系統(tǒng)科學(xué)學(xué) 科對于耗散結(jié)構(gòu)的形成、穩(wěn)定和發(fā)展規(guī)律作了哪些揭示，這些揭示對于人類了解耗散結(jié)構(gòu)有些什么啟示，從而為在企業(yè)管理中綜合應(yīng)用它們準(zhǔn)備條件。 第一節(jié) 耗散結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)學(xué) 1. 系統(tǒng)學(xué) 系統(tǒng)學(xué)創(chuàng)始人貝塔朗菲 1901 年生于奧地利維也納一個富有家庭。他的前半生也主要在維也納度過，第一次世界大戰(zhàn)毀壞了他的家產(chǎn)，生活貧困。他在學(xué)術(shù)上也懷才不遇，他的著作被說成“信筆涂抹”，他被指責(zé)為“最愚蠢的人”。貝塔朗菲 1937 年去美國工作，在芝加哥大學(xué)的一個講習(xí)班上，第一次宣布了“一般系統(tǒng)學(xué)”思想。但第二次世界大戰(zhàn)使他又回到維也納，戰(zhàn)后 生活很慘，戰(zhàn)火燒毀了他家的一切，許多手稿也都燒毀了。 1949年他又去了加拿大，受聘于渥太華大學(xué)，重新開始系統(tǒng)學(xué)研究，時年 48歲。五年后，他受聘于美國斯坦福大學(xué)，成為一生的轉(zhuǎn)折點，而后，他進(jìn)一步研究系統(tǒng)學(xué)，與一些科學(xué)家一起創(chuàng)立了系統(tǒng)論學(xué)會、主編《一般系統(tǒng)》年鑒，進(jìn)行心理生理學(xué)和神經(jīng)病學(xué)研究，成為國際著名科學(xué)家， 1972年逝世，享年 71歲。 系統(tǒng)學(xué)分為一般系統(tǒng)學(xué)和廣義系統(tǒng)學(xué)。 在西方科學(xué)發(fā)展史上，人們往往傾向于將一切現(xiàn)象最終歸結(jié)為基本單元的運(yùn)動的組合。而貝塔朗菲認(rèn)為：現(xiàn)象不能分解為局部的事件。也就是說，現(xiàn)代 科學(xué)中僅考察各自孤立的部分，不可能理解各級系統(tǒng)。 這些見解導(dǎo)致了一般系統(tǒng)論的提出。它的主題是尋找適用于一般化的系統(tǒng)或者它們的子級模型、原理和定律。 一般系統(tǒng)論可以定義為：關(guān)于整體的一般科學(xué)。 一般系統(tǒng)論有以下五條宗旨： ，包括自然科學(xué)和社會科學(xué)，有著走向綜合的普遍趨勢。 。 。 ，可使我們更接近于科學(xué)大統(tǒng)一的目標(biāo)。 致迫切需要的綜合科學(xué)教育。 一般系統(tǒng)論強(qiáng)調(diào)，描述一個系統(tǒng)，不僅要知道各個要素，而且還要知道它們之間的關(guān)系。知道要素和關(guān)系，就可能從組成部分的行為推導(dǎo)出這個系統(tǒng)的行為。因此，一般系統(tǒng)論認(rèn)為，從系統(tǒng)的概念和一組合適的命題就能推導(dǎo)出系統(tǒng)的特性和原理。 一般系統(tǒng)論采用諸如微分方程等數(shù)學(xué)工具來討論體系的生長、競爭、結(jié)構(gòu)化、確定性、隨機(jī)性等一系列問題。 除了一般系統(tǒng)論，我國學(xué)術(shù)界還提出了廣義系統(tǒng)論。 廣義系統(tǒng)論包括整體性原理、開放性原理、層次性原理、目的性原理，分解協(xié)調(diào)原理、自組織原