【文章內容簡介】 穩(wěn)定性的普適性判據時，李亞普洛夫函數扮演了一個重要角色。因為廣義流和廣義力之間的關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，普里戈金學派發(fā)現(xiàn)∶在線性區(qū)，“熵產生”可以看作一個李亞普洛夫函數；而在非平衡非線性區(qū)，“超熵產生”可以看作一個李亞普洛夫函數，這樣，“熵產生”就可用來判斷線性非平衡系統(tǒng)運動的方向；“超熵產生”就可用來判斷非線性非平衡系統(tǒng)運動的方向。第七節(jié)遠離平衡與耗散結構耗散結構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)耗散結構。耗散結構只有在遠離平衡的時候才能出現(xiàn)。什么叫遠離平衡？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“超熵產生”有關。“超熵產生”的正負性決定系統(tǒng)中的各種控制參數，而控制參數的值反映系統(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。當控制參數為零或很小時，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。當控制參數增長到某個臨界值時，系統(tǒng)狀態(tài)可以發(fā)生突變，導致宏觀結構的形成和宏觀有序的增加。這就是耗散結構。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)叫耗散結構分支，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來恒量的，控制參數愈大，系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離就愈大，而耗散結構只有在控制參數足夠大，并達到某個臨界值時才會出現(xiàn)，所以說遠離平衡是耗散結構出現(xiàn)的前提條件。第八節(jié)高級分支與系統(tǒng)適應能力的產生如果系統(tǒng)進一步遠離平衡，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)在不同耗散結構狀態(tài)間互相躍遷的現(xiàn)象。如果系統(tǒng)有自動調節(jié)控制參數的能力，則不同耗散結構狀態(tài)間的互相躍遷使系統(tǒng)具有某種適應外界環(huán)境的能力。第九節(jié)高級分支與混沌的出現(xiàn)當系統(tǒng)足夠遠離平衡時，隨著高級分支的發(fā)生，系統(tǒng)會出現(xiàn)混沌區(qū)，關于混沌問題，以后還要講到。此時的混沌當然是一種新的無序，這告訴人們，宏觀有序組織必須在遠離平衡時才會出現(xiàn)，但過份遠離平衡又會出現(xiàn)新的無序，故宏觀有序組織必須維持在適當遠離平衡的狀態(tài)。第十節(jié)關于結構、穩(wěn)定性和漲落的科學雖然普里戈金發(fā)現(xiàn)在非線性非平衡系統(tǒng)中可能產生耗散結構，但在熱力學水平上，耗散結構還僅僅是一種概念，僅僅是一種在遠離平衡時可能出現(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過程。這就形成耗散結構理論的第二個部分，即關于結構、穩(wěn)定性和漲落的科學。結構、穩(wěn)定性和漲落的科學探討耗散結構形成的條件和原因，這些條件和原因歸結如下∶。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。漲落是隨機的，沒有確定的方向，沒有準確的發(fā)生時間，隨時都可以發(fā)生。在遠離平衡時，微小漲落的放大有可能使系統(tǒng)突變而進入耗散結構分支。耗散結構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部各單元自己組織起來合作行動的結果。在這種現(xiàn)象中，漲落行為起著決定性的作用。因此，結構、穩(wěn)定性和漲落的研究是耗散結構理論研究的核心問題。普里戈金學派對此進行了廣泛的研究。第十一節(jié)實踐與思考，不需要弄清楚耗散結構理論發(fā)展的細節(jié)，而只需要知道耗散結構理論的來歷，對各種名詞，不必深入去了解，先接納它們，然后理一理耗散結構理論發(fā)展的邏輯過程，從而對耗散結構有一個大體印象。，應盡可能熟悉耗散結構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)科學應用于管理”要涉及的中心問題。(1)什么叫耗散和耗散結構？(2)線性和非線性指的什么？(3)什么叫平衡、非平衡？(4)什么叫遠離平衡？系統(tǒng)離開平衡態(tài)的距離該怎樣來恒量？(5)李亞普洛夫函數有什么用？(6)熵、熵產生和超熵產生可分別用來判斷什么系統(tǒng)的運動方向？(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遠離平衡的狀態(tài)？(9)什么叫漲落？(10)耗散結構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？第五講耗散結構與系統(tǒng)科學學科在第四講中，已經指出了耗散結構形成的條件和原因，有以下幾方面∶。另外，耗散結構的發(fā)展與高級分支、非線性反饋、漲落和突變等密切相關。我們就圍繞這些方面來對各系統(tǒng)科學學科做介紹。從而明了各系統(tǒng)科學學科對于耗散結構的形成、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構有些什么啟示，從而為在企業(yè)管理中綜合應用它們準備條件。第一節(jié)耗散結構與系統(tǒng)學1.系統(tǒng)學系統(tǒng)學創(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，生活貧困。他在學術上也懷才不遇，他的著作被說成“信筆涂抹”，他被指責為“最愚蠢的人”。貝塔朗菲1937年去美國工作，在芝加哥大學的一個講習班上，第一次宣布了“一般系統(tǒng)學”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，重新開始系統(tǒng)學研究，時年48歲。五年后，他受聘于美國斯坦福大學，成為一生的轉折點，而后，他進一步研究系統(tǒng)學，與一些科學家一起創(chuàng)立了系統(tǒng)論學會、主編《一般系統(tǒng)》年鑒，進行心理生理學和神經病學研究，成為國際著名科學家，1972年逝世，享年71歲。系統(tǒng)學分為一般系統(tǒng)學和廣義系統(tǒng)學。在西方科學發(fā)展史上，人們往往傾向于將一切現(xiàn)象最終歸結為基本單元的運動的組合。而貝塔朗菲認為：現(xiàn)象不能分解為局部的事件。也就是說，現(xiàn)代科學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：關于整體的一般科學。一般系統(tǒng)論有以下五條宗旨：，包括自然科學和社會科學，有著走向綜合的普遍趨勢。，可使我們更接近于科學大統(tǒng)一的目標。一般系統(tǒng)論強調，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系。知道要素和關系，就可能從組成部分的行為推導出這個系統(tǒng)的行為。因此，一般系統(tǒng)論認為，從系統(tǒng)的概念和一組合適的命題就能推導出系統(tǒng)的特性和原理。一般系統(tǒng)論采用諸如微分方程等數學工具來討論體系的生長、競爭、結構化、確定性、隨機性等一系列問題。除了一般系統(tǒng)論，我國學術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)調原理、自組織原理、穩(wěn)定性原理、突變性原理等八大原理。這些原理試圖對復雜性科學進行歸納和統(tǒng)一，但基本上還屬一種思想。從上述介紹可以看出，系統(tǒng)論對于系統(tǒng)科學的貢獻首先是方法論意義上的。以往的科學著重于考慮“單元”或“要素”，而系統(tǒng)論考慮兩者：“要素”和“關系”。系統(tǒng)論對于系統(tǒng)科學的貢獻不僅是方法論意義上的，而且是對客觀世界的一個本質現(xiàn)象的揭示，這個本質現(xiàn)象就是“現(xiàn)象不能分解為局部的事件”，或整體不等于局部之和。2.耗散結構與系統(tǒng)學對于耗散結構的形成而言，耗散結構形成的六個方面的條件和原因都可以進一步歸結為“要素”和“關系”?！跋到y(tǒng)包含大量基元甚至多層次的組分”，即“系統(tǒng)包含大量要素”，而“系統(tǒng)必須開放”，“系統(tǒng)處于遠離平衡狀態(tài)”“系統(tǒng)包含適當的非線性反饋”，“系統(tǒng)漲落”，“系統(tǒng)突變”等都是要素間靜態(tài)和動態(tài)關系的不同體現(xiàn)。而耗散結構的存在需要這樣多的條件，這已經說明了“現(xiàn)象不能分解為局部的事件”。就管理學應用而言，從管理思維角度，將管理對象歸結為“要素”和“關系”，便于思考；若從具體管理方式的選擇角度，則要考慮耗散結構形成的六個方面的條件和原因。第二節(jié)耗散結構、控制論與信息論控制論一詞在古希臘意為“舵手”。古希臘的柏拉圖首先使用控制論一詞，并稱作管理國家的學問；法國人安培將控制論一詞定義為管理者的科學，可見，控制論與管理有悠久的歷史淵源?？刂普搫?chuàng)始人是維納?？刂普撝苯赢a生于工程技術科學，它是在把自動調節(jié)、通訊工程、計算機和計算技術以及神經生理學和病理學等等學科以數學為紐帶聯(lián)系在一起，在相互滲透的基礎上形成的?？刂普撟鳛榭刂频目茖W，它并不是一般地研究一切系統(tǒng)，而只研究可控系統(tǒng)。摒棄個別可控系統(tǒng)的具體特點，找出在各種控制作用下狀態(tài)變化間的一般關系，就得到了抽象的控制論系統(tǒng)。控制論系統(tǒng)有如下特征∶(1)系統(tǒng)必須存在多種發(fā)展的可能性。如果事物的未來只有一種可能性，就無所謂控制而言。沒有選擇，就沒有控制。(2)系統(tǒng)不僅必須存在多種發(fā)展的可能性，而且，人們可以在這些可能性中通過一定的手段進行選擇，這樣才談得上控制。能控性是控制論系統(tǒng)的一重要概念。(3)在系統(tǒng)多種可能性中，必須具有期望目的的選擇。若讓系統(tǒng)在各種可能性中任意發(fā)展，那也就無所謂控制。(4)控制系統(tǒng)應具有獲取、加工和利用信息的能力。因此，現(xiàn)代控制論中的一個基本概念——可觀測性——實際上就是對控制系統(tǒng)獲取信息能力的一種度量。(5)閉環(huán)是控制論系統(tǒng)的基本特征，反饋則是其核心。因為控制是獲取、處理和利用信息以實現(xiàn)控制目的的過程，這一過程的實現(xiàn)必定要求控制系統(tǒng)的結構是閉環(huán)?？刂普撓到y(tǒng)的分類可以從不同側重點選擇不同方式來進行，如按信息的傳遞方式、學科性質、控制的目的性、受控對象的性質、實現(xiàn)控制的手段和施控者的能力等等來劃分。經典控制論的數學方法采用傳遞函數和頻域法；現(xiàn)代控制論的數學方法采用時域法，它引入“狀態(tài)”的概念，用“狀態(tài)度量”及狀態(tài)方程描述動態(tài)系統(tǒng)。耗散結構形成的條件是“系統(tǒng)包含適當的非線性反饋”，而控制論的核心概念是反饋概念。因此，控制論關于反饋概念的研究為耗散結構研究提供許多有益啟示。所謂反饋，就是指系統(tǒng)輸出的全部或一部分通過一定的通道反送到系統(tǒng)的輸入端，從而對系統(tǒng)的輸入和再輸出施加影響的過程。反饋作為一種技術思想早就被人們使用，特別是在近代蒸汽機的發(fā)明和改進中得到了運用。1920年貝爾電話實驗室布朗克在電子學研究中首次引入反饋這個概念。意思是把電子放大器輸出信號“回輸”到放大器的輸入端。這種電子技術中的反饋概念，對自動控制理論和實踐的發(fā)展起了極其重要的作用。維納把這一概念推廣到生命機體和人類社會，并分析了反饋與目的性的關系。隨著控制論的發(fā)展，反饋概念的外延不斷擴大。現(xiàn)在認為，客觀事物之間，凡是甲方作為一種原因作用于乙方，產生某種結果，這種結果又作為一種原因，使本來作為原因的一方得到調整或變動的，就認為二者之間構成了反饋關系。反饋的作用后果有兩種，一是減弱輸入信號，一是增加輸入信號，前者稱為負反饋，后者稱為正反饋。負反饋有利于反抗系統(tǒng)偏離目標的行為，使系統(tǒng)沿著減小偏差的方向動作，最終使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定狀態(tài)，而正反饋強化系統(tǒng)的正在進行的偏離目標的行為，加劇系統(tǒng)的不穩(wěn)定狀態(tài)，最終使系統(tǒng)趨于崩潰或解體。在實際控制系統(tǒng)中，一般是用負反饋來調節(jié)和控制系統(tǒng)，作合乎目的的運動。用反饋調節(jié)來進行控制稱為反饋控制或閉環(huán)控制。反饋控制所必須遵循的原則是：及時性原則、適度性原則、準確性原則和隨機性原則。閉環(huán)運動是自然界的一個普遍現(xiàn)象，它的重要性在于它構成系統(tǒng)穩(wěn)定的一個基本條件。而“系統(tǒng)包含適當的非線性反饋”，則是耗散結構穩(wěn)定的一個基本條件。可以通過研究反饋控制來研究耗散結構的動態(tài)穩(wěn)定性。既然閉環(huán)運動如此重要，而閉環(huán)運動的中心環(huán)節(jié)是信息反饋。因而，信息的概念和理論就顯得十分重要。故我們接著來討論信息問題。信息論創(chuàng)始人是申農，他于1948年所著論文《通信的數學理論》為信息論奠定了基礎。信息論的主要任務是研究通信系統(tǒng)的有效性（效率）和可靠性，以及二者的關系。在信息論的理論研究中，把各種通信系統(tǒng)概括為統(tǒng)一的模型。即由信源、信道和信宿組成的模型。信源產生信息；信道傳輸的信息；信宿接受信息。信息論面對的一個基本課題是，怎樣在接收端精確地重現(xiàn)發(fā)送端的消息。圍繞這一基本課題，信息論這一學科的主要內容包括信息的度量（信息熵）、信源編碼、信息傳輸、信道容量、糾錯編碼、信息率－失真理論、檢測與估計和保密學等。信息論的發(fā)展形成了信息的獲取原理、信息的傳遞原理、信息的再生原理、信息的調節(jié)原理、信息的組織原理和認知原理等。信息論與物理學、分析化學、遺傳學和心理學等學科有密切的關系。申農為了使信息定量化，提出了信息熵的概念，信息熵表征信源的不確定程度，它等于消除這個不確定程度所需要的信息量。這就提出一個問題，在熱力學中的熵與信息熵之間有什么聯(lián)系？1956年，∶1比特的信息量等價于kln2(J/K)的熵,其中k為玻耳茲曼常數。他由此對熵增定律進行推廣,在孤立系統(tǒng)中，如果有信息參與,就不能說熱熵不能減小,而是（熱熵－信息熵）不能減小。即信息熵要抵消一部分熱熵的增加。我們知道，熵是混亂度，這意味著，在孤立系統(tǒng)中，信息可能抑制混亂度的增加。對于耗散結構，“信息可能抑制混亂度增加”的說法也是正確的。耗散結構是有序結構，但該有序結構時常會產生混亂，要克服這種混亂，系統(tǒng)中就要“包含適當的非線性反饋”，也就是要獲取系統(tǒng)產生混亂的信息，處理這些信息，將信息反饋到系統(tǒng)中，去克服混亂，而使耗散結構保持有序。例如，產品質量是與生產過程各要素相關的，生產過程中隨時都會出現(xiàn)混亂，這些混亂導致產品質量下降、次品增多，企業(yè)要保持和提高產品質量，就要隨時獲取生產過程中產生混亂的信息，處理這些信息，將信息反饋到生產控制環(huán)節(jié)中，去克服混亂，而使生產過程保持有序。第三節(jié)耗散結構與協(xié)同學協(xié)同學的創(chuàng)始人哈肯1927年生于德國萊比錫，他在24歲時取得數學博士學位，3歲時成為斯圖加特大學理論物理學教授。哈肯起初的工作是激光的研究，他建立了一套解釋并預言激光現(xiàn)象的理論，成為世界上兩大激光理論學派之一。哈肯是在研究激光理論過程中創(chuàng)立協(xié)同學的。所謂協(xié)同，是指系統(tǒng)在開放條件下，系統(tǒng)內各子系統(tǒng)之間以及系統(tǒng)與環(huán)境間產生的協(xié)調、同步、默契的非線性相互作用，即系統(tǒng)本身的自組織現(xiàn)象。協(xié)同學的理論支柱是支配原理和最大信息熵原理。什么叫支配原理