普里高津(1971)提出了耗散結構的熱力學理論,揭示了遠離平衡的條件下,通過非線性作用,系統由無序向有序的穩定結構演化的過程。耗散結構的定義為：在遠離平衡態的情況下,外界條件達到某一閾值時,會出現量變引起質變的情況,系統通過不斷與外界交換能量和物質,會自動出現一種自組織現象,通過各系統之間相互協調的作用,形成一個穩定的有序結構(申維,2008)。
基本介紹
- 中文名：耗散結鉤
- 外文名： dissipative structure
- 套用領域：熱力學
- 歸屬：自組織理論
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耗散結構形成條件
1、系統必須是開放的,即需要與外界有交換物質、能量、信息的能力。
2、系統必須遠離平衡態,才能保持對漲落的敏感性,通過非平衡態,在臨界點上產生突變,促使系統從無序到有序的演化過程,形成新的穩定有序的結構。
3、系統必須有非線性的作用因素,才能產生相互影響和協調一致的行為,產生演化的多樣性和複雜性。
4、系統從無序向有序演化,必須有隨機漲落的現象,自組織必須通過漲落才能推動系統遠離平衡態,使得非線性作用放大。
耗散結構特點
1、開放系統是耗散結構發生的必要條件；
2、只有達到一定“臨界值”時,耗散結構才會出現；
3、它具有時空結構,對稱性低於達到臨界值前的狀態；
4、耗散結構具有一定的穩定性。
耗散結構系統實現過程
耗散結構理論的實現分為四個過程:輸入、子系統間的競爭與協同、輸出和反饋，如右圖所示。通過這四個過程實現環境與系統的相互作用、相互選擇,最終實現系統存在、發展或解體、消亡。
1、輸人:是指環境向系統輸入的過程,具有被動輸入和主動攝取兩種形式；
2、子系統間的競爭與協同:是指系統內子系統對新入系統的物質、能量、信息進行分配時的競爭與協同；
3、輸出:是指系統向環境輸出被自身異化了的物質、能量和信息；
4、反饋:是指系統與外界相互作用同系統內部子系統間的相互作用、協同統一的一種作用。
耗散結構原理
耗散結構理論指出,一個開放系統,它的有序性來自非平衡態,也就是說,在一定的條件下,在系統處於某種非平衡態時,它能夠產生維持有序性的自組織,不斷和系統外進行物質與能量的交換。該系統儘管不斷產生熵,但能向環境輸出熵,使系統保留熵值呈減少的趨勢,即維持其有序性。
生態系統各組分不斷與外部系統進行物質和能量的交換,在產生相當熵的同時又不斷向外界環境輸出熵,是耗散結構系統。外力干擾會使系統內部產生變化,對一定限度的外力干擾,系統可以進行自我調整。而當外力干擾超過一定限度時,系統就能從一個狀態向新的有序狀態變化。生態工程的目的就是修復和增強其抗干擾和自組織能力,建造耗散型生態系統結構。如何向缺水的生態系統注水,就增強了水生態系統的抗污染和自淨能力。
