耗散結構理論-20121228

耗散結構理論2012主要內容耗散結構理論的簡介耗散結構理論的意義耗散結構理論的應用參考文獻耗散結構理論——

研究耗散結構的性質及其形成、穩(wěn)定和演變規(guī)律的理論。在1969年“理論物理學和生物學”的國際會議上發(fā)表的《結構、耗散和生命》的論文中正式提出。創(chuàng)始人prigogine教授，由于對非平衡熱力學尤其是在建立耗散結構理論方面的貢獻，榮獲了1977年諾貝爾化學獎。Llyaprigogine(伊里亞·普里高津)簡介簡介耗散結構是相對于平衡結構而言的。prigogine指出：一個遠離平衡的開放系統(tǒng)，只要通過不斷與外界交換物質和能量，當外界條件的變化達到一定范圍時，就有可能從原來的混沌無序狀態(tài)轉變成在時間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)。這種在遠離平衡時形成的、靠不斷的耗散外界的物質和能量來維持的、新的有序結構，叫做耗散結構。一個系統(tǒng)這樣自行地產(chǎn)生組織性和相干性的現(xiàn)象,被稱為“自組織現(xiàn)象”,故耗散結構理論又被稱為“非平衡系統(tǒng)的自組織理論”。概念耗散結構形成和維持的條件按照prigogine理論，至少需要四個條件：一、系統(tǒng)必須是開放的；二、系統(tǒng)必須處于遠離平衡的非線性區(qū)；三、系統(tǒng)內部各要素之間存在非線性的相互作用；四、系統(tǒng)從無序向有序的演化是通過隨機的漲落來實現(xiàn)的。簡介簡介熵熵是一個系統(tǒng)無序程度的度量，熵的取值越大，系統(tǒng)就越無序。簡介prigogine認為，開放系統(tǒng)的熵的改變應包括系統(tǒng)與外界交換能量和物質所引起的熵的改變以及系統(tǒng)內部由于不可逆過程所引起的熵的改變。對開放系統(tǒng)而言:dS=deS+diSdS代表系統(tǒng)的熵的變化；deS代表系統(tǒng)與外界交換物質和能量而引起的通過邊界的熵的傳輸，這個量可正可負；diS是系統(tǒng)內部發(fā)生的不可逆過程引起的熵的變化，這個量總是正的。負熵流意義物理、化學等自然科學所揭示的規(guī)律仍然適用于生命物質；為解決熱力學第二定律所表現(xiàn)出來的退化規(guī)律與達爾文進化規(guī)律之間似是而非的矛盾提供了科學手段；使生命現(xiàn)象和非生命現(xiàn)象、生物和非生物規(guī)律有可能在一個統(tǒng)一的體系中獲得解釋。否定了熱寂說,揭示了時間單向性(不可逆性)的真正內含,批出時間是非平衡世界內部進化的量度,可進一步探討平衡與不平衡、可逆與不可逆、有序與無序、整體與部分、決定論與隨機性等關系,提供了新的自然科學根據(jù)。體現(xiàn)了現(xiàn)代科學認識從存在到演化、從實體到關系的深入。應用于化學、生物化學、生物學、生態(tài)學乃至社會、經(jīng)濟等領域中的研究,已經(jīng)取得若干初步成果。意義&作用應用1基于耗散結構理論的黃河健康生命內涵研究黃河屬于開放系統(tǒng)，由于一些人為的或是自然的因素，如用水過度、水污染、水土流失等，就會出現(xiàn)淤積、斷流、洪水、干旱等問題，如果不加以控制和調整，使系統(tǒng)產(chǎn)生足夠大的負熵流，當總熵增加到最大值會導致系統(tǒng)崩潰，黃河的健康生命難以持續(xù)。

應用1增大負熵流是維持黃河健康生命的根本應用2基于耗散結構理論的供配電力市場規(guī)模演化機理研究

電力也是一種商品，擁有商品共同的稟賦，那么電力市場的形成、發(fā)展和演化也必然和一般商品市場有著類似的規(guī)律。應用2供配電力市場發(fā)展演化的動力學仿真模型

以交易量x，交易成本y，交易價格p為系統(tǒng)狀態(tài)變量應用2電力市場發(fā)展演化的耗散結構分析平衡點的穩(wěn)定性分析應用2在平衡點O附近做線性穩(wěn)定性分析，模型（1）化簡為：應用2綜上所述，電力市場發(fā)展演化系統(tǒng)的只有在N>0時候才會出現(xiàn)失穩(wěn)情況，那么只要通過調整和控制N中的參數(shù)，使得N>0，就能夠使得系統(tǒng)出現(xiàn)失穩(wěn)情況，向耗散結構過渡。應用3新耗散結構理論在氣象上的應用——熵氣象學天氣學不能作客觀、定量預報的原因:是不能將溫、壓、濕、風四個物理量統(tǒng)一；

數(shù)值天氣預報不能作長期天氣預報的原因：是對于微觀質點初值誤差的敏感性。用表達宏觀系統(tǒng)的物理量嫡可將溫、壓、濕、風統(tǒng)一起來，而這個宏觀系統(tǒng)對于初值誤差不敏感，可以作較長期的天氣預報。

將由日食形成的氣候形勢和由熵作的長期天氣預報接軌，就是嫡氣象學，可解決氣象學的根本問題。貝納德對流原型在一個充滿液體的容器中,由于其上下表面分別與兩個大熱源接觸,故可使其溫度保持恒定。若逐漸升高下底面的溫度,使液體形成溫度差,當上下溫差不大時,液體宏觀上仍然保持靜止。不斷增大溫差,把液體推向遠離平衡的狀態(tài),當溫差超過某一閾值時,液體的靜止狀態(tài)突然被打破而變成對流狀態(tài)。對流的形成是由于分子的規(guī)則定向運動取代了無規(guī)則的碰撞傳遞能量所致。這是一種從無序到有序的過程。應用3新耗散結構理論河南師范大學物理與信息工程學院的陳健等認為prigogine是錯誤的，原因是既然平衡是無序，它的反面，非平衡就是有序，在貝納對流發(fā)生前，下熱上冷的液體，各層的溫度不同，狀態(tài)不同，就是有序。貝納對流發(fā)生是流體的有效位能轉變?yōu)榱黧w的動能，流體的熵并未減小，prigogine的最小熵產(chǎn)生定理對于實際是遠離平衡的系統(tǒng)無用。陳健等糾正了他的錯誤，證明了對于任何遠離平衡的系統(tǒng)，由共子系的相互作用(協(xié)同作用)到達定態(tài)時都服從最小熵產(chǎn)生原理。應用3對于熱傳導，遠離平衡，熱力學流J和熱力學力Z為非線性關系：在平衡態(tài)，Z0=J0=0，上式可寫為：J=應用3將導熱系統(tǒng)分為幾層，第i層的厚度為l，熱力學力為Xi，有：應用3對于貝納對流，穩(wěn)定電流等等，都有最小熵產(chǎn)生原理，所以新耗散結構理論為:靠耗散外界供應的能量以維持和發(fā)展系統(tǒng)在時空中新陳代謝的有序結，在外界條件改變時，由系統(tǒng)各子系的協(xié)同作用，使系統(tǒng)達到熵產(chǎn)生為最小的新的定態(tài)。應用4基于熵、耗散結構理論的

企業(yè)內控失范與規(guī)范內控規(guī)范效率數(shù)學模型的建立：應用4應用4應用4上述式①、式③是用不同的數(shù)學表達式描述同一個過程，即熵增的過程，揭示了管理的制度、政策、方法在執(zhí)行過程中效率遞減的趨勢，為我們減緩熵增的速度，提高管理效率提供了理論依據(jù)。參考文獻[1]CNKI中國工具書網(wǎng)絡出版總庫.[2]許士國,馮峰.基于耗散結構理論的黃河健康生命內涵研究[A].第三屆黃河國際論壇論文集[C].山東,2007.[3]謝國輝,張粒子,張樂.基于耗散結構理論的供配電力市場規(guī)模演化機理研究[A].2008中國國際供電會議論文集[C].廣州,2008.[4]李德義,劉松濤.耗散結構論中的模型方法及其意義[J].成都氣象學院學報,1997,12(1):77-82.[5]趙文桐,陳健趙,佩章.新耗散結構理論在氣象