耗散結(jié)構(gòu)理論-20121228

耗散結(jié)構(gòu)理論2012主要內(nèi)容耗散結(jié)構(gòu)理論的簡(jiǎn)介耗散結(jié)構(gòu)理論的意義耗散結(jié)構(gòu)理論的應(yīng)用參考文獻(xiàn)耗散結(jié)構(gòu)理論——

研究耗散結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及其形成、穩(wěn)定和演變規(guī)律的理論。在1969年“理論物理學(xué)和生物學(xué)”的國(guó)際會(huì)議上發(fā)表的《結(jié)構(gòu)、耗散和生命》的論文中正式提出。創(chuàng)始人prigogine教授，由于對(duì)非平衡熱力學(xué)尤其是在建立耗散結(jié)構(gòu)理論方面的貢獻(xiàn)，榮獲了1977年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Llyaprigogine(伊里亞·普里高津)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介耗散結(jié)構(gòu)是相對(duì)于平衡結(jié)構(gòu)而言的。prigogine指出：一個(gè)遠(yuǎn)離平衡的開(kāi)放系統(tǒng)，只要通過(guò)不斷與外界交換物質(zhì)和能量，當(dāng)外界條件的變化達(dá)到一定范圍時(shí)，就有可能從原來(lái)的混沌無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變成在時(shí)間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)。這種在遠(yuǎn)離平衡時(shí)形成的、靠不斷的耗散外界的物質(zhì)和能量來(lái)維持的、新的有序結(jié)構(gòu)，叫做耗散結(jié)構(gòu)。一個(gè)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(jié)構(gòu)理論又被稱為“非平衡系統(tǒng)的自組織理論”。概念耗散結(jié)構(gòu)形成和維持的條件按照prigogine理論，至少需要四個(gè)條件：一、系統(tǒng)必須是開(kāi)放的；二、系統(tǒng)必須處于遠(yuǎn)離平衡的非線性區(qū)；三、系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間存在非線性的相互作用；四、系統(tǒng)從無(wú)序向有序的演化是通過(guò)隨機(jī)的漲落來(lái)實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介熵熵是一個(gè)系統(tǒng)無(wú)序程度的度量，熵的取值越大，系統(tǒng)就越無(wú)序。簡(jiǎn)介prigogine認(rèn)為，開(kāi)放系統(tǒng)的熵的改變應(yīng)包括系統(tǒng)與外界交換能量和物質(zhì)所引起的熵的改變以及系統(tǒng)內(nèi)部由于不可逆過(guò)程所引起的熵的改變。對(duì)開(kāi)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(zhì)和能量而引起的通過(guò)邊界的熵的傳輸，這個(gè)量可正可負(fù)；diS是系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的不可逆過(guò)程引起的熵的變化，這個(gè)量總是正的。負(fù)熵流意義物理、化學(xué)等自然科學(xué)所揭示的規(guī)律仍然適用于生命物質(zhì)；為解決熱力學(xué)第二定律所表現(xiàn)出來(lái)的退化規(guī)律與達(dá)爾文進(jìn)化規(guī)律之間似是而非的矛盾提供了科學(xué)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(gè)統(tǒng)一的體系中獲得解釋。否定了熱寂說(shuō),揭示了時(shí)間單向性(不可逆性)的真正內(nèi)含,批出時(shí)間是非平衡世界內(nèi)部進(jìn)化的量度,可進(jìn)一步探討平衡與不平衡、可逆與不可逆、有序與無(wú)序、整體與部分、決定論與隨機(jī)性等關(guān)系,提供了新的自然科學(xué)根據(jù)。體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)識(shí)從存在到演化、從實(shí)體到關(guān)系的深入。應(yīng)用于化學(xué)、生物化學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)乃至社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域中的研究,已經(jīng)取得若干初步成果。意義&作用應(yīng)用1基于耗散結(jié)構(gòu)理論的黃河健康生命內(nèi)涵研究黃河屬于開(kāi)放系統(tǒng)，由于一些人為的或是自然的因素，如用水過(guò)度、水污染、水土流失等，就會(huì)出現(xiàn)淤積、斷流、洪水、干旱等問(wèn)題，如果不加以控制和調(diào)整，使系統(tǒng)產(chǎn)生足夠大的負(fù)熵流，當(dāng)總熵增加到最大值會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，黃河的健康生命難以持續(xù)。

應(yīng)用1增大負(fù)熵流是維持黃河健康生命的根本應(yīng)用2基于耗散結(jié)構(gòu)理論的供配電力市場(chǎng)規(guī)模演化機(jī)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(chǎng)的形成、發(fā)展和演化也必然和一般商品市場(chǎng)有著類似的規(guī)律。應(yīng)用2供配電力市場(chǎng)發(fā)展演化的動(dòng)力學(xué)仿真模型

以交易量x，交易成本y，交易價(jià)格p為系統(tǒng)狀態(tài)變量應(yīng)用2電力市場(chǎng)發(fā)展演化的耗散結(jié)構(gòu)分析平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性分析應(yīng)用2在平衡點(diǎn)O附近做線性穩(wěn)定性分析，模型（1）化簡(jiǎn)為：應(yīng)用2綜上所述，電力市場(chǎng)發(fā)展演化系統(tǒng)的只有在N>0時(shí)候才會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)情況，那么只要通過(guò)調(diào)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(jié)構(gòu)過(guò)渡。應(yīng)用3新耗散結(jié)構(gòu)理論在氣象上的應(yīng)用——熵氣象學(xué)天氣學(xué)不能作客觀、定量預(yù)報(bào)的原因:是不能將溫、壓、濕、風(fēng)四個(gè)物理量統(tǒng)一；

數(shù)值天氣預(yù)報(bào)不能作長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)的原因：是對(duì)于微觀質(zhì)點(diǎn)初值誤差的敏感性。用表達(dá)宏觀系統(tǒng)的物理量嫡可將溫、壓、濕、風(fēng)統(tǒng)一起來(lái)，而這個(gè)宏觀系統(tǒng)對(duì)于初值誤差不敏感，可以作較長(zhǎng)期的天氣預(yù)報(bào)。

將由日食形成的氣候形勢(shì)和由熵作的長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)接軌，就是嫡氣象學(xué)，可解決氣象學(xué)的根本問(wèn)題。貝納德對(duì)流原型在一個(gè)充滿液體的容器中,由于其上下表面分別與兩個(gè)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(dāng)上下溫差不大時(shí),液體宏觀上仍然保持靜止。不斷增大溫差,把液體推向遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài),當(dāng)溫差超過(guò)某一閾值時(shí),液體的靜止?fàn)顟B(tài)突然被打破而變成對(duì)流狀態(tài)。對(duì)流的形成是由于分子的規(guī)則定向運(yùn)動(dòng)取代了無(wú)規(guī)則的碰撞傳遞能量所致。這是一種從無(wú)序到有序的過(guò)程。應(yīng)用3新耗散結(jié)構(gòu)理論河南師范大學(xué)物理與信息工程學(xué)院的陳健等認(rèn)為prigogine是錯(cuò)誤的，原因是既然平衡是無(wú)序，它的反面，非平衡就是有序，在貝納對(duì)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(duì)流發(fā)生是流體的有效位能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的動(dòng)能，流體的熵并未減小，prigogine的最小熵產(chǎn)生定理對(duì)于實(shí)際是遠(yuǎn)離平衡的系統(tǒng)無(wú)用。陳健等糾正了他的錯(cuò)誤，證明了對(duì)于任何遠(yuǎn)離平衡的系統(tǒng)，由共子系的相互作用(協(xié)同作用)到達(dá)定態(tài)時(shí)都服從最小熵產(chǎn)生原理。應(yīng)用3對(duì)于熱傳導(dǎo)，遠(yuǎn)離平衡，熱力學(xué)流J和熱力學(xué)力Z為非線性關(guān)系：在平衡態(tài)，Z0=J0=0，上式可寫為：J=應(yīng)用3將導(dǎo)熱系統(tǒng)分為幾層，第i層的厚度為l，熱力學(xué)力為Xi，有：應(yīng)用3對(duì)于貝納對(duì)流，穩(wěn)定電流等等，都有最小熵產(chǎn)生原理，所以新耗散結(jié)構(gòu)理論為:靠耗散外界供應(yīng)的能量以維持和發(fā)展系統(tǒng)在時(shí)空中新陳代謝的有序結(jié)，在外界條件改變時(shí)，由系統(tǒng)各子系的協(xié)同作用，使系統(tǒng)達(dá)到熵產(chǎn)生為最小的新的定態(tài)。應(yīng)用4基于熵、耗散結(jié)構(gòu)理論的

企業(yè)內(nèi)控失范與規(guī)范內(nèi)控規(guī)范效率數(shù)學(xué)模型的建立：應(yīng)用4應(yīng)用4應(yīng)用4上述式①、式③是用不同的數(shù)學(xué)表達(dá)式描述同一個(gè)過(guò)程，即熵增的過(guò)程，揭示了管理的制度、政策、方法在執(zhí)行過(guò)程中效率遞減的趨勢(shì)，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(xiàn)[1]CNKI中國(guó)工具書網(wǎng)絡(luò)出版總庫(kù).[2]許士國(guó),馮峰.基于耗散結(jié)構(gòu)理論的黃河健康生命內(nèi)涵研究[A].第三屆黃河國(guó)際論壇論文集[C].山東,2007.[3]謝國(guó)輝,張粒子,張樂(lè).基于耗散結(jié)構(gòu)理論的供配電力市場(chǎng)規(guī)模演化機(jī)理研究[A].2008中國(guó)國(guó)際供電會(huì)議論文集[C].廣州,2008.[4]李德義,劉松濤.耗散結(jié)構(gòu)論中的模型方法及其意義[J].成都?xì)庀髮W(xué)院學(xué)報(bào),1997,12(1):77-82.[5]趙文桐,陳健趙,佩章.新耗散結(jié)構(gòu)理論在氣象