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現代科學革命的基本內容

現代科學革命的主要內容

現代科學革命是以物理革命為先導,以現代宇宙學、分子生物學、系統科學和軟科學的出現為重要內容,以自然科學、社會科學和思維科學相互滲透形成交叉學科為特征的新科學革命。

(壹)物理學革命的擴展

近代物理學革命產生了研究高速(接近光速)物理現象的相對論和研究微觀現象的量子力學兩大基礎理論後,迅速向宏觀、宏觀、微觀的更深層次拓展,向大統壹方向推進。天體物理、核物理、粒子物理、凝聚態物理、統壹場論都是現代物理學中非常活躍的學科。特別是第二次世界大戰後,從宇宙天體物理的探索到物質結構之謎的揭示,取得了飛速的發展。現代物理學的每壹次重大突破和發展都對其他學科的發展產生廣泛而深遠的影響,極大地推動了生產和技術的革命,使人類進入了能源、信息、材料、生物工程等高新技術時代。

1.宇宙射線的新發現

從65438年到0945年,宇宙線成為宇宙線物理學壹個分支的研究對象。它利用無線電電子學的技術方法,通過觀測和研究宇宙天體發射和反射的無線電波,進壹步揭示宇宙天體的奧秘。在1940之前,人們開始了解來自地球以外的宇宙射線。20世紀40年代末,人們發現混合了氦、碳、氮、鐵等元素的宇宙射線在銀河系中緩慢加速。據推測,這些高能宇宙射線是在超新星爆發時被散射的,它們在銀河系的磁場中被加速。觀測到太陽磁暴後地球上的宇宙射線增加,說明低能宇宙射線來自太陽。英國的鮑威爾、意大利的奧沙利尼、巴西拉·蒂斯等科學家都觀測到了宇宙射線的軌跡。20世紀60年代以來,隨著科學技術的飛速發展,高靈敏度、高分辨率的巨型射電望遠鏡越來越多,許多新穎的宇宙射電發射,如微波背景輻射、類星體、脈沖星等被發現和研究。從1963到1974,發現了30多種星際分子,其中包括許多構成生命結構的有機分子,如羥基(OH)、水分子、氨分子(NH3)、甲醛分子(CH2O)、甲酸分子(HCOOH),開辟了探索生命起源的新途徑。這些新成果為天體演化、生命起源和基本粒子三大基礎理論的研究提供了極其重要的信息,促進了X射線天文學、紅外天文學、中微子天文學等許多新學科的產生,使天文學的發展進入了壹個重要的轉折點,從而打破了浩瀚宇宙的狹隘視野,從原來的幾十億光年發展到6543.8+00億光年和6543.8+05億光年。

2.粒子物理學的發展

第二次世界大戰後,粒子物理迅速發展,使人們對微觀物質的性質、結構、基本相互作用和運動規律的認識進入了壹個新的檔次。

在1932之前,人們對物質微觀結構的認識經歷了原子結構和核結構兩類。

μ子發現於20世紀30年代末,中微子發現於20世紀50年代。電子、μ子、中微子及其反粒子統稱為輕子。20世紀40年代末50年代初,壹批質量超過質子和中子的被稱為超子的基本粒子相繼被發現。如∧超子,∑超子和ξ超子,也稱重子。在20世紀40年代後期,還發現了壹類質量介於重子和輕子之間的介子,如π介子和K介子。60年代初,小型高能加速器建成時,發現了200多種壽命極短的* * *振動粒子,平均壽命只有10-24 ~ 10-23秒。它們都是強子。1974年,丁肇中和美國物理學家李希特發現了質量比質子重3倍以上、壽命比普通介子長約1000倍的新介子,後來統稱為J/ψ粒子。到目前為止,已經發現了300多種基本粒子。根據它們的不同性質,可以分為普通粒子、奇異粒子、* *振動粒子和新粒子。在相互作用的條件下,各種基本粒子可以遵循壹定的對稱性和守恒定律相互轉化。這些基本粒子的發現把對物質微觀結構的認識推向了第三個階段。

基本粒子是物質微觀結構的最後壹級嗎?“基本”粒子可以細分嗎?近20年來,許多物理實驗表明,基本粒子有其內部結構,基本粒子之間存在著某種內在聯系。人們提出了許多關於重子和介子內部結構的模型。主要有1949的費米-楊振寧模型和1956的日本阪田模型。這些模型可以解釋壹些情況,但在系統解釋重子的性質時遇到困難。1964年,蓋爾曼等人分析了重子和介子的對稱性,提出了誇克模型。他們提出了三種類型的誇克(U,D,S)和反誇克(U,D,S)。該模型可以很好地解釋重子和介子的性質,並預言ω超子的存在。1970年,glashow等人提出了第四種誇克——粲誇克(C,)。1977年,萊德曼發現了壹種比質子重10倍的中性介子γ,它由第五種誇克——底誇克(B,)組成。為了形象和方便,人們從量子規範理論來描述,把U、D、S、C、B五種味誇克稱為,每種味誇克有被除數、黃色、藍色三種顏色。“顏色”和“味道”都代表不同的量子態。這樣,正反誇克的數量就變成了30個。

幾乎在誇克理論提出的同時,1965年,中國北京基本粒子理論組提出了“層子模型”,從結構的角度研究重子和介子的衰變和轉化。認為重子和介子是由更基本的層子和反層子組成的,重子和介子之間的相互作用歸因於它們內部層子的相互作用。還提出了構成重子和介子的層子的波函數,並假定量子場論也適用於層子。這個模型對重子和介子的相互作用,特別是對弱相互作用和電磁相互作用的衰變做了大量的計算,做了壹些預言,大部分與當時的實驗結果是壹致的。誇克模型和層子模型的引入標誌著認識微觀物質微觀結構的第四階段的到來。然而,誇克(或層子)長期得不到實驗的支持,出現了所謂的“誇克禁閉”現象。20世紀70年代,丁肇中等科學家在實驗室發現了膠子的存在,為誇克層次的存在提供了間接證明。1994年4月26日,費米國家加速器實驗室宣布,科學家發現了物質理論中至今未發現的亞原子結構單位——頂誇克的證據。他們通過質子與反質子碰撞的獨特方式,發現了壹個約174GeV的“頂誇克”,其質量超過質子的180倍。粒子物理使人們的認識深入到亞原子(或亞原子)階段,了解到物質的單位已經小到誇克、輕子,它們的尺度都小於10-17 cm,認識的尺度縮小到原子的十億分之壹。

在基本粒子領域,量子電動力學、量子味動力學和量子色動力學的建立,大大簡化了對自然相互作用的描述。然而,人們希望找到壹種包含所有已知基本相互作用的理論,即所謂的大統壹理論和超大統壹理論。這壹理論不僅可以解釋各種力量的差異,還可以揭示它們之間的深刻關系。近年來取得了壹些進展。比如1961年,美國物理學家格拉西奧首先提出了電與弱相互作用的統壹模型。1967和1968年,美國物理學家溫伯格和巴基斯坦物理學家薩拉姆在量子規範理論的基礎上獨立發展和完善了這壹模型,並得到了實驗的支持。現在人們正在進壹步探索統壹三個交互甚至四個交互的可能性。根據大統壹理論,在低能下,強、弱、電相互作用滿足SUc(3)和SU(2)×U(1;當能量高達1014 ~ 1016 GeV時,強、弱、電作用統壹為壹個相互作用,滿足統壹SU(5)的對稱性。物理學中的超弦理論,目前正在孕育之中。超弦的尺度比基本粒子小1019,使用的時空是10維。如果這個理論成立,可以統壹目前發現的100多種基本粒子,也可以統壹四種基本力:強力、弱力、電磁力、引力。(中國科協工作部編輯。學科發展與科技進步學術研討會簡報,第65438期+0,第65438期+0994年4月28日)

3.凝聚態物理的發展

凝聚態物理是研究凝聚態物質(主要是液體和固體)的物理性質、結構和內在規律的學科。凝聚態的研究表明,固態可以分為晶態和非晶態。液態可分為液晶態和非晶態液態。固體非晶和液晶有許多優異的性能。因為幾乎所有的物質都是凝聚態,所以研究凝聚態物理意義重大。

1945之後,固體物理學進入了壹個新的階段。固態物理中最重要的問題是結晶、超低溫和磁性。由於電子顯微鏡、電子衍射、中子衍射等技術的迅速發展,與許多工業領域密切相關的各種晶體缺陷,如空位、雜質原子、位錯等的研究取得了很大進展。1957年,j .巴丁、j .施賴弗和l .庫珀發表了超導的微觀理論,即著名的BCS理論。與此同時,前蘇聯別爾留波夫用不同的方式成功地解釋了超導。1986年以來,瑞士人G·貝德諾和A·繆勒發現了更有前途的氧化物超導體:超導轉變溫度在40K左右的陶瓷化合物——La、Ba、Cu氧化物系列。美籍華裔物理學家朱經武和華裔物理學家趙忠賢在尋找具有更高轉變溫度的材料方面做出了突出貢獻。1988年,發現了壹系列轉變溫度高於90K的YBCO。近年來,人們越來越重視對無序固體材料的研究,如無序合金、非晶材料、陶瓷材料等。還要註意缺陷態、雜質態、表面態、界面態的性質。這些研究深入到了量子層面,導致了無序固態物理的出現。總之,凝聚態物理發展的每壹步都在深化人們對物質物體有序結構和無序結構以及各種物質的物理化學性質的認識,豐富了辯證唯物主義自然觀,極大地推動了新技術革命的發展。

4.量子化學的出現

應用量子力學的原理和方法研究分子微觀結構的量子化學,是現代化學的重要理論基礎。主要研究原子、分子和晶體的電子結構,分子間的相互作用,分子間的碰撞和相互作用,微觀結構與宏觀性質的關系。自1927年量子力學原理被成功用於研究氫分子以來,量子化學發展極為迅速,使化學從經驗科學轉變為理論科學。目前已經建立了比較完善的理論體系,發展了各種計算方法,在各個領域發揮了重要作用。它與其他學科相互滲透,形成壹些邊緣學科,如量子生物化學、量子藥物化學、表面量子化學、固體量子化學等。

(二)現代宇宙學的發展

現代宇宙學的任務是探索比星系更高層次的宇宙,研究目前觀測到的大尺度宇宙的時空特征、物質及其運動規律。近幾十年來,科學家們提出了壹些關於宇宙的有價值的理論。主要有:愛因斯坦的靜態宇宙模型、穩態宇宙學、膨脹宇宙模型、物質-反物質宇宙模型、大爆炸宇宙學和暴脹宇宙學。靜態宇宙模型已經被天文觀測所否定。穩態宇宙學沒有被廣泛接受。

65438-0927年,比利時天文學家勒邁特根據河外所有星系都有譜線紅移的現象,提出了空間隨時間大尺度膨脹的概念。1929美國哈勃和英國愛丁頓提出宇宙膨脹假說。根據20世紀40年代末發現太陽能來源於熱核反應,美國的加莫夫提出了大爆炸宇宙理論,認為宇宙是由約654.38+000億年前高溫高密度的“原始火球”大爆炸形成的。1954年預言大爆炸後有“宇宙灰”,產生的輻射彌漫整個空間,對應的絕對溫度為5度。1965年,美國人A. Sandage提出宇宙以大約820億年的周期脈動(膨脹和收縮)。大爆炸宇宙學有三個重要的觀測事實支持,即河外星系的譜線紅移、氦的豐度和3K微波的背景輻射,這使它成為公認的標準模型。然而,當宇宙的年齡小於壹秒時,就遇到了視界問題、空間平坦性問題、均勻性(因果性)問題、平坦性(能量密度)總是重子不對稱問題、磁單極子問題等難以克服的困難,從而導致了暴脹宇宙學的出現。

自1980以來,建立了幾種宇宙膨脹模型,其中有三種是有影響的。第壹個是美國的A. Gus在1980提出的,在1981發表了《膨脹的宇宙:視界和平坦度問題的可能解決方案》壹文。第二種是1981,由前蘇聯的A·林德、P·斯坦哈特和美國的A·奧爾布賴特獨立提出。第三種是Linde等人提出的混沌膨脹模型。暴脹宇宙學繼承和發展了以往宇宙學理論中有價值的成果。它認為,在宇宙演化的極早期,即大爆炸之前,宇宙年齡為10-30秒,按照指數規律經歷了壹個快速膨脹階段(暴脹階段),以至於在極短的時間內膨脹了1050倍,完成了從對稱的假真空到大量傳遞相互作用的誇克、輕子、玻色子等基本粒子的自發破缺。暴脹宇宙學也認為,在我們的宇宙之外,還有很多不同於我們的宇宙,有人計算出多達1050。由於暴脹宇宙學建立在粒子物理等最新成果的基礎上,能夠不斷提出新的概念和方法,解決各種問題,因此受到了科學家們的關註。暴脹模型也帶來了哲學上的壹些新內容,比如宇宙的無限性。它在科學上極大地拓展了宇宙,為宇宙的無限性提供了科學依據。還提出除了已知的物質形態之外還有新的物質形態,即假設在粒子之前還有其他物質形態,從而大大豐富了人們對物質的認識。

現代宇宙學是壹門新興學科,正處於百家爭鳴的時期。提出了很多模型,有些被否決了,有些得到了壹定程度的支持,但都需要進壹步的測試和發展。

生命科學的革命

20世紀,由於物理學和化學的滲透以及各種有力研究方法的應用,生命科學的發展更加深入和迅速。壹方面,微觀領域分子水平的分子生物學進壹步確認了生物界的統壹性和聯系性,實現了生物學的又壹次偉大綜合;另壹方面,在宏觀、群體和綜合研究的基礎上,出現了生態系統的概念,為環境保護、生物資源和土壤資源的合理利用提供了理論依據。與此同時,生命科學也向人腦進軍,使得腦科學飛速發展。

1.分子生物學的誕生

分子生物學是在分子水平上研究生命現象物質基礎的科學。本文主要研究蛋白質、核酸等生物大分子的結構和功能,包括對光合作用、肌肉收縮、神經興奮、遺傳特性傳遞等各種生命過程的研究,並在分子水平上對其進行理化分析。目前,分子生物學已成為現代生物學發展的主流,其成果在實際工作中得到了壹些重要應用,為工業、農業和醫學開辟了前所未有的廣闊前景。

1953年,沃森和克裏克提出了遺傳物質——DNA的雙螺旋結構模型,這是生物學上的壹次偉大革命。20世紀60年代,闡明了核酸、蛋白質、酶等生物大分子的結構,揭示了遺傳密碼和核酸信息控制的蛋白質特定結構的合成機制,從而確立了生物遺傳變異的信息概念。這說明病毒、細菌、動植物和人類都有壹套完全相同的遺傳密碼和完全相同的信息符號。20世紀50年代“中心法則”的提出,70年代逆轉錄酶的發現和重組DNA技術的建立,為分子生物學的發展開辟了新的前景。這些成果不僅為在分子水平上研究復雜的基因調控提供了重要手段,而且在分子生物學基礎上產生了壹個新的科技領域——基因工程,為人類定向改變生物遺傳性狀、創造新物種開辟了新途徑。

20世紀50年代,隨著蛋白質和確定核酸化學結構的方法的發展,發現只有通過比較不同物種生物中起相同作用的蛋白質或核酸的結構,才能根據蛋白質或核酸結構差異的程度來確定不同物種生物之間的親緣關系。親緣關系越近,蛋白質或核酸結構越相似。反之,差別越大。據此可以得到反映生物進化的譜系。蛋白質分子細胞色素c可以在呼吸氧氣的各種物種的細胞中找到。通過分析,我們可以知道不同物種的親緣關系。目前已經確定了100多種生物的細胞色素C的化學結構,並通過計算機確定平均700萬年壹個氨基酸殘基發生變化。根據這壹分析,高等生物大約在25億年前從細菌中分離出來。同樣,大約15億年前,植物和動物有著相同的祖先。大約10億年前,昆蟲和脊椎動物有著相同的祖先。在比較了100多個物種的細胞色素C的化學結構後,繪制了壹些物種的進化譜系圖。用這種方法確定物種間的親緣關系,比過去依靠形態和解剖上的差異有更大的優勢。它不僅為判斷形態結構非常簡單的微生物的進化提供了依據,而且反映了生命活動的本質,更準確地計算了物種分化的時間。

2.腦科學進展

近年來,腦科學的研究取得了壹系列新進展。主要結果如下:(1)找到了某項思維活動對應的腦區。通過正電子斷層掃描發現,人們在辨別音符時使用左腦,但在記憶音樂時大多使用右腦;(2)腦電波與思維活動有壹定的對應關系,可以從電波中分析思維的內容;(3)發現大腦中影響思維的生化物質——促腎上腺皮質激素和促黑素細胞激素可對思維產生重要影響;(4)腦裂畸形的研究發現,大腦兩個半球的分工,左半球主要從事邏輯思維,右半球主要從事形象思維、空間定位、圖像識別、色彩欣賞等。我們在裂腦科學中也發現了這些成果,並在理論上提出了壹些新的觀點。如:大腦神經回路思維理論、互補思維理論等。這些新成果和新觀點對工人智力的研究具有重要意義。

(四)系統科學的產生和發展

系統科學興起於第二次世界大戰前後。它是壹門研究系統的類型、壹般性質和運動規律的科學,包括系統論、信息論、控制論等基礎理論,以及近年來發展起來的系統工程、自組織理論等應用學科。它是壹門交叉科學,不同於以前的結構科學(側重於“事物”)和進化科學(側重於“過程”)。涉及到很多學科研究對象的壹些相似性。系統論、信息論、控制論就是要把系統、組織、信息、控制、調節、反饋等不同對象的屬性和機理提取出來,用統壹的、準確的科學概念和方法來描述,力求用現代數學工具來處理。因此,系統科學是現代科學向系統多樣化和復雜化發展的必然產物。它在現代科學技術、哲學和社會科學的發展中具有重要意義,為人們認識和改造世界提供了卓有成效的現代“新工具”。

1.系統論、信息論和控制論的出現

在人類思想史上,早就有了系統的概念。古希臘思想家提出了“秩序”、“組織”、“整體”、“部分”等概念來認識世界。中國古代的陰陽五行學說把事物看成壹個整體。馬克思主義經典著作中也有關於制度的深刻思想。而系統論作為研究各種系統的普遍原理,是由奧地利生物學家貝塔朗菲爾德在20世紀二三十年代提出的。在現代科學技術和生產發展的沖擊下,科學家們再也不能容忍用那種孤立的、靜止的、片面的觀點和方法來觀察世界,特別是機械論和活力論,這些已經嚴重阻礙了生物學的發展。因此,貝塔朗菲和壹些科學家在20世紀20年代中期提出了有機體理論,並建立了有機體系統論的生物學研究方法。他們將協調性、有序性、目的性的概念和數學模型應用於生物體的研究,主張將生物體視為壹個整體或系統,從生物與環境關系的觀點來解釋生命現象的本質,從而解釋了以往力學理論無法解釋的生命現象。貝塔朗菲有機體理論的基本思想是:(1)整體觀;(2)動態結構和動態觀點;(3)組織層級。這些基本思想已經包含了後來貝塔朗菲提出的壹般系統論的基本內容。從1932到1937,先後發表了《理論生物學》、《現代發展論》、《關於壹般系統論》等著作,對系統的概念、整體性、中心化、終極性、封閉系統、開放系統等進行了深入的探討,奠定了現代系統論的基礎。

信息論誕生於20世紀40年代現代通信技術發展的基礎上,是研究信息的獲取、存儲、傳輸、測量、處理和利用的壹門新興學科。20世紀30年代以前,科技革命和工業革命主要表現在能源方面,比如新型動力機和機床的出現。其本質是人的感覺器官和有效器官的延伸,是人的體力勞動的解放。20世紀30年代以後,科學技術的革命性變化主要表現在信息方面,如信息的傳輸、存儲、加工和處理,以及通信、控制計算機和人工智能的發展。其本質是人的思維器官的延伸,是人的腦力勞動的解放。

1924年,美國的奈奎斯特、德國的古普夫和繆勒發現電信號的傳輸速率與信道帶的寬度成正比,從而首次提出了信息問題。1928年,哈特爾發表了《信息傳遞》,首次提出信息是包含在信息中的信息量,代碼、符號等信息是信息的具體方式。他還提出了信息的量化問題,認為可以用消息發生概率的對數來度量其中包含的信息量。例如,從s個符號中選擇n個符號來形成壹組消息。那麽* * *有SN種可能性。它的信息量是H = N個對數。這壹理論是現代信息論的起源,但在當時並沒有引起人們的重視。直到第二次世界大戰,壹些與通信技術相關的新技術相繼出現,如雷達、無線電通信、電子計算機、脈沖技術等,為信息論的建立提供了技術基礎。與此同時,概率論作為信息論的數學基礎也得到迅速發展。在這種條件下,許多科學家從不同的角度研究了信息論的基礎理論。1948年,神農發表了《通信的數學理論》,將物理學中的數理統計方法應用於通信領域,提出了信息公式和信息量為負熵的概念,並給出了信息的定義,奠定了現代信息論的基礎。此後,信息論作為壹門獨立的學科出現了。但此時的信息論主要局限於傳播學。隨著信息論向心理學、神經生理學、生物學和語言學的滲透,信息論的含義越來越廣泛。40年來,信息論、系統論和控制論發展迅速,形成了壹門綜合性的信息科學。其主要內容包括:(1)信息論,論述信息的質、量和傳遞,是理論基礎;(2)計算機科學,研究處理信息的自動機器;(3)情報學,主要研究信息的記錄、存儲和檢索,研究信息的存儲密度和速度。

控制論也是在沒有通訊技術發展的20世紀40年代產生的。美國數學家韋納被認為是現代控制論和信息科學的創始人。神農是他的學生,在建立信息論的過程中幫助過他。第二次世界大戰期間,維納從事防空火力裝置的設計,需要用自動機控制高射炮的瞄準。於是維納把數學工具應用到炮控系統中,處理飛行軌跡的時間序列,提出了壹套優化方法,預測飛機將要飛行的位置,使炮精確命中。炮控系統中的壹個重要問題是如何反饋控制裝置的誤差,作為修正下壹次控制的依據。維納從生理學家羅森布拉特那裏了解到,人的神經系統類似於槍支控制系統,兩者都存在反饋不足和過度的問題,本質上都是對信息的壹種處理。於是我開始尋找人、動物和機器在控制和交流上的相似之處。1943年,維納和羅森布拉特共同發表了《行為、目的和目的論》壹文,證明了目的是壹種負反饋活動。1948年,維納寫的《控制論》壹書出版,標誌著控制論的正式建立。1950年,維納出版了《人是有用的——控制論與社會》壹書,對控制論做了更廣泛、更通俗的闡述。與信息科學的發展密切相關,控制論的基本概念和方法已應用於具體科學的各個領域,研究對象也從人和機器擴展到環境、生態、社會、軍事、經濟等多個部門。,使控制論迅速向應用科學發展。其分支有:(1)工程控制論;(2)生物控制論;(3)社會控制論和經濟控制論;(4)大系統理論;(5)人工智能,即智能模擬。

2.系統科學的新進展

自20世紀50年代以來,出現了研究現代系統理論的熱潮,各種新的系統理論相繼出現,如普裏戈金的耗散結構理論、哈肯的協同學、費根鮑姆的混沌理論、伊根的超循環理論、米勒的生命系統理論等。

耗散結構理論最早是由比利時理論生物學家普利高津於1969年在國際理論物理與生物學會議上提出的。德國物理學家克勞修斯在1850年提出的熱力學第二定律,無法解釋生物系統從無序到有序、從簡單到復雜、從低級到高級的演化過程。這引起了普利高津的廣義熱力學學派的興趣。在從1946到1967的整整20年間,普利高津學派把物理系統或生物系統的有序結構的形成條件作為壹個新的方向進行理論探索,並把重點放在新的結構是否與平衡中心的距離有關的問題上。在1969中,他們終於發現,當壹個開放系統從平衡態到近平衡態,再到遠離平衡態的非線性區域時,系統中某個參數的變化達到壹定的閾值,通過漲落,系統可能在時間、空間或功能上從原來的無序狀態突然變為有序狀態,形成動態穩定的有序結構。這種新的有序狀態必須不斷地與外界進行物質、能量和信息的交換,才能保持壹定的穩定性,不會被外界的微小擾動所破壞,所以稱之為耗散結構。這種耗散結構可以產生自組織現象,所以耗散結構理論也被稱為“非平衡系統的自組織理論”。它解決了開放系統如何從無序到有序的問題,為處理可逆與不可逆、有序與無序、平衡與非平衡、整體與部分、確定性與隨機性之間的關系提出了壹種很好的思維方法,從而把壹般系統論向前推進了壹大步。

協同學是由德國物理學家h .哈肯於1970年創立的。以信息論、控制論、突變理論等為基礎。它采用統計學和動力學調查相結合的方法,通過類比,對各種系統中從無序到有序的現象建立壹套數學模型和處理方案。它是耗散結構理論的突破和延伸,也是壹種關於自組織的理論。進壹步指出,系統由無序向有序轉變的關鍵不在於熱力學平衡或不平衡。也不是遠離平衡態,而是只要是由大量子系統組成的開放系統。耗散結構理論只討論了遠離平衡態的系統從無序到有序的轉化,而協同學除了分析系統的“協同”之外,還進壹步解決了接近平衡態的系統從無序到有序的轉化。協同學開始研究壹個不平衡的開放系統在時間和空間上的秩序。在1978中,哈肯在《協同學:最新趨勢與發展》壹文中,將協同學的內容擴展到功能順序。1979年,哈肯註意到了混沌的重要性,認為壹個不平衡的開放系統不僅可以從無序變為有序,也可以從有序變為混沌(指決定性方程描述的不規則運動)。這壹發現把協同學帶入了壹個新階段。1981哈肯在《80年代的物理思想》壹文中指出,宇宙中也存在著有序的結構。這些解釋,無論是在宏觀領域還是微觀領域,只要是開放系統,都可以在壹定條件下呈現出非平衡有序的結構,都可以成為協同學的研究內容。

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