耗散

物理学概念

耗散结构 (dissipative structure) 关于“耗散结构”的理论是物理学中非平衡统计的一 个重要新分支,是由比利时科学家伊里亚·普里戈津(I.Prigogine)于20世纪70年代提出的,由 于这一成就,普里戈津获1977年诺贝尔化学奖。差不多是同一时间,西德物理学家赫尔曼·哈肯 (H.Haken)提出了从说明研究对象到方法都与耗散结构相似的“协同学”(Syneraetics),哈肯于 1981年获美国富兰克林研究院迈克尔逊奖。现在耗散结构理论协同学通常被并称为自组织理论。

简介
当系统处于远离热力学平衡的状态时,在一定外界条件下,由于系统内部非线性相互作用,可以经过突变而形成新的有序结构——耗散结构。这里的耗散指的是系统维持这种新型结构需要从外界输入能量或物质。
耗散结构理论是比利时科学家普里高津在研究非平衡热力学过程中提出的。因此,他获得了1977年的诺贝尔化学奖
20世纪40年代发展起来的不可逆过程热力学,研究的主要是靠近平衡态的问题。按照热力学第二定律,自然界的过程都是向着熵增加的方向进行的,即从有序到无序。而生物进化过程中,有些生命现象正好与此相反,是向熵减少的方向进行。如单细胞到多细胞,是从无序到有序以致高度有序的。再如,西瓜生长时,土地干得很,水不仅不会从西瓜里渗到泥土里去,反而会从泥土里聚集到西瓜里去; 又如海带和紫菜能把海水里的碘集中起来,这种现象称为富聚现象。它是直接与平衡态的热力学和统计物理学的规律相反。正是这种现象,促进了非平衡态热力学的发展,而耗散结构的理论也正是在研究非平衡热力学过程中提出的理论,从而解决了上述问题。