耗散简介

发布网友发布时间：2024-10-11 05:45

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热心网友时间：2024-11-02 06:22

在非平衡状态下，开放系统通过与外界进行物质和能量交换，有时会形成一种稳定的有序结构，这就是耗散结构。例如，贝纳特流现象，当一薄层液体在底部加热，底部与顶部存在温度差时，达到特定条件，液层会形成规则的六角形对流模式，呈现出著名的贝纳特花纹。这种结构的产生依赖于开放系统与外部环境的交互，产生负熵流，使得系统的无序状态降低，形成有序状态，这正是耗散的体现。

耗散结构的三个关键特征是：首先，它存在于开放系统中，通过能量和物质交换实现熵的减少，形成有序结构，而非孤立系统因热力学第二定律*，无法自发产生有序。其次，耗散结构要求系统远离平衡态，例如贝纳特流中的液层温度差就是维持这种非平衡状态的条件。最后，耗散结构内部存在非线性相互作用，这种作用在远离平衡态时能放大涨落，促进有序状态的形成。

比利时的普里高津、德国的哈肯和日本的久保-铃木等学者为耗散结构理论做出了重要贡献。尽管理论尚处于发展初期，但已广泛应用于流体动力学、激光现象、核反应、生态系统、环境保护、城市规划等领域，展示了自组织理论的强大应用潜力。

普里高津和哈肯的理论是物理学中非平衡统计学的重要分支，他们的工作不仅推动了耗散结构理论的发展，还催生了“协同学”这一相关理论。耗散结构和协同学一起构成了自组织理论的基础。耗散结构的实例包括天空中的云纹、液体的贝纳德花纹、化学反应中的振荡和花纹等，这些现象都揭示了耗散结构的本质特征和规律。

扩展资料

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。现在耗散结构理论和协同学通常被并称为自组织理论。