耗散结构理论-20121228

耗散结构理论2012主要内容耗散结构理论的简介耗散结构理论的意义耗散结构理论的应用参考文献耗散结构理论——

研究耗散结构的性质及其形成、稳定和演变规律的理论。在1969年“理论物理学和生物学”的国际会议上发表的《结构、耗散和生命》的论文中正式提出。创始人prigogine教授，由于对非平衡热力学尤其是在建立耗散结构理论方面的贡献，荣获了1977年诺贝尔化学奖。Llyaprigogine(伊里亚·普里高津)简介简介耗散结构是相对于平衡结构而言的。prigogine指出：一个远离平衡的开放系统，只要通过不断与外界交换物质和能量，当外界条件的变化达到一定范围时，就有可能从原来的混沌无序状态转变成在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡时形成的、靠不断的耗散外界的物质和能量来维持的、新的有序结构，叫做耗散结构。一个系统这样自行地产生组织性和相干性的现象,被称为“自组织现象”,故耗散结构理论又被称为“非平衡系统的自组织理论”。概念耗散结构形成和维持的条件按照prigogine理论，至少需要四个条件：一、系统必须是开放的；二、系统必须处于远离平衡的非线性区；三、系统内部各要素之间存在非线性的相互作用；四、系统从无序向有序的演化是通过随机的涨落来实现的。简介简介熵熵是一个系统无序程度的度量，熵的取值越大，系统就越无序。简介prigogine认为，开放系统的熵的改变应包括系统与外界交换能量和物质所引起的熵的改变以及系统内部由于不可逆过程所引起的熵的改变。对开放系统而言:dS=deS+diSdS代表系统的熵的变化；deS代表系统与外界交换物质和能量而引起的通过边界的熵的传输，这个量可正可负；diS是系统内部发生的不可逆过程引起的熵的变化，这个量总是正的。负熵流意义物理、化学等自然科学所揭示的规律仍然适用于生命物质；为解决热力学第二定律所表现出来的退化规律与达尔文进化规律之间似是而非的矛盾提供了科学手段；使生命现象和非生命现象、生物和非生物规律有可能在一个统一的体系中获得解释。否定了热寂说,揭示了时间单向性(不可逆性)的真正内含,批出时间是非平衡世界内部进化的量度,可进一步探讨平衡与不平衡、可逆与不可逆、有序与无序、整体与部分、决定论与随机性等关系,提供了新的自然科学根据。体现了现代科学认识从存在到演化、从实体到关系的深入。应用于化学、生物化学、生物学、生态学乃至社会、经济等领域中的研究,已经取得若干初步成果。意义&作用应用1基于耗散结构理论的黄河健康生命内涵研究黄河属于开放系统，由于一些人为的或是自然的因素，如用水过度、水污染、水土流失等，就会出现淤积、断流、洪水、干旱等问题，如果不加以控制和调整，使系统产生足够大的负熵流，当总熵增加到最大值会导致系统崩溃，黄河的健康生命难以持续。

应用1增大负熵流是维持黄河健康生命的根本应用2基于耗散结构理论的供配电力市场规模演化机理研究

电力也是一种商品，拥有商品共同的禀赋，那么电力市场的形成、发展和演化也必然和一般商品市场有着类似的规律。应用2供配电力市场发展演化的动力学仿真模型

以交易量x，交易成本y，交易价格p为系统状态变量应用2电力市场发展演化的耗散结构分析平衡点的稳定性分析应用2在平衡点O附近做线性稳定性分析，模型（1）化简为：应用2综上所述，电力市场发展演化系统的只有在N>0时候才会出现失稳情况，那么只要通过调整和控制N中的参数，使得N>0，就能够使得系统出现失稳情况，向耗散结构过渡。应用3新耗散结构理论在气象上的应用——熵气象学天气学不能作客观、定量预报的原因:是不能将温、压、湿、风四个物理量统一；

数值天气预报不能作长期天气预报的原因：是对于微观质点初值误差的敏感性。用表达宏观系统的物理量嫡可将温、压、湿、风统一起来，而这个宏观系统对于初值误差不敏感，可以作较长期的天气预报。

将由日食形成的气候形势和由熵作的长期天气预报接轨，就是嫡气象学，可解决气象学的根本问题。贝纳德对流原型在一个充满液体的容器中,由于其上下表面分别与两个大热源接触,故可使其温度保持恒定。若逐渐升高下底面的温度,使液体形成温度差,当上下温差不大时,液体宏观上仍然保持静止。不断增大温差,把液体推向远离平衡的状态,当温差超过某一阈值时,液体的静止状态突然被打破而变成对流状态。对流的形成是由于分子的规则定向运动取代了无规则的碰撞传递能量所致。这是一种从无序到有序的过程。应用3新耗散结构理论河南师范大学物理与信息工程学院的陈健等认为prigogine是错误的，原因是既然平衡是无序，它的反面，非平衡就是有序，在贝纳对流发生前，下热上冷的液体，各层的温度不同，状态不同，就是有序。贝纳对流发生是流体的有效位能转变为流体的动能，流体的熵并未减小，prigogine的最小熵产生定理对于实际是远离平衡的系统无用。陈健等纠正了他的错误，证明了对于任何远离平衡的系统，由共子系的相互作用(协同作用)到达定态时都服从最小熵产生原理。应用3对于热传导，远离平衡，热力学流J和热力学力Z为非线性关系：在平衡态，Z0=J0=0，上式可写为：J=应用3将导热系统分为几层，第i层的厚度为l，热力学力为Xi，有：应用3对于贝纳对流，稳定电流等等，都有最小熵产生原理，所以新耗散结构理论为:靠耗散外界供应的能量以维持和发展系统在时空中新陈代谢的有序结，在外界条件改变时，由系统各子系的协同作用，使系统达到熵产生为最小的新的定态。应用4基于熵、耗散结构理论的

企业内控失范与规范内控规范效率数学模型的建立：应用4应用4应用4上述式①、式③是用不同的数学表达式描述同一个过程，即熵增的过程，揭示了管理的制度、政策、方法在执行过程中效率递减的趋势，为我们减缓熵增的速度，提高管理效率提供了理论依据。参考文献[1]CNKI中国工具书网络出版总库.[2]许士国,冯峰.基于耗散结构理论的黄河健康生命内涵研究[A].第三届黄河国际论坛论文集[C].山东,2007.[3]谢国辉,张粒子,张乐.基于耗散结构理论的供配电力市场规模演化机理研究[A].2008中国国际供电会议论文集[C].广州,2008.[4]李德义,刘松涛.耗散结构论中的模型方法及其意义[J].成都气象学院学报,1997,12(1):77-82.[5]赵文桐,陈健赵,佩章.新耗散结构理论在气象