普里高津的不可逆进化
能够说明自然界中渐进组织的理论必定是一种进化理论，充分理解进化 （在这个词的全面意义上，而不是局限于生命的进化）给了我们一张从物理学到生命科学 （包括人文科学）的通行证。在这个词的普遍意
义上的进化理论，即“一般进化论”，能说明亚原子粒子的组合为什么能产生原子结构，进而产生分子结构，还能说明这些结构为什么能凝聚成基本的生命构件和为什么能进一步结合为复杂有机体和有机体系统这些更为紧密的结构。直到最近几十年，某些哲学家才创立了一般进化论，他们以敏锐的洞察力填补了科学知识的空白。尽管他们走到了他们时代的前头，但像柏格森的《创造进化论》，斯宾塞的《第一原理》，S·亚历山大（SamuelAlexander）的《空间、时间和神》和 A·N·怀特海的《过程与实在》这些著作都是进化思维的不朽丰碑。不过，近来有些概念和理论的发展可以把进化提升为一种准普遍现象——从哲学思辨领域直到用数学表述和用实验证实的科学领域，在这种发展中，出身于俄国的物理化学家和热力学家普里高津应受到特别推崇。他的工作受到了科学界的赞赏，因而获得了 1977 年的诺贝尔奖——形式上是在化学领域，因为没有跨学科的奖。普里高津是最早认识到研究进化过程具有跨学科性质的人之一。他说，生命系统不像时钟可以通过其部分之间的简单因果关系来加以解释。在一个有机体中，每一个器官和每一个过程都是整体的一种功能。普里高津还指出，类似的观点在社会科学中也是必需的，关于热力学上的开放系统的不可逆进化理论适用于物理化学、生物学系统，甚至人类系统。
正如我们已经知道的，经典的热力学一直关心自由能在封闭系统中向废热的转化和随之而发生的有序变为无序，实际上，这种思路的最终含义
是宇宙的热寂。但是到了本世纪 30 年代，热力学家们又开始探索新的方法， L·昂萨格 （Lars Onsager）1931 年的专题论文《不可逆过程中的相互关系》提出了一个新方向：研究远离平衡而不是接近平衡的不可逆过程。 1947 年，普里高津的博士论文专门研究了远离平衡的系统的情况；到了 60
年代初，以色列物理学家 A·卡恰尔斯基 （Aharm Katchalsky）与美国物理学家 P·F·柯伦 （P.F.Curran）一起仔细研究了非平衡热力学的
数学基础。这两位研究人员指出，由于把注意力一直集中在封闭系统中的渐进变化，所以热力学一直没有正视真实世界的系统——非线性地进化和开放并远离平衡的系统。
一种非平衡开放系统在运作时消耗熵：它从周围环境输入自由能并向周围环境输出熵。物理学家 E·薛定谔 （Erwin Schr■dinger）在本世
① 见 E·拉兹洛《进化：广义综合理论》，中国社会科学文献出版社，1988 年；或拉兹洛编《进化的新范式》，纽约，戈登和布里奇出版社，1991 年。 纪中叶曾经提出，“生命是靠负熵来养活的”。用普里高津的话说，耗散结构从其周围的能量流中获得负熵，以此来组织它们自身，并使自身有序化。一种开放系统能够输入多于它消耗的熵的负熵，因此它会逐渐发展和进化。这个过程是“通过涨落达到有序”原理的有力例证。因为没有任何开放系统是完全稳定的，所以会出现涨落，这种系统的状态永远围绕着规定它们特定参数的值涨落。例如，热血的有机体实际上从来没有被定义为“正常”的固定温度，但如果这个有机体是健康的，那么它的体温就围绕着正常值涨落。在开放系统中可能有引起更大涨落的干扰，当这种涨落达到临界水平时，系统就不再能减缓这种涨落使之恢复到正常的衰减涨落状态。处于临界不稳定的系统要么消散——“死亡”，要么进化。有机物种的个体或早或迟都将死亡，而物种本身没有必要灭绝，它们的种群能够变异和进化。
当临界涨落起核心作用并推动系统向新的存在方式前进时，便导致进化。在不稳定的关键相变期，临界涨落的相互影响产生新的秩序。如果系统是在进化而不是在退化，那么在许多可能的涨落中至少有一个必定起核心作用——这就是说，它扩散到整个系统并影响其结构的转化。如果涨落成为核心，那么整个系统就获得一种结构性组织，而这种组织比先前的组织更能抵御引起临界涨落的干扰。系统的新结构规定了它的特征值今后围绕其涨落的标准值；系统不会退回到它原先的组织模式。干扰、临界涨落的随机相互影响和一种或几种涨落的成核是共同规定进化过程的非线性动力的要素。
■图 6 涨落引起临界不稳定，从而导致稳态之间动态的不确定转化耗散系统动力学为我们理解自然界不断增长的复杂性提供了基础。当
临界涨落 （或者在系统内部，或者在其环境中）使处于远离平衡态的系统不稳定时，复杂性过程就开始出现了。不稳定的系统或者在负熵流和自身产生的熵之间建立起新的动态平衡，或者就进入混沌态，由此导致它的过渡 （如果不是崩溃的话）。如果耗散系统在寻找新的动态平衡时是成功的，那么我们就得到了统计学上的可能性：这一状态将比那种不稳定态进化得更结构化和更复杂化。这就意味着，在耗散系统中由随机涨落而引起的不稳定性把大多数系统推离热力学平衡的惰性状态，而向明显的但固有的不稳动态平衡 （在这种状态下，生命就会出现）靠近。
混沌（临界涨落的随机相互作用）和紧随系统先前状态的失稳而出现的过渡是说明普里高津跨学科统一理论的相互作用动力学的关键因素，这
① I·普里高津《不可逆过程的热力学》，纽约，威利交叉科学出版公司，第三版，1967 年；也可见《通过涨落达到有序：自组织和社会系统》，载《进化和意识》，由 E·詹切和 C·瓦丁顿编，马萨诸塞，艾迪生—韦斯利出版公司，1976 年；或《从混沌到有序》（与 I·斯唐热合著），纽约，矮脚鸡图书公司，1984 年。 一动力学支配着观察领域中的所有系统：物理的、化学的、生物的、生态的直至人类的。
奇点天文网 https://www.dprenvip.com
本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。
