【非平衡态理论与大气科学】严绍瑾彭永清学苑.pdf

九三科学技术丛书非平衡态理论与大气科学严绍瑾彭永清编著

序言我们生活在一个充满“复杂性”的世界上,这个复杂世界每时每刻都在发生着各种各样的变化。尽管各类复杂性的演变过程是那样的丰富多采,但传统的自然科学一般都将这些演化规律归纳为可逆的,不可逆的,决定性的或随机的这样几大类.长期以来,经典物理学主要是研究守恒系统。认为宇宙间的基本定律是决定性的和可逆的.比如,拉普拉斯就曾夸张地说过,只要给我宇宙中所有质点的初始条件,我就能算出将来的一切。这充分表现了自然科学家中传统的决定论的基本思想.众所周知,经典力学中最基本的运动定律是牛顿第二定律,它可以表示成:F=m(d2r/dt2)。

出现过多次冰河期,气候变化具有明显的周期性,还有流体力学中的贝纳德对流.等等。那末,这些现象的出现与热力学第二定律的结论是否相矛盾呢？不,热力学第二定律讨论的是孤立系以及偏离平衡态不远的情况。而这里所例举的从无序向有序发展的事实是开放系处于远离平衡(非平衡)条件下的行以普利高金为首的比利时学派,长期研究非平衡态和不可逆过程的理论,取得了举世目的成果。普利高金把开放系统和在远离平衡的条件下,系统与外界环境交换物质和能量的过程中,通过能量耗散过程和内部的非线性动力学机制来形成和维持的宏观时空有序结构,称为“耗散结构”或“自组织现象”。