Page 59 - 万物皆模式

第二章 天问：道是什么？

3.子系统间非线性相互作用
如果大系统内子系统之间存在着随机进行的相互作用，而并非一一对应的关系，
则可认为这些子系统间存在着非线性相互作用。系统产生耗散结构的内部动力学机

制，正是子系统间的非线性相互作用。
在临界点处，非线性机制放大微涨落为巨涨落，使热力学分支失稳，在控制参数
越过临界点时，非线性机制对涨落产生抑制作用，使系统稳定到新的耗散结构分支
上。在耗散结构中，子系统之间的非线性影响产生内部协同作用，自发地形成时间、

空间和功能上的有序结构。
（二）涨落
一个由大量子系统组成的系统，其可测的宏观量是众多子系统的统计平均效应的
反映。但系统在每一时刻的实际测量并不都精确地处于这些平均值之上，系统实际运

行状态与理论的统计状态是有差异的，它们之间的偏差现象称涨落。涨落是偶然的、
杂乱无章的、随机的。
在正常情况下，由于热力学系统相对于其子系统来说非常大，这时涨落相对于平
均值是很小的，即使偶尔有大的涨落也会立即耗散掉，系统总要回到平均值附近，这

些涨落不会对宏观的实际测量产生影响，因而可以被忽略掉。然而，在临界点（即所
谓阈值）附近，情况就大不相同了，这时涨落可能不自生自灭，而是被不稳定的系统
放大，最后促使系统达到新的宏观态。
涨落对形成秩序具有关键作用，在临界点附近，由于系统内部的相互作用，反映

系统动力学机制的非线性方程具有多重解的可能性，瞬间的涨落和扰动造成的偶然性
将支配多重解如何做出选择，因此有序结构的形成含有偶然性因素。
（三）协同的自组织效应
自组织指系统在没有外部指令的条件下，其内部子系统之间能够按照某种规则自

动形成一定的结构或功能，具有内在性和自生性特点。自组织原理解释了这样的现
象：在一定的外部能量流、信息流和物质流输入的条件下，系统会通过大量子系统之
间的协同作用而形成新的在时间、空间或功能上有序的结构。
在远平衡临界点附近，事物的演化受序参量的控制，系统的快变量服从慢变量，

序参量支配子系统行为，序参量以“雪崩”之势席卷整个系统，掌握全局，主宰系统
演化的整个过程。此时系统的动力学性质和突现结构通常由少数几个集体变量即序参
量决定，而系统其他变量的行为则由这些序参量支配或规定。
演化的最终结构和有序程度取决于序参量，因此，序参量的大小可以用来标示宏

观有序的程度，当系统无序时，序参量为零。当外界条件变化时，序参量也变化，当
到达临界点时，序参量增长到最大，此时出现了一种宏观有序的有组织的结构。

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