协同学

协同学一词来自希腊文，其含义是“一门关于协作的科学”，或者说“一个系统的各个部分（子系统）协同工作”。协同学是以研究完全不同的学科间存在着的共同特征为目的的一门横断学科，它以信息论、控制论、突变论等现代学科理论为基础，通过运用类比的方法，针对各学科广泛存在的无序到有序的现象建立了一整套数学模型和处理方案，从而可把在一门学科中所取得的研究成果，很快地推广到其他学科的类似现象上去。

协同学与耗散结构论一样，也是研究远离平衡态的开放系统在保证与外界之间有物质流或能量交换的条件下，能够自发地产生一定的有序结构或功能行为的一种理论。它以无序到有序的转变为主要内容，不仅包括非平衡态， 也包括平衡态中的相变。协同学力图揭示出各不同学科之间所存在的共同特征和共同规律，并认为自然界中各种貌似不同的现象之间具有内在的“神似” 的联系。因而协同学解决问题的思想与方法同目前其他解决问题的思想与方法相比较，具有更加深远的意义。

协同学的创始人是德国著名理论物理学家赫尔曼·哈肯教授。他在本世纪 60 年代初从事激光理论研究，曾成功地建立了一整套的激光理论。他在研究中发现，激光在远离平衡时所发生的从无序到有序的变化与热平衡系统中所发生的相变存在着深刻的相似，从而促使他进一步研究了很多不同学科中存在的非平衡有序结构形成的现象，如在化学反应中出现的颜色由红变蓝， 再由蓝变红的所谓“别洛索夫——扎玻廷斯基反应”，在生物学中竞争选择而造成的野兔数及其天敌山猫数变化的“时间振荡”等等。结果他发现，这些结构从无序到有序的形成过程，遵循着与激光的形成过程相同或相似的方程和规律。这充分说明，尽管它们的演化机制有所不同，然而它们形成的有序结构或功能的机理是相同的。这些发现，奠定了哈肯等人创立协同学的基础。

协同学主要研究一类由许多子系统构成的系统——这些子系统的性质可能截然不同，如激光系统中的原子、光子，生物系统中的动物、植物，社会系统中的党派、集团，经济系统中的厂矿、乡镇等等。子系统是系统的微观世界，而系统则表现子系统的整体行为。协同学研究这些子系统如何协作而形成系统空间结构、时间结构。协同学特别研究这种有序结构是如何通过自组织的方式形成的。

协同学力图解决的一个主要问题是，是否存在着一个一般原理，它支配着所有这些彼此协同作用的系统？协同学的主要任务是寻找某种能够支配存在于各类系统中的自组织现象的一般原理，并且该一般原理与系统组成部分

（要素）的性质无关。如果有这样的原理的话，我们就可以把已知系统的规律，推广到我们尚不熟悉、尚未了解的未知系统。特别是我们可以把无生命世界中简单得多的系统的组织过程作为研究起点，而后将发现的基本原理用来阐明和解释极端复杂的生物现象，并最终研究解决生命物质的起源问题。