三、从不可逆过程热力学到耗散结构理论

本世纪 40 年代，科学中出现了一连串的新概念冲击着经典热力学。除了前述薛定锷提出的负熵概念、控制论和信息论中对于熵概念的推广之外，还有以普里高津（I．Prigoging）为首的布鲁塞尔学派提出的“非平衡定态”热力学理论。到 50 年代，进一步发展为“不可逆过程热力学”，

终于在 70 年代发展为耗散结构理论。耗散结构是指在远离平衡的条件下， 借助于外界的能量流、质量流和信息流而维持的一种空间或时间的有序结构，它随着外界的输入而不断地变化，并能进行自组织，导致体系本身的熵减少。普里高津用数学方法从理论上论证了耗散结构的存在，并且用他所创立的非平衡、非线性热力学理论进行了深入的研究。耗散结构在某些物理化学过程、自动控制系统以及生物学过程中都有很重要的意义，它有助于阐明生命现象中组织结构和有序度增长的现象。由于这方面的卓越贡献，普里高津荣获 1977 年的诺贝尔化学奖。

50 年代普里高津曾在《不可逆过程热力学导论》一书中指出，不可逆过程热力学中关于非平衡态的描述“与生物机体的显著特征精彩地相符合。”“在生物机体生长时，实际表现出当向定态发展时熵产生减少的事

实。”“生物体组织结构普遍地增加的事实相应于熵减少。”因而普里高津说：“生物机体的行为，从经典热力学观点看起来，总似乎是如此奇异， 热力学对这样体系的可应用性时常是有疑问的。我们可以说，从开系和定态系的热力学观点看起来，它们主要行为的更好了解是获得了。”德格鲁脱（S．R．de Groot）也指出，“（生物）系统在生长的最后阶段达到每单位质量具有最小熵增率的状态。在此过程中熵本身在减少，而此时在有机体内发生组织结构的增长。”“进化理论说到在这过程中的内部复杂化趋势，与上面提及的熵减少是一致的。”

普里高津和德格鲁脱说生物体组织结构的增长相应于熵减少，这里所说的熵，事实上是信息论的熵（广义熵）而不是热力学的熵。看来，普里高津后来察觉到了这一点。因此他在耗散结构理论中就小心翼翼地避免使用熵减少或负熵来指有序化。他只是说，耗散结构依靠来自环境的负熵流输入而产生有序化，但他决不再轻易说有序化也是熵减少。这是普里高津的严谨之处。他将整个耗散结构理论局限于热力学中。即使是“非平衡、非线性”热力学，也仍然是热力学！

但是，普里高津并不留恋经典热力学的过去时代，而称自己“一生主要着眼点在未来”，是属于未来的乐观派。我们透过普里高津一系列的论著和讲演，看到他正酝酿着一个更远大的目标：如何把自然科学、生命科学和社会科学三者的发展规律统一起来，即向着广义的大统一进军。

要实现这个大统一的目标，不彻底突破热力学的框框恐怕是不行的。事实上普里高津已经从非平衡和非线性两个方面在向经典热力学发起突破性的进攻了。虽然他目前还做得很不彻底，但他毕竟开始认识到信息论概念对发展耗散结构理论的意义。他自己说，他在耗散结构理论中“使用了物理—化学语言。另一些人可能喜欢说成负反馈，或自动调节等等。因此把我们的探讨与信息论密切联系将是可行的”。布雷默曼

（H．J．Bremermann）说得更为透彻：“不能只从能量的耗散来推演生物的结构，更重要的是信息。”生物系统和社会系统都不是热力学的耗散结构而是信息系统，只有广义的、信息论的负熵概念才是它们共同统一的因素。耗散结构与负熵的研究如果能够与信息论和控制论的研究结合起来， 就有可能出现新的突破。