协同学与其他学科的关系

西德著名物理学家哈肯(H.Haken)所创始的这门新兴学科——协同学是一门边缘科学,它研究产生宏观空一时或功能结构的系统中,各单元间的合作关系,既研究确定性过程,也研究随机过程。下面论述它与其他学科的关系。协同学有许多方面,从自已专业领域出发探索协同学的科学家,可能首先注意到与自己学科的基本思想最接近的那些方面。物理学家研究协同学时,常常想到热力学,热力学最突出的特点之一是其普遍适用性。不管系统有什么成分,或处于什么状态(气态、液态、固态),热力学的定义都普遍适用。它之所以获得广泛应用是因为它研究宏观量(或可观测量),例如:体积、压力、温度、能量和熵等。显然这些概念适用于大量分子的集合体,而不适合于个别分子。也可采用信息论作类似研究,可用信息论准确计算只有有限信息的系统。某些物理学家认识到协同学与不可逆热力学的共同特点,至少在物理学、化学及生物学领域中,协同学和不可逆热力学都研究偏离热平衡的系统。化学家和物理学家十分惊奇地发现协同系统的各种宏观转变和热平衡系统诸如:液一气相交,铁磁体形成,产生超导性等相变之间存在着密切的类似性。协同系统可以发生连续转变或者不连续转变,可以表示出对称破缺,临界慢化,临界涨落等特征,这在相变理论中,大家是很熟悉的。     

粒子物理理论发展的回顾与展望

在费米提出β衰变的现象性理论以后,经历了差不多半个世纪,终于在去年发现了电弱统一理论所预言的、传递弱相互作用的中间破色子:W~+、W~-和Z~0。这是物理学发展过程中的一个里程碑。回过头来看一看走过的道路,考虑一下实验提出了哪一些问题,理论又解决了其中的哪一些问题,下一步该怎么办,现在是一个适当的时机。量子力学的发现是物理学发展过程中一个阶段的完成。认识深入到原子这一层次的物质结构的基本规律在原则上完成了。留下的工作是如何应用这些基本规律去解决具体问题。这主要是方法问题,而不是原理问题。在本世     

生物学和物理学的真正结合

人们普遍认为,是量子力学使物理学和化学融合为一门统一的物理科学。人们也常说,是分子生物学把物理学与生物学统一起来,或者消除了它们之间的界限。但我认为,这是夸大了生物学的作用。首先我想指出生命系统所具有的根本特征。生命系统最突出的特征大概要算遗传密码了,这是地球上一切有机体所共有的。我认为,遗传密码的产生是一个具有历史性质的事件。应当说,遗传密码的产生不仅有赖于核苷酸和氨基酸的物理化学特性,而且也有赖于形成遗传密码的原始环境的物理化学条件。用物理化学观点研究遗传密码起源     

爱因斯坦与二十世纪后半叶的物理学

在本世纪的前半叶,人类对物理学的世界图像的认识有三个大的革命性变革,那就是狭义相对论,广义相对论以及量子力学。前面两个是爱因斯坦倡议的,当然他对量子力学也是有贡献的。今天不是谈这些(那是大家熟悉的),我要讲的是,爱因斯坦对如何理解理论物理所做出的贡献。这对今天的物理学的发展有很大的影响。我要讲的内容如下: 所谓“对称性规定相互作用”的原理     

与十二面体共舞

挑绷子游戏这一历史悠久的技艺吸引了许多游戏数学家，尽管它并不是显而易见属于数学领域。我在最近一次论述挑绷子游戏的数学游戏专栏中(见本刊1998年第3期)，用了“挑绷子游戏的算法挑战”作为该号栏标题，以期增加开发出一种描述其复杂几何性质的系统的可能性。我相信这一课题的确是属于数学领域的，我的     

从全球变暖到复杂物理系统——2021年诺贝尔物理学奖解读

2021年诺贝尔物理学奖授予了两位气候学家和一位理论物理学家,以表彰他们在"理解复杂物理系统领域所做出的开创性贡献".诺贝尔物理学奖委员会巧妙地把地球气候系统问题与理论物理问题"统一"在一起,凸显对基于物理理论解决复杂现实世界问题,尤其是地球气候变化问题的高度重视,而非把评奖目标仅限于传统的物理学领域.     

位错理论的继承、分析、应用和发展

一位错理论与强度物理学强度物理学是固体物理学的一个分支。它所研究的范围是固体(特别指晶体)的力学性质与内部结构之间的关系。当固体受到渐渐增加的拉伸应力的作用时,它首先发生弹性形变,随后发生不可回复的或范性的形变,最后发生断裂。此外,当固体在较高温度下进行拉伸时,会发生蠕变;在循环应力的作用下,会出现疲劳现象;而在较低温度下,则主要产生变脆的现象。上述这些弹性、范性和断裂等现象是固体用作工程材料时所表现的宏观性能。研究     

协同学与中医学——兼与哈肯谈中医的方法论

一、问题的提出——从整体性中寻求统一协同学是当代西德著名物理学家哈肯(H.Haken)在本世纪70年代才创立的一门学科。它以存在于各学科各领域中的有序结构的形成和演化为研究对象,为之提供坚实的理论基础、普遍的原理和有效的数学方法,是一门应用领域相当广泛为当代科学界所称誉的新兴学科。而中医是植根于中国有着上千年历史的一门古老学科。它以人为研究对象,以防治疾病为     

三旋理论展望

大理微宏观物理现象都表明基本粒子不是类点结构,但这并非是弦学说才有的特色,三旋理论利用类圈体存在三种内禀自旋的发现,会有助于对微观和宏观量子现象及场的一些难题的探索。     

对称性自发破缺的历史发展

本世纪最伟大的科学成就之一是弱电统一理论,而使该理论取得重大突破性发展的是真空对称性自发破缺的应用。对称性自发破缺的概念在当代物理学中占有十分重要的地位。本文将研究探索对称性自发破缺概念是如何从固体物理学领域(特别是超导现象)移植到粒子物理学中,以及物理学家们是如何克服重重困难,最后使其成为粒子物理学的重要概念的。     

协合学

当科学以巨人的步伐迅速发展的时候,它分成越来越多的专门学科。从表面上看来,这些学科不仅有它们自己的语言,而且是由完全不同的现象和原理支配着。协合学则是学科间交叉研究的一个新领域,它在揭示一些看上去完全不同的学科的共同本质特征方面获得了颇为惊人的成功。协合学是如何进行研究的,以及迄今为止它取得了一些什么成就,这些是本文的主题。确实,在物理学、天体物理学、化学、生物学、生态学、电气和机械工程、社会学以及其他一     

液体的脆性——一把深入了解玻璃态物质的钥匙

“液体的脆性”概念的提出不到20年的时间, 已成为玻璃态物质研究中的一个热点. 它利用玻璃转变温度约化温度轴的办法, 使具有不同动力学性质的玻璃形成体可以用一个统一的标准进行比较. 为阐明液体的脆性在研究玻璃转变过程、结构弛豫现象及过冷态结构中的重要意义, 综合评述了液体的脆性在凝聚态物质热力学和动力学性质相关性、势能图谱、非指数弛豫过程、微观理论模型以及中程有序等研究领域中的最新进展和面临的挑战, 并指出了该研究领域今后的发展方向.     

蓬勃发展的现代物理学

现代物理学的基本任务在于根据实验观测到的实在数据,去发现能概括尽可能多广泛事实的规律。1900年以前,这些物理规律可以总结成四大类:经典力学(即牛顿力学);热力学;经典电动力学;物质结构的原子论和分子论(包括分子运动论和经典统计力学)。这四个方面连同狭义和广义相对论统称经典理论物理。随着物理学的发展,理论和实验逐渐分开形成理论物理和实验物理两大类。有少数物理学家在这两大领域中都有显     

分形衬底上的金属薄膜及其非线性V-I特性

自80年代以来,对分形现象的研究取得了很大的进展.这种现象的本质正逐渐被人们所揭示,并已在一些领域中得到了应用。但是由于分形结构的复杂性和对条件的敏感性,使得在实验上实现严格的自相似体系,其难度很大.然而,在物理学和其它研究领域中,更多的还是那些具有无规分形(Random fractal)结构的体系,它们包含着丰富的物理内容和深刻的含意。因此,更有效地研究、制备和应用这些体系的意义十分重要.     

耗散结构的科普系统

1980年3月,钱学森同志曾对笔者指出,科普是一项巨大的社会教育性质的系统工程,应建立起有中国特色的科普系统工程学。本文试图根据普利高津(I. Prigogine)的耗散结构理论(Dissipative Structtlre Theory)并结合哈肯(H. Haken)的协同学(Synergetics)     

从现代统计物理学的观点探讨大震预报

现代统计物理学所研究的复杂系统突变前的共性现象对研究大地震预报有重要启示。1986年郭增建和作者曾就系统突变前三种共性现象,即奇异吸引子、涨落加剧和远程关联在地震预报中的应用作了简要讨论。本文则进一步用现代统计物理中远离平衡态的非线性现象,以及分数维等观点探讨了不同时间尺度的大震预报。     

非线性沸腾传热学-I:耗散结构理论

近30年迅猛发展的非线性科学是研究自然界复杂现象之规律的一门学科,被喻为与相对论、量子力学齐名的20世纪出现的第三次科学革命,针对沸腾系统非平衡、非线性、随机性,复杂性和非还原性的特点,作者尝试把沸腾传热学和非线性科学结合起来,建立一门新的交叉学科分支——非线性消费者腾传热学.目前,耗散结构理论、协同学理论、分岔理     

阿卜杜斯·萨拉姆(1926─—1996)

弱相互作用与电磁相互作用统一的理论是本世纪物理学上最光辉的成就之一。这一历史性的突破应归功于那些坚信自然界4种力能够用一个完整的理论将其统一起来，并以此解释物理世界一切现象的人们的不懈努力和顽强探索。长期以来，对物理世界统一规律的研究一直是欧洲人的保留题目。其中许多卓越的工作也大都是在欧洲和北美的大学里做出的。尽管如此，该领域也决不是欧美人的一统天下。甫于1996年11月21日逝世的巴基斯坦著名物理学家阿卜杜斯·萨拉姆（AbdusSalam）便是对弱电统一理论做出了不朽贡献的非欧美学者之一。为此，萨拉姆与史蒂文·…     

哈肯学派简介

哈肯(H.Haken)学派,是目前世界上非平衡统计物理学中的主要学派之一.该学派从七十年代中期形成至今才不过短短几年的历史,然而他们的理论以及学派奠基人哈肯教授的名字却为世人所共知. 该学派倡导的协同学(synergetics)研究的是系统     

如何教我学物理:传统并非总是好的

<正>物理学是我能想象到的最激动人心的一门学科,这就是我想成为一名物理学家,并加入到理查德·费曼(Richard Feynman)所说的"人类思想诞生以来最伟大的冒险事业"中的原因。目前,在伦敦大学学院(UCL)天体物理学二年级学习之后,我想对我在接受物理学教育时所经历的一些变化进行评论。前两年的基础课程是令我失望的,因为这些课程并没有让我真正有机会参与到