第一篇：協(xié)同學(xué)——大自然構(gòu)成的奧秘

協(xié)同學(xué)

——大自然構(gòu)成的奧秘

《系統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)》課程論文 09科學(xué)技術(shù)哲學(xué)

陳良堅、林秀芬、林凱雯

一、協(xié)同學(xué)理論的產(chǎn)生

1、協(xié)同學(xué)理論的提出

耗散結(jié)構(gòu)理論指出了新結(jié)構(gòu)誕生的條件。但是未回答新結(jié)構(gòu)是一種怎樣的結(jié)構(gòu)，以及這種新結(jié)構(gòu)究竟是如何產(chǎn)生的。于是，德國科學(xué)家哈肯（H.Haken）接過了系統(tǒng)科學(xué)的這一接力棒。他創(chuàng)立了協(xié)同學(xué)，回答了在系統(tǒng)演化的突變點上，各子系統(tǒng)是如何通過自組織而形成新的有序結(jié)構(gòu)的。

2、協(xié)同學(xué)的產(chǎn)生過程

哈肯在20世紀(jì)60年代致力于激光研究，由于受到激光現(xiàn)象的啟發(fā)，他于1969年開始轉(zhuǎn)向協(xié)同學(xué)理論的創(chuàng)思和構(gòu)建。他首先發(fā)現(xiàn)，熱力學(xué)不能提供任何關(guān)于結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原理和機制，同時他證明了統(tǒng)計物理學(xué)的結(jié)構(gòu)有錯誤——即當(dāng)一個遠(yuǎn)離平衡系統(tǒng)從無序走向有序時，熵不一定減少，甚至可能增加！因此，用熵描述自組織想象太粗糙了。所以，為了能夠在原則上解釋有序結(jié)構(gòu)乃至生命結(jié)構(gòu)的形成，協(xié)同學(xué)這個新理論就建立起來了。

哈肯在20世紀(jì)60年代致力于激光研究，由于受到激光現(xiàn)象的啟發(fā)，他于1969年開始轉(zhuǎn)向協(xié)同學(xué)理論的創(chuàng)思和構(gòu)建。他首先發(fā)現(xiàn)，熱力學(xué)不能提供任何關(guān)于結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的原理和機制，同時他證明了統(tǒng)計物理學(xué)的結(jié)構(gòu)有錯誤——即當(dāng)一個遠(yuǎn)離平衡系統(tǒng)從無序走向有序時，熵不一定減少，甚至可能增加！因此，用熵描述自組織想象太粗糙了。所以，為了能夠在原則上解釋有序結(jié)構(gòu)乃至生命結(jié)構(gòu)的形成，協(xié)同學(xué)這個新理論就建立起來了。

哈肯在1971年首次提出“協(xié)同”概念，1976年發(fā)表了《協(xié)同學(xué)導(dǎo)論》，1988年出版《高等協(xié)同學(xué)》，這標(biāo)志著協(xié)同學(xué)作為一門新興橫斷學(xué)科的誕生。

哈肯所著《協(xié)同學(xué)：大自然構(gòu)成的奧秘》一書，通俗而又生動地闡述了協(xié)同學(xué)的要義，說明協(xié)同學(xué)與仿生學(xué)不同，協(xié)同學(xué)不是簡單的分析、模仿生物器官的功能，而是從更普遍和一般的角度，探討有序結(jié)構(gòu)形成的奧秘，不僅探索無生命世界，而且更關(guān)心生命世界。在19年中，他主編了近20本有關(guān)協(xié)同學(xué)的專著，推動協(xié)同學(xué)由孕育、誕生走向成熟。

3、通往協(xié)同學(xué)的“御道” 哈肯認(rèn)為在輸入的功率較小時，激光器激活的原子彼此獨立地錯雜混亂發(fā)生電子的躍遷和光子的發(fā)射，此時的激光器就像是普通的電燈。當(dāng)輸入的能量超過某一個閾值時，各個激活原子在相干作用下變成同相震蕩，消除了干擾和衰減，而形成了位移相等、運動方向相同的、同一個震蕩劇烈的波源，發(fā)出了相位和方向統(tǒng)一的節(jié)律（頻率）一致的單一脈沖單色光――激光。

4、協(xié)同學(xué)的理論來源

激光在轉(zhuǎn)變中表現(xiàn)出通常相變的全部性質(zhì)。因此哈肯吸取了平衡相不中的序參量概念和絕熱消去的原理，并采用概率論和隨機理論來建立關(guān)于序參量的主方程。激光是一種典型的自組織現(xiàn)象。因此哈肯是在控制論、信息論和耗散結(jié)構(gòu)理論研究成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解決有關(guān)自組織的問題。激光是一種突變現(xiàn)象。哈肯利用突變論的原理和方法，對有序—無序的各種轉(zhuǎn)變情況進(jìn)行分析和歸類。

二、協(xié)同學(xué)的主要理論觀點

1、幾個重要概念（1）協(xié)同：“協(xié)同”概念有著更深的含義，不僅包括人與人之間的協(xié)作，也包括不同應(yīng)用系統(tǒng)之間、不同數(shù)據(jù)資源之間、不同終端設(shè)備之間、不同應(yīng)用情景之間、人與機器之間、科技與傳統(tǒng)之間等全方位的協(xié)同。協(xié)同是指元素對元素的相干能力，表現(xiàn)了元素在整體發(fā)展運行過程中協(xié)調(diào)與合作的性質(zhì)。

（2）協(xié)同學(xué)（Synergetics）是“一門關(guān)于協(xié)作的科學(xué)”，研究那些全然不同學(xué)科的極不相同類型的系統(tǒng)之間所普遍存在著的共同特點，即一個由大量子系統(tǒng)所組成的系統(tǒng)，在一定條件下，子系統(tǒng)之間如何通過非線性相互作用產(chǎn)生協(xié)同現(xiàn)象和相干效應(yīng)，使系統(tǒng)形成有一定功能的自組織結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)新的有序狀態(tài)。所以協(xié)同學(xué)是關(guān)于多組分系統(tǒng)如何通過子系統(tǒng)的協(xié)同行為而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)有序演化的一門自組織理論。

（3）序參量：是一種宏觀參量，是描述系統(tǒng)宏觀有序度或宏觀模式的參量。它是處理自組織問題的一般判據(jù)，是系統(tǒng)相變前后所發(fā)生的質(zhì)的變化的突出標(biāo)志。它表示著系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的類型，是所有子系統(tǒng)介入系統(tǒng)運動程度的集中體現(xiàn)。

（4）序參量分析：序參量確定后，便可進(jìn)行序參量分析。系統(tǒng)的演化關(guān)鍵是研究序參量，因為序參量高度集中了整個系統(tǒng)演化的主要信息，代表了系統(tǒng)演化的主流和方向。系統(tǒng)中每個序參量都對應(yīng)著一種微觀組態(tài)和宏觀結(jié)構(gòu)。而序參量的數(shù)目將決定系統(tǒng)處于穩(wěn)定、振蕩抑或無序的狀態(tài)。如果系統(tǒng)只剩下一個序參量，那就是“一統(tǒng)天下”的格局，如果是幾個序參量，那么幾個序參量之間的合作、競爭將決定系統(tǒng)的演化過程和結(jié)局。

（5）組織系統(tǒng)：指一個系統(tǒng)如果其子系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系是在外界力量的控制下被動形成的，而它們向著有序化方向的集體行為也是由外界力量操縱的，它就是一個組織系統(tǒng)。

（6）自組織系統(tǒng)：就是通過低層次客體的局域的相互作用而形成的高層次的結(jié)構(gòu)、功能有序模式的不由外部特定干預(yù)和內(nèi)部控制者指令的自發(fā)過程，由此而形成的有序的較復(fù)雜的系統(tǒng)稱為自組織系統(tǒng)。

（7）相：指系統(tǒng)宏觀上具有一定特性的狀態(tài)。（8）相變：指系統(tǒng)從一種相到另一種相的轉(zhuǎn)變。

2、協(xié)同學(xué)理論的三個“硬核”（1）不穩(wěn)定性原理

不穩(wěn)定性是相對于穩(wěn)定性而言的。以往的許多科學(xué)，如控制論，都是側(cè)重于對穩(wěn)定性問題的研究，而協(xié)同學(xué)以探尋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有序演化為出發(fā)點，從一個全新的角度來考察不穩(wěn)定性問題。它認(rèn)為任何一種新結(jié)構(gòu)的形成都意味著原先狀態(tài)不再能夠維持，即變成不穩(wěn)定的。這樣，不穩(wěn)定性在結(jié)構(gòu)有序演化中具有積極的建設(shè)性作用。當(dāng)一種陳舊的框架或模式已經(jīng)變得不利于系統(tǒng)存續(xù)和發(fā)展時，就需要出現(xiàn)一種激進(jìn)的、力圖變革的力量，把系統(tǒng)推向失穩(wěn)點，才可能創(chuàng)建有利于系統(tǒng)存續(xù)發(fā)展的新框架、新模式。這就是協(xié)同學(xué)的不穩(wěn)定性原理的基本含義。

（2）支配原理

協(xié)同學(xué)認(rèn)為，在臨界點系統(tǒng)內(nèi)部的各子系統(tǒng)或諸參量中，存在兩種變量，即快變量和慢變量。所謂支配原理，就是慢變量支配快變量而決定著系統(tǒng)的演化進(jìn)程。慢變量和快變量各自都不能獨立存在，慢變量使系統(tǒng)脫離舊結(jié)構(gòu)，趨向新結(jié)構(gòu)；而快變量又使系統(tǒng)在新結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定下來。伴隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序演化，兩種變量相互聯(lián)系、相互制約，表現(xiàn)出一種協(xié)同運動。這種協(xié)同運動在宏觀上則表現(xiàn) 為系統(tǒng)的自組織運動。

（3）序參量原理

序參量原本是平衡相變理論提出的概念，哈肯把它推廣到激光形成之類的非平衡相變，成為協(xié)同學(xué)的基本概念。不論什么系統(tǒng)，如果某個參量在系統(tǒng)演化過程中從無到有地產(chǎn)生和變化，系統(tǒng)處于無序狀態(tài)時它的取值為0，系統(tǒng)出現(xiàn)有序結(jié)構(gòu)時它取非0值，因而具有指示或顯示有序結(jié)構(gòu)形成的作用，就稱為序參量。序參量是系統(tǒng)內(nèi)部自組織地產(chǎn)生出來的，而它一旦產(chǎn)生出來就取得支配地位，成為系統(tǒng)內(nèi)部的他組織者，去支配其他組分、子系統(tǒng)、模式，因而轉(zhuǎn)化為一種他組織力量，多少有些類似于控制中心的作用。

三、協(xié)同學(xué)理論的意義

1、協(xié)同學(xué)完全從相對的意義上重新定義宏觀和微觀的概念,宏觀是指一個系統(tǒng), 微觀乃指構(gòu)成系統(tǒng)的大量子系統(tǒng),這種微觀子系統(tǒng)可以是一個工廠、一個人, 也可以是動物、植物, 乃至分子、原子, 完全以選擇的系統(tǒng)的性質(zhì)而定。這樣,就使宏觀和微觀這對哲學(xué)范疇就具有了更加普遍的意義。

2、協(xié)同學(xué)提出的協(xié)同、有序度和序參量、慢變量和快變量等概念,對有序和無序矛盾轉(zhuǎn)化的分析, 以及采用的類比研究方法,不僅具有重要的哲學(xué)意義, 而且對自然科學(xué)和社會科學(xué)學(xué)都有指導(dǎo)作用。

3、不同學(xué)科(物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等)都在不同的角度研究協(xié)同現(xiàn)象,研究從混沌中產(chǎn)生有序現(xiàn)象的機制和規(guī)律。協(xié)同學(xué)則抓住了不同系統(tǒng)中存在的共性, 用共同的數(shù)學(xué)模型去研究各個學(xué)科的不同現(xiàn)象, 尋求普遍原理。因此, 協(xié)同學(xué)成了連接不同學(xué)科的橋梁和紐帶,具有明顯的方法論意義。

如今，協(xié)同學(xué)正廣泛應(yīng)用于各種不同系統(tǒng)的自組織現(xiàn)象的分析、建模乃至預(yù)測和決策過程中。其適用或應(yīng)用的范圍和問題大致有：

（1）物理學(xué)：如激光的相干振蕩以及固體物理學(xué)中的多重穩(wěn)定性、脈動等問題，流動動力學(xué)模型的形成，包括氣象學(xué)中的大氣流等問題。

（2）化學(xué)：各種化學(xué)波和螺線的形成，化學(xué)鐘的振蕩以及其他化學(xué)宏觀模式。

（3）生物學(xué)和生態(tài)學(xué)：生物的形態(tài)形成、細(xì)胞構(gòu)造、生物分子基礎(chǔ)上的宏觀模型，以及群體動力學(xué)和生物進(jìn)化與生態(tài)平衡等問題。

（4）計算機科學(xué)：計算機網(wǎng)的自組織、并行就算，機器的模式識別以及如何由不可靠元件構(gòu)成可靠系統(tǒng)等問題

（5）工程學(xué)：在建筑、機械、電子以及航天工程中廣泛應(yīng)用，如對各種無線電波中的相干電磁振蕩、飛機機翼的顫動等問題的研究。

（6）經(jīng)濟學(xué)：經(jīng)濟中的各種協(xié)同效應(yīng)問題，如城市發(fā)展。經(jīng)濟的繁榮與衰退，技術(shù)革新和經(jīng)濟事態(tài)的發(fā)展，等等。

（7）腦科學(xué)：大腦的功能，大腦的興奮模式，大腦的“整塊思維”等問題。（8）社會學(xué)：關(guān)于輿論形成，大眾傳播媒介的作用，社會體制等問題，以及社會演變，包括社會革命和科學(xué)革命等問題。

四、對協(xié)同學(xué)的評價

1、國內(nèi)學(xué)者對協(xié)同學(xué)的評價

錢學(xué)森認(rèn)為“協(xié)同學(xué)實際上就是系統(tǒng)學(xué)”。并且從系統(tǒng)學(xué)的角度對哈肯的觀點作了進(jìn)一步的概括：??在給定的環(huán)境中，系統(tǒng)只有在目的的點或目的的環(huán)上才是穩(wěn)定的，離開了就不穩(wěn)定，系統(tǒng)自己要拖到點或環(huán)上才罷休。這就是系統(tǒng)的自組織。

2、國外學(xué)者對協(xié)同學(xué)的評價

恩格斯指出: “ 隨著科學(xué)領(lǐng)域中的每一劃時代的發(fā)現(xiàn), 唯物主義要改變自己的形式。”在科學(xué)技術(shù)革命的今天, 馬克思主義哲學(xué)尤其要從現(xiàn)代科學(xué)中吸取營養(yǎng)豐富自己。而協(xié)同學(xué)確實能夠給我們以哲學(xué)的啟迪：（1）協(xié)同學(xué)的自組織理論豐富了辯證唯物主義的物質(zhì)運動觀；（2）協(xié)同學(xué)豐富了矛盾的同一性原理；（3）協(xié)同學(xué)提供了一種解決矛盾的基本方式——協(xié)合。

3、我們對協(xié)同學(xué)的評價 從協(xié)同學(xué)的角度看，系統(tǒng)科學(xué)在西方科學(xué)的大背景中，正是從零而逐漸成長為一種序參量的，它正試圖超越西方科學(xué)的傳統(tǒng)，建立科學(xué)世界的新的有序。簡言之，就是超越構(gòu)成論的自然觀和經(jīng)典分析方法。以往，在近代科學(xué)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上，物理學(xué)家習(xí)慣于把晶體分解為原子、基本粒子、夸克，以求找到構(gòu)成物質(zhì)的最基本的構(gòu)件。生物學(xué)家則將機體分解成細(xì)胞、細(xì)胞核、生物分子，以求找到最基本的組織單元。甚至科學(xué)本身也被分解成越來越細(xì)的分支科學(xué)科。

哈肯批判了西方科學(xué)這種“拆零”然后再“構(gòu)成”的傳統(tǒng)，他批評道：這種方法就像小孩將玩具汽車拆成零件，結(jié)果既搞不清汽車為什么會奔跑，又不能把零件重新完整地組裝起來，只好坐在一堆拆散的零件錢哭泣一樣。他強調(diào)協(xié)同學(xué)是從系統(tǒng)整體的角度研究“組件”，并從總體上說明結(jié)構(gòu)是怎樣建成的。

但是哈肯在協(xié)同學(xué)研究中，使用的基本數(shù)學(xué)方法卻仍然是微分方程，因此作為其核心的微觀方法，對生命領(lǐng)域的巨系統(tǒng)，以及社會巨系統(tǒng)并不適用。此外，序參量從零開始增長，說明序參量的出現(xiàn)是從無到有的生成，自組織過程更像生成過程，而非構(gòu)成過程，然而哈肯卻仍以“構(gòu)成”作為他的專著的書名。這樣，一切“新結(jié)構(gòu)”都只能是在“舊結(jié)構(gòu)”基礎(chǔ)上的突現(xiàn)與飛躍。

從根本上說，西方科學(xué)的分析方法，不完全適合于探討整體與生成問題。而中國古代文化與科學(xué)傳統(tǒng)恰恰是一種徹底的生成論和整體論。在系統(tǒng)科學(xué)未來的發(fā)展中，西方的原子論、構(gòu)成論與中國的整體論、生成論應(yīng)成為兩個重要的序參量，通過它們的競爭協(xié)作，交流互補，可能推動科學(xué)走向生命與無生命真正統(tǒng)一的新的有序。

五、協(xié)同學(xué)發(fā)展趨勢

協(xié)同學(xué)的建立和發(fā)展雖只有二十多年的歷史, 但它在建立與發(fā)展過程中不斷滲透和融人新的領(lǐng)域和學(xué)科, 使其研究的領(lǐng)域越來越廣.它已被推廣應(yīng)用于理化、生地及社會科學(xué)領(lǐng)域, 斯普林格的協(xié)同學(xué)叢書也已逾四十卷。至今, 已系統(tǒng)地用協(xié)同學(xué)的觀點對復(fù)雜系統(tǒng)作了實驗和理論的研究.近年, 協(xié)同學(xué)的重要進(jìn)展是研究自組織系統(tǒng)從有序到混沌的演化系列, 研究混沌現(xiàn)象, 使協(xié)同學(xué)深人到了更為廣闊和復(fù)雜的領(lǐng)域.參考文獻(xiàn)：

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第二篇：協(xié)同學(xué)——大自然構(gòu)成的奧秘

協(xié)同學(xué)：大自然構(gòu)成的奧秘

----------扉頁文字

協(xié)同學(xué)是近二十年來新興的、影響最大、普適性最強的橫斷學(xué)科之一。

協(xié)同學(xué)指出：無論什么系統(tǒng)從無序向有序的變化，也不管平衡相變還是非平衡相變，都是大量子系統(tǒng)相互作用又協(xié)調(diào)一致的結(jié)果，都可以用同樣的理論方案和數(shù)學(xué)模型處理。因此，正如《法蘭克福匯報》所言：“哈肯創(chuàng)立的協(xié)同學(xué)不僅是可以應(yīng)用于許多方面的—種物理理論，它也是對整個世界進(jìn)行觀察的一種新的方法?！惫辖淌谟纱藰s獲聯(lián)邦德國大十字勛章，成為與普里戈金、托姆、艾根等齊名的世界第一流科學(xué)家。

本書是哈肯本人通俗論述協(xié)同學(xué)的名著，受到國際學(xué)術(shù)界的普遍稱譽。全書不用一個數(shù)理公式，而是以大量插圖和實例作深入淺出、引人入勝的介紹，并先后以德、英、意、西、日等國文字出版面世。

-------------------------《譯者的話》節(jié)選 作者：凌復(fù)華

哈肯教授所著《協(xié)同學(xué)——大自然構(gòu)成的奧秘》，通俗而又生動地闡述了他所創(chuàng)立的協(xié)同學(xué)的要義，是揭開大自然成功之謎的一個嘗試。與仿生學(xué)簡單地分析和模仿生物器官功能的目標(biāo)不同，協(xié)同學(xué)試圖從相當(dāng)一般的角度，探討有序、有規(guī)律結(jié)構(gòu)的形成，不僅放眼無生命世界，且更關(guān)注有生命世界，甚至涉及人類社會的精神領(lǐng)域。而一旦對這種規(guī)律有所了解，當(dāng)然能進(jìn)而加以利用，為人類造福。

這個課題是如此地廣博宏大，看起來像是一項無法完成的任務(wù)。對哲學(xué)有興趣的讀者說不定還會皺起眉頭：這會不會又是一種曾被恩格斯在《反杜林論》中嚴(yán)肅批判過的假科學(xué)，何況哈肯又正好與十九世紀(jì)那些“不動則已，一動就要創(chuàng)造一個完整的‘體系’”的德國蹩腳哲學(xué)家屬于同一民族。

為了作出判斷，最好的辦法當(dāng)然是先耐心讀完本書。然而，性急的讀者，或者時間不夠的讀者，總是喜歡先翻翻前言后語，有時甚至就此決定是否該讀這本書。因此，譯者試圖先把本書的要旨作一個簡略的介紹。然而，這是一本趣味盎然并且充滿睿智的好書，我不敢聲稱已掌握了它的全部精義。因此，這番介紹的主要目的在于引起讀者的興趣，至于本書中蘊藏的豐富精湛的思想，還有待讀者在仔細(xì)閱讀中自行發(fā)掘和品嘗。

在介紹哈肯教授的答案之前，必須首先澄清兩點。第一點是什么叫做“序”。遺憾的是在哲學(xué)上從未對一般的“序”下過定義，因此在各種學(xué)科中各有不同的理解。數(shù)學(xué)家認(rèn)為，若A大于B，B大于C，則A大于C，這就是“序”；生物學(xué)家則認(rèn)為從卵發(fā)育為蝌蚪，為幼蛙，為成蛙，然后再產(chǎn)卵，這就是“序”；而許多物理學(xué)家則認(rèn)為，臨界漲落導(dǎo)致對稱破缺，這就是“序”。哈肯教授正是在這個意義上討論了什么是有序、有規(guī)律的結(jié)構(gòu)。另一點涉及研究方法。傳統(tǒng)的西方哲學(xué)的分析方法，看來不甚適用于研究這類廣博宏大的問題，因為這些研究者到頭來都會像坐在一堆拆散的玩具汽車零件面前哭泣的孩子一樣，既沒有搞清汽車怎么會行駛，又不能把零部件重新完整地裝配起來（參看本書第1章）。只有用東方哲學(xué)的綜合方法，才有希望探討這類問題。

好了，現(xiàn)在可以說明哈肯教授的答案了。這個答案出奇地簡單，三言兩語便可以說清楚。哈肯教授認(rèn)為，系統(tǒng)表現(xiàn)無序性，歸根結(jié)底是因為其中存在著使系統(tǒng)表現(xiàn)不同狀態(tài)的多種因素，這些因素相互競爭，沒有哪一種能取得壓倒的優(yōu)勢。但若客觀條件到達(dá)某個關(guān)節(jié)點，則往往只剩下兩種（甚或多種）因素勢均力敵，難分上下，這時再加上某種偶然性的作用，就可以使天平倒向一邊，某種因素趨向主導(dǎo)，壓倒所有對手，掌握全局，而使相應(yīng)的狀態(tài)脫穎而出。這種在關(guān)節(jié)點出現(xiàn)的偶然性，便是所謂“臨界漲落”，而兩種因素不再同等（對稱），便是所謂“對稱破缺”。一旦這種局面出現(xiàn)，其他因素就“趨炎附勢”，搖身一變，投到主導(dǎo)因素的麾下。偶有不甘倒戈者，畢竟勢單力孤，終于或早或遲自行泯滅。另一種也有所見的情形是，兩種或多種狀態(tài)相互合作，造成一種新的主導(dǎo)狀態(tài)。不過這也顯然不脫上述理論的窠臼。還應(yīng)該注意到，上述過程都是在一定的客觀條件下自發(fā)地產(chǎn)生的，因此是一種“自組織”的過程。最后，自組織過程通常需要與外界有能量交換或物質(zhì)交換，或二者兼而有之。從這段簡單的論述可見，無論是有序還是無序狀態(tài)，都是多種因素共同作用的結(jié)果。哈肯教授因此稱他的新理論為“協(xié)同學(xué)”———Synergetics，這個詞源出古希臘語，本意是合作，亦即協(xié)同作用。

一種理論能否為人們接受，關(guān)鍵在于能否在實踐中得到驗證。本書首先提到的是許多讀者都曾聽說過的激光，它的發(fā)現(xiàn)雖然比計算機的發(fā)明略遜一籌，但肯定可以躋身于二十世紀(jì)的“十佳”科學(xué)技術(shù)成就之列。光在某種意義上是一種電磁波。常見的普通光是成千上萬個原子獨立無規(guī)律的輻射，如白熾燈光，它是不同頻率、不同振幅的各種光的混合物。激光具有高度的單色性、方向性和相干性的優(yōu)勢，但這種優(yōu)勢并不是一開始就產(chǎn)生的。在激光器的臨界電壓值以下，所有的原子互不同步，它們的光場無規(guī)律而服從所謂高斯分布，一旦實驗條件達(dá)到某個臨界值，所有的原子由于共振腔的相干作用而協(xié)同整齊地輻射，這時激光光場服從所謂泊松分布，這是自然界最典型的合作或協(xié)同現(xiàn)象。哈肯教授正是從對激光的研究出發(fā)，總結(jié)出上述協(xié)同學(xué)的規(guī)律，然后推廣應(yīng)用于其他系統(tǒng)。

但是這種推廣并非生搬硬套。本書中還提到無生命自然界中的其他例子：流體底部加熱后形成的蜂窩狀型式、天空中整齊排列的"云街”、化學(xué)反應(yīng)中的螺線形波。有生命自然界中的情況也是如此，達(dá)爾文的進(jìn)化論，“優(yōu)勝劣汰，適者生存”——這與我們所介紹的協(xié)同學(xué)的基本原理何其相似乃爾。比如在生物分子的形成中，就已出現(xiàn)了這種競爭和自組織，而后在細(xì)胞、組織、器官、物種的形成中，都有同樣的規(guī)律在起作用。就是大自然最偉大的創(chuàng)造——人的大腦，協(xié)同學(xué)也對它的發(fā)育過程和作用機制提出了一系列看法。

再來看看人類社會，無論是人的心理狀態(tài)、經(jīng)濟生活中的競爭、輿論問題、報刊雜志電視的功能及受到的制約，應(yīng)用協(xié)同學(xué)都能得到某種解釋。對于二十世紀(jì)的最大發(fā)明——電子計算機，特別是當(dāng)前越來越受到重視的所謂并行計算（若干臺小計算機組成網(wǎng)絡(luò)，自行分工，協(xié)同工作），協(xié)同學(xué)更有用武之地。最后，協(xié)同學(xué)也進(jìn)入了科學(xué)學(xué)領(lǐng)域，研究科學(xué)知識發(fā)展的動力學(xué)和科學(xué)家之間的競爭。最為有趣的是，協(xié)同學(xué)還可以應(yīng)用于協(xié)同學(xué)本身，如哈肯教授所說，協(xié)同學(xué)的形成過程本身，就是一種典型的自組織過程。

然而，哈肯教授與他的那些“一統(tǒng)大業(yè)”的先人有本質(zhì)上的不同，他清醒地認(rèn)識到協(xié)同學(xué)決非萬能，協(xié)同學(xué)既不能對人們的行動和辦事方式提供一張萬應(yīng)靈丹，也不能解釋所有現(xiàn)象。特別是，它像人類的其他知識一樣，有著一些也許是不可逾越的界限，其中一條重要的界限是：除了有唯一解的“好”問題外，還有許多它們的解并非唯一或原則上無解的“壞”問題，甚至還有著一些“怪”問題，它們的可解性是無法確定的，也就是人們永遠(yuǎn)不能知道，這些問題究竟是可解還是不可解。這種實事求是的態(tài)度，對協(xié)同學(xué)的發(fā)展大有好處。

協(xié)同學(xué)中用到的基本概念是“建序者”（德文：Ordner，哈肯教授所用的標(biāo)準(zhǔn)英文名是Order parameter，我們譯之為“序參數(shù)”），也就是前面提到的最后完成“一統(tǒng)大業(yè)”的那種因素及相應(yīng)的狀態(tài)（應(yīng)當(dāng)廣義地加以理解，既可以是一種具體的物質(zhì)形式，也可以是一種現(xiàn)象、心理和社會形態(tài)等等）?！皁rder”這個英文詞至少有兩個重要意義，即“命令”和“秩序”。哈肯教授曾明確告訴譯者，他有意識地應(yīng)用了這個詞的二義性。協(xié)同學(xué)的基本原理是役使原理（德文：Versklavungsprinzip，英文：Slaving principle），也就是上面所說的，序參數(shù)迫使其他因素和狀態(tài)納入它的軌道。以上概念和原理都在本書中多次用到并加以說明，精確的數(shù)學(xué)定義和闡述則請參看書末參考書目中所引作者的專著。作為一本科學(xué)普及書籍，本書并未提到協(xié)同學(xué)中用到的重要數(shù)學(xué)工具——絕熱消去法及其推廣，這一工具與目前非線性分析中應(yīng)用甚廣的中心流形定理有密切關(guān)系，也請參看上述專著。

總之，這本書以深入淺出的方式、大量生動的實例、精美的插圖，介紹了協(xié)同學(xué)的基本觀點和具體應(yīng)用。讀完本書，讀者會發(fā)現(xiàn)哈肯教授的知識極其豐富，觀察非常深刻，思想十分敏銳。更可貴的是，他有著既具科學(xué)根據(jù)、又富創(chuàng)造精神的自由馳騁的想象力。他在書中提到的許多想法，例如用生物分子膜作為開關(guān)元件，猜測可能存在一種不能分解成簡單基

元的思維過程，指出在暫時停止能量供應(yīng)的條件下也能保持有序結(jié)構(gòu)也許是生命過程的又一特點，等等，都使人茅寒頓開。

第三篇：大自然的奧秘

大自然的奧秘”研究性學(xué)習(xí)評價量規(guī)

評價指標(biāo)

（權(quán)重）

合作能力（10分）

思維能力（20分）

好

能依據(jù)活動要求，積極搜集整理資料，為交流積極準(zhǔn)備。

積極參與活動，主動提出問題。

課堂交流積極踴躍，講故事態(tài)度大方自然，表演生動有趣。有參與意識，積極展示自己的活動成果。能給同伴提供學(xué)習(xí)經(jīng)驗；能夠在交流中做到準(zhǔn)確流暢表達(dá)，并適時補充修正他人發(fā)言。

一般 能依據(jù)活動要求積極搜

集整理資料.能夠講述自己搜集的故事，能表述故事情節(jié)

能在小組展示學(xué)習(xí)成果。如： 講故事、讀作文、演短劇、展示手抄報等。

能夠在交流中做到比較準(zhǔn)確流暢表達(dá)。

需要改進(jìn)

不能準(zhǔn)確具體表述自己搜集的故事，沒有按要求去搜集資料。

不能在既定的時間能完成任務(wù)；概括復(fù)述語言啰嗦不著要義、講述點的選擇不夠準(zhǔn)確；語言表達(dá)不夠準(zhǔn)確流暢。

第四篇：大自然的奧秘

大自然的奧秘

大自然的力量是深不可測的，它有著許多秘密等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)、去探索?！耙?、二、三、四??”我趴在草坪上數(shù)著那又黑又小如芝麻般大小的螞蟻，它們正排列著整齊的隊伍，像經(jīng)過訓(xùn)練的士兵們正認(rèn)真地執(zhí)行著任務(wù)一般搬運著食物。我非常好奇，因為這些螞蟻雖然渺小，但卻有那么頑強的意志力，我很欽佩。我正看得入神，那些螞蟻突然停了下來，那只貌似帶頭的螞蟻指揮著待命的“士兵”搬起食物向反方向跑爬到一棵又高又大的樹上。我很驚訝，心想：那些螞蟻為什么突然要搬到樹上去住呢？難道厭倦了住地下的巢穴嗎？正當(dāng)我百思不得其解時，媽媽正好來接我回家了，我只能帶著這個巨大的問號依依不舍地離開了。

中午，我吃完午飯坐在沙發(fā)上，津津有味地看著動畫片。突然，我聽見了“哐啷哐啷”的聲音，隨后又是“轟隆”一聲巨響，我抬頭往窗外一看，只見外面烏云密布，強烈的狂風(fēng)猛烈地?fù)u動著大樹，豆大的雨點傾盆而下，這時我心里忐忑不安起來，小螞蟻們現(xiàn)在怎么樣了呢？焦急和擔(dān)心在我心里交錯著??

不知過了多久，雨停了，陽光從窗外照射了進(jìn)來，我立即穿上鞋子朝螞蟻居住的樹飛奔而去。剛到樹下，我驚訝地發(fā)現(xiàn)螞蟻們陸陸續(xù)續(xù)從樹上慢慢地爬了下來。有的在竊竊私語；有的在搬運食物；有的在“觀察”周圍情況??那只帶頭的螞蟻昂首挺胸地爬了下來，時刻警惕著我。我看著這些螞蟻真是又驚喜又疑惑。喜的是這些螞蟻安然無恙，疑的是為什么這些螞蟻會在雨前跑上樹，雨后再下來？這只是巧合呢，還是它們有著“特異功能”。我終于按捺不住，跑去問媽媽，媽媽說：“孩子，螞蟻上樹，就代表著要下大雨了，這是大自然的杰作?！蔽也唤潎@道：“大自然真是好神奇??！”

大自然還有許多奧密沒被人發(fā)現(xiàn)，只要我們多留意身邊的事物，就一定能越來越貼近大自然。

第五篇：大自然的奧秘

大自然的奧秘

大自然有無窮無盡的奧秘，需要我們?nèi)ヌ剿?。前兩天，我就發(fā)現(xiàn)了一個小小的密迷。

那天，放學(xué)回家，我在我家房子墻角邊上看見一只小螞蟻，小螞蟻銜著一?！按竺住睗u漸地向墻角邊的一個小洞走去，走到洞口時，她左顧右盼。不一會兒，小心翼翼地入了洞，我守在洞口邊，看看這個洞里是不是只有一只小螞蟻？不大一會兒，成群結(jié)對的螞蟻從洞里涌出，有的銜著一粒粒"大米”————卵，有的前后警衛(wèi)，有的偵查警戒，真是忙得不可開交......這個時候，我心想：他們要到哪里去呢？為什么走得這么匆忙呢?是不是要、、、、、、一連串的問題使我迷惑不解。正在這個時候，我抬頭一望，天空中烏云密布。我就想：是要下雨了嗎？記得有那么一句諺語：“螞蟻搬家蛇過道，明日必有大雨到?！蔽揖椭朗且掠炅?，便下意識地起身往屋走，剛進(jìn)屋，外面就下起了傾盆大雨。這時我終于明白了螞蟻搬家的原因是要下雨了。

我坐在屋里躲雨時，螞蟻怎么會知道要下雨的問題又浮現(xiàn)在我的腦海中。便立刻尋找有關(guān)螞蟻的書籍，終于找到了一本《十萬個為什么》。在這本書里細(xì)細(xì)查看，找到了答案。

書里說到：“要下雨的時候螞蟻巢里很潮濕，再加上螞蟻對巢穴溫度和濕度的變化非常敏感，所以在下雨之前，螞蟻就會提前搬家?！?我無意中發(fā)現(xiàn)了螞蟻搬家的奧秘，可真有趣??！大自然中還有許多不為人知的奧秘，需要我們?nèi)ザ喽嘤^察，發(fā)現(xiàn)與探索，小朋友們讓我們趕快行動吧！