普列高津

普列高津，比利時學者，1917年生於莫斯科，1921年隨家到德國，1967年兼任美國德克薩斯大學統計力學和熱力學中心主任，並且是美國科學院外籍通訊院士。還擔任過比利時皇家科學院院長。 由於他對非平衡勢力學特別是耗散結構理論所作的重大貢獻，所以普利高津於1997年榮獲了諾貝爾化學獎。

基本信息

普列高津，比利時學者，1917年生於莫斯科，1921年隨家到德國，1929年定居比利時。他從小受到父母的良好教育，起初喜歡歷史和考古，後轉向理科。1941年在布魯塞爾自由大學獲博士學位，34歲擔任該校理學院教授，1959年擔任著名的索爾維國際物理及化學研究所所長。1967年兼任美國德克薩斯大學統計力學和熱力學中心主任，並且是美國科學院外籍通訊院士。還擔任過比利時皇家科學院院長。
由於科學分為自然科學與社會科學兩大類，一般來說自然科學的理論只能解決自然科學領域內的問題，社會科學同樣如此。20世紀60年代末，普列高津卻提出了一種叫做“耗散結構”的理論，可以橫貫兩大領域。無論是物理、化學、生物、地學、醫學、農學、工程技術，還是哲學、歷史、文藝和經濟等，只要涉及通過與周圍環境交流實現複雜系統進化的問題，都可以借鑑他的思想來研究。由於普列高津的這一發現具有劃時代的意義，他獲得了1977年度諾貝爾化學獎。
由於普列高津對科學做出了偉大的貢獻，來自中國、德國、法國、英國、美國、日本、希臘、羅馬尼亞和伊朗等十幾個國家的近百名學者都集中到他的身邊，形成了一個學派，這就是國際著名的布魯塞爾學派。這個學派的科學研究工作，堅持了30多年，這么龐大的理論隊伍，在國際上還少有的。
1979年以來，普列高津多次應邀來華講學，在北京、西安做了多次重要的學術報告。他對我國科技發展很關心，他認為今天的科學發展已經到了文化大交流、科學大統一的新時代，是西方科學技術與東方傳統哲學思想統1969年，在一次“理論物理與生物學”國際會議上，比利時布魯塞爾學派的領導人普利高津教授針對非平衡熱力學和統計物理學的發展提出了一種新理論———耗散結構理論。從考察耗散結構理論的創立過程中，我們發現悖論在其中起了不可忽視的重要作用。下面，我們就來闡述一下“時間悖論”的發現在耗散結構理論創立過程中的地位和作用。
普利高津在愛因斯坦與密希里·貝索之間的通信集中發現，貝索在1940 1955年期間一而再、再而三地提出時間及其不可逆性等問題。愛因斯坦耐心地一次又一次地回答：不可逆性是一種幻覺，是一種主觀印象，它來自某種意外的初始條件。貝索對愛因斯坦的回答始終不滿意。在80歲高齡時，貝索作了一種嘗試，想調和廣義相對論和時間的不可逆性。愛因斯坦不同意這一嘗試。他說：“你是站在光滑的地面上。在物理學的基本定律中沒有任何不可逆性，你必須接受這樣的思想：主觀的時間，連同它對‘現在’的強調，都是沒有任何客觀意義的。”當貝索去世的時候，愛因斯坦寫了一封動人的信給貝索的妹妹：“密希里早我一步離開了這個奇怪的世界，這是無關緊要的。就我們這些受人信任的物理學家而言，過去、現在和將來之間的區別只是一種幻覺，然而，這種區別依然持續著。”
既然“過去、現在和將來之間的區別只是一種幻覺”，那么，為什麼說“這種區別依然持續著”呢？難道這不是一個悖論？“時間悖論”的發現使普利高津深深地迷住了“時間”。他看到“時間悖論”的形成有其深刻的思想基礎。他說，雖然“相對論和量子力學帶來了思想上的偉大革命，但基本沒有改變這個經典物理學的觀點。在動力學中，無論是在經典的、量子的，還是相對論的動力學中，時間只是外部的一個參量，它沒有什麼優惠的方向。在動力學中，沒有任何東西能夠區別過去和將來。”在動力學中，時間概念只有簡單的意義。它與我們所處的三維空間一樣，僅被看做描述物理過程的時空行為的第四個坐標。在經典力學中，不會出現“時間箭頭”；時間本質上只是描述可逆運動的一個幾何參量。在量子力學和相對論力學中，它們的基本方程都是時間反演對稱的；傳統力學給出了一個可逆的、對稱的物理圖像。然而，熱力學則提供了一個與之不同的物理圖像。20世紀以來，熱力學的發展給物理學帶來革命性的變化。熱力學第二定律表明：一切與熱現象有關的實際巨觀過程都不是可逆的。於是，時間的不可逆性和不對稱性就進入了物理學研究範圍。例如，一根與外界絕熱的金屬棒，如果初始時棒上各點溫度不均勻，隨著時間的推移，高溫部分將把熱傳給低溫部分，最後達到棒上溫度均勻分布；沒有外界的傳熱作用，棒上的溫度分布永遠不會回到初始狀態。其實，熱力學給我們提供了一幅帶有“時間箭頭”的物理圖像。
“時間悖論”的發現，促使普利高津選擇一種新的理論框架。當普利高津根據自己的科學實踐把熱力學第二定律放在科學史上予以重新考察時，他又發現由克勞修斯從熱力學第二定律引出的結論與達爾文創立的生物進化論存在著尖銳的矛盾。因為，熱力學第二定律揭示了自然界普遍存在著可逆和不可逆兩種過程。它告訴人們：物質的演化總是朝熵增加、向混亂的方向進行。可是，進化論則告訴我們：生物的進化總是由低級到高級，朝熵減少、向有序的方向進行。前者給出了“宇宙熱寂說”的結論，即退化的時間箭頭，而後者則與之相反，給出了進化的時間箭頭。
那么，自然界到底是往無序還是向有序的方向發展變化呢？這個帶有根本性的問題嚴峻地擺在物理學家面前。普利高津“被科學在看待時間的方法上的巨大矛盾驚呆了，正是這個矛盾促使他從此開始了他一生的工作”。他認為，要把熱力學和動力學，熱力學與生物學統一起來，就必須研究自然界中存在的遠離平衡態的有序結構、生物和生命現象，必須朝著更為普遍的熱力學理論方向發展。他堅信，在一定條件下，不可逆過程會產生令人討厭的消極作用，但在另一類條件下，對不可逆過程的研究可能會帶來理論和實踐上具有重大意義的結果。這個信念堅定以後，普利高津在認識上產生了重大飛躍，而這個飛躍則為他後來建立耗散結構理論奠定了思想基礎。
1945年，普利高津在原有理論基礎上得出最小熵產生原理。這一原理和翁薩格“倒易關係”一起為近平衡態線性區熱力學奠定了理論基礎。這項成功促使他試圖將這一原理延拓到遠離平衡的非線性區。但是，經過多年努力，這種嘗試以失敗告終。
在挫折面前普利高津並未後退，他把系統在遠離平衡與平衡態和近平衡態做了原則區分，重新考察系統在遠離平衡態的情況。經過20多年的努力，他終於與布魯塞爾學派的同事們創立了一種新的關於非平衡系統自組織理論———耗散結構理論。
按照耗散結構理論，一個遠離平衡的開放系統，無論是力學的、物理的、化學的、生物學的，還是社會的、經濟的系統，如果某系統不斷地與外界交換物質和能量，在外界條件變化過渡到一定程度，系統內部某個參量變化過渡到一個臨界值時，經過漲落系統可能發生突變，即非平衡相變。那么，該系統將會由原來的混亂無序狀態轉變為一種在時間上、空間上或功能上的有序狀態。由於他對非平衡勢力學特別是耗散結構理論所作的重大貢獻，所以普利高津於1997年榮獲了諾貝爾化學獎。
一的時代，他的思想對今天科學技術的發展有很大的推動作用。

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