- 普利高津是谁？
伊利亚·普利高津是一位著名的比利时—美国物理化学家。他在1977年获得了贝尔化学奖，这是科学界最高的荣誉之一。普利高津主要研究的是非平衡热力学，这是物理学和化学的一个重要分支。
- 什么是热力学？
热力学是研究热能和其他形式的能量之间关系的科学。它研究热是如何产生、传递和转化的。在我们日常生活中，热力学无处不在。比如：
- 当你煮水的时候，热量从炉子传递到水中，使水变热并最终沸腾。
- 当你打开冰箱门时，冷气会流出来，这是因为热量从温暖的房间空气传递到了冷冰箱内。
- 汽车引擎将燃料的化学能转化为机械能，推动汽车前进，同时产生热量。
- 什么是平衡和非平衡状态？
在热力学中，平衡状态就像是一个安静的湖面。想象一下，当你往湖里扔一块石头时，会激起涟漪。但过一会儿，湖面又恢复平静了。这就是系统达到平衡的过程。
- 平衡状态：系统内部各个部分的性质（如温度、压力等）都保持不变，不会随时间发生变化。
- 非平衡状态；系统内部存在差异，各部分的性质不一样，可能会随时间发生变化。
举个例子：
平衡状态：一杯放了很久的咖啡，整杯咖啡的温度都一样，不再变化。非平衡状态：刚倒好的热咖啡，表面比底部凉，温度在不断变化。
- 什么是稳定状态？
稳定状态是指虽然系统处于非平衡状态，但其整体性质保持不变的情况。这听起来可能有点矛盾，但在自然界中很常见。
想象一条正在流动的河流：
河水一直在流动，所以它不是处于平衡状态。
但是，如果你每天在同一时间去看这条河，你会发现河水的流速、水位等大致保持不变。
这就是一个稳定的非平衡状态的例子。虽然内部一直在发生变化（水在流动），但整体上看起来是稳定的。
- 什么是信息？
在普利高津的研究中，信息不仅仅是我们平常理解的文字、图片或声音。在科学意义上，信息可以被理解为系统中的有序性或组织性。
举个例子：
一堆随意摆放的积木没有什么特别的信息。
但如果这些积木被整齐地堆成一座小城堡，那么这个结构就包含了信息—它告诉我们这不是随机的，而是有人精心设计和摆放的结果。
- 普利高津的发现是什么意思？
现在，让我们把这些概念组合起来，理解普利高津的发现：
“信息在处于非平衡但稳定的物理状态下的物理结构中，会自发产生。”
这句话的意思是：在一些特定的条件下，原本混乱的系统可以自己变得有序，而不需要外部的干预。这种自发产生的秩序就是普利高津所说的“信息”。
让我们用一个简单的例子来解释：
想象一个装满水的大浴缸。如果你用手轻轻搅动水面，会产生一些小漩涡，但很快就会消失。这就像是一个简单的平衡系统。
现在，想象你在浴缸的一端安装了一个小水泵，不断地往一个方向泵水。起初，水面可能会很混乱。但是慢慢地，你可能会发现水面上出现了一些稳定的图案，比如规则的波纹或旋涡。这些图案就是“信息”或“秩序”的体现。它们是在非平衡（水泵不断输入能量）但稳定（整体模式保持不变）的条件下自发产生的。
- 为什么这个发现很重要？
普利高津的发现颠覆了人们对自然界的传统认识。在此之前，人们普遍认为宇宙趋向于混乱和无序（这被称为“熵增原理”）。但普利高津表明，在某些条件下，秩序可以从混沌中自发产生。
这个发现对很多领域都产生了深远的影响：
- 生物学：它帮助我们理解生命是如何在原始地球上从简单的化学物质中产生的
- 气象学：它解释了为什么大气中会形成复杂的天气模式。生态学：它帮助解释生态系统如何保持平衡。
- 社会学：它为理解社会结构的形成提供了新的视角。在日常生活中的例子
- 让我们看一些在日常生活中可以观察到的，符合普利高津理论的现象：
- 沙丘的形成：当风持续吹过沙漠时（非平衡条件），沙子不是随机堆积，而是形成了美丽的沙丘（稳定的结构）。这些沙丘的形状和排列就是“信息”的体现。
- 河流的弯曲：河水不断流动（非平衡），但河道却形成了稳定的弯曲结构。这些弯曲不是随机的，而是遵循某些规律，这就是河流中的“信息”。
- 云的形成：大气中水分蒸发、凝结的过程是非平衡的，但云却能形成稳定的结构，如积云、层云等。这些云的形状和分布包含了气象信息。
- 交通流：在繁忙的高速公路上，虽然每辆车都在移动（非平衡），但整体交通流却能形成稳定的模式，如车流波等。这些模式就是交通系统中的“信息”。
- 城市的发展：城市不断有人口、资源的流入流出（非平衡），但城市结构（如商业区、居住区的分布）却能形成相对稳定的模式。这些模式反映了城市发展的”信息”。
- 对我们的启示
普利高津的发现给我们带来了一些重要的启示：
- 创造力的本质：创新和创造可能不仅仅是人为的行为，而是宇宙的一种基本特性。在适当的条件下，新的、有序的结构可以自发产生。
- 适应与进化：生命系统，包括人类社会，可能天生就具有适应环境变化并进化的能力。这种能力可能源于非平衡系统自组织的本质。
- 环境保护的新视角：生态系统的平衡可能比我们想象的更加脆弱。干扰这种非平衡但稳定的状态可能导致不可预测的后果。
- 问题解决的新方法：有时，为了解决问题，我们不需要强加外部控制，而是创造适当的条件，让系统自己找到解决方案。
- 对混沌的新认识：看似混乱的现象背后，可能隐藏着我们尚未发现的秩序和规律。
- 结语
普利高津的研究告诉我们，世界比我们想象的更加神奇和复杂。在看似混乱的现象背后，可能隐藏着令人惊叹的秩序。这个发现不仅改变了科学家对世界的理解，也为我们提供了一个全新的视角来看待周围的世界。
下次当你看到一朵云、一条河流，或者站在繁忙的十字路口时，试着想一想：你所看到的这些看似简单的现象，可能正是宇宙自组织能力的体现。在非平衡但稳定的条件下，信息和秩序正在不断地、自发地产生。
这就是科学的魅力所在：它能让我们用全新的眼光看待这个世界，发现平凡中的非凡。普利高津的研究不仅是对自然规律的深刻洞察，更是对人类认知边界的不断拓展。