【理论】协同学理论

协同学研究由完全不同性质的大量子系统(诸如电子、原子、分子细胞、神经元、力学元、光子、器官、动物乃至人类)所构成的各种系统。研究这些子系统是通过怎样的合作才在宏观尺度上产生空间、时间或功能结构的。

 协同学使用的基本概念主要有竞争,协同,序参量和支配。

 竞争,是协同学的基本概念。 在哈肯的各种关于协同学的著作的竞争是协同的基本前提和条件。如大量气体分子的系统中,分子之的频繁碰撞;化学反应中不同反应物之间的反应过程存在大量的反物分子之间的竞争;生态系统中各个物种之间的相互竞争种内种间竞争;社会中的各个集团之间的斗争;甚至思想、概念形成过程中同样存在不同思想、方法和概念之间的相互交流、批评和其他形式的竞争(如学派、观点之争,科学发现中的竞赛)。竞争是系统演化的最活跃的动力。这是因为,系统内部诸要素或系统之间的竞争是永存的,它虽然依条件不同可大可小,或强或弱,但由于运动的永恒,系统内部各个子系统之间的差异就是永恒的,因而它的存在和演化也是永恒的。换句话说,只要事物内部或事物之间存在差异,就会存在事物内部的各个子系统的或事物之间的竞争。事物发展的不平衡性实际上是竞争存在的基础。再加上系统诸要素或不同系统之间对外部环境和条件的适应与反应不同,获取的物质、能量以及信息的质量也存在差异,因而必定存在和造成竞争。而竞争的存在和结果则可能造成系统内部或系统之间更大的差异、非均匀性和不平衡性。从开放系统的演化角度看.这种竞争因而方面造就了系统远离平衡态的自组织演化条件(至少对这种演化条件起到了推波助澜的作用),另一方面推动了系统统向有序结构的演化。”

 竞争,甚至被称为万物之父,万物之王。

 协同概念在协同学中占据更重要的地位。哈肯多次强调协同学就是一门研究各个学科领域中关于合作、协作或协同的学说。这里的协同,有两种含义,狭义的协同意义,就是与竞争相对立的合作、协作、互助、同步等意义;广义的协同,则既包括合作,也包括竞争。

 所谓协同,按照哈肯的观点,就是系统中诸多子系统的相互协调的、合作的或同步的联合作用,集体行为。协同是系统整体性、相关性的内在表现。中国古代很早就有关于协同的模糊认识。《书。汤誓》说“有众率怠弗协”,讲的就是“协力同心”的意思;《太玄。玄数》说“声律相协而八音生”,也指明了音律的协同才能产生和谐美妙的声音的道理。其他如“积羽沉舟”“群轻折轴”、“聚沙成塔”等成语也都在不同方面表现了协同的道理以及协同的结果。

 换言之,自组织系统演化的动力来自系统内部的两种相互作用:竞争和协同。子系统的竞争使系统趋于非平衡,而这正是系统自组织的首要条件,子系统之间的协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大,从而使之占据优势地位,支配系统整体的演化。

  序参量概念和伺服概念是协同学的两个中心概念。序参量和系统内部大量子系统运动状态的相互作用过程就是伺服过程,即大量子系统的相互作用产生序参量,而大量子系统又伺服于序参量的过程。

 原来的序参量概念,最早是物理学家朗道为描述连续相变而引人的一个概念,即指示新结构出现、判别连续相变及其某些相变有序结构的类型和有序程度的概念工具。哈肯把它借用过来,代替熵概念作为处理自组织问题的一般判据。在哈肯看来,不论什么系统,如果某个参量在系统演化过程中从无到有地变化,并且能够指示出新结构的形成,反映新结构的有序程度,它就是序参量。

   (比如舞池的例子)

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