确定可能导致不确定？北师大狄增如抖音导读《确定性的终结》

时间先于存在?生命违背热力学第二定律?确定可能导致不确定?10月7日,北京师范大学狄增如教授做客高山科学经典抖音直播间,为网友导读普里高津的名著《确定性的终结》,探讨了时间、混沌、确定性等话题。

狄增如是北京师范大学系统科学学院教授,珠海校区复杂系统国际科学中心主任,国际系统与控制科学院院士。主要研究领域为系统理论与应用、大数据分析、复杂网络及其在复杂系统中的应用等。

在此次《高山科学经典》抖音直播间导读中,狄增如首先对《确定性的终结》一书作者伊利亚·普里高津作了重点介绍。普里高津是世界著名的科学家,1977年,因为在非平衡热力学特别是耗散结构理论方面的工作,获诺贝尔化学奖。普里高津还和中国有着千丝万缕的联系,1986年受聘为北京师范大学名誉教授。狄增如的老师方福康就是普里高津的学生。

《确定性的终结》一书最初出版于1996年,全名为《确定性的终结:时间、混沌与新自然法则》,共包含九个章节。狄增如首先抛出了书中所提出的三大矛盾“理论上的确定性图景VS自由意志与不确定性”“微观上的时间反演不变vs宏观上的时间箭头”“热力学第二定律走向无序和死寂vs生命的产生与秩序的涌现”,并进行了讲解。

以热力学第二定律为例,对于一个孤立系统,它的演化方向一定是熵增的方向,也就是走向混乱和无序。如一个箱子左边充满气体,右边没有气体,隔板打开后,一定是左边的气体会逐渐遍布整个箱子,不会存在遍布整个箱子的气体再回到左边箱子。然而热力学第二定律却无法解释生命现象,如果时间箭头都是逐渐走向无序就不可能有生命。

如何理解这一从无序到有序的演化方向?普里高津的耗散结构理论给出了合理解释。何谓“耗散”?狄增如向抖音直播间的网友介绍,热力学第二定律研究对象是孤立系统,和外界没有物质和能量的交换。而如果想产生有序结构,这个系统就必须是开放的,必须和外界有很强的物质能量交换。也就是说要“耗散”外界的物质和能量来维持自己的有序结构,所以耗散结构理论研究的是开放系统。

依据普里高津的理论,当我们真正关心系统的问题,关心一个开放系统,远离平衡态的时候,会发现不可逆过程不仅仅存在着走向无序的过程,而且它有渐序的能力,它能够创造秩序,能够造就我们的生命。

耗散理论之外,混沌科学也是该书的一大主要内容。狄增如向《高山科学经典》抖音直播间的网友介绍,该理论认为即使有确定性的规律,但随着运动和演化,也可能产生不确定的结果。狄增如以“三体”问题举例,三个质量、初始位置和初始速度都是任意的可视为质点的天体,在相互之间确定的万有引力的作用下运动,并不能预测出其运动规律。

狄增如还介绍了普里高津对于时间的一些观点。普里高津试图从微观更深刻的层次来解释时间箭头的问题,他认为时间具有天然不可逆性;时间先于大爆炸。这些理论“获得了不少阶段性的成果,但目前为止还没有被学术界广泛的认可”狄增如补充说。

此次抖音直播间导读还设有讨论环节,由央视财经记者张然担任嘉宾主持。《确定性的终结》中文版的责任编辑、科学文化学者潘涛共同参与了讨论。潘涛回顾了《确定性的终结》中文版的出版经历,并介绍了普里高津的另外两部著作《从存在到演化》以及《从混沌到有序》,“三部曲”一起读,更有利于完整理解普里高津的理论体系。

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