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读《从混沌到有序》有感

第一篇：读《从混沌到有序》有感读《从混沌到有序》第四章有感在姜婉老师的指引下，我认真地拜读了《从混沌到有序》这本书，这本书是国际著名科学家、诺贝尔奖获得者普里戈金教授与斯唐热博士合写的一本关于当代自然科学哲学问题的重要著作。本书作者根据自然科学发展的最新成果，特别是耗散结构等非平衡系统自组织理论的新进展，讨论了自然界的可逆性和不可逆性、决定性和随机性、简单和复杂、进化和退化、有序和无序等一系列重要问题，对热力学第二定律作了新的解释，论述了“时间之矢”的意义，总结了近三百年来自然科学发展的历史，提出应把自然科学各个门类，自然科学和人文科学，中国和西方的文化传统结合起来，形成新的科学观和自然观。《从混沌到有序》第四章为能量与工业时代，主要讲述热力学与其发展过程，包括能量守恒定律，卡诺循环，热力学第一定律，第二定律，熵及其相关的理论，达尔文进化论等。不同于大学物理课程仅仅对理论的介绍，本章更注重热力学发展过程和相互的关系，给我们展现了极其生动活泼的科学发展过程及各理论之间的联系，使我们理工科的研究生了解科学的发展过程，对自然科学树立正确的观念，积极从事科学研究，这对我们研究生的学习和以后从事科研工作是特别有帮助的。对于我们研究生，宏观与微观是任何物质的两个方面，要求我们进行科学研究必须从宏观和微观的统一性去把握；耗散结构理论对我们进行科学选材有重要启示作用；自然科学的发展规律和过程、自然科学的哲学精神对我们进行科学研究很有帮助。我们就从这四个方面进行论述。宏观与微观的统一宏观和微观是相对的概念，是根据研究对象来划分的，一般视为大的系统为宏观，小的系统为微观。沿着微观尺度，科学正向粒子的深层结构及生物技术、生命科学开拓；沿着宇观尺度，科学正向人类征服宇宙的方向开拓。1847年，焦耳迈表述了热力学第一定律，揭示了各种能量间的转化关系。威廉·汤姆孙等人表述了热力学第二定律，揭示了热过程进行的方向和规律。玻耳兹曼的研究结果意味着，不可逆的热力学变化是一个趋向于概率增加的态的变化，而且吸引中心态是相应于最大概率的一个宏观态。以后，随着对热的本质的认识，由宏观进入了微观，将概论引入热力学，建立了统计热力学。热力学总结出来的经验定律根本不考虑物质的微观结构，所以有高度的普遍性，适用于一切物质，所研究的系统是一个连续体，用连续函数来描写，而且只讨论宏观量之间的关系，不深入讨论现象的本质。同时热力学主要研究平衡态和可逆过程；对于非平衡态和不可逆过程只给出定性的和方向性的估价，而且不能解决涨落问题。统计物理学是从物质的微观结构出发，对微观量求统计平均值。这个统计平均值就是热力学的宏观物理量。所以，统计物理方法建立了物体的微观状态和宏观状态之间的关系，讨论了宏观量的本质，解释了涨落现象和从非平衡态到平衡态的不可逆过程。当粒子数很大时，涨落很小，热力学和统计物理学的结果是一致的。但当系统的尺寸很小，粒子数较少时，涨落现象显着，或在相变临界点附近，热力学理论将不适用。所以，统计物理学是理论更严格、更抽象，适用范围更广泛的学科。既不要怀疑热力学的可靠性，它已经历了200多年的科学检验，很多热力学参量是可以直接测量的；同时也不要迷信统计物理学的万能性，因为从微观统计计算宏观特性常常遇到很大的困难。因此﹐只有把微观和宏观，动力学规律与统计学规律﹑决定性和随机性﹑必然性和偶然性结合起来﹐才能正确描述系统的量变与质变﹑无序与有序相互更迭的发展过程。宏观与微观是辨证统一的整体，两者既有联系，又有区别，相辅相成，相互补充，不可或缺。微观研究为宏观研究奠定基础，而宏观研究又可以带动和提升微观研究。宏观与微观是任何事物都具有的两方面，对于我们研究生来说，要把宏观与微观有机地结合起来，在宏观上，对以后的科学研究的方向要有全面的了解，能从整体上把握，在微观上，对所研究的课题有很深的理解，从细节着手。耗散结构理论对于一个与周围环境没有任何交换的孤立系统，熵流按照定义等于零。只剩下熵产生这一项，并且系统的熵只能增加或者保持不变。于是这里不再有把不可逆变化看作是可逆变化的近似的问题，增加着的熵相当于系统自发地进化。对一切孤立系统，未来就是熵增加的方向。有什么系统能比整个宇宙更“孤立”呢？这个概念构成了1865年克劳修斯对热力学两个定律所作宇宙学表述的基础：宇宙的能量是常量。宇宙的熵趋于最大。由克劳修斯，玻耳兹曼从热力学第二定律引出的结论与达尔文创立的生物进化论存在着尖锐的矛盾。因为，热力学第二定律揭示了自然界普遍存在着可逆和不可逆两种过程。它告诉人们：物质的演化总是朝熵增加、向混乱的方向进行。可是，进化论则告诉我们：生物的进化总是由低级到高级，朝熵减少、向有序的方向进行。前者给出了“宇宙热寂说”的结论，即退化的时间箭头，而后者则与之相反，给出了进化的时间箭头。