Science 版 (精华区)

发信人: qpcwth (独翅鸟), 信区: Science
标  题: 3.4 分岔：岔道之窗 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年12月26日19:50:36 星期三), 站内信件

就象开进整体的短命窗口，分岔的放大不是导致秩序，就是导致浑沌。在普里高津的方
案中 ，〖HTH〗分岔——指分枝或分叉处的一个词——是一个根本性概念。当小小单个
 能量光子、外界温度微微起伏、密度微小改变，或者香港一只蝴蝶振动鳞翅时，通过迭
代， 可以放大到出现岔道的程度，系统沿一个新的方向发展，所以系统的分岔是至关重
要的一刹 那。在此期间，分岔点级联要么使系统瓦解，(周期倍化)通向浑沌，要么经过
一系列把新变 化与其环境相耦合的反馈环(如自催化、交叉催化和自抑制)，稳定到一种
新的行为。
一旦为其反馈所稳定，通过分岔的系统会抵御上百万年的进一步变化，直至某个新的临
界扰 动把反馈放大，产生新的分岔点。
在分岔点处，与环境有能量流通的系统实际上正赋予秩序一次“选择机会”。有些选择
的内 部反馈过于复杂，结果实际上存在无穷多的自由度。换言之，所选择的秩序太高了
，它简直 就是浑沌。另一些分岔点提供耦合反馈在此产生较少自由度的选择机会。这些
选择会使系统 表现得简单且规则。但这是虚伪的，因为象孤波那样的貌似简单的秩序中
反馈亦难以捉摸地 复杂。
活细胞演化中分岔的净结果，产生复杂而稳定地织成细胞环境的有机化学反应。这一反
馈环 的编织，正是普里高津所说的“通信”。通过此种通信，系统自身各部件保持密切
联系。
分岔点是系统演化中的里程碑，它们使系统的历史成形。我们自身分岔的历史，铭刻在
 我们具有斐波那契/分形尺度漂变的肺脏形态之中(见157页)。随着我们经历类似于鱼、
 随后的两栖动物和爬行动物诸阶段，我们过去的分岔证据沉积在我们的胚胎之中。
在使我们之为人的所有独特形态和过程中——即在细胞的化学反应和神经网络的形态中
—— 包藏着成千上万个分岔点，它们构成一个活生生的选择年表，在此年表中，我们作
为一个系 统从原始单细胞进化为我们现在的样子。
在我们人类系统过去的每个分岔点处，一种能流出现，其中可有许多种未来。系统经过
迭代 和放大， 一个未来得以择定，其它可能性一去不复返。因而我们的分岔点构成一
幅时间不 可逆地图。
图3.7 图中的虚线代表不稳定状态(浑沌)。实线是系 统在有能量流维持的稳定解或“定
态解”。该图可以表示多种不同的系统(如化学系统或生 物系统)。如虚线所示，随着能
流的增加，系统经过失稳点，在失稳点处，系统面临选择机 会。多数选择导致浑沌，有
些选择导致秩序。导致秩序的选择靠耦合迭代、创造联锁反馈网 而稳定下来。(横坐标
为“非平衡能流”；纵坐标为“解”。)
时间是无情的，但在分岔中，过去被不断轮回，过去在一定意义上被没完没了地保持—
—因 为它靠反馈所取的岔道得以稳定，系统在出现分岔的时刻，蕴含了精确的环境条件
。原始海 洋的遗迹，遗留在把我们细胞中的线粒体与围绕线粒体的细胞质相联结的化学
反应之中；爬 行动物时代的地貌，潜伏在我们大脑网状激活系统(它支配我们的警觉水
平)的结构之中。
因此，分岔的动力学表明，时间虽不可逆，却可再现。分岔的动力学还表明，时间运动
不可 度量。在分岔点上作出的每一抉择，都是放大某种小东西。尽管因果性每时每刻都
在起作用 ，但分岔的发生却无法预言。
普里高津指出，“这一必然性与偶然性的混合体构成系统的历史。”它还构成系统的创
造性 。系统放大微小变化的能力，是一根创造性杠杆。
生物系统通过衰减大多数微小效应而保持稳定，但需要高度灵活性和创造性的行为领域
例外 。在这里，系统保持对外界影响的高度敏感，维持一种接近浑沌的状态。单个蜜蜂
进入上千 只相互作用的同伴蜂群，能够略施舞技，指示富含花粉的花朵的方位，把整群
蜂都引向空中 。
在那些冻结过去分岔的“记忆”的地方附近，系统亦高度敏感。国家通常经过与强烈冲
突有 关的分岔而演变。因此，国家对复发那些分岔的某些信息特别敏感。报纸上的一条
通栏大标 题，就会把整个国家推向战争。
分岔敏感性概念还被用于解释奇妙的手征性现象。
手征性指手性，即我们生活在一个非对称世界里。海贝壳上的花纹，沿一个方向、而不
沿另 一个方向旋。重要的生物大分子，大多是左手性的。(简单说手(征)性是指手分左
手 和右手的基本特征。通过镜像操作使左右手互换的对称性称之为手征性。两个互为镜
像的 同分异构体，能使平面(线)偏振光的振动方向顺时针右旋和逆时针左旋，故有右手
性分子和 左手性分子一说。关于手征性的较好的讨论参见欧阳钟灿和刘寄星合写的《从
肥皂泡到液晶 生物膜》第五章，湖南教育出版社1994年。——译者注)在实验室里，能
够以相等 的概率产生左手性和右手性分子；实际上，很难使实验室化学反应具有非对称
性，除非你从 外部安插进某种手性。但这不是大自然中的情形。路易·巴斯德(Louis 
Pasteur)第一个研 究过手性问题，他认为，自然界中必定存在基本非对称性，但他始终
没能找到这种非对称性 的根源。自巴斯德以来，有种种理论解释手征性，但都不完全令
人满意。
最近，普里高津研究小组的成员在发表于科学杂志《自然》上的文章里，提出了一个解
答。 20世纪70年代，物理学家们惊奇地发现，原子粒子世界本身并不对称。当电子从原
子束缚中 挣脱出来时，它们表现为顺时针或反时针自旋。物理学家如今认为，上帝是左
撇子。然而， 基本粒子手性选择中涉及的能量，与生物大分子手性选择中涉及的能量相
比，是微不足道的 。科学家确信，基本粒子层次的左手性与生物大分子的左手性毫无关
系。
但是，如上所述，在远离平衡状态下极小的效应可得到放大。例如，几厘米液体间的微
小引 力差通常可忽略不计。但在贝纳不稳定性情形里，远离平衡湍动强烈放大这一引力
效应，导 致六角形贝纳花纹。
普里高津的同事柯奈普迪(D.K.Konepudi)认为，类似的事情也发生在电子自旋具有微小
优势 取向的情形中。在产生新分子的失平衡浑沌中，耗散系统会很快放大自旋中的微小
能量差， 把上帝之亚原子左手性投射到生物大分子层次。

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心事浩茫连广宇,于无声处听惊雷

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