先說概念：

協(xié)同學(xué)就是研究在一個(gè)開放系統(tǒng)內(nèi)，由序參數(shù)支配的從無序到有序轉(zhuǎn)變的規(guī)律。（有點(diǎn)燒腦，慢慢看，能懂多少是多少，有興趣的同學(xué)可以搜素一下生命規(guī)律，看似復(fù)雜的世界是由簡單的規(guī)則支配的），掌握住這個(gè)關(guān)鍵的序參數(shù)就掌握了這個(gè)世界的奧秘。例如當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)就會出現(xiàn)電阻消失的超導(dǎo)現(xiàn)象（從無序耗能的電子流動到有序不耗能的電子流動）；再比如當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，磁鐵的磁場會消失（從有序的磁場到無序的磁場）；溫度就是這兩種現(xiàn)象的序參數(shù)（關(guān)鍵變量）。

這門科學(xué)是20世紀(jì) 70年代由德國斯圖加特大學(xué)海爾曼· 哈肯教授創(chuàng)立的一門新興的交叉學(xué)科 ,它研究一個(gè)開放系統(tǒng)通過內(nèi)部的子系統(tǒng)之間的協(xié)同合作形成宏觀有序結(jié)構(gòu)的機(jī)理和規(guī)律。

1、協(xié)同學(xué)的建立與發(fā)展

（1）相似思想---洞察事物之間規(guī)律的相似性

協(xié)同學(xué)的建立與發(fā)展過程 ,可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)很重要的思想—— 相似思想。相似是類比的基礎(chǔ) ,只有深刻地洞察到事物之間普遍存在的相似聯(lián)系 ,才能找到隱藏在背后的基本規(guī)律。

（2）激光研究，發(fā)現(xiàn)協(xié)同自組織過程

協(xié)同學(xué)是從研究激光現(xiàn)象這種典型的非平衡相變開始逐步建立起來的 , 激光不是一些雜亂的波串 ,而是完全相同的、實(shí)際上長度無窮的波浪。 也就是說 ,一個(gè)固體激光器 ,在外界輸入的泵浦能量較低時(shí) ,激光器中的激活原子彼此獨(dú)立地發(fā)出一系列不相干的光波 ,這時(shí)的激光器就象一只普通的燈 ,發(fā)出相位和方向都無規(guī)則的自然光。當(dāng)泵浦功率增大到某一特定的值 (即閾值 )時(shí) ,就會出現(xiàn)一種全新的現(xiàn)象 ,原子變成了同相振蕩 ,發(fā)出相位和方向都整齊劃一的單色光—— 激光 ,發(fā)射的光強(qiáng) (即輸出功率的大小 )隨著輸入功率的增大而急劇地增加。

哈肯的激光理論正是開拓發(fā)展非平衡態(tài)的基礎(chǔ)。他還發(fā)現(xiàn) ,艾根研究生物分子進(jìn)化理論所建立的生物進(jìn)化方程與他對激光所建立的方程極其相似。 也就是說 ,現(xiàn)在有兩門截然不同的學(xué)科: 一方面是分子或生物進(jìn)化 ,另一方面是激光模 ,兩個(gè)截然不同的領(lǐng)域卻由同樣類型的方程所支配。哈肯認(rèn)為“這不可能是出于巧合 ,在這些問題的背后可能有更基本的原理在起作用”。他敏感地意識到 ,非平衡相變是一種自組織過程 ,生成怎樣的組織和結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)部大量子系統(tǒng)協(xié)同作用的結(jié)果。 因此他開始考慮更多的其它系統(tǒng) ,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了越來越多的例子 ,比如貝納德對流不穩(wěn)定性、化學(xué)振蕩和化學(xué)波等等。

在考察分析不同領(lǐng)域中非平衡有序結(jié)構(gòu)形成的現(xiàn)象時(shí) ,哈肯還發(fā)現(xiàn)在這些千差萬別的學(xué)科中所出現(xiàn)的有序結(jié)構(gòu)形成過程 ,與不同條件下激光的形成遵從著相同的數(shù)學(xué)方程 ,哈肯的認(rèn)識由此產(chǎn)生了一個(gè)從個(gè)別上升到一般的飛躍。 哈肯概括了化學(xué)振蕩反應(yīng)、細(xì)胞粘菌的聚集、力學(xué)工程中的壓曲、火焰、云街、斑馬紋的形成、蠅眼的六角形圖案等不同現(xiàn)象中有序結(jié)構(gòu)形成的共同特點(diǎn) ,即一個(gè)由大量子系統(tǒng)所構(gòu)成的系統(tǒng) ,在控制參量達(dá)到臨界值時(shí) ,子系統(tǒng)之間通過非線性的相互作用產(chǎn)生協(xié)同現(xiàn)象和相干效應(yīng) ,使系統(tǒng)形成一定功能的自組織結(jié)構(gòu) ,在宏觀上便產(chǎn)生了時(shí)間結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)或時(shí) - 空結(jié)構(gòu) ,出現(xiàn)新的有序狀態(tài)。

（3）序參量---從無序到有序的關(guān)鍵

令許多科學(xué)家驚奇的是 ,為數(shù)很多的這類系統(tǒng)從無序過渡到有序狀態(tài)時(shí) ,它們表現(xiàn)出驚人的類似行為。這一點(diǎn)有力地表明 ,這些系統(tǒng)的功能服從一些相同的基本原理。這些系統(tǒng)都是由同樣類型的序參量方程所支配。

序參量反映了系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài) ,只要序參量是非零值 ,就意味著對稱性起了質(zhì)的變化 ,出現(xiàn)了有序。哈肯將序參量概念引入?yún)f(xié)同學(xué) ,用它的變化來描述內(nèi)部無序和有序矛盾的轉(zhuǎn)化。在協(xié)同學(xué)中 ,序參量是系統(tǒng)演化過程中的主導(dǎo)力量 ,決定著系統(tǒng)的演化方向。

協(xié)同學(xué)抓住了不同系統(tǒng)中存在的共性 ,因而其應(yīng)用范圍十分廣泛 。

2、協(xié)同學(xué)的應(yīng)用

（1）生物學(xué)領(lǐng)域---競爭、合作、共生

在生物學(xué)領(lǐng)域 ,協(xié)同學(xué)不僅很好地解釋了達(dá)爾文主義 ,而且還對其進(jìn)行了補(bǔ)充完善。“物競天擇 ,適者生存”是達(dá)爾文主義的基本論點(diǎn) ,這與協(xié)同學(xué)的基本原理極其相似 ,哈肯將其從生物界推廣到非生物界 ,提出了廣義達(dá)爾文主義。與此同時(shí) ,哈肯認(rèn)為 ,在嚴(yán)格的意義上來說 ,“適者生存”這一理論并不完美 ,因?yàn)?,一方面生活在各自“生態(tài)小環(huán)境”中的物種不需要在相互之間展開激烈的競爭 ,另一方面自然界還存在著一種特別有趣—— 共生現(xiàn)象 (如一些鳥飛到鱷魚張開的口中 ,“清理”鱷魚的牙齒 ;螞蟻把蚜蟲當(dāng)“乳?！?) ,不同的物種相互協(xié)作 ,甚至只有這樣大家才可能生存。

（2）關(guān)鍵序參數(shù)微小的變化會造成系統(tǒng)極大的變化（杠桿原理）

許多涉及動物群變化的過程 ,都可以用數(shù)學(xué)來描述 ,從而使協(xié)同學(xué)的數(shù)學(xué)方法可以應(yīng)用于這些問題。在數(shù)學(xué)層次上 ,可以建立有生命自然界與無生命自然界中出現(xiàn)的事件之間意義深遠(yuǎn)的相似性。 結(jié)果表明 ,在有生命的自然界中 ,即使外界環(huán)境的微小變化也常能創(chuàng)造出完全新型的有序狀態(tài) ,也就是各種物種的全新分布。 當(dāng)我們通過人工干預(yù)手段改變四周的環(huán)境時(shí) ,可以預(yù)期發(fā)生相同的變化。例如把廢水排入江河而致污染程度提高了 10% ,如果我們預(yù)期魚群減少 10% ,那么未免想的太簡單了。事實(shí)上 ,如在一個(gè)臨界點(diǎn)上 ,污染程度哪怕只是增加一點(diǎn)點(diǎn) ,魚群就會完全死亡。在這里 ,我們不時(shí)遇到的一個(gè)協(xié)同學(xué)的基本原理就變得格外明顯了 ,那就是: 在某個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn) ,即使是很小的環(huán)境變化 ,也可能造成整個(gè)系統(tǒng)的極大變化。

（3）人類大腦---混沌的狀態(tài)通過恍然大悟產(chǎn)生新的序參數(shù)

在關(guān)于人的大腦的工作原理方面 ,哈肯也運(yùn)用協(xié)同學(xué)對其進(jìn)行了探索 ,這里只以整塊思維為例來加以說明。 整塊思維 (如 ,象棋大師下棋時(shí)考慮的是全局 ,而無需研究每只棋子走法的細(xì)節(jié) )是一種假說 ,已經(jīng)獲得了諸多事實(shí)的支持 ,協(xié)同學(xué)也對其作出了自己的說明。根據(jù)協(xié)同學(xué)的觀點(diǎn) ,創(chuàng)造性的工作有了一個(gè)新的解釋。正像拼板游戲那樣 ,出現(xiàn)在我們眼前的是一幅全新的完整圖形。 在我們的大腦中出現(xiàn)了類似于意識相變的事 ,許多以前雜亂無章的東西突然具有了某種規(guī)律性 ,惱人的混亂思想突然變?yōu)榱钊藢捨康拇_定性。 新的洞見早就潛伏在意識之中 ,但它們是像閃電一樣突然顯現(xiàn)的。人們不能不注意到這樣的印象 ,這里有著類似于我們從協(xié)同學(xué)的其他域中所知道的一種過程在起作用: 通過漲落 (恍然大悟 )出現(xiàn)的一個(gè)新的序參數(shù) (也即新思想 ) ,能夠制服、聯(lián)系和支配各個(gè)方面 ,但這一切又顯得完全是自組織的—— 我們的思想也自組織成新的洞見和新的知識。

（4）社會領(lǐng)域---烏合之眾，受到序參數(shù)的支配

在社會領(lǐng)域 ,哈肯對“革命”的決定性機(jī)制進(jìn)行了探討。從協(xié)同學(xué)的意義上來看 ,似乎革命之前總是出現(xiàn)不穩(wěn)定 ,也就是大量民眾不再維護(hù)或不再堅(jiān)決地維護(hù)現(xiàn)存的體系。此外 ,還有相互的易感性和相互的影響 ,這些也許是決定性的因素。如同也可以用數(shù)學(xué)模型來表明的 ,對統(tǒng)治體系的否定態(tài)度以排山倒海之勢而來。 這種猛烈的來勢更以現(xiàn)存體系的支持者越來越自我孤立和緘默而加強(qiáng) ,從而有意無意地撤回了對現(xiàn)存體系的支持。 這里涉及的是一種放大或加強(qiáng)的效應(yīng) ,當(dāng)現(xiàn)存體系的大多數(shù)支持者從內(nèi)心和自發(fā)地背離這種體系時(shí) ,這種效應(yīng)表現(xiàn)得更加明顯。革命 ,多半是破壞對稱的一種不穩(wěn)定。特別在群眾游行示威中 ,可以很清楚地看到各種個(gè)人意見之間的相互激揚(yáng) ,對革命的集體要求。群眾進(jìn)入群體激憤狀態(tài) ,不可抑止的“該干點(diǎn)什么”的沖動爆發(fā)出來 ,諸如砸碎商店的玻璃窗、燒毀汽車等。在這種群體性憤激狀態(tài)中 ,個(gè)人的邏輯思維看來已不再起作用。人人似乎都為一個(gè)序參數(shù)所支配 ,也就是被一個(gè)任意形成的口號所支配。