相干層次結(jié)構(gòu)理論與熱力學(xué)定律的統(tǒng)一重點(diǎn)

1、相干層次結(jié)構(gòu)理論與熱力學(xué)定律的統(tǒng)一楊 金 福（中國科學(xué)院 北京全三維動(dòng)力工程有限公司 北京 100080）摘要：在宇宙的諸多現(xiàn)象或事件的時(shí)域狀態(tài)變化過程及條件，都存在相互關(guān)聯(lián)，相互影響，相互作用的客觀規(guī)律。用相干層次結(jié)構(gòu)衍化過程來分析機(jī)理；同等尺度確定邊界、觀測結(jié)構(gòu)參數(shù)與把握相互排斥、相互耦合、相互融含的衍化結(jié)果來解決實(shí)際問題的法則；用時(shí)域條件來分析與描述客觀事物的發(fā)展過程及因果關(guān)系，并創(chuàng)建了相干層次結(jié)構(gòu)理論以及完成了熱力學(xué)定律的統(tǒng)一。同時(shí)采用結(jié)構(gòu)狀態(tài)熵函數(shù)的變化，既合理的解決了物理學(xué)的過程演化與生物學(xué)的進(jìn)化，各自存在時(shí)間之矢矛盾不可逾越的鴻溝問題；也提出了相應(yīng)的熱力學(xué)第六定律。關(guān)鍵詞：相干層

2、次結(jié)構(gòu)；熱力學(xué)定律；觀測尺度；結(jié)構(gòu)狀態(tài)熵；時(shí)域分析1前言宇宙的基本問題也就是怎樣正確認(rèn)識(shí)其客觀事物時(shí)域發(fā)展變化的規(guī)律問題。在不同的觀測尺度，就有不同認(rèn)識(shí)層次以及相適應(yīng)相干結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化，并且研究對象的結(jié)構(gòu)、功能和熵的行為就給我們展現(xiàn)了客觀事物時(shí)域發(fā)展變化或演化的一個(gè)完整圖像。自然屬性的非線性問題歸結(jié)為線性或時(shí)域分離的問題進(jìn)行簡化處理是很有局限性的，其中一個(gè)最關(guān)鍵的問題是時(shí)域狀態(tài)變化過程及條件分析的不完整，并且線性疊加原理已經(jīng)不再適用。過去人們經(jīng)常把一個(gè)復(fù)雜的非線性問題納入到線性理論框架中，這樣做的結(jié)果就不能得出非線性系統(tǒng)的變化規(guī)律。例如熱力學(xué)作為研究自然界的一個(gè)相對完整的理論體系，從大量實(shí)驗(yàn)事

3、實(shí)出發(fā)，具有高度的普遍性和可靠性，但它也有很強(qiáng)的局限性，不能反映出不同層次結(jié)構(gòu)物質(zhì)的變化特性，同時(shí)還忽略了客觀系統(tǒng)存在物性參數(shù)的測量尺度和不同層次結(jié)構(gòu)的相干行為，而這些物性參數(shù)相干的測量行為，在分析耦合、突變、相變、臨界、守恒及生物等諸多現(xiàn)象中則顯示重要的作用。因此，時(shí)域過程及條件的僵化處理和線性疊加的簡化都不能得出非線性系統(tǒng)的規(guī)律及真實(shí)特征，于是很多物理、工程等問題本質(zhì)和特征長期得不到正確的揭示與解決，從而阻礙了科學(xué)的發(fā)展。2相干層次結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)宇的內(nèi)涵是空間性，宙的內(nèi)涵是時(shí)間（向量）性。宇宙的結(jié)構(gòu)狀態(tài)在于宇和宙度量相互依存、連續(xù)變化、同時(shí)存在的物質(zhì)特征信息的時(shí)域耦合性。用宇宙物質(zhì)特征信息

4、的連續(xù)性、可觀測性和各向同性，論證宇宙相干層次結(jié)構(gòu)所具有的非線性時(shí)域耦合變化的守恒性。3相干層次結(jié)構(gòu)理論的論述31時(shí)域耦合的基本概念311物質(zhì)特征信息 物質(zhì)是宇宙所有現(xiàn)象或事件的普遍本質(zhì)，是獨(dú)立于意識(shí)之外又為意識(shí)所反映的客觀實(shí)在。特征是物質(zhì)存在形式變化的可測度，是在物質(zhì)存在形式變化過程中，不發(fā)生改變的那些性質(zhì)。信息則是物質(zhì)特征性質(zhì)的總稱。顯然，物質(zhì)特征信息就是描述某一現(xiàn)象或時(shí)間（簡稱事物）演化過程的標(biāo)度性質(zhì)。312系統(tǒng)、邊界及過程系統(tǒng)是指在同時(shí)觀測區(qū)域，內(nèi)涵有著可觀測尺度下各種物質(zhì)特征信息時(shí)域耦合的集合體。并且各種特征信息相互融含的作用狀態(tài)集合就也是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。如果該區(qū)域與外界有相互作用導(dǎo)

5、致物質(zhì)特征信息傳遞就為開放系統(tǒng)，否則就是封閉系統(tǒng)。邊界是能夠包絡(luò)選定區(qū)域尺度與信息的界限。如果能全部包絡(luò)選定區(qū)域尺度與信息的界限就是封閉邊界，相應(yīng)所封閉的區(qū)域就是封閉系統(tǒng)，否則就是開放邊界與系統(tǒng)。在選定的時(shí)域完整區(qū)間，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化規(guī)律則稱之為過程。313相干與層次相同觀測尺度所具有各種物質(zhì)特征信息載體的相互排斥、耦合及融含作用稱為相干，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)也稱為相干結(jié)構(gòu)狀態(tài)。系統(tǒng)在相同觀測尺度下形成的相干結(jié)構(gòu)狀態(tài)也稱之為層次，不同觀測尺度下形成的相干結(jié)構(gòu)狀態(tài)就形成不同的層次。顯然，相干是層次的要素，層次是相干的集合。314層次與尺度的級(jí) 層次與尺度各自屬性的相互對比就是級(jí)，初始觀測的尺度或?qū)哟螢?/p>

6、0級(jí)，對比相鄰放大的尺度為1級(jí)，相反的就是1級(jí)。315穿級(jí)與竄級(jí)開放系統(tǒng)之間，層次之間相同觀測尺度下，存在物質(zhì)特征信息為載體相干傳遞的結(jié)構(gòu)稱之為穿級(jí)相干結(jié)構(gòu)，層次之間不同觀測尺度下，存在物質(zhì)特征信息為載體相干傳遞的結(jié)構(gòu)稱之為竄級(jí)相干結(jié)構(gòu)。顯然，穿級(jí)結(jié)構(gòu)是層次結(jié)構(gòu)之間內(nèi)涵同尺度信載體相互依賴及融合作用的相干形式，竄級(jí)結(jié)構(gòu)則是層次結(jié)構(gòu)之間內(nèi)涵不同尺度信載體相互滲透及傳遞作用的相干形式。這里開放系統(tǒng)也含封閉系統(tǒng)的特征，但不具備封閉系統(tǒng)的邊界條件。穿級(jí)相干結(jié)構(gòu)的信息在于融合作用，竄級(jí)相干結(jié)構(gòu)的信息在于傳遞的方向性。316相干層次結(jié)構(gòu)與信息的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)變過程系統(tǒng)同時(shí)既存在相同和不同觀測尺度下，層次之

7、間發(fā)生物質(zhì)特征信息的相干作用，又滿足時(shí)域區(qū)間與外界其它系統(tǒng)銜接進(jìn)行物質(zhì)特征信息傳遞功能的系統(tǒng)就稱之為相干層次結(jié)構(gòu)。顯然，相干層次結(jié)構(gòu)是物質(zhì)信息與外界相互傳遞的開放系統(tǒng)。這里相同層次、相同尺度的信息相互傳遞過程稱之為轉(zhuǎn)換過程，相鄰層次相同尺度的信息傳遞過程稱之為轉(zhuǎn)化過程，相隔層次相同尺度的信息傳遞過程稱之為轉(zhuǎn)變過程，并且信息轉(zhuǎn)換過程是線性的，轉(zhuǎn)化過程是擬線性的，轉(zhuǎn)變過程則是非線性的。不同層次、不同尺度由于不具備自然的相干條件，所以不存在信息傳遞過程，但是，由于系統(tǒng)邊界存在穿級(jí)或竄級(jí)結(jié)構(gòu)的相干形式，物質(zhì)特征信息傳遞的不可逆性，將導(dǎo)致高密度信息觀測尺度減小，低密度信息觀測尺度增大的結(jié)果。這是相干層次

8、結(jié)構(gòu)理論的一個(gè)極為重要的結(jié)論。這個(gè)結(jié)論也說明相干層次結(jié)構(gòu)的變化過程，存在信息始終依賴于結(jié)構(gòu)及條件的完整性。相干層次結(jié)構(gòu)是以開放系統(tǒng)為內(nèi)涵，同時(shí)具備既有相同，又有不同層次與尺度的信息相干作用的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。這里相干的信息與相干層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息都在于時(shí)域區(qū)間的觀測尺度選擇和載體捕捉的同時(shí)性，并且穿級(jí)或竄級(jí)結(jié)構(gòu)的相干信息則在于傳遞的同時(shí)性和方向性。317觀測尺度與層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)觀測尺度是能夠捕捉準(zhǔn)確反映層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)整體特征參數(shù)的最小單位（或稱載體），層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)則是在觀測尺度下，正確描述層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)整體特點(diǎn)的狀態(tài)量。顯然，觀測尺度有其方向性，層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)則有著集合性。32相干層次結(jié)構(gòu)理論與數(shù)理

9、模型的建立321數(shù)理概念開放系統(tǒng)在選定的觀測尺度下，兩個(gè)及以上載體特征參數(shù)處于相互排斥、耦合及融含作用的結(jié)果，促使相干參數(shù)及層次結(jié)構(gòu)參數(shù)相應(yīng)的變化，這就是研究相干層次結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵，也是相干層次結(jié)構(gòu)變化機(jī)理的整體描述。對于自然結(jié)構(gòu)孤立的看是0，對比（客觀需要再選擇1個(gè)存在）的看是1，這就是辯證的概念。將自然結(jié)構(gòu)開放的看，就是孤立結(jié)構(gòu)的觀測尺度為0，對比的看是1，對稱的看同向度量相加是2，反向則歸0，客觀集合的數(shù)量上看就存在1+1=3，這就是相干的數(shù)理概念。同樣由于觀測尺度與相干層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)的相互依存的作用，則用相干的觀點(diǎn)來看相干層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)與觀測尺度，就會(huì)發(fā)現(xiàn)選擇其一（為觀測尺度）就具備相應(yīng)的方向

10、性，并且兩者之間也具有選擇同時(shí)性、方向排斥性和相干變化趨勢的恢復(fù)性，即只有兩者同時(shí)捕捉，同時(shí)確定才有意義。在相干層次結(jié)構(gòu)理論的數(shù)理模型上，客觀事物的時(shí)域分析基礎(chǔ)則在于選定0就是標(biāo)準(zhǔn)觀測尺度的信息，它有其初始檢驗(yàn)的公正性和嚴(yán)肅性，1就是存在等價(jià)于觀測尺度信息的度量。這里度是有發(fā)展的方向性，量是有結(jié)構(gòu)的空間性，同時(shí)需要具備捕捉的同時(shí)性。它們都有很強(qiáng)的同時(shí)對比性和參考性。相應(yīng)的正數(shù)1、2、3-n，就是描述層次結(jié)構(gòu)中存在相同尺度的信息，同向傳遞的數(shù)量集合性參數(shù)；負(fù)數(shù)1、2、3-n，也是描述層次結(jié)構(gòu)中存在相同尺度的信息，反向傳遞的對稱性和數(shù)量集合性。顯然，客觀得講，無論是正數(shù)，還是負(fù)數(shù)，各自都是具備0就

11、是1，1就是2，1+1并不等于2，而是等于3的特點(diǎn)，并且正數(shù)與負(fù)數(shù)等量相加恒等于零。這些就是宇宙的可觀測性、連續(xù)性及對稱性的數(shù)學(xué)描述。根據(jù)上述的數(shù)理論證表明，在相同尺度下，相干層次結(jié)構(gòu)中內(nèi)涵信息數(shù)量集合參數(shù)的時(shí)域繁衍變化率就是相干層次結(jié)構(gòu)的狀態(tài)熵（層次的級(jí)差），同樣在結(jié)構(gòu)狀態(tài)熵相同的條件下，有效觀測尺度對相干層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)的到數(shù)值，就是該有效觀測尺度對相應(yīng)相干層次結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)發(fā)展的觀測分辨實(shí)效率（觀測尺度的級(jí)差），這里要注意的是確定有效觀測尺度和觀測分辨實(shí)效率的初始性。顯然，從數(shù)學(xué)的意義理解，與互為到數(shù)，在零0或無窮大處互為奇點(diǎn)。但從物理概念辯證的去理解時(shí)就很清晰，即兩個(gè)參數(shù)內(nèi)在本質(zhì)上互為相

12、干依存在的基礎(chǔ)，外在形式描述上互為量化的相干影響，并且測量尺度參數(shù)與狀態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)只有數(shù)學(xué)形式上的互為到數(shù)的變換，而不存在描述物理概念上質(zhì)的互換性。因?yàn)闇y量尺度是相對時(shí)域區(qū)間的靜態(tài)量，而狀態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)則是相對時(shí)域區(qū)間的動(dòng)態(tài)量，即可以任意求導(dǎo)。數(shù)學(xué)上的互換性則是將觀測初始分辨實(shí)效率進(jìn)行擬熵處理的結(jié)果。這里每一個(gè)參數(shù)又是衡量層次結(jié)構(gòu)時(shí)域發(fā)展區(qū)間，對比存在級(jí)的尺度。可見孤立的、靜止的（這里零0或無窮大有其等價(jià)性）研究相干層次結(jié)構(gòu)是沒有實(shí)際意義的。顯然，只要確定了觀測尺度，相干層次結(jié)構(gòu)的相干參數(shù)就既有相互排斥的獨(dú)立性，又有相互依賴的耦合性，同時(shí)又具有相互融含作用的統(tǒng)一性，而結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)也就具備時(shí)域區(qū)間相干

13、發(fā)展量的集合性。顯然，相干層次結(jié)構(gòu)的時(shí)（t）域()結(jié)構(gòu)（）狀態(tài)熵()（），在是靜態(tài)線性可觀測結(jié)構(gòu)，是靜態(tài)無序結(jié)構(gòu)，是靜態(tài)有序結(jié)構(gòu)。由于的初始可觀測性的特征，所以，熵的變化率的意義就在于是動(dòng)態(tài)無序結(jié)構(gòu)，為動(dòng)態(tài)有序結(jié)構(gòu)，為動(dòng)態(tài)線性可觀測結(jié)構(gòu)，以此類推自然界的相干層次結(jié)構(gòu)變化可知。熵是相干層次結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的數(shù)學(xué)描述，并且每增加一階導(dǎo)數(shù)的熵值就代表系統(tǒng)沿測量尺度方向增加一個(gè)層次級(jí)，反之是降低一個(gè)層次級(jí)。322相干層次結(jié)構(gòu)信息守恒定律3221可觀測層次定律：相干層次結(jié)構(gòu)可觀測參數(shù)的相干作用過程，物質(zhì)載體特征信息轉(zhuǎn)換守恒，并且滿足線性疊加原理。它是在描述系統(tǒng)中存在物質(zhì)特征信息轉(zhuǎn)換的守恒定律。3222相干結(jié)

14、構(gòu)定律：相干層次結(jié)構(gòu)信息的變化過程，它是從可觀測尺度信息釋放系統(tǒng)減少的可用信息，等于接受系統(tǒng)同尺度量級(jí)轉(zhuǎn)換的有效信息、同尺度轉(zhuǎn)化的不可用信息和無法觀測潛在形式的可用信息之和，并且滿足相干信息的非線性守恒原理。這里，相干層次結(jié)構(gòu)存在熵流互補(bǔ)，熵流竄級(jí)的尺度越多，系統(tǒng)突變的信息就越大，反之也就越小。穿級(jí)結(jié)構(gòu)信息的變化程度在于相干作用強(qiáng)度，竄級(jí)結(jié)構(gòu)信息的變化性質(zhì)則在于傳遞方向。潛在可用信息的釋放也是有方向性的，對于輸出信息層次結(jié)構(gòu)的狀態(tài)熵是在減少，對于接收信息層次結(jié)構(gòu)的狀態(tài)熵是在增加，最終相干層次結(jié)構(gòu)擾動(dòng)結(jié)果則形成內(nèi)部熵流封閉鏈。顯然，穿級(jí)相干結(jié)構(gòu)的信息轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，雖然不滿足線性疊加原理，但是由于信息

15、轉(zhuǎn)化擬線性的性質(zhì)也就不會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的突變。另一方面，穿級(jí)相干結(jié)構(gòu)由于信息轉(zhuǎn)化存在的不可用信息，整個(gè)系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)換的熵也是增加的。3223維持結(jié)構(gòu)定律：相干層次結(jié)構(gòu)的變化過程，存在三級(jí)時(shí)域熵變結(jié)構(gòu)，并且每一個(gè)三級(jí)相干層次結(jié)構(gòu)的熵增過程，必然存在一個(gè)與該三級(jí)相干層次結(jié)相對應(yīng)的等熵減少的過程。這也就是客觀事物變化過程，存在時(shí)域區(qū)間的對稱性。顯然，這一定律是根據(jù)物質(zhì)時(shí)域信息連續(xù)的原則，進(jìn)一步說明信息傳遞的守恒性。3224邊界相干定律：相干層次結(jié)構(gòu)邊界的確定，要滿足相同觀測尺度下，結(jié)構(gòu)狀態(tài)的區(qū)域邊界穿透性、完整性和時(shí)域邊界的同時(shí)性。33相干層次結(jié)構(gòu)定律的數(shù)理方程非線性時(shí)域分析方程組：在開放系統(tǒng)中，系統(tǒng)內(nèi)的

16、每一個(gè)非線性控制（k）方程，就對應(yīng)一個(gè)外界的非線性（f）邊界條件，并且系統(tǒng)與外界存在時(shí)域相對應(yīng)的互補(bǔ)性，系統(tǒng)熵的變化就體現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)變化過程的方向性。34相干層次方程定律數(shù)理方程組的封閉性通過對非線性系統(tǒng)時(shí)域分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)狀態(tài)的發(fā)展與變化過程，存在三級(jí)相干層次互補(bǔ)循環(huán)對稱的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。 第一級(jí)是可觀測尺度同層（線性轉(zhuǎn)換為主ni）和相鄰層次（擬線性轉(zhuǎn)化為輔nj）的信息傳遞方程組，并且有nj個(gè)擬線性邊界條件。 第二級(jí)是相干層次結(jié)構(gòu)穿級(jí)（非線性轉(zhuǎn)化為主nj，擬線性轉(zhuǎn)換為輔ni）信息傳遞方程組，并且有nj個(gè)非線性邊界條件 第三級(jí)是不可觀測竄級(jí)（非線性轉(zhuǎn)化nj和線性轉(zhuǎn)換ni分離）維持相干層次結(jié)構(gòu)開放性的方程

17、組，要求有nj個(gè)非線性動(dòng)的邊界條件（互補(bǔ)方程組）。4相干層次結(jié)構(gòu)理論在熱力學(xué)中應(yīng)用 41非線性分析方程組的熱力學(xué)分解411可觀測性方程組，即第一定律的分解方程組：線性分析方程組：顯然，熱力學(xué)第一定律只適用同層次可觀測尺度的線性結(jié)構(gòu)，即每一觀測尺度下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)都是靜態(tài)的，也就是時(shí)域結(jié)構(gòu)狀態(tài)熵變化等于零，同樣可以說明正確有效地選擇系統(tǒng)層次可觀測尺度的充分和必要條件就是要求時(shí)域結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化熵等于零。熱力學(xué)第一定律指出了熱量是兩個(gè)物體之間交換的能量或傳遞能量的一種形式。該定律實(shí)際上也是信息線性轉(zhuǎn)換的互補(bǔ)方程組，外界時(shí)域傳遞給系統(tǒng)的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量和系統(tǒng)對外做功的總和，它只涉及到內(nèi)能和其它形式

18、能量的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。412可觀測性非線性熵增方程組，即熱力學(xué)第二定律的非線性方程組或可觀測相干方程組非線性分析方程組： 熱力學(xué)第二定律：描述在孤立系統(tǒng)中，無論起初是條件和歷史過程如何，熵總是會(huì)隨時(shí)間而單調(diào)增加，直到熱力學(xué)平衡態(tài)勢趨于最大值，從而指明了不可逆過程的方向。這個(gè)方向是孤立系統(tǒng)朝著均勻、無序、簡單化的退化方向發(fā)展。熱力學(xué)第二定律在方程組的結(jié)構(gòu)形式上雖然類似于熱力學(xué)第一定律的能量守恒，但是在能量的本質(zhì)上確是內(nèi)、外有別，是選定大尺度高層次結(jié)構(gòu)的線性能級(jí)的能量，向相對小尺度低層次結(jié)構(gòu)非線性能級(jí)的能量正向傳遞與轉(zhuǎn)化的過程，這也就是大尺度高層次高密度的熵級(jí)（高熵級(jí)）向相對小尺度低層次結(jié)構(gòu)低熵級(jí)傳

19、遞的熵?cái)U(kuò)散過程，其傳遞的結(jié)果使低可觀測的層次結(jié)構(gòu)的熵是增加的。可見，同一觀測尺度層次的能量滿足線性疊加條件，不同觀測尺度層次的能量就不能滿足線性疊加條件，其根本原因是能量或熵發(fā)生了竄級(jí)跳躍的擴(kuò)散現(xiàn)象?？梢姡瑹崃W(xué)第二定律的本質(zhì)是描述能量或熵由高級(jí)向低級(jí)正向傳遞的方向性。也就是說高級(jí)層次結(jié)構(gòu)與低級(jí)層次結(jié)構(gòu)，用相同可觀測的尺度衡量相等的熵，在正向傳遞以后存在熵?cái)U(kuò)散放大的效應(yīng)，并且傳遞的層次越多擴(kuò)散潛在熵差越大，相應(yīng)可用潛在的能量也就越大?？梢婌匾簿褪呛饬繉哟谓Y(jié)構(gòu)觀測尺度潛在內(nèi)能的狀態(tài)參數(shù)，它具有不同層次結(jié)構(gòu)用相同觀測尺度對比衡量的實(shí)際意義，因此，熵的絕對值沒有意義。例如熱力學(xué)第二定律的熵增就是選擇

20、孤立系統(tǒng)層次的初始狀態(tài)結(jié)構(gòu)為觀測尺度迫使該系統(tǒng)可觀測的尺度越來越小的不可逆過程，可見觀測尺度的與熵有同等的物理意義。即同一層次結(jié)構(gòu)熵增的同時(shí)也就伴隨觀測尺度減小（分辨率降低）的過程。顯然相鄰層次結(jié)構(gòu)（或觀測尺度）漸變的過程就是層次的相干結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的過程，相應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生突變，只有存在能量或熵竄級(jí)傳遞才具備觀測層次結(jié)構(gòu)突變的必要條件。413熱力學(xué)第三定律：在生物學(xué)的進(jìn)化論給出了一個(gè)完全相反的演化方向，即系統(tǒng)從無序到有序、從簡單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過程。非線性分析方程組：描述一個(gè)非線性開放系統(tǒng)，當(dāng)達(dá)到遠(yuǎn)離平衡態(tài)時(shí)，可發(fā)生突變，原來無序混亂狀態(tài)會(huì)轉(zhuǎn)變成一種時(shí)間、空間或功能有序的狀態(tài)。在探索

21、這一矛盾過程中，Prigogine發(fā)現(xiàn)了由無序到有序這一進(jìn)化的條件。他指出：這種狀態(tài)只有靠不斷與外界進(jìn)行物質(zhì)和能量交換（即靠耗散能量）才能維持，所以這種有序結(jié)構(gòu)被稱為耗散結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)產(chǎn)生的這種組織化被稱為自組織現(xiàn)象，這實(shí)際上也是相當(dāng)于第二定律的逆定律。因此，第二定律與第三定律是一對相干耦合方程。414熱力學(xué)第四定律又稱熵平衡定律：它反映了相同層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)具有擬線性時(shí)域邊界的共同特征。這個(gè)定律表明，每個(gè)處于熵平衡狀態(tài)的系統(tǒng)一定存在一個(gè)物理量熵或溫度，可以用于表征它的宏觀狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)為相同層次時(shí)，這個(gè)物理量取相同的數(shù)值，這個(gè)物理量就是熵或溫度。相干結(jié)構(gòu)平衡態(tài)為開放系統(tǒng)所達(dá)到的其宏觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)隨

22、時(shí)域邊界改變而結(jié)構(gòu)始終保證其相同狀態(tài)，但局部仍然存在相對不平衡的相干互補(bǔ)結(jié)構(gòu)。熵或溫度這個(gè)重要的物理特征參數(shù)為觀測于評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)狀態(tài)提供了理論依據(jù)，也就是1+1=3定律。擬線性方程組: 實(shí)驗(yàn)表明，兩個(gè)處于不同熵平衡狀態(tài)的非孤立系統(tǒng)互相熱接觸后，會(huì)達(dá)到一個(gè)新的共同的熵平衡狀態(tài)。類似地，對于三個(gè)處于熵平衡狀態(tài)的系統(tǒng)A、B和C，如果首先使A和B達(dá)到共同的熵平衡，再使B和C達(dá)到熵平衡，而且在后一種熵平衡情況下，B的狀態(tài)不變，那么實(shí)驗(yàn)事實(shí)也證明，最后當(dāng)A和C再接觸后，A和C的平衡狀態(tài)并不發(fā)生改變，處于同一共同的熵平衡態(tài)。這些實(shí)驗(yàn)事實(shí)可以簡明地概括為：與第三個(gè)系統(tǒng)處于熵平衡的兩個(gè)系統(tǒng)，彼此也必定處于熵平衡

23、。這個(gè)定律表述也與熱力學(xué)第零定律等價(jià)的。415熱力學(xué)第五定律：他是根據(jù)物質(zhì)連續(xù)變化的運(yùn)動(dòng)性而建立的熱力學(xué)基本定律之一。它給出了溫度趨于絕對零度時(shí)系統(tǒng)的熱力學(xué)行為。能斯特?zé)岫ɡ恚?906年，H.W.Nernst），在溫度起于熱力學(xué)溫度絕對零度時(shí)的等溫過程中，體系的熵值不變，即=0。不可能通過有限手續(xù)使一個(gè)物體冷卻到絕對零度，這個(gè)結(jié)論又稱為絕對零度不能達(dá)到原理。能斯脫定理只適用于晶體，而絕對零度不能達(dá)到原理具有普遍意義。因此，熱力學(xué)第五定律就以絕對零度不能達(dá)到原理作為它的標(biāo)準(zhǔn)表述，而把能斯脫定理作為這個(gè)原理的推論。這也從分說明，在完整的時(shí)域區(qū)間里，非線性系統(tǒng)的熱力學(xué)行為不可能無條件地轉(zhuǎn)化成線性系統(tǒng)

24、。416熱力學(xué)第六定律：熱力學(xué)的變化過程，存在三級(jí)時(shí)域熵變結(jié)構(gòu)，并且每一個(gè)三級(jí)相干層次結(jié)構(gòu)的熵增過程，必然存在一個(gè)與該三級(jí)相干層次結(jié)相對應(yīng)的等熵減少的過程。根據(jù)自然界物質(zhì)信息連續(xù)的原則，它著重研究整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各觀測尺度為載體之間的相干作用和時(shí)域邊界影響的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。熵的定義與觀測尺度的選擇是依賴于我們對客觀事物載體時(shí)域分析的認(rèn)知水平。因此，要描寫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，就要知道系統(tǒng)是如何觀測的，結(jié)構(gòu)、功能和熵參數(shù)變化過程的時(shí)域條件是什么？相干載體是物體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)層次，還是分子、原子的統(tǒng)計(jì)層次；還是天體運(yùn)動(dòng)、生物變化的層次等等。5結(jié)論在宇宙的諸多現(xiàn)象或事件的時(shí)域狀態(tài)變化過程及條件，都存在相互關(guān)聯(lián)，相互影響，相互作用的客觀規(guī)律。用相干層次結(jié)構(gòu)衍化過程來分析機(jī)理；同等尺度確定邊界、觀測結(jié)構(gòu)參數(shù)與把握相互排斥、相互耦合、相互融含的衍化結(jié)果來解決實(shí)際問題的法則；用時(shí)域條件來分析與描述客觀事物的發(fā)展過程及因果關(guān)系，并創(chuàng)建了相干層次結(jié)構(gòu)理論以及熱力學(xué)定律的統(tǒng)一。同時(shí)采用結(jié)構(gòu)狀態(tài)熵函數(shù)的變化，既合理的解決了物理學(xué)的過程演化與生物學(xué)的進(jìn)化，各自存在時(shí)間之矢矛盾不可逾越的鴻溝問題；也提出了相應(yīng)的熱力學(xué)第六定律。這在概念上是清晰的，實(shí)際應(yīng)用中也是有效的。. 用宇宙物質(zhì)載體特征信息的連續(xù)性、可觀測性、各向同性和相干作用的守恒性，論證相干層次結(jié)構(gòu)具有非線性的對稱性。根據(jù)研究對象時(shí)