功率靜電感應電晶體

[拼音]：xietongxue

[英文]：synergetics

研究協同系統從無序到有序的演化規律的新興綜合性學科。協同系統是指由許多子系統組成的、能以自組織方式形成巨集觀的空間、時間或功能有序結構的開放系統。協同學一詞來源於希臘文synergós，意為共同工作。

簡史

協同學是20世紀70年代初聯邦德國理論物理學家H.哈肯創立的。60年代初鐳射剛一問世哈肯就注意到鐳射的重要性，並立即進行系統的鐳射理論研究。在深入研究鐳射理論的過程中，哈肯發現在合作現象的背後隱藏著某種更為深刻的普遍規律。他在1970年出版的《鐳射理論》一書中多處提到不穩定性，為後來的協同學準備了條件。1969年哈肯首次提出協同學這一名稱，並於1971年與R.格雷厄姆合作撰文介紹了協同學。1972年在聯邦德國埃爾姆召開第一屆國際協同學會議。1973年這次國際會議論文集《協同學》出版，協同學隨之誕生。1977年以來，協同學進一步研究從有序到混沌的演化規律。1979年前後聯邦德國生物物理學家M.艾根將協同學的研究物件擴大到生物分子方面。

原理

協同學研究協同系統在外參量的驅動下和在子系統之間的相互作用下，以自組織的方式在巨集觀尺度上形成空間、時間或功能有序結構的條件、特點及其演化規律。協同系統的狀態由一組狀態參量來描述。這些狀態參量隨時間變化的快慢程度是不相同的。當系統逐漸接近於發生顯著質變的臨界點時，變化慢的狀態參量的數目就會越來越少,有時甚至只有一個或少數幾個。這些為數不多的慢變化參量就完全確定了系統的巨集觀行為，並表徵系統的有序化程度，故稱序參量。那些為數眾多的變化快的狀態參量就由序參量支配，並可絕熱地將他們消去。這一結論稱為支配原理，它是協同學的基本原理。序參量隨時間變化所遵從的非線性方程稱為序參量的演化方程，是協同學的基本方程。演化方程的主要形式有主方程、有效朗之萬方程、福克－普朗克方程和廣義京茨堡-朗道方程等。

協同學的主要內容就是用演化方程來研究協同系統的各種非平衡定態和不穩定性（又稱非平衡相變）。例如，鐳射就存在著不穩定性。當泵浦參量小於第一閾值時，無鐳射發生（圖1a）；但當其超過第一閾值時，就出現穩定的連續鐳射（圖1b）；若再進一步增大泵浦參量使其超過第二閾值時，就呈現出規則的超短脈衝鐳射序列（圖1c）。

流體繞圓柱體的流動是呈現不穩定性的另一個典型例子。當流速低於第一臨界值時是一種均勻層流（圖2a）；但當流速高於第一臨界值時，便出現靜態花樣，形成一對旋渦（圖2b）；若再進一步提高流速使其高於第二臨界值時，就呈現出動態花樣，旋渦發生振盪（圖2c）。

方法

協同學中求解演化方程的方法主要是解析方法，即用數學解析方法求出序參量的精確的或近似的解析表示式和出現不穩定性的解析判別式。在分析不穩定性時，常常用數學中的分岔理論。在有勢存在的特殊情況下也可應用突變論。協同學也常採用數值方法，尤其是在研究瞬態過程和混沌現象時更是如此。

應用

協同學有廣泛的應用。到1983年底為止已被應用於工程技術、自然科學和社會科學的許多領域。

（1）自然科學：主要用於物理學、化學、生物學和生態學等方面。例如，在生態學方面求出了捕食者與被捕食者群體消長關係（圖3）。

（2）社會科學：主要用於社會學、經濟學、心理學和行為科學等方面。例如，在社會學中得到社會輿論形成的隨機模型（圖4）。圖中f(x)表示對某種輿論所持態度的概率,x表示對此輿論持不同態度的人的差值。

（3）工程技術：主要用於電氣工程、機械工程和土木工程等方面。

理論意義

協同學與耗散結構理論及一般系統論之間有許多相通之處，以致它們彼此將對方當作自已的一部分。實際上，它們既有聯絡又有區別。一般系統論提出了有序性、目的性和系統穩定性的關係，但沒有回答形成這種穩定性的具體機制。耗散結構理論則從另一個側面解決了這個問題，指出非平衡態可成為有序之源。協同學雖然也來源於非平衡態系統有序結構的研究，但它擺脫了經典熱力學的限制，進一步明確了系統穩定性和目的性的具體機制。協同學的概念和方法為建立系統學奠定了初步的基礎。

參考書目

H.哈肯著,徐錫申等譯:《協同學》,原子能出版社,北京，1984。(H. Haken,Synergetics,3rd ed.,Springer-Verlag,Berlin,1983.)

H.Haken,B.G.Teubner,Stuttgart,1973.

H.Haken， Dynamics of Synergetic Systems,1980.