中图分类号:P4文献标识码:A文章编号:1008-925X(2012)06-0293-02
摘要:在阐述自组织原理的基础上,从自组织原理的四个必要条件出发探讨了气候变暖的原因,指出开放系统和远离平衡态是其前提条件,随机涨落是其诱发因素,非线性相互作用是其驱动力。
关键词:系统;自组织;气候变暖
自组织理论是20世纪六七十年代开始建立并发展起来的一种系统理论。它集中探讨了系统的演化问题。气候作为一个系统是人类生存和发展息息相关的要素,而如今气候变暖严重影响了人类的生存、生产、生活、国家的经济建设和发展以及整个地球的生态平衡。这就有必要运用自组织理论研究气候变暖的原因,以便从系统的角度宏观看待导致气候变暖的原因,帮助人们从系统视角制定气候变暖的对策。
一、自组织原理和气候变暖的内涵
(一)自组织原理的内涵
系统的有序结构,是从无序状态中产生的。所谓自组织,就是系统自己从无序走向有序结构的行为,具有这种行为的系统,称作自组织系统。一个系统,它可以与外界进行物质、能量和信息的交换,但不需要外界的命令和组织模式,内部要素自动地协调起来,自发地构成某种有序结构。即这种有序结构的形成,完全依赖于内部的要素,系统内部要素的质量、数量、运动量等的变化,都会引起自组织的现象。
它的研究对象主要是复杂自组织系统(生命系统、社会系统)的形成和发展机制问题,即在一定条件下,系统是如何自动地由无序走向有序,由低级有序走向高级有序的。自组织理论的演化条件为:1.系统必须是开放系统2.系统远离平衡态3.随机涨落4.非线性相互作用。它主要有三个部分组成:耗散结构理论、协同学、突变论。
(二)气候变暖内涵
全球变暖指的是在一段时间中,地球大气和海洋温度上升的现象,主要是指人为因素造成的温度上升。人们焚烧化石矿物生成的能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体,这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,能强烈吸收地面辐射中的红外线,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。
二、气候变暖原因自组织机理
根据自组织原理的四个演化条件探讨气候变暖的原因,以下是具体分析:
(一)气候变暖的前提条件:开放系统及系统远离平衡态
自组织原理指出:开放系统不是静态的、而是一个动态的系统。只有开放系统,不断与外界进行物质、能量和信息的交换,使系统处于远离平衡的状态,使系统向 减(负 )方向即有序方向演化。
开放的系统和远离平衡态是气候变暖的前提条件,气候作为一个系统,不断和人类改造客观物质世界的活动及结果进行物质、能量和信息的交换。人类实践活动要从自然界获取原材料等资源,以满足人类的各种需求。但是对于自然资源的过度需求,导致人类无节制的开采利用自然资源,比如人类为获取木材而过度砍伐森林、开垦土地用于农业生产以及过度放牧等活动。当自然界遭到如此对待和掠夺后,就会出现水土流失、土地出现贫瘠和沙漠化以及土地盐碱化等现象,生态环境失衡。生态环境远离平衡的状态给气候带来了严重的影响,于是气候变暖的现象出现。同时气候系统是开放性的,就不免要接受人类生产活动产出带来的物质、能量和信息。比如:人类燃烧煤、油、天然气和树木,产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温,使碳循环失衡,改变了地球生物圈的能量转换形式,导致气候变暖。
自组织演化的另一个条件是非平衡态。耗散结构理论表明“非平衡是有序之源”,这里的非平衡是指系统内部微观的差异性、分化性、不均等性等状态。
(二)气候变暖诱发因素:随机涨落
根据自组织理论,系统从无序走向有序的演变是通过随机涨落实现的。在远离平衡的非线性区,一个微小的涨落,就会通过相干作用而得到放大,形成宏观整体的“巨涨落”,使系统由不稳定态进入一个新的有序稳定状态。气候变暖的过程中,有很多涨落因素,有的来自内部,有的则来自外部,正是这二者的组合形成“巨涨落”,使气候系统进行演化。
诱发气候变暖的内部因素主要有:①地球周期性公转轨迹变动。地球周期性公转轨迹由椭圆形变为圆形轨迹,距离太阳更近。根据某科学家的研究地球的温度曾经出现过高温和低温的交替,是有一定的规律性的。②全球正在处于温暖期。
诱发气候变暖的外部因素主要有:①人口剧增、大气环境污染。近年来人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一,每年仅人类自身排放的二氧化碳就是一惊人的数字,其结果就将直接导致大气中二氧化碳的含量不断地增加,这样形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化。②海洋生态环境恶化因素。陆地活动场所产生的大量有毒性化学废料和固体废物等不断地排入海洋;发生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人类活动而引发的沿海地区生态环境的破坏等都是导致海水生态环境遭破坏的主要因素。③土地遭侵蚀、沙化等破坏因素、森林资源锐减因素、物种加速灭绝因素。④酸雨危害因素。酸雨给生态环境所带来的影响已越来越受到全世界的关注。酸雨能毁坏森林,酸化湖泊,危及生物等。
(三)气候变暖的驱动力:非线性相互作用
自组织原理指出:系统在远离平衡态的非线性区,内部结构出现了个体协作的相干性(协同性),个体间的相互作用,不再是线性相加,而是非线性的协同,从而导致无序到有序的转变。 开放的气候系统内部各要素之间存在许多非线性的相互作用,这是气候变暖的驱动力。
气候变暖是不同主体相互作用的结果,不是线性的,而是系统内部各要素互动和反馈的结果。气候变暖的过程包括物理过程也包括化学过程,包括人为因素也包括自然界自身因素。它是整个自然界内部各要素之间的非线性相互作用和相互反馈的结果,说明导致气候变暖原因的复杂多样性。
气候变暖的非线性作用体现在气候与人类活动的协同和双方的负反馈上。气候系统和人类两个主体通过人类的实践活动为媒介达到物质、能量和信息的交换。这些物质、能量和信息中的负面部分导致气候变暖,而气候变暖又对人类生产、生活产生阻碍甚至破坏作用。在双方的负反馈中,一方面为气候系统创造远离平衡态的演化条件;另一方面使气候系统走向有序结构。
三、结论
运用系统科学方法论中自组织原理分析了氣候变暖的原因,以全新的角度阐释气候变暖自组织机理。气候变暖是一个向有序方向演化的自组织过程,是气候系统和外部环境相互作用的基础上,气候和人类重新协调的过程。
参考文献:
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