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近几十年来,宇宙学的成果表明在总星系中存在着爱因斯坦假设的和谐与统一。

谱线红移、3°K黑体背景辐射等等大量观测事实,都表明总星系是一个统一的整体,应当而且必须从一个系统的角度来研究它的本质及其内在的诸种辩证关系。

非平衡态系统理论

六十年代后期,比利时的布鲁塞尔学派,西德的哈肯学派,以及日本、美国、法国的科学家先后提出有关非平衡态系统的一些理论,例如耗散结构、协同学、合作现象等等;这些我们统称为非平衡态系统理论。

这个理论可以作为我们把总星系当作一个宇观系统以研究其本质及其内在的诸种辩证关系的有力武器。

本文试图从非平衡态系统理论出发,运用辩证唯物主义基本原理,对宇宙学说中的一些辩证关系进行初步的探讨。

内、外宇宙概念的提出

为了便于把总星系作为一个宇观系统进行研究,我们首先在主观认识上，这里的“内、外”一方面是为了区分自然科学研究的部分宇宙的范围的内、外;另一方面是便于从系统观出发,在无限的宇宙中把总星系作为一个有限的宇观系统,研究其本质、运动规律及其与外界环境即外宇宙之间的辩证关系与相互作用。

这种认识方法是以有限的总星系与无限的宇宙之间的客观关系为基础的,同时也符合人类的认识规律。

内宇宙就是自然科学研究的宇宙部分(即总星系)。

对于目前来说,内宇宙大体上是以地球为中心的,半径达二百亿光年左右的宇宙部分(参见《把握自然发展的总画面》,《新湘评论》1982年第5期,第57页)。

视界面是既确定又不确定的。

确定它是为了更好地研究内宇宙的本质及其运动规律,如同天文学对内宇宙的“观测”大致是以地球为中心进行的一样,宇宙学乃至一切自然科学为了满足研究的需要,都要求确定自身研究的范围。

当然,现代宇宙学已开始探讨内宇宙之外的一些问题,如边界条件,内、外宇宙间能量与分子的交换等等;但是,这些问题涉及的终究只是靠近内宇宙附近的宇宙局部时、空,它们与内宇宙之和也远远不能与哲学研究的无限的宇宙相比拟,它们不过是能被或者将被人类“观测”到的宇宙部分。

外宇宙的问题主要是由辩证唯物主义哲学在科学地概括一切自然科学成果的基础上努力加以解决。

不确定视界面,是因为它将随着科学的发展向外宇宙无限地扩展。

“人的思维是至上的,按它的本性,使命、可叮能和历史的终极目的来说,是至上的和无限的;按它的个别实现和每次的现实来说,又是不至上的和有限的。

”(《马克思恩格斯全集》第20卷,第95页)视界面的这种既确定又不确定性正说明了人类认识的辩证法。

我们认为,在研究方法上,研究内宇宙是依据科学观测得到的观测事实,在此基础上得出科学理论;研究外宇宙依据的是有关内宇宙的科学成果,通过辩证思维将它们概括成为深入宇宙本质及运动规律的哲学命题。

因此对内宇宙的研究是探讨外宇宙的科学基础,而对外宇宙的研究又为研究内宇宙提供科学研究的指导性方法,体现了科学与哲学两个学科之间存在的辩证关系。

内宇宙在平衡态系统与非平衡态系统的统一中运动

通过科学观测,我们尚未发现内宇宙中存在任何完全封闭、处于绝对平衡态(即“热寂”)的宇观系统。

恰恰相反,在恒星世界里,我们观测到了双星、三合星和星团,在星系世界里,成双、成群集聚状态也是普遍的、主要的倾向(参见《宇宙漫谈》,湖南科技出版社1979年版)。

星系、星系团由于各自内部及相互之间的矛盾运动,形成了宇观系统运动形式的不同层次,这些层次间有着非线性的相互作用,是开放性的。

非平衡态系统理论指出,只有非平衡开放系统与外界交流能量与分子时,才能出现内部新的子系即产生质变。

内宇宙中各子系统的演化史就是内宇宙开放性及内、外宇宙间进行着能量与分子交换的最好证明。

同时说明环境对于系统或者整体对于部分有着不可忽视的作用,体现出了整体与部分既相统一又相区别、相互联系、相互作用的辩证关系。

内宇宙不但是具有开放性的,而且在它的各子系统之间也存在运动和发展的非平衡性。

甚至在内宇宙的结构上存在着破缺现象。

最近有人发现,内宇宙存在着一个巨大的“洞”,它的总面积约为内宇宙的百分之一,宽度约为三亿光年。

科学家认为由于范围十分庞大,空洞不可能由星系本身的运动造成,而可能产生于早期宇宙的密度涨落。

他们同时认为,巨洞里仍有可能隐藏着物质(参见《科学画报》1982年第7期,第6页)。

星系核

星体,星系和星系团等处于不同运动形式层次上的子系统,在它们的运动过程中,存在着信息上的相互影响与作用。

星系中活动最剧烈的部分是星系核,星系核有时会发生猛烈的爆炸,向外抛出大量的物质,少数情况下抛出的物质足以构成一个较小的星系——伴星系(参见《介绍几个河外星系》,载《自然杂志》1979年第11期)。

在宇观系统的相互作用中,甚至存在着同类相食现象。

美国麦克唐纳天文台的科学家发现了一个由两颗星相互围绕旋转的双星系统G61—29。

这两颗星的轨道非常接近,以致一颗星的外层物质已经被另一颗质量较大的星的引力剥掉,被吸到该星体上。

这较大的一颗星的超热的外层,由于吸引越来越多的物质,大概将发光100万年。

质量较小的那颗恒星将逐渐灭亡,它的被剥掉的物质中的一部分被抛入太空,成为构成新的宇观系统的星际物质(参见《宇宙中的同类相食》,载《自然杂志》1981年第12期)。

宇观系统运动过程构成的信息,在诸种物质相互作用力形成的场的舞台上,绘成了一幅与生命世界演化相类似的物理世界的图象。

通过一系列观测事实,我们知道在内宇宙各子系统的相互作用中,一些子系统衰落、灭亡了,而另一些子系统诞生、成长了。

这是宇观物质系统具有质与量上无限转化能力的充分证明。

以帕尔默为首的一批科学家最近声称,他们已经极其准确地发现了一颗正处于诞生过程中的恒星,即正在收缩中的一块位于猎户座天区、质量为太阳质量三倍的天体云(参见《射电望远镜发现第一颗原恒星》,载《自然杂志》1981年第5期)。

内宇宙中到处都存在着辐射及各种作用力。

无论是塌缩后的中子星,星体爆炸后形成的星云,还是“黑洞”或者行星解体形成的流星,它们都是内宇宙各子系统相互联系、相互作用产生的结果与在不同条件下的表现。

“所有这些发现可以认为:不稳定性,不固定性,不断的变化,这是宇宙发生的过程的最突出特点。

”(《热力学第二定律和宇宙发展问题》,载《科学与哲学》1980年第6辑)这就充分说明,内宇宙不但具有开放性,具有一定的结构层次性,而且在整体上是处于非平衡态的。

由于内宇宙整体处于非平衡态,所以它内部各子系统的运动、发展形式必然有所不同。

有些子系统会愈来愈远离平衡态,而另一些子系统却有可能产生不同程度的相对平衡态,这种平衡态宇观系统只是相对于产生着巨大局域性涨落的非平衡态宇观系统而言的,是非平衡态宇观系统的一种特殊表现形式。

非平衡态宇观系统在内宇宙整体运动的各个环节中,既是平衡态宇观系统发展的结果,也可能是向平衡态宇观系统转化的开始。

平衡态宇观系统和非平衡态宇观系统相互依存、相互作用、相互转化,使宇观系统保持着不断演化所需的条件。

作为内宇宙中各子系统运动的一种普遍形式,非平衡态宇观系统一方面由于运动过程中熵的不断增加而趋向于平衡态,放慢它的运动,逐渐减弱自身的信息作用能力。

另一方面,非平衡态宇观系统正是在与其它系统的相互作用、信息交换中,逐渐具有了自身内部各子系统之间非线性的协调同步相互作用能力,具有了与外界环境积极地交换物质与能量,不同程度的可以不断自我调节、自我更新的能力。

而作为内宇宙各子系统运动的另一种普遍形式,平衡态宇观系统,如太阳系一类在能量消耗过程中逐渐走向“热寂”的宇观系统,由于它们在内宇宙各子系统的相互作用中属于信息较弱的一方,所以必然受到外界环境中负熵流的影响,以至被信息较强的非平衡态宇观系统俘获、毁灭或者吞噬掉。

实际上,任何一个具体开放性的宇观系统,都是熵与负熵的统一体,都在平衡态与非平衡态的相互作用中运动。

恩格斯指出:“绝对的静止、无条件的平衡是不存在的。

个别的运动趋向于平衡,总的运动又破坏平衡。

”(《马克思恩格斯全集》第20卷,第68页)内宇宙各子系统的运动正是如此。

内宇宙中存在着大量信息较强的非平衡态宇观系统,由于它们不断地破坏平衡态宇观系统将内宇宙引向“热寂,”的趋势,使内宇宙在整体上始终保持开放性。

这种开放性保证了内宇宙各子系统之间、内宇宙与外宇宙之间能够不断进行物质与能量的交换运动,使内宇宙的各子系统间逐渐具备非线性的协调同步相互作用能力,能够积极地从外宇宙中不断吸取负熵流,趋向于具有不断自我调节和自我更新能力的耗散系统。