一、涨落
热力学的观点是:当系统处于稳定状态时,由于多自由度复杂体系中的每个粒子仍在不断运动,这种运动可能造成体系的状态在局部上与宏观平均状态有暂时的微小偏离,这些自发产生的微小偏离通常称为涨落。对于一个多自由度的复杂体系,内部出现涨落是不可避免的。由于宏观体系所受到的外界条件也或多或少地总有一些变动,因此,宏观体系的宏观状态总在不停地经受各种各样的扰动,这种扰动也成为宏观体系运动变化的客观原因。
二、涨落的作用
在热力学中,涨落具有重要的意义。在不同的系统中,涨落会起到不同的作用,比如说回复到系统的初始状态,或者由一个稳定状态通过涨落而迅速转化到另一种状态。如果存在非线性相互作用,那么系统不仅会在涨落的影响下远离热力学平衡态,还会生成两个或两个以上的稳定吸引子,如图5.1、图5.2所示。
图5.1 小球在稳定点附近的往复运动
图5.2 由于非线性而出现多个稳定吸引子
图5.1描述小球在稳定的山谷型吸引域中运动,可见,虽然最低点是稳定点,但小球并不总是停留在这里,而是在稳定点附近做往复的运动。如图5.2所示,在非线性因素的影响下,一方面会出现多个不同的稳定点,另一方面也有可能由于非线性作用而导致非线性涨落,使系统由一个稳定状态跃迁到另一个稳定状态,从而改变系统的结构与功能。在非线性因素作用下,由于随机涨落力的存在,有可能存在关于涨落的非线性相干,从而形成由一种状态向另一种状态的跳跃。