PDF《王玉明地理环境演化趋势的熵变化分析》

< dis,则dS > 0,系统与外 部之间的熵交换可减缓其无序化进程,但不能改变系统走向无序化的趋势.(3) 当且仅当 des <

0 且|des| > dis 时,dS < 0,系统的总熵值减少,系统处于向有序化演进的过程中;

11期 王玉明: 地理环境演化趋势的熵变化分析 此时系统与外部之间的熵交换,是外部向系统净输入低熵物质与能量和 (或) 系统向外部 净输出高熵物质与能量,而净输入的与净输出的均可看作是向系统输入了负熵流,也可理 解为是向系统输入了低熵流,前者净输入低熵、后者净输出高熵,均能减少系统中的总熵 值[6] .普利高津 (Prigogine, I.) 进一步深化创立了描述远离平衡态系统演化的耗散结构理 论,并提出dS < 0时,若系统偏离平衡态不远,处于近平衡态区域,最小熵产生原理会发 生作用,系统会向熵产生为极小的近平衡定态演化,系统的总熵变最后会变到为零,有序 度会逐步增大直至最终稳定下来;

若系统处于远离平衡态,则小的涨落会引起系统的突 变,引起宏观结构的形成和宏观有序的增加,形成有序的耗散结构[4] . 熵理论在生命科学、信息科学、宇宙理论、社会科学等领域均已得到广泛应用.薛定 谔(Schrodinger, E.) 用负熵概念解释生命现象,指出生命"有机体就是依赖负熵为生 的"[8] ;

香农 (Shannon, C.E.) 应用熵概念导出了与熵的玻尔兹曼 (Boltzmann, L.) 表达式完 全相同的信息熵公式,奠定了现代信息论的理论基础[9] .熵理论还被用于探讨宇宙的演化 与终结方式[3-6, 10] 、解释社会矛盾的产生机制及其演化方向与解决路径[11-12] 、讨论可持续发 展问题和经济系统演化[13-14] 等.在地理学研究中,钱学森1983-1992年多次提出应以系统科 学的方法研究地理系统,黄秉维建议开展陆地系统研究、发展地球表层学与地理科学[2] ;

蔡运龙认为复杂性研究是应对自然地理复杂系统方法论上的努力方向和可创新之处[15] ;

刘 宗超、孙莉用系统科学理论对自然地理系统进行分析并提出了熵变的唯象理论[16] ;

李天 瑞、潘玉君用耗散结构理论对自然地理系统进行了研究[17] ;

潘玉君等提出了地理环境的整 体性原理[18] ;

周成虎等从自然与人文综合的复杂地理系统模拟研究角度,对地理元胞自动 机(CA) 模型所涉及的基本理论与方法问题进行了系统探讨[19] ;

甘国辉、杨国安概括和展 望了复杂性科学在地理领域的应用 [20] ;

徐建华、高玉景探讨了地理系统演化的自组织途径 及熵标志等[21] ;

尹国康研讨了系统论思想在地貌学中的应用[22] ;

柳崇健等研究了熵流与大 气系统演变的关系[23] ;

王铮用耗散结构理论研究了河道演化[24] ;

徐国宾、练继建用耗散结 构理论分析了河流调整过程与河型转化过程的不同变化[25-26] ;

张京祥、崔功豪研究认为城 市空间结构演化中存在着自组织过程[27] ;

陈彦光深入研究了自组织系统的三个临界指标, 认为城市发展具有自组织系统的演化特征[28] ;

冯健研究了杭州市的分形演化和分维变化, 认为杭州市城市生长具有自组织优化趋势[29] ;

陈明星等用信息熵综合测度了中国的城市化 水平[30] ;

赵晶等研究了上海市城市土地利用结构的信息熵和均衡度,认为上海城市用地结 构正向均衡状态发展[31] ;

王宗明等利用信息熵分析了松嫩平原的土地利用结构演化[32] ;