新興演化理論的相關學說及其特性

自1925 年，薛丁格（Erwin Schrödinger, 1987-1961）、海森堡（Werner Heisenberg, 1901-1976）及其他物理學家突破了微觀世界中分子與原子結構的量子力學（Quantum）

科學研究後，物理學界就開啟了新一波的科學革命，而熱力學第二定律的出現更改變 了自牛頓科學以來時間沒有方向性的觀點（江濤、向守平合譯，1993；沈力譯，1990a，

1990b）；同時，量子力學與熱力學也間接促使生物學中分子生物學的研究與發展。因 此，在十九世紀中葉，原本根植於生物學的「演化理論」開始擁有不同於以往的詮釋 與探討（陳婷、徐中緒譯，1998：18-19）。

為此，普利戈津（Prigogine, 1980: 52）就曾經說，「十九世紀真是一個演化的世紀，

生物學、地質學和社會學…各學科都強調了演化的過程為『不斷增加複雜性的過程』」， 重視「演化現象」的研究與探討。尤其是熱力學第二定律的出現更宣告新興演化理論—

演化物理學的開始，而耗散結構論則是真正開啟描述自然環境從無序到有序、生物從 存在到演化的演化現象描述。

而Campbell（1985: 155）則明確地說，若討論「演化理論」作為有機組織突現改 變的新哲學觀點，它的支持理論應有熱力學、控制論與自組織理論（詳見表2-2 所示）：

表 2-2 新興演化理論之相關學說及其特性

理論基礎 因果特性的突現 組織的有機形式樣貌 量子力學 隨機的 單元素存在

牛頓力學 決定性的因果關係 機械實體 熱力學 非線性的因果與影響 負熵

控制論 － 資訊

自組織理論 迴遞的因果與影響 自我資訊 資料來源：出自 Campbell（1985: 155）。

陳朝福（2003：44-68）也歸納「演化理論」作為一個新科學思潮，它的基礎應包 含有耗散結構論、協同論、混沌理論、碎形理論、自我創生理論…等理論。他更指出，

雖然理論多元而分殊，每一理論都有其根源、基礎、適用範圍和特定時空條件；但他 認為，這些理論皆以「系統演化的發生與發展」為研究重點，分別從不同角度與脈絡 探討組織自我演化的問題，並為組織系統的演化過程、演化機制的解釋和詮釋提供了 重要的觀念與視角。

另外，黃永和（2001：10-11）在討論何謂「後現代科學典範」時，也提及：「自 愛因斯坦的相對論開始，科學界相繼發展出量子理論、混沌理論、自我組織理論與複 雜理論…等二十世紀的新科學理論，Gordon（1998）更並稱這些理論為『後現代科學』。」

可見這些理論帶出了一個相同的新科學典範。而學者 Best & Keller（1997）追溯所謂 演化「新科學」（Prigogine, 1990）則應奠基於：「熱力學、演化生物學與生態學、量子 力學與相對論、控制論與訊息論、混沌與複雜理論」這五大類理論，並分析道：「作為 後現代科學『有機演化』典範的起源，這五大類理論的概念應是相互一致的」。

至於Eve, Horsfall, & Lee（1997）在 Chaos, complexity, and sociology 書中提及「演 化」一詞的概念也以耗散結構論、混沌理論、自組織理論作連結說明。Wicken（1987）

的 Evolution, thermodynamics, and information — Extend the Darwinism program 書中則 以「能趨疲」、「資訊」與「複雜」等來自熱力學、訊息論、控制論與混沌理論…等的 概念說明生命的起源與演化的動力。Jantsch（1980）在《自組織的宇宙觀》（The self-organizing universe）書中更運用耗散結構論、協同學、控制論及自我創生理論來 說明社會文化演化和精神發展演化的綜合演化理論（曾國屏、吳彤、宋懷時、何國祥、

秦文彥譯，1992）。可見「演化理論」作為新興科學哲學觀點—為理解演化現象之核心

（Prigogine, 1980），與耗散結構論、訊息論、控制論、協同論、混沌理論和自組織理 論等有著密不可分的關係。因此，演化理論作為本研究的重要理論觀點，研究者將把

「耗散結構論、訊息論、控制論、協同論、混沌理論和自組織理論」納入為「新興演 化理論的相關學說」中一併介紹與說明。然而，因為上述各理論龐雜且部分涉及物理 學、數學科學計算…等，研究者礙於能力與時間無法對各理論原貌及數學、物理定理 部分進行深入討論，因此，研究者將僅從各理論淵源與重要概念梳理其理論脈絡、特 性，並將從其中歸納、整理出本研究「演化理論」之核心概念與演化理論之特性。茲 將各理論分述如下：

（一） 耗散結構論

在牛頓力學裡，過去、現在與未來的任何時刻都是一樣的；也因為力學沒有時間 性，「演化」是沒有太深的意義。但是，自從「熱力學第二定律」揭示出現實世界中「時 間的不可逆性」後，人們開始意識到：宇宙是真正在演化的（江濤、向守平合譯，1993）。 而普利戈津（Prigogine）的耗散結構論（dissipative structure theory）正是首次標示出 生命從存在到演化的自組織現象與生物是朝有序度演化趨勢的現象（徐輝，2004a）。

根據時間之箭之父克勞修斯Clausius（Rudolf Julius Emmanuel Clausius, 1822-1888）提 出的熱力學第二定律說：一個沒有和外界物質能量交換的孤立系統，描述系統狀態的 函數熵值（entropy）（或譯為能趨疲---即系統可變異的量或混亂的程度（Prigogine, 1980），會隨著時間推移而不斷增加，直到系統處於平衡態時，熵值將達到極大值，系 統也就不再變化（賴紹榮、周更生，2004）。基於此一定律，Clausius用「熵值增加」

對應說明了「時間的方向與其不可逆性」，也揭示出屬於「演化現象」不可或缺的特徵：

「時間的不可逆」。

而基於此一定律，Clausius（1865）甚至預言，如果宇宙是一個孤立的大機器，那 麼它正在逐漸緩慢下來，因為宇宙這個系統的有用能量正在無可避免地損失，它不可 能永遠運行下去，而是會朝向衰滅，直到到達宇宙的「熱寂」（heat death）狀態。換 句話說，Clausius 認為，真實的自然現象應是不會自發地進行有序演化，相反的，它 的演化過程應是趨於「無序」、組織化程度越來越簡單的方向，直到最後發展到熵值極 大，整個狀態達到均衡狀態的無序和混亂。

然而，在此同時，Darwin 所提出的生物學上的進化以及社會現象的演化，他們的 基本意義與現象卻正好相反－它們所呈現的演化內涵與演變趨勢卻是隨著時間通往秩 序、豐富和多元的體系發展（Prigogine, 1980: XII）。亦即，Prigogine 雖認同「時間不 可逆性」的觀點，但在演化方向上，他卻認為：在生物學上，生物演化的特色是往複 雜的結構與階層形成，而且，生物秩序的表現是兼具結構性與功能性的發展，因此，

生物組織會顯得越來越豐富、多元，而這與 Clausius 的主張：在熱力學中，孤立系統 的熵值會漸漸趨向極大值（即趨向最混亂度）有著明顯差異（Prigogine, 1980: 83-84），

也就是生物的進化或自然的演化現象都與熱力學第二定律：系統的時間之箭指向退化 有了鮮明且尖銳的對比。於是，為了解決這樣的矛盾，Prigogine 針對熱力學第二定律 提出了下列疑問：在似乎不可逆轉的、耗散的或趨向混沌的破壞性演化過程中，世界 上為什麼仍會有秩序和結構？秩序和結構如何可以在趨向混沌的破壞性演化過程中產 生？

最後，Prigogine 發現：假設一個系統能接觸到一些從外界流入的物質和能量，且 這些流入的物質和能量夠強的話，那麼，熱力學第二定律中的「破壞性演化過程」就 有可能會受到扭轉，並在有限範圍內，系統可以自發性地組成一系列的複雜結構。因 此，他開始研究能與外界交換物質與能量的「遠離平衡態系統」，並在這裡發現演化的 自我組織現象，架構出耗散結構論。於是，1969 年，Prigogine 在一場國際性的物理和 生物理論會議上正式發表「耗散結構論」（dissipative structure theory）。也因為此一成 就，Prigogine 在 1977 年獲得諾貝爾化學獎，有些學者甚至認為耗散架構理論所論述 的思想，可能代表下一次的科學革命，也認為 Prigogine 不僅改造了物理學，賦予物理 學一種新的文化內涵，更影響了包括教育、社會、經濟…等等社會科學的研究領域（汪 霞，2004）。

由Prigogine 所著的 From Being to Becoming — Time and complexity in the physical science 書中，Prigogine 依照「時間概念」的不同，將物理學區分為存在物理學（the physics of being）和演化物理學（the physics of becoming）（黃永和，2001；Prigogine, 1980）。所謂存在物理學是將屬於「靜態」的動力學敘述與「存在」關聯起來，內容包

括有古典動力學和量子力學；而演化物理學則連結不可逆性的熱力學敘述與演化現 象，內容則包括熱力學、自組織、以及非平衡變動（Prigogine, 1980）。

而在演化物理學中，Prigogine 的研究發現：在熱力學和統計物理學中，若將一個 開放系統從平衡態推到近平衡態（near equilibrium），再推到遠平衡態（far equilibrium）

的非線性區時，一旦系統中的某個參量變化值達到一定臨界值，系統便會開始從穩定 狀態進入不穩定狀態，而此時系統中任何非常小的擾動或漲落，都有可能被放大成破 壞結構的巨大波瀾，這就帶來了系統中種類與「本質」（nature）的變化過程或革命性 的變化過程；同時間，透過此擾動過程發生革命性的變化後，系統突然可以由原來的 混亂狀態轉變到另一種時間、空間或功能呈現有序的新狀態（沈力譯，1990a；陳克晶、

王貴友，1994；Prigogine, 1980）。而由於這是系統在遠平衡態的非線性區所形成的有 序結構，必須通過不斷地與外界交換物質和能量來維持自身的穩定性，因此 Prigogine 稱此為「耗散結構」；又因為這種開放系統能在外界條件的支持下，透過內部交互作用

（interaction）產生自我組織，所以又被稱為「非平衡系統的自組織結構」（方舟，2002；

常紫薇，2002；葉蕙棻，2003）。

因此，所謂「耗散結構」是指一個遠離平衡態的開放系統，由於不斷和外在環境 交換物質和能量，故而能維持其系統的平衡結構；而「耗散結構論」就是研究一個系 統從混沌狀態演化到有序狀態的機制、條件和特性的科學。它的基本特性與形成條件 可歸納如下（余自強，1992；李健源，2004；沈力譯，1990b；徐輝，2004a；常紫薇，

2002；陳朝福，2003；黃永和，2001；葉蕙棻，2003；嚴澤賢，1993；Jantsch, 1972; Prigogine,

2002；陳朝福，2003；黃永和，2001；葉蕙棻，2003；嚴澤賢，1993；Jantsch, 1972; Prigogine,