先说概念：
协同学就是研究在一个开放系统内，由序参数支配的从无序到有序转变的规律。（有点烧脑，慢慢看，能懂多少是多少，有兴趣的同学可以搜素一下生命规律，看似复杂的世界是由简单的规则支配的），掌握住这个关键的序参数就掌握了这个世界的奥秘。例如当温度降低到一定程度时就会出现电阻消失的超导现象（从无序耗能的电子流动到有序不耗能的电子流动）；再比如当温度升高到一定程度时，磁铁的磁场会消失（从有序的磁场到无序的磁场）；温度就是这两种现象的序参数（关键变量）。
这门科学是20世纪 70年代由德国斯图加特大学海尔曼· 哈肯教授创立的一门新兴的交叉学科 ,它研究一个开放系统通过内部的子系统之间的协同合作形成宏观有序结构的机理和规律。
1、协同学的建立与发展
（1）相似思想---洞察事物之间规律的相似性
协同学的建立与发展过程 ,可以发现一个很重要的思想—— 相似思想。相似是类比的基础 ,只有深刻地洞察到事物之间普遍存在的相似联系 ,才能找到隐藏在背后的基本规律。
（2）激光研究，发现协同自组织过程
协同学是从研究激光现象这种典型的非平衡相变开始逐步建立起来的 , 激光不是一些杂乱的波串 ,而是完全相同的、实际上长度无穷的波浪。 也就是说 ,一个固体激光器 ,在外界输入的泵浦能量较低时 ,激光器中的激活原子彼此独立地发出一系列不相干的光波 ,这时的激光器就象一只普通的灯 ,发出相位和方向都无规则的自然光。当泵浦功率增大到某一特定的值 (即阈值 )时 ,就会出现一种全新的现象 ,原子变成了同相振荡 ,发出相位和方向都整齐划一的单色光—— 激光 ,发射的光强 (即输出功率的大小 )随着输入功率的增大而急剧地增加。
哈肯的激光理论正是开拓发展非平衡态的基础。他还发现 ,艾根研究生物分子进化理论所建立的生物进化方程与他对激光所建立的方程极其相似。 也就是说 ,现在有两门截然不同的学科: 一方面是分子或生物进化 ,另一方面是激光模 ,两个截然不同的领域却由同样类型的方程所支配。哈肯认为“这不可能是出于巧合 ,在这些问题的背后可能有更基本的原理在起作用”。他敏感地意识到 ,非平衡相变是一种自组织过程 ,生成怎样的组织和结构是系统内部大量子系统协同作用的结果。 因此他开始考虑更多的其它系统 ,结果发现了越来越多的例子 ,比如贝纳德对流不稳定性、化学振荡和化学波等等。
在考察分析不同领域中非平衡有序结构形成的现象时 ,哈肯还发现在这些千差万别的学科中所出现的有序结构形成过程 ,与不同条件下激光的形成遵从着相同的数学方程 ,哈肯的认识由此产生了一个从个别上升到一般的飞跃。 哈肯概括了化学振荡反应、细胞粘菌的聚集、力学工程中的压曲、火焰、云街、斑马纹的形成、蝇眼的六角形图案等不同现象中有序结构形成的共同特点 ,即一个由大量子系统所构成的系统 ,在控制参量达到临界值时 ,子系统之间通过非线性的相互作用产生协同现象和相干效应 ,使系统形成一定功能的自组织结构 ,在宏观上便产生了时间结构、空间结构或时 - 空结构 ,出现新的有序状态。
（3）序参量---从无序到有序的关键
令许多科学家惊奇的是 ,为数很多的这类系统从无序过渡到有序状态时 ,它们表现出惊人的类似行为。这一点有力地表明 ,这些系统的功能服从一些相同的基本原理。这些系统都是由同样类型的序参量方程所支配。
序参量反映了系统内部状态 ,只要序参量是非零值 ,就意味着对称性起了质的变化 ,出现了有序。哈肯将序参量概念引入协同学 ,用它的变化来描述内部无序和有序矛盾的转化。在协同学中 ,序参量是系统演化过程中的主导力量 ,决定着系统的演化方向。
协同学抓住了不同系统中存在的共性 ,因而其应用范围十分广泛 。
2、协同学的应用
（1）生物学领域---竞争、合作、共生
在生物学领域 ,协同学不仅很好地解释了达尔文主义 ,而且还对其进行了补充完善。“物竞天择 ,适者生存”是达尔文主义的基本论点 ,这与协同学的基本原理极其相似 ,哈肯将其从生物界推广到非生物界 ,提出了广义达尔文主义。与此同时 ,哈肯认为 ,在严格的意义上来说 ,“适者生存”这一理论并不完美 ,因为 ,一方面生活在各自“生态小环境”中的物种不需要在相互之间展开激烈的竞争 ,另一方面自然界还存在着一种特别有趣—— 共生现象 (如一些鸟飞到鳄鱼张开的口中 ,“清理”鳄鱼的牙齿 ;蚂蚁把蚜虫当“乳牛” ) ,不同的物种相互协作 ,甚至只有这样大家才可能生存。
（2）关键序参数微小的变化会造成系统极大的变化（杠杆原理）
许多涉及动物群变化的过程 ,都可以用数学来描述 ,从而使协同学的数学方法可以应用于这些问题。在数学层次上 ,可以建立有生命自然界与无生命自然界中出现的事件之间意义深远的相似性。 结果表明 ,在有生命的自然界中 ,即使外界环境的微小变化也常能创造出完全新型的有序状态 ,也就是各种物种的全新分布。 当我们通过人工干预手段改变四周的环境时 ,可以预期发生相同的变化。例如把废水排入江河而致污染程度提高了 10% ,如果我们预期鱼群减少 10% ,那么未免想的太简单了。事实上 ,如在一个临界点上 ,污染程度哪怕只是增加一点点 ,鱼群就会完全死亡。在这里 ,我们不时遇到的一个协同学的基本原理就变得格外明显了 ,那就是: 在某个不稳定点 ,即使是很小的环境变化 ,也可能造成整个系统的极大变化。
（3）人类大脑---混沌的状态通过恍然大悟产生新的序参数
在关于人的大脑的工作原理方面 ,哈肯也运用协同学对其进行了探索 ,这里只以整块思维为例来加以说明。 整块思维 (如 ,象棋大师下棋时考虑的是全局 ,而无需研究每只棋子走法的细节 )是一种假说 ,已经获得了诸多事实的支持 ,协同学也对其作出了自己的说明。根据协同学的观点 ,创造性的工作有了一个新的解释。正像拼板游戏那样 ,出现在我们眼前的是一幅全新的完整图形。 在我们的大脑中出现了类似于意识相变的事 ,许多以前杂乱无章的东西突然具有了某种规律性 ,恼人的混乱思想突然变为令人宽慰的确定性。 新的洞见早就潜伏在意识之中 ,但它们是像闪电一样突然显现的。人们不能不注意到这样的印象 ,这里有着类似于我们从协同学的其他域中所知道的一种过程在起作用: 通过涨落 (恍然大悟 )出现的一个新的序参数 (也即新思想 ) ,能够制服、联系和支配各个方面 ,但这一切又显得完全是自组织的—— 我们的思想也自组织成新的洞见和新的知识。
（4）社会领域---乌合之众，受到序参数的支配
在社会领域 ,哈肯对“革命”的决定性机制进行了探讨。从协同学的意义上来看 ,似乎革命之前总是出现不稳定 ,也就是大量民众不再维护或不再坚决地维护现存的体系。此外 ,还有相互的易感性和相互的影响 ,这些也许是决定性的因素。如同也可以用数学模型来表明的 ,对统治体系的否定态度以排山倒海之势而来。 这种猛烈的来势更以现存体系的支持者越来越自我孤立和缄默而加强 ,从而有意无意地撤回了对现存体系的支持。 这里涉及的是一种放大或加强的效应 ,当现存体系的大多数支持者从内心和自发地背离这种体系时 ,这种效应表现得更加明显。革命 ,多半是破坏对称的一种不稳定。特别在群众游行示威中 ,可以很清楚地看到各种个人意见之间的相互激扬 ,对革命的集体要求。群众进入群体激愤状态 ,不可抑止的“该干点什么”的冲动爆发出来 ,诸如砸碎商店的玻璃窗、烧毁汽车等。在这种群体性愤激状态中 ,个人的逻辑思维看来已不再起作用。人人似乎都为一个序参数所支配 ,也就是被一个任意形成的口号所支配。
