普利高津, 当代很有哲学头脑的科学家, 因创建耗散结构理论, 获1977年诺贝尔奖金, 而其科学思想则更体现着一种不同于经典的一种新科学传统(纲领．范式)。这里拟对他的耗散结构理论和科学思想作一简要介绍，同时谈一点由此产生的联想，供大家参考。
一．普利高津的耗散结构理论
１．问题的提出
十九世纪，由于生产的发展，特别是由于蒸汽机的广泛应用，为了提高热机的效率，热力学开始建立和发展起来。1842年到1843年，由迈尔．焦耳．赫尔姆霍茨等人建立了热力学第一定律。1850年到1851年汤姆生和克劳修斯建立了热力学第二定律从而奠定了热力学的理论基础。热力学第二定律同传统物理学不同，它指出了在一个不与外界发生物质和能量交换的孤立系统中无论其初始条件和历史如何，它的一个状态函数熵会随时间的推移单调地增加，直到达到热力学平衡态时趋于极大，从而指明了不可逆过程的方向性，即“时间箭头”只能指向熵增加的方向。熵增加原理第一次把演化的观念．历史的观念引入物理学。
“熵”概念的提出，是十九世纪科学思想的一个巨大贡献，它的意义完全可以和生物学中的“进化”概念相媲美，十九世纪的热力学和生物学都涉及到世界运动变化的方向，即"时间箭头"的问题。但是，这两门学科所提出的“时间箭头”的方向却截然不同。热力学第二定律说明的是一个孤立系统朝着均匀．无序．简单，趋向平衡态的方向演化。这实际上是一种退化的方向。克劳修斯把这一理论推广到全宇宙，就得出了“宇宙热寂说”的悲观结论。而生物学描述的却是系统从无序到有序，由简单到复杂，由低级到高级，由无功能到有功能．多功能的有组织的方向发展，这是一个进化的方向。在生物界和人类社会中这种进化的现象最为明显。于是产生了一个克劳修斯和达尔文的矛盾，退化和进化的矛盾，似乎生物界包括人类社会遵循着与物理世界完全不同的规律，有着迥然不同的演化方向。
热力学和生物学之间的这一矛盾，引起了许多科学家的广泛注意。当代著名物理学家威格纳(Wigner)曾经说：“近代科学中最重要的间隙的什么？显然是物理科学和精神科学的分离。”柯伊莱(A.Koyre) 则指出，牛顿用他的经典力学“把分隔天体和地球之间的壁垒推倒，并且把两者结合起来，统一成为一个整体的宇宙。”但是他却把“我们的世界一分为二”，即分成一个物理世界．量的世界；一个生物的世界．质的世界，于是形成了两个世界．两种科学．两类文化，两者之间存在着巨大的鸿沟。怎样把两者统一起来呢？能否用物理学的观点来全面地解释生命的特点及其进化的过程，使生物学成为研究生命系统的“物理科学”实现自然科学的大统一？普利高津正是在深入探讨这些问题的过程中逐步建立起耗散结构理论来的。
２．耗散结构理论的基本观点
列宁说过：“自然科学的成果是概念的。”而从问题的提出到概念的形成，一般都要有一定的事实作依据。耗散结构概念的形成同样也不例外。
普利高津首先考察了不同系统在远离平衡态时的不可逆过程，发现这些过程与平衡或近平衡过程具有十分不同的图象。
著名的流体力学实验贝纳特(Benard)对流提供了一个远离平衡态的典型图象。一层流体，上下各与一恒温热源板接触，从底部加热，液体中形成温度梯度和热传导。不断加大上下温差，将系统推向远离平衡状态。当温度梯度达到一定的阈值时，系统就会突然由原来的热传导状态进入十分有组织的液体宏观流动态。从上面观察就会发现液体内出现十分规则的六角形对流元胞，形成一种稳定的有序的蜂窝状宏观结构。利用这种大规模的对流，系统加快了热从下向上的输运，加快了能量耗散。
激光是另一个远离平衡时形成宏观有序结构的典型。自然光和普通灯光是电子从高能位向低能位散乱跃跹的结果，其光波的频率．相位，方向都是无序的。激光则是以“光泵”输入能量，将内层电子人为地驱赶到外围高能位上，在达到一定的临界阈值时密集的高能电子便在瞬间向内层集体跃跹并产生同相震荡，从而获得了同一相位、方向和节律的单色光。同时，由于这种震荡是诸多电子同时发生的集体释能行为，因而此种情形下的光线便具有极高的能量、极好的方向性和极纯的单色性这样的激光。此时光场系统就处于一种非平衡的有序状态。
普利高津特别对化学中的贝洛索夫—札布金斯基(Belousov-habotinski)反应作了深入的分析。丙二酸在催化剂铈的作用下被溴酸氧化。当外加物在一定浓度范围内，即离平衡条件较近时，在均匀边界条件下，生成物均匀混合地分布在整个容器内，呈现出对称性最强的无序状态。适当控制某些反应物或反应物浓度，使反应条件远离平衡，就能出现各种不同的宏观协作现象。在一定条件下会出现浓度随时间周期性改变的化学振荡，周期为30秒可持续50分钟。在另一些条件下，浓度会呈现空间不均匀分布，形成一种空间结构，或者两者兼而有之，呈现空－时结构，即化学波。其他一些化学振荡反应也有类似的特性。
生物是一种远离平衡的高度有序的结构，要不断与外界进行物质和能量的交换即新陈代谢才能维持生命。即使是一个单细胞生物，其代谢功能也包括几千个耦合的化学反应，其中每一步反应被一种特殊的酶所催化，具有非常巧妙的配位和调节机制。
从上面一些现象中，普利高津发现在力学．物理学。化学和生物化学的不可逆现象中，确实也存在着与生物进化类似的第二类的演化方式，存在着从简单到复杂，从无序到有序，从对称到对称破缺的进化。 普利高津通过从平衡态到近平衡态再到远离平衡态的研究，而后发现，在一个开放系统中，在从平衡态到近平衡态再到远离平衡态推进的过程中，当到达远离平衡态的非线性区时，一旦系统的某个参量变化达到一定的阈值，通过涨落，系统就可能发生突变，即非平衡相变，由原来的无序的混乱状态转变为一种时间．空间或功能有序的新的状态。这种有序状态需要不断地与外界交换物质和能量才能维持，并保持一定的稳定性，且不因外界微小的扰动而消失。这种远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观的有序结构，普利高津称之为耗散结构。系统这种能够自行产生的组织性和相干性，称为自组织现象。因此普利高津又把它称之为非平衡系统的自组织理论。
耗散结构的概念是对比平衡结构建立起来的。普利高津在第一篇论述耗散结构的论文中就指出了两者的区别。他说：“平衡结构不进行任何能量或物质的交换就能维持。晶体是平衡结构的典型。?薄胺粗纳⒔峁怪挥型ü胪饨缃换荒芰?在某些情况下也交换物质) 才能维持。
普利高津指出，形成耗散结构至少需要以下四个条件。
第一．系统必须是一个开放系统。
根据热力学第二定律, 一个孤立系统的熵自发地趋于极大，随着熵的增加，非平衡总是趋于平衡态，有序状态会逐步变为无序状态。而对于开放系统来说，熵(Ｓ)的变化则可以分为两部分，一部分是系统本身由于不可逆过程（例如热传导．扩散．化学反应等）引起的熵的增加，即熵产生（ｄｉｓ），这一项永远是正的；另一部分是系统与外界交换物质和能量引起的熵流（ｄｅｓ），这一项可正可负，整个系统熵的变化ｄｓ就是这两项之和：
ｄｓ＝ｄｅｓ＋ｄｉｓ
根据熵增加原理，ｄｉｓ>=0(平衡态dis=0)而des 可以大于或小于零。如果ｄｅｓ小于零，其绝对值又大于dis,则
ｄｓ＝ｄｅｓ＋ｄｉｓ〈０
这表明只要从外界流入的负熵流足够大，就可以抵消系统自身的熵产生，使系统的总熵减少，逐步从无序向新的有序方向发展，形成并维持一个低熵的非平衡态的有序结构。这样，普利高津在不违反热力学第二定律的条件下，通过引入负熵流来抵消熵产生，说明了开放系统可能从混沌无序状态向新的有序状态转化，从而解决了克劳修斯和达尔文的矛盾，回答了科学上这个似是而非的问题。他把热力学和进化论统一起来，把物理世界的规律和生物世界的规律统一起来，为用物理学．化学方法研究生物学开辟了道路。
显然，开放系统仅仅是产生耗散结构的一个必要条件而不是充分条件。如果开放系统从外界引入的是正熵流而不是负熵流，那末将只能加快系统无序化的过程，而不可能形成新的有序结构。
第二．系统应当远离平衡态。
普利高津根据最小熵产生原理指出，不仅系统在平衡态时自发趋势是趋于无序，在近平衡线性区时的系统，即使有负熵流的流入，也不能形成新的有序结构，而只能是逐步趋于平衡，导致有序性的破坏。系统只有远离时才具有新的规律性，才有可能形成新的有序结构。只有在远离平衡的条件下，系统才可能在不与热力学第二定律发生冲突的条件下向有序．有组织．多功能方向进化。因此，他提出了“非平衡是有序之源”的著名论断。
第三．系统内部各要素之间存在非线性的相互作用。普利高津说：对于形成耗散结构所必须的另一个基本特性是在系统的各元素之间的相互作用存在着一种非线性的机制。”这种相互作用使各个要素之间产生相干效应和协调动作。加外，由于各要素之间的关系是非线性的，因此，只能用非线性方程来描述运动状态。非线性方程必然存在多个解，其中有些解是稳定的，有的解是不稳定的，从而使系统演化发展可能出现几种不同的结果，这就产生了进化的多样性和复杂性。这里的数学工具主要是非线性方程的分支理论。
第四．系统从无序向有序演化是通过随机的涨落来实现的。涨落在不同条件下起着不同的作用。对于处在近平衡区的系统，涨落引起了在相空间中系统运动轨道的混乱，将导致无序。而对于远离平衡区的系统来说，涨落却成了促使系统从不稳定的定态跃迁到一个新的稳定的有序结构的因素，是形成耗散结构的杠杆。普利高津说：“令人惊奇的是，同样的过程在接近平衡时导致结构的破坏，而远离平衡时却可能导致结构出现”通过涨落导致有序，是耗散结构的另一个重要结论。
３．耗散结构理论的实际应用
耗散结构理论在各自然科学和社会经济各个领域的研究中都得到广泛的应用。
生命起源是一个极其复杂的问题。蛋白质是构成生物的基本成分，它的聚合物大分子链是由许许多多小单元高度有规律的组织起来的.各类单元有特定的功能并处于特定的部位.生物体内这种高度的组织性如果发生一点混乱都将引起严重后果。我们可以把这种特定的排列作为这些集合体的各种可能排列的一种，假如各种排列的概率相同，那么这种特定排列出现的概率几乎等于零只有经过宇宙年令那样长的时间才会出现一次。这就是法国生物学家莫诺(Monon) 为什么说生命的产生是绝无仅有的偶然事件的原因。普利高津等人运用耗散结构理论来讨论时指出，这种生物大分子链的出现并不仅仅是概率的结果，而是在远离平衡态的条件下，系统内部的自我组织，协调一致产生的。因此它是地球长期演化的必然产物,而并不是纯粹的偶然事件。因此，可以看到，耗散结构理论的发展， 对研究生命起源这样基本理论 问题将会起重要作用。 普利高津认为城市也是一种耗散结构，城市每天要输入食品原料．燃料，同时要输出产品和废物，这样才可能生存下去，保持一定有序状态，否则就会趋于混乱乃至消亡。布鲁塞尔学派不少人用耗散结构理论研究城市的演化，交通运输的发展等社会经济系统问题并取得成果。
二．普利高津的科学思想
普利高津的耗散结构理论开创了自组织现象研究的先河，不仅对物理学．化学．生物学的发展有重要意义，而且在科学思想的发展史上也占有重要地位。他的科学思想，代表了一种不同于经典科学传统的新的传统，在爱因斯坦．玻尔之后，把对经典科学传统的批判推向了一个新阶段。 所谓经典科学传统就是以牛顿为代表的经典科学为基础的牛顿传统或牛顿纲领，它的基本内容是以下一些基本原则或基本信念：
１．机械论。自然界的各种运动形式本质上都是机械的，自然界的各种现象都可以用机械力学来解释。牛顿力学是整个自然科学的基础。经典力学的适用范围没有界限，经典力学本身也是十分完备的。
２．粒子论。自然界的各种物体都是由各种微粒组成的，最小的微粒（原子）不可分，即没有结构。原子既不能创造，也不能消灭，它的质量是不变的。世界是粒子一象性世界。
３．实在论。微粒．物体．各种自然现象都是实在，它们独立于我们的感觉和认识而存在。科学的任务是如实地认识实在的本来面貌，而不附加任何多余的东西即主观的东西。
４．连续性观念。自然界是连续的世界。自然界的运动变化是连续的，时间与空间也是连续的。自然界不可能从一个环节跳跃到另一个环节，而只能从一个环节逐渐过渡到相邻的环节。能量．时间与空间都没有最基本的单位，从理论上讲它们都可以取任意值。
５．绝对时空观。绝对运动是存在的，与此相联系，绝对时间与绝对空间也是存在的。绝对时间是同物质无关的均匀流逝，是一种延续性。绝对空间是同物质无关的．不变的空容器。
６．单值决定论。自然界的变化具有严格的规律性，这种规律性具有严格的．精确的决定论性质。我们若知道某个系统的初始条件，就可以唯一地确定该系统在某一时刻的状态。
７．可逆性观念。自然界本质上是可逆的，不可逆只是一种假象。从现在追溯过去和从现在推测未来都是相同的。时间只是描述可逆运动的没有方向即没有箭头的几何参量。牛顿方程是时间反演对称的，它揭示了自然界可逆性的本质。
８．简单性观念。自然界（特别是无机界）本质上是简单的它所呈现出的一些复杂性只是表面现象，完全可以用一些简单的规律来解释。科学的任务就是利用这些简单的规律来揭示自然界的简单性。
９．精确性观念。我们对实在物理量的测量是可以十分精确的，随着测量手段的完善，我们还可以不断提高测量的精确度。在这种精确测量结果基础上所得出的结论，也应当是精确的。精确度是科学成熟度的重要标志。
１０．分析原则。整体等于各部分之和，认识了各个部分的性质，整体的性质也就昭然若揭。所以分析方法是科学研究的主要方法。 这些基本观点形成为一种体系，产生了一种综合的整体效应,它统治着科学家的思想长达几个世纪。这个传统无论从历史来看，还是从现在来看，都有相当的合理性。近代科学的各种辉煌成果，几乎全都是在这个纲领的指导下获得的。
但是牛顿纲领不可能是认识的终极阶段和不包含局限性的绝对真理。随着科学的发展，牛顿传统的局限性日益明显。特别是爱因斯坦的相对论和哥本哈根学派的量子论的创立，对牛顿的绝对时空和质量不变的观点以及机械的单值决定论．认识的精确性原则以至实在论原则进行了批判或提出了挑战。而普利高津更进一步指出，不仅相对论．量子力学向牛顿纲领提出了挑战，其实１９世纪的热力学就提出了经典科学的非普适性。因为热力学同传统物理学不同，它提出了物态变化的不可逆性。普利高津的耗散结构理论是热力学的逻辑发展，所以，他对经典科学传统的特点和缺点有深刻的理解，并能在关键问题上提出新思想，对现代科学传统的形成作出独特的贡献。
普利高津用历史的观点分析了从经典科学传统到现代科学传统的变革过程，指出这场革命的主要表现是：从可逆性到不可逆性．从稳定性到不稳定性．从线性关系到非线性关系．从存在到演化．从机械决定论到非决定论．从简单性到复杂性．从一元的世界到多元的世界．从封闭系统到开放系统．人在认识自然的过程中从旁观者到参与者．从分析到新的综合．从西方传统与东方传统的脱离到两者的结合，等等。下面对其中的一些方面对普利高津的科学思想作一些简要的介绍和评述。
１．从存在到演化
存在和演化, 这是世界各种事物的两种形态, 存在是演化的结果, 演化是存在的演化, 没有离开演化的存在, 也没有离开存在的演化。但是从人们认识逻辑来说，总是先有对存在的认识，而后再认识其演化。恩格斯在谈论近代自然科学早期的研究方法时说：“必须先研究事物，而后才能研究过程。”
关于存在的科学，也就是关于结构的科学。近代科学是以研究结构为主的。哥白尼的《天体运行论》讲的是太阳系的结构，维萨留斯的《人体的构造》讲的是人体的结构。以后物质结构．生物结构．地质结构都是近代科学研究的主要领域。但是随着科学自身的发展，就必然要进入这种结构的产生和演化问题的研究。在科学史上，首先进入这种研究的是地质学．天文学和生物学。正是十九世纪以来科学研究的这种转化成了唯物辩证法自然观产生的自然科学基础。
可是在经典物理学中，却忘记了演化，也就是忘记了时间，忘记了时间箭头。经典物理学一直保留着时间的概念，但无论是牛顿力学．麦克斯韦电磁理论，以至相对论．量子力学，如普利高津所指出，“引入时间的方式有很大的局限性....这些方程对于时间反演t→-t 是不变的”。
那末，是不是物理学和化学就没有一个从存在到演化的过程呢? 不。２０世纪的物理学和化学发展的历史，就是重新发现时间的历史。普利高津就是一位重要的时间的重新发现者。
重新发现时间, 就是重新发现自然界的不可逆性。在经典力学和量子力学中，它们的基本的物理定律，例如牛顿运动方程和薛定谔方程，对于时间来说都是可逆的，对称的。而不可逆性．非对称性则被视作是由于对初始条件不够了解时产生的一种幻象，是一种令人厌恶，应当加以抛弃的东西。例如在经典物理学中，不可逆现象对提高热机效率是有害的，必须加以排除。在理论计算中，不可逆过程也是令人心烦的，应当设法化为似稳过程才便于计算，等等。然而，传统物理学强调的时间可逆性和对称性往往与实践经验和其他科学所揭示的客观现象发生矛盾。在日常生活经验中，我们发现把两种液体倒入同一容器中，一般都会经过扩散变成某种均匀的混合物而不会自行分开。热的传导．电的流动．气体的扩散都有类似的情形，在这些现象中，时间的方向性显示出来了。在各门科学中也日益揭示了自然界发展的方向性和时间的不可逆性。例如，天文学中康德－拉普拉斯关于天体演化的星云假说，地质学中赖尔关于地质缓慢变化的理论，生物学中达尔文的进化论，社会领域中马克思恩格斯建立的历史唯物论，等等，都从不同角度说明了非生物．生物和社会进化的历史。20世纪以来, 爱因斯坦的宇宙论予言了宇宙的进化，化学也说明了元素演变的历史，能“记忆”原来形状的合金材料的研制，说明在弹性力学和材料力学中也不能忽略“历史”的因素。 在我国古老的格言．谚语和诗歌中，也有不少对于时间不可逆性的描述，例如：“机不可失，时不再来”，“少壮不努力，老大徒伤悲”，“天地者，万物之逆旅；光阴者，百代之过客”“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”，“沉舟侧畔千帆过，病树前头万木春”，等等。诗人们在时间如大江东流，一去不复返的事实面前，有的惋惜，有的悲叹，有的奋起，反映了不同的世界观和人生观。
普利高津在大学求学时，曾学过历史学和考古学，使他对时间概念特别深刻。所以当他初次接触到物理学和化学时，就对这两个学科谈论时间如此之少而感到十分惊奇。他认为物理学与化学里同样应当有时间的位置, 他要在那里重新发现时间。
由于时间问题的极端重要性，所以普利高津特别看重热力学第二定律，因为这个定律以熵增原理第一次把不可逆性，也即时间的观念．进化的观念引入了物理学。由此，普利高津把物理学分为存在的物理学和演化的物理学。前者不仅包括整个经典动力学，而且也包括相对论和量子力学。能量守恒和转化定律，恩格斯把它誉之为自然界伟大的基本定律，这一定律指出自然界是一个不断运动，各种能量不断转化的过程，由此它被视为马克思主义创立的基本自然科学基础，但它有一个重要的空白----没有指出自然界发展的方向，时间的箭头在这里同样被遗忘了。因此在普利高津看来，这一伟大的学说仍属存在物理学。在经典物理学中属于演化物理学的唯有热力学，因为只有它提出了演化的方向问题。热力学第二定律指出了运动变化的不可逆性，在普利高津看来，正是这条定律，使热力学成为经典科学世界中的一块非经典领地。所以，我们在前面已经指出，“熵”概念的提出，其实是１９世纪科学思想的一个巨大贡献，它的意义可以与生物学中提出进化的概念相媲美。
普利高津以及他领导的布鲁塞尔学派，正是看准了时间箭头的重要性，看准了热力学熵定律的重要意义，所以才几十年如一日，把他们的主要精力和学识致力于不可逆过程的研究。首先，普利高津在把热力学从平衡态到近平衡态研究的推进中，提出了输运系数的对称原理，即昂萨格倒易关系，并在此基础上继续工作得到了最小熵产生原理，即ds/dt<=0。此式表明，线性非平衡区的系统随着时间的推移，总是朝着熵产生减少的方向进行，直至达到一个稳定态，此时熵产生不再随时间的推移而变化(ds/dt<0)。从而把汤姆生和克劳修斯关于线性平衡区系统的熵增原理推广到线性近平衡区系统。最小熵产生原理在近平衡线性区的成功促使普利高津进一步研究，由此发现在远离平衡的系统的热力学性质与平衡态．近平衡态的热力学性质有着重大的原则差别。在远离平衡区，由于非线性的相互作用，有的变动就有可能通过涨落发生突变，形成一个新的稳定的有序结构，即耗散结构。
通过对不可逆过程的宏观性质和微观机制的研究，普利高津由此指出了不可逆的客观的普遍的性质，它不是由知识的不完善或感官的缺陷而造成的错觉，也不是由于碰到复杂系统时由于测量的不精确而产生的结果，更不是什么幻影，例外和主观的假定相反，可逆过程才是一种科学抽象的假定。普利高津还指出了不可逆过程是有序之源，“不可逆性在自然中起着建设性的作用，因为它容许自我构成的过程”。总之，普利高津通过对不可逆过程微观理论和熵的研究，把两部分物理学统一起来，实现从存在到演化的过渡。
２．从简单性到复杂性
从热力学到耗散结构理论，到自组织理论的发展，引起了科学概念的又一重大变革，从简单性到复杂性的转变。
简单和复杂，是对立的统一。但科学的发展，似乎一直在追求简单性。“自然界喜欢简单化”，牛顿的这一名言，构成科学发展的基本信念。十七世纪以来近代自然科学的发展，强调在实验的基础上分析和解剖，把复杂的系统分解为简单的要素来研究，简单性原则成了科学研究的重要方法论原则，并且正是由此取得了巨大的成功。于是就更加强了这一信念：自然具有简单性。直到爱因斯坦，对简单性的追求仍然有增无减。爱因斯坦说：“自然规律的简单性也是一种客观事实，而且正确的概念体系必须使这种简单性的主观方面和客观方面保持平衡。”简单性原则对今天的科学研究具有重大意义。
然而，片面强调事物简单性方面，忽视．否认事物的复杂性就会导致简单化倾向。普利高津反复批评了这种简单化观点。他指出，简单性概念在历史上曾经是西方科学的一个推动力，但这种简单性概念，今天却很难再维持下去了。２０世纪以来的现代科学的研究，无论向哪里看去，遇到的却是自然界的不可约化的复杂性。牛顿力学的研究对象的确是相当简单的，可以建立某种简单性模型。可是一当超出了理想化条件，其复杂性就日趋明显例如天体力学中的二体问题是比较简单的，三体问题就很复杂，很难求出精确解。多体问题就更复杂了。物理－化学系统同生物系统相比，组织程度是比较低的，但在一定条件下，如耗散结构协同学等自组织理论告诉我们的，物理－化学系统也可以通过自组织过程产生复杂性。生命体无疑是复杂的，但它也可以分解为分子，一切物体似乎都可以分解成微观粒子，而微观世界常被认为是简单的。然而，现代物理学的发展告诉我们，基本粒子既有产生的过程也有衰变过程，并且有复杂性。“微观世界简单性”的古老格言再也不能适用了。
更为重要的还不在于微观世界也是复杂的，而是在于一个复杂的系统不能看作是许多小单元的线性组合。普利高津指出，把复杂的系统归之于简单要素的机械组合，这相当于把一座大楼归结为砖头的堆砌，但是用同样一些砖头，我们可以建造工厂，也可以修筑宫殿和教堂。在整个建筑物水平上，我们看到了整体性和复杂性。系统论一条重要的原理就是整体不是部分的简单相加这主要是因为各个要素之间并不是彼此无关，而是存在着复杂的相互作用，例如反馈．自催化．自组织自复制等。因此对于一个复杂系统必须进行整体性的研究，热力学就是对复杂系统作整体研究的开端。耗散结构理论告诉我们，一个远离平衡态的复杂系统，各个要素间的作用具有非线性的特点，可以处于包含大量要素协同动作的相干状态。因此必须进行复杂性和整体性的研究。普利高津指出：“科学的兴趣，正从简单性向复杂性转变” 。
３．决定性与随机性
自然界的变化规律是否具有决定性的性质? 对此，经典科学传统作了肯定的回答。按这原则来看，只要已知某一物体运动的初始条件（如初始位置和初始速度），就能够根据牛顿力学的运动方程精确地推算出其在任一瞬间所处的状态（位置和速度）。可见，单值决定性原则把一切都看作是给定的．必然的和可以预言的。但是, 这一原则受到量子力学的冲击。玻恩对波函数的统计解释．海森堡的测不准关系与玻尔的互补原理是哥本哈根学派的三部曲，它对机械的单值决定论认识的精确性原则提出了一系列深刻的质疑。玻恩认为，量子力学只能作统计解释，机遇和几率是量子力学的基本概念。在经典物理学中，若两个宏观物体处于相同的态，则它们各种力学量的数值都是相等的。但在微观世界，即使是两个相同的物体处于相同的条件下皆处于相同态中，也不一定能测出相等的能量．动量．角动量。他说，物理学的方向有了本质的改变，因果律转变为统计律，决定论转变为非决定论。“量子定律的发现宣告了严格决定论的结束，而这种决定论在经典时期是不可避免的。”
在这个问题上，需要一提的是，爱因斯坦同哥本哈根学派进行了长期的争论。这场争论的实质，是经典科学传统与现代科学传统之争。在这场争论中，爱因斯坦实际上是经典科学传统的代言人，而哥本哈根学派的一些思想虽然还值得讨论，但总的说来它代表了一种新的纲领。
普利高津也对这个问题提出了重要的见解，他认为：自然界既存在决定论现象，也存在着随机现象，即自然界既有决定论一面，也有随机性一面。不可逆性隐藏着随机性，可以说哪里有不可逆性，哪里就有随机性。普利高津认为，必然性和偶然性这两个方面对于描述远离平衡的非线性系统时同样具有基本的性质。随机的涨落在形成耗散结构过程中起着十分重要的作用。普利高津视决定论和随机性是协同的关系，互补的关系。二者的并存表明了世界的复杂性，如果只承认一方面而否认另一方面，就是把世界简单化了。但是普利高津认为决定论现象与随机现象的地位并不是相同的，随机现象更为基本。决定论原则只适用于比较简单的情况。只要系统稍微具有一定的复杂性，随机性的作用就不容忽视了。普利高津认为否定随机现象的机械决定论是不科学的他把拉普拉斯式的决定论称为“拉普拉斯妖”。他指出这种决定论同实验矛盾，在现实实验中达不到决定论的结果。我们根本不知道一个大系统中的分子准确位置与速度，因此也根本不可能准确地预言系统的未来。
决定论．因果性问题，是哲学界．科学界讨论得比较多的一个问题，真可谓众说纷云，见仁见智。从拉普拉斯式的决定论到玻恩对量子力学的统计解释，从生物学界一度颇为流行的“偶然性是科学的敌人”的口号，到莫诺的“偶然性决定进化”的观念，科学家的思想已经发生了很大的变化。变化总的趋势是：机械决论受到根本性的冲击，偶然性。随机性．涨落．概率的地位日益受到重视，这已构成传统转变的一项重要内容。在这方面，普利高津作出了自己的贡献。
但是，决定论是否就是机械决定论？决定论是否就是单值决定论？必然性与偶然性的关系如何？统计决定论与或然决定论有何关系？能否说世界就是概率的世界？这些问题都有待进一步讨论。普利高津提出决定性与随机性协同的观点，对于讨论这些问题是有意义的。
４．从旁观者到参与者
人与自然．认识主体与认识客体的关系问题，是认识自然与改造自然的基本问题。在一定的层次上，这个问题曾被认为是已经解决了的问题。现在，在新的层次上，这个问题又日益引起人们的重视。
按唯物主义的传统观点，科学认识的对象是自然界，自然界是客观实在，即独立于我们的认识以外的，不依赖于我们的认识为转移的实在。因此，一般认为，科学家应当客观地．如实地反映自然界的本来面貌，即对自然界作出“客观描述”。科学家在认识自然界时应当尽可能排除自己的主观愿望．思想．观念．感情．行为．操作等因素的影响，唯有这样才能认识对象的纯客观状态，达到真理性的认识。只有纯，才能真；愈纯，也就愈真。如果带有主观的影响．主观的色彩，那就会歪曲事物的原有的面貌就不可能获得科学的知识。因此，科学家在认识自然时，应持客观的立场．中性的立场。在自然界面前，科学家只能是旁观者或者说科学家只能站在自然界的外面来观察自然界。他所达到的认识成果，同是否有观察者．有什么样的观察者．观察者采用什么方式来观察自然界都无关系。因此，科学家作为观察者就是要把自己排斥在知识之外，即科学不应有观察者的位置。所有这些都是自然科学唯物主义的最基本．最起码的原则。抛弃这些原则就抛弃了唯物主义哲学，抛弃了自然科学这就是自有哲学与科学以来，所有的唯物主义哲学家与几乎所有的自然科学家所坚信的观念。这种观念常常被称为实在论。
普利高津把上述观念称为“客观性的经典概念”。他把这个概念的基本内容概括为这样一句话：“在经典观点中，仅有的‘客观’描述是照系统原样对系统进行完整描述，而和怎样观察它的选择无关。”
哥本哈根学派就对这种观念提出了桃战。他们认为在观察过程中不可能排除主体对客体的作用，观察的结果同主体如何观察有关。他们由此提出了一个有名的看法，即认为：在科学的舞台上同在人生的舞台上一样，我们既是观众，又是演员。这个问题也是爱因斯坦同哥本哈根学派争论的一个重要内容， 因为爱因斯坦坚持实在论的立场， 认为这种信仰“是一切自然科学的基础”。
普利高津不同意爱因斯坦的看法而倾向波尔的观点。他认为爱因斯坦相对论就恰恰把观察者的概念引入了物理学，如果把这种观察者排除在相对论之外，相对论也就不复存在。普利高津把量子力学看作是同经典科学传统决裂的第一个物理学理论,因为它同经典科学传统的客观描述是有分歧的。玻尔就经常强调，描述意味着一种对测量装置的选择和所提问题的选择，测量结论决定于我们对测量方式的选择，而不能使我们接近某个给定的实在。总之，普利高津认为，相对论．量子力学以及热力学都向我们表明，自然界不能从外面来加以描述，不能被一个旁观者来描述。关于科学的本质，普利高津提出了一个独特的见解，科学是人与自然的对话。
普利高津认为，近代科学也是一种同自然的对话，且是一次成功的对话。但这种对话的结果，竟是人们发现自己在自然界中是个孤独者，而自然界是个沉默的世界。这是经典科学的一个佯谬。普利高津充满信心地认为，今天的研究将使我们距离人与自然的对立越来越远。代替这种对立的，将是人与自然的新的对话。在这场新的对话中，普利高津把观察者纳入他的自组织理论之中。而旁观者一量进入了科学研究的领域，它就变成了参与者。
５。系统综合的思维方式
普利高津的科学思想是十分丰富的，但作为现代科学传统的代表，最突出的是表现在从以分析为主到以综合为主的思维方式的转变上。美国未来学家托夫勒在评论普利高津的方法论时指出：“在当代西方文明中得到最高发展的技巧之一是拆零，....”“普利高津却不满足于仅仅把事情拆开。他花费了他一生的大部分精力，试图去‘把这些细部重新装到一起’”。
普利高津不止一次地说过，人是自然界的一部分，因此人与自然存在着一种天然的同盟。但近代科学使这种同盟破裂了。它造成了人与自然的分裂．自然科学与社会科学的分裂．自然科学内部各门科学知识的分裂。普利高津追求的就是要填平它们之间的鸿沟，把它们重新装到一起。
系统论思想是他追求新的综合的思想基础。２０世纪是系统论时代，系统思想是现代重要的科学思潮之一，各种系统理论相继问世，自组织理论就是其中之一。自组织理论既是系统理论的产物，又是系统理论的发展。普利高津自觉地运用系统论思想．系统论方法来研究物理学．化学，创立了耗散结构理论。哈肯认为自然界是一个高度复杂的协同系统。系统可以从不同的角度加以观察，可以研究各个部分的功能，也可以研究事物的整体。普利高津还把整个世界看作一个系统，注重科学系统的整体功能，注重各子系统的相互作用．系统与环境的相互作用。普利高津呼吁要“打破学科间的壁垒”强调自然科学各个分支的相互渗透。普利高津还指出科学与技术的联系比以往任何时候都更为紧密，更趋向于整体化。
三、自然科学与社会科学相互接近的趋势
普利高津还十分重视科学与文化．科学与社会的联系。认为克服科学团体的孤立状态，是我们时代面临的一个任务。
在这里特别值得注意的是，普利高津看出了自然科学与社会科学有相互接近的趋势。他说人类的历史正处在一个转折点上，因此保持自然与社会之间的通信渠道的畅通比以往任何时候都更重要。他发现物理现象与社会现象有一些共同性，例如不稳定性．随机性．复杂性不可逆性，都包含有涨落，都能产生自组织过程，形成新的结构。
第一，许多科学家认为，对于社会发展的规律，人的主观因素（立场．观点．方法等）同认识结果有密切的联系。同一个社会现象会有不同的认识。社会科学研究中没有中性语言。而现代自然科学的思维方式，普利高津指出，观察者同样不能置身于体系之外。如果说社会科学活动中没有纯客观的“旁观者”的话，那么自然科学认识活动中也很难找到这种“旁观者”存在的充分根据。
第二．许多科学家认为，社会运动是不可逆的因而必须用历史的方法来研究各种社会现象；自然则的可逆的，可以舍弃时间的箭头。而现代自然科学的思维方式，普利高津指出，自然界同社会一样，本质上也是不可逆的。所以自然科学也应当像社会科学家那样，用历史的观点看待自然现象，用历史的方法探索自然规律。自然科学本质是也是历史的科学，是关于不可逆过程的科学。
第三．许多科学家认为，社会现象的发生有很大的偶然性，我们对社会事件的发生很难作出准确的预言，自然科学则不是如此。而现代自然科学的思维方式，普利高津指出，自然界同样不能简单用单值决定论来说明。
第四．许多科学家认为，社会是复杂的，而自然界则是简单的，而现代自然科学的思维方式，普利高津等人指出，自然界同社会一样，本质上也是复杂的，也要防止简单化。
第五．许多科学家认为，社会科学的结论是比较模糊的，社会中的事物．现象具有弗晰性（不清晰性）社会事物的性态具有不确定性，因此许多社会现象不遵守排中律。而现代自然科学的发展表明，自然界也是一个复杂的大系统，也具有许多不确定的因素，因此许多自然现象，也将不适用排中律 ，而要遵循弗晰律。
普利高津关于近代经典科学传统的基本原则与自然科学同人文科学．社会科学相互接近的论述，在一定意义上正是反映着现代自然科学的思维方式正在出现一个如列宁所预言的奔向社会科学的潮流。原本被视作社会科学所特有的思维方式，诸如不存在纯客观的不依赖于理论的中性观察，社会发展的不可逆性或历史性，它的不确定性和复杂性以及非精确性或模糊性等等，正在并越来越成为现代自然科学的重要思维方式，自然科学的思维方式日趋社会科学化。这种情况表明，在自然科学思维方式向社会科学渗透的同时，还存在着社会科学思维方式向自然科学的渗透。两种思维方式的相互渗透并不是说可以取消差别，完全融为一体，但它们是可以互补的。以往隔开两种文化(人文文化和科学文化)的鸿沟，正在被现代科学的发展所逐步填平。因此，搞自然科学的和搞社会科学的不应该互相隔绝，而应该互相沟通。学自然科学的要学点社会科学和学社会科学的要学点自然科学都是时代的要求，自身发展的需要。