伊利亚·普里高津 Ilya Romanovich Prigogine

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伊利亚·普里高津 Ilya Romanovich Prigogine,是比利时化学家、物理学家,1977年诺贝尔化学奖获得者,非平衡态统计物理与耗散结构理论奠基人。他出生于莫斯科的犹太人家庭,几个月之后十月革命爆发。[1][2][3][4][5][6]


基本信息

Ilya Prigogine 1977c.jpg

类别 信息
姓名 伊利亚·普里高津 Ilya Romanovich Prigogine
出生日期 1917年1月25日
国籍 比利时
母校 布鲁塞尔自由大学
研究领域 物理学、化学
主要成就 提出了耗散结构、布鲁塞尔振子



普利高津在布鲁塞尔自由大学学习化学,1950年,他成为了教授。1959年,他在比利时的布鲁塞尔担任国际索维尔组织的主管。那一年,他也开始在美国的得克萨斯大学奥斯汀分校进行教学,后来成为了物理和化学工程的董事会教授和阿什贝尔·史密斯教授。1961年到1966年他在芝加哥大学和恩里科·费米研究所建立了联系,然后成为了西北大学的客座教授[7][8]。1967年,在奥斯汀,他共同建立了热力学和统计力学中心,也就是现在的复杂量子系统中心[9]。那一年,他也回到了比利时,后来成为了统计力学和热力学中心的主任。


研究领域

普利高津认为,只有在非平衡系统中,在与外界有着物质与能量的交换的情况下,系统内各要素存在复杂的非线性相干效应时才可能产生自组织现象,并且把这种条件下生成的自组织有序态称之为耗散结构。 从热力学的观点看,耗散结构是指在远离平衡态的非平衡态下,热力学系统可能出现的一种稳定化的有序结构。所谓耗散,指系统与外界有能量的交换;而结构则说明并非混沌一片,而是在时间与空间上相对有序。事实上,耗散结构理论就是研究系统怎样从混沌无序的初始状态向稳定有序的组织结构进行演化的过程和规律,并且试图描述系统在变化的临界点附近的相变条件和行为。


普利高津以他对耗散结构的定义及其在远离平衡的热力学系统中的作用闻名,这一发现也使他在1977年获得了诺贝尔化学奖。总的来说,普利高津发现能量在化学系统中的输入和耗散会犹豫内部自组织导致新结构的涌现(也就是耗散结构)[10]。在他1955年的文本中,普利高津绘制了耗散结构和瑞利-贝纳德对流以及图灵机之间的联系[11]


耗散结构理论

耗散结构理论促成了许多领域的先驱研究,包括自组织系统、生物实体复杂性形成的哲学探究以及自然科学中时间的创新性和不可逆作用的探寻。参考乔尔·凯泽和罗纳德·福克斯的评述[12]


他也和罗伯特·赫尔曼 Robert Herman教授一起,提出了二流体模型的基础,这是城市网络交通工程领域里的交通模型,类比了统计力学领域里的二流体模型。


普利高津对自组织的形式概念被用作一般系统理论和热力学系统的“互补的桥梁”,它以科学严格调和了一些重要系统理论概念的含糊不清。


从事物理学未解决的问题

在普利高津的晚年,他的工作聚焦于经典层面和量子层面的非线性系统中不确定性的角色。普利高津和他的同事提出了量子力学的刘维尔空间扩展。刘维尔空间 Liouville space是立足于希尔伯特空间[13]的由线性算子集合构成的向量空间,具有内积。每个线性算子都有到刘维尔空间的映射,但不是刘维尔空间的每个自伴算子都在希尔伯特空间由对应部分,在这个意义上刘维尔空间有比希尔伯特空间 Hilbert space更丰富的结构[14]。普利高津和他的同事提出的刘维尔空间扩展致力于解决热力学的时间之矢问题和量子力学中的测量问题[15]


普利高津和伊莎贝尔·斯滕格斯 Isabelle Stengers合著了一些书,包括《确定性的终结 The End of Certainty》和《新的联盟——科学的形变 La Nouvelle Alliance》(《从混沌到有序 Order out of Chaos》)。


确定性的终结

在他1996年出版的与Isabelle Stengers合著的《确定性的终结:时间、混沌和新自然法则 The End of Certainty: Time, Chaos, and the New Laws of Nature》一书中,普利高津争辩道决定论再也也不是可行的科学信仰里:“我们对宇宙知道的越多,就越难相信决定论。”与牛顿、爱因斯坦和薛定谔的理论相比,这是一个巨大的背离,他们都在决定论的方程中表述他们的理论。根据普利高津,决定论面对不可逆和不稳定时失去了它的解释力。


普利高津在决定论上追溯到达尔文,他尝试根据演化的群体解释个体的变化性,这启发了路德维西·玻尔兹曼用粒子群而非单个粒子来解释气体的行为[16]。这催生了统计力学领域和认为气体经历了不可逆过程的理解。在决定论物理学中,所有过程都是时间可逆的,也就是说它们可以向前一段时间也可以向后一段时间。正如普利高津解释的那样,决定论在根基上违背了时间之矢。如果没有时间之矢,那么再也没有被称为“当下”的特殊时刻,这一特殊时刻伴随了被决定的“过去”,而且先于尚未被决定的“未来”。时间的所有都是给定的,未来和过去都是被决定的或者都是未被决定的。在不可逆的条件下,时间之矢再次被引入到物理学。普利高津举了大量不可逆性的例子,包括扩散、放射性衰变、太阳辐射、天气和生命的涌现及演变。和天气系统一样,有机体也是不稳定系统,不断远离热力学平衡。非平衡抵抗了标准的决定论解释。相反,由于对初始条件的敏感性,不稳定的系统只能在统计的意义上被解释,也就是说,用概率的方式。


普利高津断言牛顿力学已经被扩展了三次:第一次是在万有引力中引入了时空,然后是量子力学中波函数的使用,最后是非稳定系统研究中非决定论的识别。


博士生导师

敦德尔 Théophile de Donder:[17]

敦德尔参加了1927年的索维尔会议。


学生

阿迪·布尔萨拉 Adi Bulsara[18]

拉杜·博雷斯库 Radu Bălescu[19]

哈里·弗里德曼 Harry Friedmann[20]

琳达·赖歇尔 Linda Reichl[21]


合作学者

罗伯特·赫尔曼 Robert Herman[22]

伊莎贝尔·斯滕格斯 Isabelle Stengers[23]


奖项和荣誉

普利高津是许多科学组织的会员,并且获得了许多奖项、荣誉和53个荣誉学位。


1955年,被授予具体学科的法朗基奖。

1976年,获得了拉姆福德奖章。

1977年,获得了化学诺贝尔奖。

1989年,被比利时国王授予比利时贵族子爵的头衔。

1985年,获得赫瑞瓦特大学的荣誉博士学位。

1998年,获得墨西哥国立自治大学的荣誉博士学位。


普利高津与集智

普利高津教授1986年在北京师范大学演讲,参观了北京师范大学低能核物理研究所。[24]


就职企业、机构或院校

1950年 布鲁塞尔自由大学 教授

1959年 国际索维尔组织 主任

1959年 得克萨斯大学奥斯汀分校 教师、物理和化学工程的董事会教授和阿什贝尔·史密斯教授

1960年代 西北大学的客座教授

1967年 统计力学和热力学中心的主任


主要文章及著作

  • Prigogine, I.; Defay, R. (1954). Chemical Thermodynamics. London: Longmans Green and Co.
  • Prigogine, I. (1955). Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes. Springfield, Illinois: Charles C. Thomas Publisher.
  • Prigogine, Ilya (1957). The Molecular Theory of Solutions. Amsterdam: North Holland Publishing Company.
  • Prigogine, Ilya (1961). Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes (Second ed.). New York: Interscience. OCLC 219682909
  • Defay, R. & Prigogine, I. (1966). Surface tension and adsorption. Longmans, Green & Co. LTD.
  • Glansdorff, Paul; Prigogine, I. (1971). Thermodynamics Theory of Structure, Stability and Fluctuations. London: Wiley-Interscience.
  • Prigogine, Ilya; Herman, R. (1971). Kinetic Theory of Vehicular Traffic. New York: American Elsevier. ISBN 0-444-00082-8.
  • Prigogine, Ilya; Nicolis, G. (1977). Self-Organization in Non-Equilibrium Systems. Wiley. ISBN 0-471-02401-5.
  • Prigogine, Ilya (1980). From Being To Becoming. Freeman. ISBN 0-7167-1107-9.
  • Prigogine, Ilya; Stengers, Isabelle (1984). Order out of Chaos: Man's new dialogue with nature. Flamingo. ISBN 0-00-654115-1.
  • Prigogine, I. The Behavior of Matter under Nonequilibrium Conditions: Fundamental Aspects and Applications in Energy-oriented Problems, United States Department of Energy, Progress Reports:
    • September 1984 – November 1987, (7 October 1987). Department of Physics at the University of Texas-Austin
    • 15 April 1988 – 14 April 1989, (January 1989), Center for Studies in Statistical Mathematics at the University of Texas-Austin.
    • 15 April 1990 – 14 April 1991, (December 1990), Center for Studies in Statistical Mechanics and Complex Systems at the University of Texas-Austin.
  • Nicolis, G.; Prigogine, I. (1989). Exploring complexity: An introduction. New York, NY: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-1859-6.
  • Prigogine, I. "Time, Dynamics and Chaos: Integrating Poincare's 'Non-Integrable Systems'", Center for Studies in Statistical Mechanics and Complex Systems at the University of Texas-Austin, United States Department of Energy-Office of Energy Research, Commission of the European Communities (October 1990).
  • Prigogine, Ilya (1993). Chaotic Dynamics and Transport in Fluids and Plasmas: Research Trends in Physics Series. New York: American Institute of Physics. ISBN 0-88318-923-2.
  • Prigogine, Ilya; Stengers, Isabelle (1997). The End of Certainty. The Free Press. ISBN 978-0-684-83705-5.
  • Kondepudi, Dilip; Prigogine, Ilya (1998). Modern Thermodynamics: From Heat Engines to Dissipative Structures. Wiley. ISBN 978-0-471-97394-2.
  • Prigogine, Ilya (2002). Advances in Chemical Physics. New York: Wiley InterScience. ISBN 978-0-471-26431-6. Archived from the original on 17 December 2012. Retrieved 29 July 2008.
  • Editor (with Stuart A. Rice) of the Advances in Chemical Physics[dead link] book series published by John Wiley & Sons (presently over 140 volumes)
  • Prigogine I, (papers and interviews) Is future given?, World Scientific, 2003. ISBN 9789812385086 (145p.)


参考文献

  1. Leroy, Francis (13 March 2003). Francis Leroy. A century of Nobel Prizes recipients: chemistry, physics, and medicine (p. 80). ISBN 9780203014189. Retrieved 12 March 2012.
  2. "Vicomte Ilya Prigogine (Obituary, The Telegraph)". Telegraph. 5 June 2003. Retrieved 12 March 2012.
  3. Ramage, Magnus; Shipp, Karen (29 September 2009). Magnus Ramage, Karen Shipp. Systems Thinkers (p. 227). ISBN 9781848825253. Retrieved 12 March 2012.
  4. "Andrew Robinson. Time and notion". Timeshighereducation.co.uk. 17 July 1998. Retrieved 12 March 2012.
  5. "Time and Change". Chaosforum.com. 28 May 2003. Archived from the original on 25 April 2012. Retrieved 12 March 2012.
  6. "Biography of Ilya Prigogine". Pagerankstudio.com. Retrieved 12 March 2012.
  7. Todd May (11 September 2014). Emerging Trends in Continental Philosophy. Routledge. p. 114. ISBN 978-1317546788.
  8. "Northwestern Nobels: Northwestern Magazine - Northwestern University". www.northwestern.edu. Retrieved 5 January 2021.
  9. "Nobel Prize-winning physical chemist dies in Brussels at age 86". Utexas.edu. 28 May 2003. Retrieved 19 December 2012.
  10. P. T. Macklem (3 April 2008). "Emergent phenomena and the secrets of life". Journal of Applied Physiology. 104 (6): 1844–1846. doi:10.1152/japplphysiol.00942.2007. PMID 18202170.
  11. I. Prigogine, Introduction to Thermodynamics of Irreversible Processes, Charles C. Thomas Publisher, Springfield, Illinois, 1955
  12. Joel Keizer & Ronald Fox (January 1974). "Qualms Regarding the Range of Validity of the Glansdorff-Prigogine Criterion for Stability of Non-Equilibrium States"Proc Natl Acad Sci U S A. 71 (1): 192–196. Bibcode:1974PNAS...71..192K. doi:10.1073/pnas.71.1.192. PMC 387963. PMID 16592132. Also on Academia.edu. Retrieved 16 October 2016.
  13. Gregg Jaeger: Quantum Information: An Overview, Springer, 2007, ISBN 978-0-387-35725-6, Chapter B.3 "Lioville space and open quantum systems", p. 248
  14. T. Sida, K. Saitô, Si Si (eds.): Quantum Information and Complexity: Proceedings of the Meijo Winter School, 6–10 January 2003, World Scientific Publishing, 2004, ISBN 978-981-256-047-6, p. 62
  15. T. Petrosky; I. Prigogine (1997). "The Liouville Space Extension of Quantum Mechanics". Adv. Chem. Phys. Advances in Chemical Physics. 99: 1–120. doi:10.1002/9780470141588.ch1. ISBN 978-0-470-14158-8.
  16. Prigogine & Stengers (1997), p. 19–20.
  17. 敦德尔的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9ophile_de_Donder
  18. 阿迪·布尔萨拉的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Adi_Bulsara
  19. 拉杜·博雷斯库的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Radu_B%C4%83lescu
  20. 哈里·弗里德曼的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Harry_Friedmann
  21. 琳达·赖歇尔的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Linda_Reichl
  22. 罗伯特·赫尔曼的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Herman
  23. 伊莎贝尔·斯滕格斯的维基页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Isabelle_Stengers
  24. https://sss.bnu.edu.cn/tabid/38/ArticleID/425/frtid/117/Default.aspx


相关链接

1.普利高津的wiki页面:https://en.wikipedia.org/wiki/Ilya_Prigogine

2.普利高津的个人主页:http://order.ph.utexas.edu/Prigogine.htm


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知乎朋友「飞翔的闪电-TC」所总结的与普利高津相关的资料。https://zhuanlan.zhihu.com/p/136597824



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