以物理系统考察的组织

博客探讨组织和化学系统在开放系统下的特征。组织类似开放系统,与外界持续进行物质和能量交换,其系统表现建模困难。化学系统在开放系统中,反应需稳定的物质和能量输入,组织内化学反应是动态平衡。还提到有机组织可通过不同路径达到等同终态。

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  1. 像开放系统一样的组织
  2. 化学系统的基本特征
  3. 等同的终态

 

1.像开放系统一样的组织

组织跟开放系统非常相似,特别是细胞组织和多细胞组织,包含一定的组织结构,基本都有一个抵抗外部干扰的常量系数。这样我们会意识到组织是某种意义下达到稳定状态的系统,不是一个稳定的系统。组织被假定为开放系统是因为组织同外部环境有一个物质的输入和输出。组织是一个处于动态变化的系统,每时每刻都在跟外部环境发生持续并且稳定的物质和能量交换。

组织的系统表现完全不同于封闭系统下的化学反应系统或者是经典物理学系统,组织的自我更新、持续反应、组织对临时干扰的恢复性行为等等,这些特征在建造一般系统论模型以及数学逻辑定义时非常的困难,目前也没有什么方法通过扩展模型来为组织建造模型,主要是扩展条件非常多而且扩展条件可能在不同的组织下是不一样的。

我在读完这一部分的时候,仔细想了一下开放系统就是为了处理我们现实生活中某些整体表现大于局部表现之和的那些事物中的问题。例如人的性格理论、社会学、生态系统等等。不过现在有点糟糕的是,科学正在把开放系统不停的缩减成为经典物理学系统。

 

2.化学系统的基本特征

化学系统在封闭系统的前提下,其中的化学反应会遵守热力学第二定律,整个系统会达到最小自由能量和最大熵的状态。在开放系统的前提下,化学系统中的化学反应并不是稳定并且持续发生的,除非反应的物质和能量是稳定而持续的输入到系统当中。

化学系统在组织当中的化学反应是一种动态平衡,主要是因为组织是一种高度复杂的组件组合,同时富含能量并化学反应的物质输入是缓慢持续的。我们通过一个案例的数学模型来观察一下这种现象:

针对某种组织内部的化学反应,我们根据系统论的描述系统的定义,将这种化学反应对所有系统的组件随时间的变化率建立多元多次方程。在组织内部,根据情况描述,判定组织为开放系统,并且处于稳定状态。这样我们会得到一个跟化学反应速率相关的一个常量,这个常量与 组织内化学反应带来的稳定状态是紧密相关的。根据一个组织要想实现化学反应的稳定状态,那么它需要缓慢、持续、稳定地与外界环境进行物质和能量的交换。当外界环境发生变化的时候,影响了与组织的物质和能量的交换,所以组织内化学反应的速率产生了变化,于是打破平衡状态,向新的平衡状态进行前进,达成新的平衡状态。假如我们供给的化学物质足够多或足够小,就会达到组织输入输出的阈值,在这种极限情况下,如果不能达成平衡,那么系统崩溃是会发生的。

这种开放系统下的场景可以对很多现实的问题进行解释,而且解释的非常合理。

 

3.等同的终态

一个机械系统在同样的初始状态下通过相同的路径达到稳定状态;一个有机组织在同样的初始状态下通过不同的路径达到稳定状态。通过在封闭系统下化学系统的考察,我们知道了系统的最终稳定状态是跟时间无关的。对于有机组织的稳定状态来说,它可以在不同的初始条件不同的路径下也可以达到非常相似的稳定状态。这个就是最终达到的相似的终态就是等同终态。这里为什么不是相同的终态呢?因为在有机组织中,每个细胞组成以及内部的物理化学反应不是完全一致的,除非是一个细胞。

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