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1917年1月25日,罗曼·普利高津和尤利娅·普利高津迎来了他们的第二个儿子。他们给他取名伊利亚,这个名字在斯拉夫文化中意为"上帝是我的耶和华",寄托着父母对这个新生命的期望。1921年,罗曼决定带着家人离开俄国。他们首先迁往德国,在柏林短暂停留。1929年,普利高津一家最终定居比利时布鲁塞尔。这一年,伊利亚十二岁。
布鲁塞尔给了这个家庭久违的安定。这座城市的建筑风格融合了法兰德斯传统与新艺术运动的影响,大广场上装饰华丽的行会建筑与原子球塔的现代主义形成奇妙的对话。对于少年伊利亚来说,布鲁塞尔是一个需要重新学习的世界。他不得不从零开始掌握第四种语言——荷兰语和法语。幸运的是,这个孩子有着非凡的语言天赋。他后来能够流利地使用俄语、德语、法语、荷兰语和英语进行学术交流和写作。
普利高津的家庭保持着浓厚的文化氛围。母亲尤利娅是一位钢琴家,她的演奏充满了俄罗斯浪漫主义传统——拉赫玛尼诺夫的深沉、斯克里亚宾的神秘。在布鲁塞尔的公寓里,琴声是日常的背景音。少年伊利亚在科学与艺术之间徘徊。他学习钢琴,表现出相当的音乐才能。据他后来的回忆,他曾认真考虑过成为一名职业钢琴家。音乐中的和声、节奏、结构,与科学中的对称、周期、模式,在他年轻的心灵中产生了某种共鸣。
然而,命运将他推向了科学。在布鲁塞尔自由大学,年轻的普利高津接触到了物理学和化学。这所成立于1834年的大学是比利时法语区最重要的学术机构,有着深厚的自由主义传统。在这里,普利高津遇到了改变他一生的人——泰奥菲勒·德·唐德教授。
德·唐德是比利时热力学学派的奠基人。他在1920年代和1930年代发展了一套描述不可逆过程的数学框架,被称为"热力学不可逆过程理论"或"德·唐德热力学"。与当时大多数物理学家只关注平衡态不同,德·唐德对系统如何偏离平衡、如何在不可逆过程中演化有着浓厚的兴趣。他引入了"亲和力"和"反应进度"等概念,试图为化学反应的不可逆性建立严格的数学描述。
德·唐德的课程让普利高津眼前一亮。他终于找到了一个与他内心困惑相呼应的学术领域。那些关于时间方向、秩序产生、生命与热力学第二定律之间关系的疑问,在德·唐德的框架中找到了表达的途径。普利高津后来回忆说,德·唐德的教学让他意识到,热力学不仅仅是一门关于蒸汽机和制冷机的应用科学,它是一门关于自然基本过程的哲学。
在德·唐德的指导下,普利高津开始了他的研究生涯。他的博士论文研究化学反应中的不可逆过程,试图将德·唐德的方法推广到更复杂的系统。这项工作在数学上是艰深的,涉及微分方程、矩阵理论和热力学不等式。但普利高津的天赋在于,他能够在抽象的数学和具体的物理直觉之间自由穿梭。他不是一个纯粹的数学家,也不是一个纯粹的实验家,而是一个能够在两个世界之间架设桥梁的人。
1940年5月,布鲁塞尔被占领,普利高津处境尤为困难。这段时期,普利高津的研究几乎完全中断。他后来很少谈及这段经历,但从他零星的回忆中可以感受到那个时代的压抑。即使在这样艰难的环境中,普利高津仍然保持着对科学的热情。他在夜间阅读,在白天躲避搜查的间隙思考数学问题。这种在逆境中坚持思考的能力,成为他后来学术生涯的一个标志。
1944年,盟军解放比利时。科学界重新焕发活力。德·唐德年事已高,逐渐将学术领导权交给年轻一代。普利高津在战后迅速崛起,成为布鲁塞尔热力学学派的核心人物。他开始招收研究生,建立研究团队,组织国际会议。他的实验室吸引了来自世界各地的年轻学者——希腊的尼科利斯、中国的湛垦华、比利时的勒菲弗,这些人后来都成为耗散结构理论的重要贡献者。
1940年代末和1950年代初,普利高津的研究方向逐渐明确。他不再满足于描述不可逆过程的数学形式,而是开始追问更根本的问题:不可逆性从何而来?秩序如何在不可逆过程中产生?他意识到,要回答这些问题,必须超越传统的平衡态热力学,进入一个当时几乎无人涉足的领域——非平衡态统计力学。
这个领域之所以被忽视,是因为它在数学上极其困难。平衡态统计力学有成熟的工具——配分函数、系综理论、涨落-耗散定理。但一旦系统偏离平衡,这些工具就不再适用。非平衡态系统的演化方程通常是非线性的,没有通用的解析解法。物理学家们倾向于回避这些问题,或者将它们留给工程师去解决。
普利高津选择正面迎击这些困难。他发展了一套新的数学方法,后来被称为"普利高津-尼科利斯方法"或"布鲁塞尔学派的非平衡态统计力学"。这套方法的核心思想是:将系统描述为大量微观组元的集合,研究这些组元在能量流动中的集体行为。关键的概念包括"熵产生"、"超熵产生"、"稳定性判据"等。
1950年代中期,一个关键的实验发现进入了普利高津的视野。苏联化学家鲍里斯·别洛乌索夫在1951年发现了一个惊人的现象。他在研究柠檬酸的氧化反应时,将溴酸钾、硫酸铈和柠檬酸混合在溶液中。按照传统的化学观念,这个反应应该平稳地进行,反应物逐渐减少,生成物逐渐增加。但别洛乌索夫观察到,溶液的颜色在无色和黄色之间周期性变化,就像心脏的跳动一样,有节律地振荡。
别洛乌索夫试图发表这个结果,但遭到了拒绝。审稿人认为,一个化学反应自发地产生节律性振荡,违背了热力学第二定律——系统应该趋向平衡,而不是在远离平衡的地方跳舞。别洛乌索夫被迫将论文发表在一份不太知名的放射医学会议文集上,几乎无人问津。
直到1960年代初,另一位苏联化学家阿纳托利·扎鲍廷斯基重复并扩展了别洛乌索夫的实验。扎鲍廷斯基发现,这种振荡反应不仅可以产生时间节律,还可以产生空间图案。在特定的条件下,溶液中会出现规则的同心圆环或螺旋波,像石头投入池塘产生的涟漪一样,但这些涟漪是自发的、持续的,不需要外界的周期性驱动。
普利高津在1960年代的一次国际会议上听说了这个发现。他立刻意识到,别洛乌索夫-扎鲍廷斯基反应是耗散结构的化学对应物,就像贝纳尔对流是耗散结构的物理对应物一样。一个化学反应能够在远离平衡的条件下自发产生时间节律和空间图案,这证明了耗散结构不是流体力学的特例,而是自然界的普遍现象。
这个发现极大地鼓舞了普利高津。他开始将耗散结构的概念从物理学推广到化学、生物学,乃至更广泛的领域。他意识到,他所研究的不仅仅是一个技术性的化学问题,而是一个关于自然基本秩序的问题。生命、社会、宇宙,所有这些复杂系统的组织原理,可能都隐藏在耗散结构的数学之中。
1960年代末和1970年代初,普利高津的学术声誉达到了顶峰。1977年,他因为对非平衡态热力学,特别是耗散结构理论的贡献,获得了诺贝尔化学奖。诺贝尔奖委员会的评价是:"他的贡献使我们能够理解一个基础性的自然原理:在远离平衡的条件下,系统可能自发地产生新的结构形式和新的有序行为。"
获奖消息传来时,普利高津正在布鲁塞尔的办公室里工作。他的反应是平静的,甚至可以说是沉默的。据他的同事回忆,他只是微笑着说:"这意味着我们的工作得到了承认。但还有很多事情要做。"
确实,诺贝尔奖不是终点,而是新的起点。获奖后的普利高津没有停留在荣誉上,而是继续探索更深层的问题。他开始关注时间的哲学、确定性与随机性的关系、以及科学与文化的对话。他的著作《从存在到演化》、《秩序 out of 混沌》、《探索复杂性》等,将耗散结构理论介绍给了更广泛的读者。
在这些著作中,普利高津展现了他作为科学家的另一面——一个有着深厚人文素养的思想家。他引用柏格森的创造进化论、怀特海的过程哲学、海德格尔的存在论,试图将耗散结构理论置于更广阔的哲学背景中。他认为,现代科学正在从一种"存在的物理学"转向一种"演化的物理学"。在存在的物理学中,时间是一个参数,未来由过去完全决定。在演化的物理学中,时间是创造的维度,未来包含着真正的新颖性。
这种哲学转向让一些物理学家感到不安。他们认为普利高津在获奖后变得"太哲学了",他的后期著作缺乏严格的数学,充满了模糊的人文主义修辞。这种批评有一定的道理。普利高津晚年的某些著作确实在科学严谨性和哲学思辨之间摇摆不定。但另一方面,他的哲学探索也为科学与人文的对话开辟了新的空间。
1980年代和1990年代,普利高津在布鲁塞尔和德克萨斯州奥斯汀之间往返。他在奥斯汀的德克萨斯大学建立了统计力学和热力学中心,与布鲁塞尔的团队形成跨大西洋的学术网络。他的研究兴趣扩展到宇宙学、引力理论、量子力学的基础问题。他试图将耗散结构的概念应用于宇宙的起源和演化,提出了"宇宙作为耗散结构"的大胆设想。
2003年5月28日,普利高津在布鲁塞尔逝世,享年八十六岁。他的葬礼简朴而庄重,来自世界各地的科学家、哲学家、学生聚集在一起,纪念这位改变了我们理解自然方式的人。在悼词中,他的长期合作者格雷瓜尔·尼科利斯说:"普利高津教会我们,自然不是一部已经写好的书,而是一部正在创作的诗。每一页都包含着惊喜,每一行都指向未来。"
回顾普利高津的一生,我们看到的是一个科学家如何在动荡的时代中坚守对真理的追求。从莫斯科到柏林,从柏林到布鲁塞尔,从被占领的欧洲到全球化的学术界,他始终保持着对基本问题的敏感。他不是一个只在实验室里操作的技师,而是一个将科学视为理解世界方式的探索者。他的音乐训练、他的多语言能力、他的人文阅读,都丰富了他的科学视野,使他能够看到其他纯技术型科学家看不到的联系。
布鲁塞尔的街头,大广场上的天鹅咖啡馆依然营业。几个世纪前,马克思和恩格斯在这里讨论《共产党宣言》。一个世纪前,年轻的普利高津可能在这里读过书、思考过问题。今天,当你坐在那里,点一杯咖啡,看着热气在冷空气中消散,你会想起那个男孩。他想知道为什么咖啡会变凉,为什么秩序会从混沌中诞生,为什么时间有方向。他用一生的时间回答了这些问题,而他的答案,改变了我们理解世界的方式。
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