周路群，冉书能，贾春燕

（北京大学 物理学院，北京100871）

1 引 言

以普里高津为代表的布鲁塞尔学派的学者们从近平衡态热力学规律到远离平衡态的热力学系统研究的过程中经历过不小的挫折，然而他们最终提出的耗散结构理论为物理非线性科学带来了几十年的繁荣发展，成为现代物理前沿研究中的一支奇葩．更为引人注目的是耗散结构理论体系中的诸多重要概念现如今已广泛地深入到大众生活中，这是因为耗散结构理论不仅能解释许多物理、化学、生物等自然科学问题，近年来还被引入哲学、社会学、经济学等诸多领域，使之成为当代少数几个能横跨自然与人文社会科学的重要科学理论之一．普里高津于1977年因此获得了诺贝尔化学奖［1］．

早在1900年贝纳德就观察到由于对流现象流体形成的花样（斑图），后来瑞利对该系统做了理论分析，故该系统被称为瑞利－贝纳德热对流系统．物理学家们对该系统又做了更为详尽的研究，以平衡态、近平衡态系统到远离平衡态的开放系统这些基本概念为出发点，讨论不稳定性、涨落的作用，提出了从无序到有序的临界转变过程，也即耗散结构（斑图）的发生发展演化过程．这个系统直到现在也仍然吸引科学家们的关注［2］．

笔者基于对斑图动力学的研究，参考了文献［3］中的做法，搭建了一套用阴影法观察非线性瑞利－贝纳德热对流斑图发生发展的演化过程的教学装置，并于2010年秋季学期……