第21章 阈，临界现象与创造力(1)
11.1极，临界现象与自组织理论
“极”有时意味着“极限”，它是某一事物（极）转变成另一事物（极）的阈，或者说是旧事物突变成新事物的临界点。在创造力的两面三（多）极之间，往往可以发现临界现象，找到突变的临界点、临界线或临界面，它们对创造力起着重要的作用。就其本质意义上说，创造力就是对某种事物在一定条件下的状态、性质的临界点的突破，或某种阈值的突破。用系统论的术语说，就是分叉线点的对称破缺。
临界现象说明某个系统的运动临近某个阈值。在自组织理论中，耗散结构论和协同学都指出：在一个系统与外界环境进行物质和能量交换之中，当控制参数的增长临近某个阈值时，该系统原有的宏观状态或结构只有发生某种变化，才能使控制参数的增长突破阈值的限制。或者说，当控制参数的增长临近某个阈值时，将会导致系统状态参量的变化，从而导致其宏观状态或结构发生变化。这种变化可以被理解为创造力的运动。所以，阈、临界现象的突破反映了事物演化、发展的一般规律性。
我们通常以各种词汇来表述不同事物领域、不同层次和不同状态下的临界现象。例如突发点、突破点、变异点、触发点、焦点、关键、结合点、切入点、分歧点、凝聚点、转折点、要害、空白、窍门、诀窍、点子、契机、新纪录等等。临界点是创造力蓄势以待的、从潜在状态突变成崭新的临界状态的触发点。
临界点充斥在系统自组织演化过程中，可以说无处不在。我们在生活实践中对之描述的类似词汇可以无尽无休，因为临界点相当于哲学中的“奇点”。“奇点”在物质世界中是普遍存在着的。湛垦华在“奇点与系统自组织”一文中提出：“奇点是系统连续演化过程中的间断点，是使连续性与间断性统一与系统自组织演化过程中的关键环节；奇点是造成系统演化过程复杂化、曲折化的直接原因，正是由于不同形式奇点的存在，方构成复杂多样、千变万化的系统自组织演化的真实过程。”文中列举了在二维空间中较简单的几类奇点基本表现形式,例如始点，端点，结点，发散点，凝聚点，分歧点，折叠点，鞍点，不可入点，以及极限环等。湛垦华：《系统科学的哲学问题》，陕西人民出版社，1995年9月，第70‐81页。说明奇点有其极为复杂的内在机制。
如果说“奇点”的概念是“临界点”概念的哲学化的高度概括，那么，在我们的创造论中可以于在较低层次中将“临界点”视为创造力运动中的重要作用点——创造点。在思维创造力的发现、发明中，通常总是以创造点的概念来集中反映其新颖性，独创性。因此5.1节所讨论过的创造过程的一般模式（1）可写成：
A极ab↑↓ViCH临界点K（创造点）B极ab↑↓模式（2）
A极：始发物
B极：创新物
Vi:思维创造力过程
C:创造的背景条件（参见第八章创造力的互联性）
H：共同的基础条件（参见第六章创造力的相似性与差异性）ab↑↓表示增加或减少，增强或减弱的条件。
K:创造点（参见第11章临界点）
11.2物理学的相变及临界点
我们曾在1.2节中阐述，物理学中将物体的不同状态称为相。物体从一种状态变成另一种状态称为相变。现在要进一步阐述的是，物体在连续变化中出现相变之后，随之而来的往往是突然发生的临界现象。相变和临界现象是物理学中充满难题和意外发现的领域之一。（相变本身是在临界现象中产生的，是临界现象的广义概念，而相变之后出现的临界现象是物理学的狭义的概念）。
人类很早就注意观察物质的三态变化，尤其熟知水的三态。在固体、液体、气体三相之间存在着水的相变点：即在正常气压下，液态和固态之间为冰点0℃；液态与气态之间为沸点100℃；固态与气态之间为升华点。物质的三态变化是自然界非常普遍的现象。
11.2.1二相、三相点——多极共存态
把一定数量的液体（例如水）封闭在容器中，缓慢加热测定压力随温度的变化，只要容器中同时存在着液体和它的蒸汽，气液两相就始终处于平衡状态之中。测得的P‐T曲线A就是气液的相界线（或称汽化线），如图28所示。曲线A下方是气相，线上方为液相。在压力和温度沿这条线变化时，两个相同时存在。
图28P‐T相图上的气液相界图如果压力保持在P0不变（如常态大气压），由液相开始加热升温，代表状态的点L在相图中沿水平线向右移动，与汽化线交于Q点，一部分液体开始汽化。气化点就是水的沸点，T0的温度为100℃。这时尽管继续加热，水的温度不再升高，一直保持在T0。可见热量被吸收用于汽化。这种在相变点才表现出来的汽化热是一种相变潜热。潜热转化为分子动能，使气相比液相更加无序。将它代入创造力模式（2）中，气液两相为AB两极，Q点（沸点）是水被气化的相变点，或广义的临界点。临界条件K为P0=正常大气压，T0=100℃，ab↓↑失去某些热能，并获得潜热，转化为水分子运动。
在P‐T变化的情况下出现两相共存的气化线时，创造力（模式3）中出现A、B两极之间的合极——AB极：
A极ab↑↓CHKAB极×B极↑ab↑↓模式（3）
图29水的三相点共存示意图与气液两相平衡类似，可以从实验中测出气固和液固的相界线。图29是水的三相图。其中线段OA是升华线（气固平衡线），AB是溶化线（液固平衡线），AC是汽化线（液汽平衡线）。图中A点是水的三相点，在创造力的合极模式中表示水、冰、气三极共存。
三相点A的临界条件K为：
TA=0.0100℃
PA=0.006巴
11.2.2临界点
在11.2.1小节的图28中，气化线是否在不断升温或加压时伸向无穷？如果压力P0不变，温度继续升高，液态的水将会不断气化成水汽，直到蒸干。但是如果压力也继续增强，气化是否会在某一点戛然而止？在一个水的液态与气态连续性试验中，精确地测量水在液态与气态时的密度差，会发现在374.15℃附近时，两者的差别消失了。在气液相界线上有一个明确的终点C（如图30）。这个C点被称为临界点（狭义）。临界的含义是指超过这个点以后，液态和气态的差别就不复存在了，其状态既不是液体也不是气体。
图30P‐T相图上的水的气液相界线由于临界点的存在，可以使物质从液态连续地变化成为气态，只要按图上虚线变化压力和温度，就可以不经过任何相变点，从A达到对应的B点。“临界点”的名称首先是英国物理学家安德鲁斯1869年在CO2的液态和气态连续性试验中提出来的。其他物理学家在其他物体也观察到了这种现象，并发现在这个点的潜热等于零，因此又称它为“绝对沸点”。我们现在所用的“临界点”这个名称意指相变点，要比安德鲁斯的临界点概念广泛得多，所以是广义的临界点概念。它包涵事物变化的多种层次。安德鲁斯的（狭义）临界点并不存在于一切物体。例如水的液固平衡相的溶化线就不能证明结束在一个临界点上，因为固态有对称的晶体结构，液态没有这种对称。对称性质只能或有或无，不能兼而有之。
如果将物理学的“相”概念转移到创造力的极概念，则连续性的两极之间存在的临界点是一种从量变到质变的转变点。它不是原来两极中的任何一极，而是相对独立的“临界极”。在这个“临界极”附近能够产生一系列奇特现象和规律。例如液体的“临界乳光”（光的散射增强），比热、压缩率、磁化率等物理量随温度变化，曲线上出现跃变或无穷的尖峰等。通常将这些现象称为临界现象。正是由于在相变和临界现象理论方面的研究，使威尔逊获得了1982年度诺贝尔物理学奖。
连续相变（或连续极变）的临界点犹如数学中的负数、零、正数连续变化中的“零”，它与正、负数不同，具有奇特的性质。如果将它们推论到创造力的两面多极性的其他方面，可如模式（2）所表述的水的临界点：
A极ab↑↓C·HK极(临界极)B极ab↑↓
K极：为临界点或称临界极
H：为水分子结构的共同性
ab↑↓为P，T的变化
C:为临界条件，例如水的临界参数：Tc(临界温度)=374.15℃Pc(临界压力)=221.2巴。
11.3阈与创造力
阈也是生命活动中常见的临界现象。人类对客观世界的感知受到感觉器官的接受能力所限制，各种感受器的“阈”就是临界区。例如听觉阈为20‐20000赫兹频率的声波和分贝的音量，临界点分上限和下限，低于下限或超过上限，或者听不到声音，或者成为令人不适的噪音，甚至造成对人的伤害。人类的视力也存在光频、光量的临界点，例如可见光的波长幅度为3900‐7700埃，低于3900埃的紫外线和高于7700埃的红外线都是不可见光。因此，视觉和听觉临界点能触发人们的创造力，创造出各种感光、感声检测仪器和应用方法。例如红外线和紫外线光谱分析仪等。俄罗斯一家光学机械厂研制一种夜视仪，可同监视器、摄像机、照相机搭配使用，成为夜间保护的重要工具。即使遇到汽车灯光照射，也不会“失明”。
阈的存在，说明创造力的作用是在一定范围条件中实现的。生命过程和社会活动更是在复杂的综合条件下发生发展，而且往往有较宽幅度的阈。各种创造力的临界性往往同阈并存。一种理论，一项技术发现总有其适用范围。因此，在创造模式中的临界条件C往往同阈相结合。
11.4自组织临界性假说
11.4.1广义的自组织临界性
1987年，巴克、汤超和维森菲尔德提出了物理学的一种新概念——自组织临界性。他们发现：一个小沙堆，如果不停地在其顶部加沙粒，这个沙堆就会逐渐长高长大。随之而来的是沙堆上出现或大或小的坍塌。加沙子的过程使沙堆坡面变陡，而坍塌的过程使沙堆坡面变得平缓。在这种现象启发下，他们提出了一种理想的沙堆模型（BTW模型），并在计算机上模拟其演化过程，发现了两个特点：一个特点是临界性。他们从坍塌波及的空间距离测量出“空间临界指数”和从前后时间测量出“时间临界指数”，都基本符合临界现象的主要特征——空间和时间的自相似性。第二个特点是自组织。即上述临界状态的出现是系统自发实现的，不需要仔细地调节参数。也就是说BTV模型中存在着加沙粒和坍塌两种相反过程，它们相互斗争，会驱使系统自发地进入临界状态。
自组织临界性概念经过许多人在各方面试验，发现这种现象在自然界中普遍存在。例如河流的水污染，污染程度增加10%，鱼类并不会减少10%，但当污染度达到某个临界点上，污染稍有增加就会引起鱼类全部死亡。哈肯认为这是一条协同学的基本原则，即在某一不稳定的点上，只要周围环境稍有变化，就会带来系统本身的激烈变化。在这里，不稳定现象是系统内部的振荡，或称涨落；引起激变的因素称为序参量，而产生相变的过程与激光、水的卷筒运动都有相同的规律。临界涨落，即使是极小的涨落，也足以确定宏观运动。这种规律都可以归为自组织规律。
哈肯提出新的命题：是否在精神领域也有临界涨落，其震荡会伴随着新思想的诞生？近年来，有人发现在人类社会的经济和交通现象中，也显出这种临界涨落的自组织现象。自组织临界性假说一旦得到完全证实，有可能使建立在简单动力学平衡状态基础上的生态平衡概念转变成“生态临界性”，同时，在自然界水的分布和运动，以及地震等地质运动规律方面也会出现创造性的新发现。更重要的是自组织临界性作为一种普遍规律被人们认识以后，将会更自觉地把思维创造力水平发展到新的高度。
11.4.2生命活动中的自组织临界性
自然界的宏观自组织临界性也许不易被人们所理解，但是生物体的自组织临界性却是显而易见的。如果用“狗急跳墙”来比喻某种临界现象也许太过粗俗，其实生命活动中随处都存在着不同层次的自组织临界现象。例如突变论创始人托姆曾经研究生物形态构成的黏菌模型。在黏菌从个别生活的变形虫形状发展成成年菌，在形态上至少出现两个显着的自组织临界现象与其形态的相变相联系。一个是从个体相到集体相，在某种养料不足的临界条件下，单细胞的黏菌会产生和释放出一种名为CAMP的物质（环状腺甙单磷酸盐）。如果第二个黏菌细胞同CAMP接触，就会联合在一起并释放更多的CAMP。通过许多单细胞黏菌的结合、增强，突然聚合在一起而成为多细胞团块的集体相。第二个相变是在某种临界条件下，细胞团块分化，形成菌干和胞束，变成能在地面向前弯曲活动的成年菌。因此，生物的发育、形态的构成既是连续过程，又是不连续过程。例如菊花的显蕾开花，都经过发育临界点的突破，只要人们掌握了临界条件（例如适当的日照时间），就可以控制菊花的花期。
在动物界，从候鸟迁徙、鱼类逥游，到公鸡啼鸣，都有同时间相应的临界条件所驱动。尤其后者，在生理活动上形成“生物钟”，使生物活动的动力系统用准确的时间表规定了系统的临界点。
下面应用人体运动中的“氧债”现象，作为进一步说明自组织临界性问题的一个事例：
有一个试验证明，运动员在200米的短程赛跑中，在20多秒钟内约需耗氧14公升，而在20多分钟内实际测得的进入人体的氧却只有1.5升。运动员负的氧债如此之大，显然是得到人体内部大量潜能的补偿。潜能的来源主要是储藏在自己细胞中的高能物质的分解。
上述“氧债”现象反映了两个问题：一是临界现象。人体运动时的能量消耗，在超过正常水平时达到临界状态，即氧的供应与能量消耗的连续变化突破平衡状态而转向负值。二是自组织。人体通过神经和体液内分泌等自动调节，使机体产生更多的激素、酶、乙酰胆碱等活性物质，促使血液流量、神经细胞兴奋性以及人体代谢活动增强。特别是促进肌纤维细胞中的肌原蛋白的启动，使ATP（三磷酸腺苷）等高能物质迅速分解，在短时间内释放出大量能量，供剧烈运动的需要。（每生成1克分子磷酸所消耗的ATP约释放12000卡能量）。显然这种自组织是通过复杂的生理、生化作用自动精细调节的结果，是生命创造力的特性，比沙堆坍塌的物质创造力高级得多。
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