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(2)界壳要素 |
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上次编辑时间2002-01-02 22:07 您是第
（反）渗透机理: 干闭湿开模型
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曹鸿兴
从结构上讲，界壳由界壁（W）和界门或通道（P）组成，界壁是用来卫护系统自身的，系统通过界门来与环境进行交换。设系统的周界记为L，其周长为l
，定义界壳开放度为
ρ=p/l
式中,p为通道阔度.
显然，开放度是结构上的，对不同的物质、能量和信息，开放度是不同的，在性质和数量上都是很不相同的，例如古代城门只限制人员和物资的进出，却不能阻止阳光的进入，也就是，作为生命十分需要的阳光这一能量，城墙对它而言是全开放的，即ρ=1。开放度是一个简单明了的结构要素,但却是系统状态复杂程度的反映.例如一个经济发达的国家或地区,它的对外口岸必多于经济落后的国家或地区的.人不长毛,因而和陆生哺乳动物相比,能接受更多的环境信息,因体表任何一点都能接受刺激.界壳闭合度定义为开放度的补,即 μ=1-ρ=w/
l
. 另一个重要的界壳要素是交换率，它是功能上的。是对能量、物质或信息通过界门能力的量度。例如北京的首都机场的空运量远远大于新疆伊犁机场的空运量。人跑步时的空气交换量比平静时要大。 交换率定义为存在于环境与系统中的可交换量Ee与通过界门交换的实际量Es之比。即 α=Es/Ee 这是一个较为抽象的定义，对于具体问题要设计适合该问题的交换率。 交换包括输入和输出两部分。净交换量则是输入和输出之差。输入和输出是一个极为广泛的概念，从计算机的输出，到某个城市的能源粮食供应、垃圾的运出和处理，食物空气进入人体和排出粪便、汗液等等。一个国家或地区的进口和出口贸易反映了该国家或地区的国际经济交换水平. 设能量开放度为ρe ,物质开放度为ρm ,则有 ρe
=ρm =0
为孤系, ρe
>0,
ρm= =0 为闭系, ρe
>0, ρm=
>0
为开系. 这样就能从开放度角度来讨论热力学系统.类似地若定义信息开放度ρI就可以用ρI
来讨论控制论中的黑箱、灰箱与白箱.可见通过开放度这一貌似简单的概念就可以把不同领城中的问题放在同一框架中讨论.
从界壳论观点我们可以定义与交换和状态都有关的指数。
设输入为I，输出为O，系统状态为B，定义指数
λ1=I/B
输入-状态比
λ2=O/B
输出-状态比
λ3=(O-I)/B 则有
λ3=λ2-λ1
定义出入相对比 λ4=(λ2-λ1)/λ1
=(λ2/λ1)-1
=(O/I)-1 λ4是一个与系统状态无关的量。 在天文、气象、水文等许多领城,都存在螺旋形涡旋,这是因为这种结构提供环境对涡旋的最佳交换通道.一些在水中生活的甲壳类动物其结构呈螺旋形,其生物物理机理也在于它能提供最优水份、养份通道. 开放度和交换率是界壳的基本要素.此外还有若干要素,如界壁刚度,是指界壁抵抗破坏的力度,例如鸡雏啄破蛋壳才能孵出,蛋壳有一定强度才不易为环境因子破坏.又如交换速率是指单位面积、单位时间的交换率,它具有速度概念.
（反）渗透机理: 干闭湿开模型
界壳论由中国气象科学研究院曹鸿兴研究员于1988年提出，综合介绍见：曹鸿兴，界壳理论及其应用，自然杂志2000,26(3):145-148。已于1997年出版本人专著《系统周界的一般理论——界壳论》，（气象出版社，100081, 北.京, 9.50元）该书由中国系统工程学会理事长顾基发等著名学者作序。欢迎有兴趣的同仁共同来研究、发展界壳论.联系电话（010）68408947或（010）68408360，Email：caohx@sina.com；caohox@yahoo.com.cn
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