構造定律是由美國杜克大學熱力學專家Adrian Bejan於1995年提出的理論，主張自然系統通過形成層級化流動結構實現能量傳輸效率最大化，被稱為繼熱力學第二定律後的"第二個時間箭頭"。該定律認為有限尺寸系統要持續存在，必須演化出最佳化物質、能量流動的結構形式，如天體系統中的行星排列、生物體內的血管分叉等。
其理論框架在1996年發表於《套用物理雜誌》，通過分析河流網路、樹木生長等自然案例，闡釋結構演化與無序化進程的關聯。2016年後，研究擴展至星系形成、地表龜裂等多尺度現象，論證其適用於物理、生物及人工系統的普適性。2018年學界將其與熱力學第二定律並列為推動宇宙無序化的雙時間箭頭，前者通過結構最佳化減少能耗，後者通過熵增加速混亂。目前該理論尚未被確立為宇宙普遍規律，但已在跨學科演化預測中形成研究架構。
基本介紹
- 中文名：構造定律
- 提出者：Adrian Bejan
定律介紹
在宇宙中，各個天體的尺寸可謂相差十萬八千里，就算是在我們的太陽系之內，各大行星的大小的差異就足以讓人驚嘆。為什麼各個行星、各個恆星乃至各個星系之間的尺寸會存在差異，而不是完美的均勻呢？
構造定律
研究者們相信，充滿不同尺寸的天體將比充滿尺寸相近的天體更有利於宇宙緩解由引力造成的緊繃狀態。
據杜克大學的熱力學專家Adrian Bejan教授稱，這種多樣性（diversity）或多層次性（hierarchy）都是因為受制於他早先發現的“構造定律”。更為令人吃驚的是，他宣稱該定律是宇宙萬物都遵循的鐵律，從龜裂的土地到雪花的形狀再到龐大的星系，無一例外！
“構造定律”闡述的是任何一個包含大量大小相近的物體的系統，都會遭遇由引力造成的過度緊繃，從而可能使該系統崩潰；相反，一個類似於我們太陽系的，包含尺寸各異的物體的系統，其緊繃程度將會迅速降低。而所有的系統都會自然而然地傾向於朝著後一種狀態演化。
構造定律是否真的如同熱力學第二定律一般稱為宇宙鐵律呢？這個還暫且不能下定論，但是Bejan教授卻對其研究成果卻是相當的自信。他希望將“構造定律”套用於宇宙的尺度能夠激發其他的研究人員也考慮將此定律套用於他們各自的研究領域。他還說道：“我從來沒想過會發表一些關於天體物理的純物理的東西，但我卻偶然意識到自己掌握了一把打開新大門的鑰匙。萬事萬物都處在演化的過程中，而構造定律能夠幫忙對其進行預測。”
Adrian Bejan的這項研究成果已經發布在了套用物理雜誌上。
