协同思想由来已久，合作的思想意识和实践行为，是任何事物生存和发展的前提和基础。哈肯的协同学，为我们研究协同理论提供了坚实的理论基础。弄清协同学的基本概念和原理，有利于我们理清协同学与其他学科的关系。协同学涉及的基本概念：序参量、耗散结构、涨落、自组织；协同学基本原理概括为三个，即不稳定性原理、支配原理和序参量原理。
3.1.1.1 基本概念
协同学是研究各类完全不同类型的系统内各子系统互为矛盾而又互为协调，共同促使系统整体具备新的有序状态所呈现出来的特点、规律的交叉科学。它是研究一个开放系统从混沌无序状态向有序状态、从低级有序向高级有序转化的机理、条件和规律。协同学涉及的基本概念：序参量、耗散结构、涨落、自组织。
（1）序参量（Order parameter）
在远离平衡态的开放系统由无序向有序转化的过程中，系统不同的参量在临界点处的行为大不相同：有的参数阻尼大，衰减快，对转变的整个进程没有明显的影响；有的参数出现临界无阻尼现象，衰减缓慢，在演化过程中起着主要作用。哈肯根据参数在临界点附近变化的快慢将参量分为两类：一类是阻尼大衰减快的快弛豫参量，另一类是临界无阻尼的慢弛豫参量。这两类变量同时包含在决定系统演化的微分方程组中，相互联系，相互作用，相互制约，相互竞争。虽然慢参量只有一个或几个，但它却控制着系统演化的整个进程，决定着演化结果所具有的结构和功能，代表系统的“序”或状态，它就是表征系统有序程度的序参量。序参量支配子系统，子系统伺服于序参量。
（2）耗散结构（Dissipative structure）
耗散结构理论的创始人，比利时的普利高津（I.Prigogine）教授把开放系统和远离平衡的条件下，系统与外界环境交换物质和能量的过程中，通过能量耗散过程和内部的非线性动力学机制来形成和维持的宏观时空有序结构，称为“耗散结构”。
（3）涨落（Fluctuate）
在系统处于有序状态时，其子系统还是有独立运动在进行的。子系统的独立运动以及它们各种可能产生的局部耦合，加上环境条件的随机波动，都反映在系统的宏观量的瞬时值会经常偏离其平均值而出现的起伏上。这种偏离平均值的起伏现象就叫涨落。在系统进入临界点时，子系统自发的独立运动与它们之间关联所形成的协同运动也进入均势阶段，在这个混乱无序的过渡阶段的初期，子系统间的各种可能的耦合相当活跃，且这些局部耦合所形成的涨落由于系统的无序和混乱逐渐加剧。每个涨落都包含着一种宏观结构，很多涨落得不到其他大多数子系统的响应便表现为阻尼大而很快衰减下去，只有那个得到了大多数子系统很快响应的涨落，便由局部波及系统，得到放大，成为推动系统进入新的有序状态的巨涨落，这种涨落的内容就是出现临界无阻尼的序参量。从随机论来看，涨落是形成有序结构的动力；从动力学来看，系统演化的结局是由边界条件决定的。虽然各种内容的涨落的出现是偶然的，但只有符合边界条件的涨落才会得到响应和放大，才能转变为支配系统的序参量。这里体现了协同学中随机论与动力论的完美结合。
（4）自组织（Self—organization）
从无序状态转变为具有一定结构的有序状态，或者从有序状态转变为新的有序状态，首先需要环境提供能量流和物质流作保证，也就是说控制参量需要达到阈值时，这种转变才成为可能，这是必须的外部条件。然而，系统在相变前后的外部环境并未发生质的变化，也就是系统并未从环境中得到怎样组织起来形成什么样的结构以及如何来维持发展这种结构的信息，因此这是在一定的环境条件下由系统内部自身组织起来的，并通过各种形式的信息反馈来控制和强化着这种组织的结果，称这种组织为自组织。自组织理论是协同学的核心理论。
3.1.1.2 基本原理
协同学基本原理概括为三个，即不稳定性原理、支配原理和序参量原理。
（1）不稳定性原理
协同学以探究系统结构有序演化规律为出发点，从相变机制中找到界定不稳定性概念，承认不稳定性具有积极的建设性作用。系统的各种有序演化现象都与不稳定性有关，在旧结构的瓦解和新结构的产生过程中，不稳定性在系统新旧结构演替中充当了媒介，在一定意义上讲，协同学是研究不稳定性的理论。
因此，可以把协同学的不稳定性原理简单图示如图3.1。
图3.1 不稳定性原理示意图
（2）支配原理
支配原理认为，有序结构是由少数几个缓慢增加的不稳态模或变量决定的，所有子系统都受这少数几个不稳态模的支配。通过这几个慢变量，即可对系统的演化作出描述。
支配原理应用的核心方法就是绝热消去法，对于由大量子系统构成的系统来说，要建立数目极多的偏微分方程组，来表示子系统之间耦合或关联关系。但是发现模型中所涉及的参量在临界点处的临界行为是有显著差别的。可以分为两类：绝大多数参量，临界阻尼大衰减快，对系统的演化不起明显作用，称之为快弛豫参量（Quick variable）；一个或少数几个参量出现了临界无阻尼现象，它们得到了多数子系统的响应，往往呈指数型增长，在演化过程中自始至终都起作用，且起着支配系统行为的主导作用，对演化进程及发展起着决定性作用，这就是慢弛豫参量（Slow variable）。在方程中，为了体现演化过程中起支配作用的慢弛豫参量，而忽略快弛豫参量的变化对系统演化的影响，即令快弛豫参量的时间微商等于零，然后将得到的关系式代入其他方程，由此便得到了只有一个或几个慢弛豫参量的演化方程——序参量方程。这种处理方法就是绝热消去。它可以把难以胜数的偏微分方程化为一个或几个序参量方程，使原来难以求解或者无法求解的问题变得简单明了。这里只说明绝热消去的处理方法，实际处理中的系统会很复杂。
（3）序参量原理
序参量原理主要运用相变理论中的序参量，替代耗散结构理论中的熵的概念，作为刻划有序结构的不同类型和程度的定量化概念和判据，以描述和处理自组织问题。序参量是一个宏观参量是微观子系统集体运动的产物，合作效应的表征和度量；支配子系统的行为，主宰系统整体演化过程。协同学就是通过确定系统的序参量、建立和求解序参量方程，最终实现系统自组织问题的处理。
在协同学的三个基本原理中，存在着密切的内在联系。当系统的控制参量适当改变时，系统可能成为线性不稳定，有关变量可以划分为稳定和不稳定两种，应用支配原理，可以消去快变量，在不稳定点上，序参量支配系统行为，使系统发生结构演化。
在协同学的三个基本原理中，支配原理是中心。我们应用三个原理内在联系，类比研究完全不同的系统行为之间的关系和规律。在实际应用中，研究系统的不稳定性，导出支配原理，建立和求解序参量方程，这三个步骤就构成了协同学处理实际问题的程序主线。