自组织理论并不是一个单一的理论，而是一个理论群。它是由耗散结构理论、协同理论、突变理论、超循环理论、分形结构理论和混沌理论等组成的。这些理论都是从不同角度为自组织的形成提供了不同的理论基础和方法论，其中，耗散结构理论为自组织的形成提供了条件方法论；协同理论为自组织的形成提供了动力学方法论。
耗散结构的概念是相对于平衡结构的概念提出来的。长期以来，在物理学中人们只研究平衡系统的有序稳定结构，并认为倘若系统原先是处于一种混乱无序的非平衡状态时，是不能在非平衡状态下呈现出一种稳定有序结构的。普利高津从热力学第二定律出发，通过研究非平衡态热力学，指出一个远离平衡态的开放系统，在外界条件变化达到某一特定阈值时，量变可能引起质变，系统通过不断地与外界交换能量与物质，就可能从原来的无序状态转变为一种时间、空间或功能的有序状态，这种远离平衡态的、稳定的、有序的结构称之为“耗散结构”。耗散结构是系统存在的一个结构状态，是一个远离平衡态的开放系统，在一定控制条件下，由于系统内部非线性相互作用，通过涨落形成的稳定的有序结构。
与耗散结构几乎同时诞生的协同学是由德国科学家哈肯创立的一门跨学科的理论。哈肯认为系统的演化源自系统中大量子系统的关联与协同合作行为。在相变点处旧的结构或制度瓦解了，新的结构正在孕育之中，这是系统中最活跃的一个阶段，从能量的角度来看，子系统的关联引起的耦合能量与子系统自由运动（比如热运动）正处于相互较量的均势阶段，代表子系统间各种可能耦合的涨落此起彼伏，风起云涌，它不时地冲击着系统，而每个涨落都包含着一定的内容或模式，都是系统可能发生的宏观状态的胚芽状态，都代表着一定宏观状态的微观组态。
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