反热寂论与可持续发展，本文主要内容关键词为：可持续发展论文,反热寂论论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
本文指出：遵循热力学第二定律的自发能量转换过程，绝非“可用能量”不断丧失的过程，而是给定环境下能量转化条件（尚未被自由随机运动占领的可能微观态）递减过程，由于可能微观态数目并非守恒量，所以热寂说不能成立。此外，该定律描述的自由随机运动趋势，绝非事物唯一发展趋势，还有与其相抗衡的物质间相互作用力所产生的决定论趋势。这两种运动趋势的对立统一，构成了有结构非线性耗散过程，形成了生态—社会超循环回路。以此为基础，作者提出了关于可持续发展的一系列新思路。
一、熵定律的本质与热寂说的曲解
对宇宙热寂说和社会热寂说，许多人怀着一种矛盾的心情。一方面，他们从情感上反对它的悲观主义预言，但同时又被它的科学外衣所迷惑，承认这些预言与热力学第二定律（又称“熵定律”）的等价性。所以，反对热寂说的人们，总是把他们的目光集中于限定该定律的适用范围上。这种努力并没有得到令人满意的结果，因为无论是从理论还是从实践来看，热力学第二定律是放之四海而皆准的普适定律。人们没有认识到：表面上似乎十分“科学”的热寂说，实际上是以对热力学第二定律本身的曲解为基础。
一切形式的热寂说的共同理论基础，是确认热力学第二定律的“实质”在于：宇宙一切自发的能量转化过程都是集中度高的“可用能量”（又称“有效能量”）不断丧失，转化为集中度低的“无用能量”（又称“无效能量”）的过程，熵是“不能再被转化作功的能量的总和的测定单位”。据此，“熵的增加就意味着有效能量的减少，每当自然界发生了任何事情，一定的能量就被转化成了不能再作功的无益能量。”〔1〕由于能量守恒而有限，于是终有一天， “可用能量”将全部转化为“无用能量”，世界末日便宣告来临。因此，不管干任何事情，生产也好，治理环境也罢，都是变可用能量为无用能量，都是创造人类和世界的末日。——这就是热寂说的全部理论根据和结论。按照此说，要避免末日来临，自然界和人类只好“任何事情”也不要发生：不要举手投足，连心脏也不要跳动，不要生产，不要治理环境，更绝对不要持续发展！此等“理论”的荒谬绝伦，实在令人瞠目结舌！
实际上，这样理解的“热力学第二定律”，已经根本不是热力学第二定律本身，而是对它的彻头彻尾的曲解。首先，把能量分为集中度高的“可用能量”与集中度低的“不可用能量”两类，本身就是反科学的。科学一要尊重实验证据，二要尊重逻辑的自洽。从经验证据上看，能量的各种形式，如原子核能、化学能、电磁能、机械能、热能等等，没有哪一种是绝对“可用”或“不可用”的。原子能集中度极高，应当是“可用能量”，然而如果没有找到恰当的途径使其释放，这种“可用性”（即可转化性）不过是句空话，巨大的原子能将永远被禁锢在原子核中，得不到转化的机会。已经达到平衡态的系统中的热能，按照此说，应被视为高度分散的“等级最低”的“无用能量”。但是，我们可以将它作为温度与其相异的其它物质的热源或冷源，构成“卡诺热机”，使其中能量发生转化而做功。所以，那种在任何条件下永远不可转化的“无用能量”，实属理论家的空想，没有人能够指出一个具体实例。
再从理论上看，说能量转化是“有用能量”转化为“无用能量”，本身已经违背能量守恒定律。能量的本义就是做功的本领，运动转化的潜力。因此，能量守恒定律的本义即是这种“潜力”或“本领”永远不会创生和丧失。“无用能量”、“不可转化的能量”，在逻辑上完全等价于“不能做功的做功本领”、“不能转化的转化潜力”，是自相矛盾的荒唐概念。因此，如果真的有什么能量转化为“无用能量”，那么就意味着能量本身的消失，“无用能量”已经没有资格再称为什么“能量”。科学的基本原则不允许这样荒唐的概念，它要求我们：当我们说物质内部含有一定能量时，此能量必须能够在一定条件下通过转化而表现出来，能够加以实验测量，能够做功。如果我们说某物含有多少“能量”，同时又说这些能量任何条件下都是“无用能量”，不可能转化，即不可能表现出来——这是毫无意义的废话。这正像说一个人有多大能力，但同时又说不论给此人以何种条件，该能力都绝无可能表现出来，是一句废话一样。
因此，无论从理论还是现实上，我们完全有理由断定：遵循热力学第二定律的能量转化过程，决非能量本身的转化能力的不断丧失，不是能量本身从“有用能量”转化为所谓“无用能量”。但是热力学第二定律的确告诉我们：系统在能量转化过程中形成“能量递降阶梯”，转化趋势越来越弱。这又是怎么回事？这个阶梯中“递降”的如果不是能量本身的转化能力，那么会是什么东西？这是隐藏在热力学第二定律中的最令人困惑的宇宙之谜，是这条定律的奥义之所在。本文将揭破这个百年之谜：热力学第二定律的本质，在于指出热力学系统中存在着其内部粒子的自由随机运动不断扩张的趋势，它造成系统能量“降阶”式转换。在这转换过程中，不是能量本身的转化能力不断丧失，而是系统与环境所具有的转化条件不断递减，也即未被系统中粒子的自由随机运动占领的可能的微观态范围不断缩小。其中道理，如下所述：
众所周知，所谓“热力学系统”，是由巨大数目的结构单元（或称“粒子”）组成的宏观物质系统，不论这些结构单元是什么，如原子、分子、物体，以至社会事项。〔2 〕其中各粒子间一切相互作用力（如万有引力、电磁力等等），以及粒子内部结构，已经统统撇开。于是，热力学系统即是由完全对称的（无差异的）数学上的“元素”组成的系统。而热力学系统的每一宏观态，由相应的一组宏观参量（如温度、压强等等）来刻画。很明显，当该系统处于任一宏观状态时，我们将系统中的任意两个或多个粒子的位置、速度相互调换，即从一种微观排列状态（简称“微观态”），转换为另一种微观态，由于分子间的无差异性，该宏观态会保持不变——正像我们在某军队中，将两个素质无差异的士兵调换岗位，军队总体状态保持不变一样。系统在这些微观态中变来变去，其宏观态保持不变。设保持某一宏观态不变的所有微观态的总数为W，那么，我们定义S＝K lnW（K 为“玻尔兹曼常数”）为该宏观态的“微观自由度”或“熵”。这里对W取自然对数， 只是为了便于计算与处理的数学手段，并不具有本质性意义。因此，为了叙述方便，我们可以将热力学系统某一宏观态的熵，直接理解为该宏观态所包含的可能微观态的总数。这种理解，并不影响我们对熵的本质的把握。
我们要研究的问题是：系统内部的自由随机运动，也即自发的能量转换过程，会使系统朝哪个宏观态发展？按照概率论公理，系统总是自发地朝着实现几率大的宏观态发展。而任一宏观态的实现几率，应当等于它所包含的所有可能微观态的实现几率之和。在忽略粒子间物理相互作用、同时粒子间无差异的情况下，一切在数学上可能微观态都是对称的、平权的，所以它们的实现几率应相等，此称“等几率假设”。于是系统的某一宏观态的实现几率，与它包含的可能微观态的总数W （也即该宏观态的熵）成正比。包含的可能微观态总数最大的宏观态，是系统的最可几状态，它是系统自发地趋向的平衡态。由此我们得到结论：热力学系统的熵自发地趋于增大，直至达到熵最大、因而实现几率最大的平衡态为止——这就是热力学第二定律。它以极其简单而普适的数学公理作为其立论的基础，因而具有无可比拟的简单性与普适性。因此，爱因斯坦称它是“唯一具有普遍内容”、“绝不会被推翻”的自然定律。一切自发的能量转换过程，无不遵循着该定律。
热力学第二定律的核心概念是“熵”。如上所述，系统在某一时刻的熵，等于此时刻系统所处宏观态所包含的微观状态总数。而在此时刻，系统在这些可能的微观态之中轮番表演着。因此，系统在某一时刻的熵，实质上是该时刻已被自由随机运动“占领”（也即轮番表演着）的微观态总数。于是，热力学第二定律所描述的自发能量转化过程，是系统中自由随机运动不断扩张，“占领”那些尚未被其“占领”的微观态（“负熵”），使之转化为“熵”的过程。那些未被“占领”的微观态，构成系统中能量可以向之流动的自由空间，这种能量流动即“广义热力学流”，于是构成自发的能量转化之条件。由此可见，热力学第二定律本质上是关于由巨大数目的结构单元所组成的系统内的自由随机运动趋势的规律。它指出：在能量的自发转化过程中，不是“有用能量”不断丧失，转化为“无用能量”，而是能量的自发转化的条件（尚未被自由随机运动“占领”的微观态总和，即负熵）不断递减，转化为已被自由随机运动“占领”的微观态总和（熵）。随着自由的随机运动领域不断扩张，系统的负熵越来越小，熵越来越大，系统最终便达到所给环境下熵最大的平衡态。由此形成了按照熵增序列形成的不可逆的“系统能量递降阶梯”。这阶梯绝非意味着系统能量本身“转化能力”的逐步丧失，而是系统在指定环境下的所具有的转化条件（即尚未被自由随机运动占领的微观自由度）逐步递减。“系统能量递降阶梯”只是相对于该指定环境而言的，并无绝对的意义。如果将系统置于能够提供尚未实现的可能微观态的新环境中，这些已经“降阶”的能量，将获得新的转化条件，“系统能量递降阶梯”也将随之发生变化。正如我国物理学家杨本洛在严密分析的基础上，深刻指出的那样，“处于确定环境中一个物质系统的做功能力，决不仅仅属于物质系统本身，而应该把这种能力归于系统和与之相异的环境所共同可能作出的贡献。”〔3〕
那么，如何才能给系统的自发能量转换提供转化条件——未被自由随机运动占领的“处女微观态”呢？理论与实践告诉我们，其充要条件是物质系统内部或物质系统之间存在着温度、密度、浓度、压强等等宏观差异。当系统内部有差异，或者处于与其相异的环境之中时，可以从数学上严格地证明，其已经“占领”的微观态的数目，远远小于其可能“占领”的可能微观态的总数。于是，这种差异产生广义的“热力学力”，进而产生了填补、占领这些可能微观态的广义的“热力学流”，于是产生能量的流动与转化。“做功能力只能在差异中表现出来，没有物质系统之间的差异及由此引起的变化，说能量中有多少部分可以做功完全没有意义。做功永远以两个存在差异的物质系统的状态变化为前提和标志。”〔4〕因此，要使能量能够发生自发转化， 必须创造系统内部的差异以及系统与环境的差异。例如，将一个已经达到热平衡态的系统置于与其相异的环境中，于是该系统中的能量便能够自发地转化出来。
这是对熵定律的真正科学的解释。它与对这条定律的曲解——“有用能量”转化为“无用能量”——完全不同。按照此等曲解，由于宇宙总能量的有限与守恒，“有用能量”必然越来越少，并最终达于热寂。而我们把能量转化过程理解为指定环境下的转化条件（尚未被自由随机运动占领的微观自由度）递减的过程，那么，由于微观自由度（可能的微观排列的总数目）并不守恒，它们可以通过可以无限翻新的物质组合形式而被不断创造出来，因此宇宙不会热寂。
这种对热力学第二定律的新解释，不仅粉碎了热寂说的荒唐“理论”，更重要的是给可持续发展提供了一种积极的思路。
它告诉我们，为了世世代代的人类有继续发展的可能空间，人类不仅要重视开发新能源，还要重视人类生存发展所需要的能量转化过程的条件，即环境中的尚未被自由随机运动占领的自由度，将它们视为一种特殊的“环境资源”。清新的空气，清澈的河流，适度的气候，都是这种宝贵的“环境资源”。而在能量转换过程中，自由随机运动及其带入的物质能量占领了这些自由空间，有碍于人类生存发展所需要的正常能量转换，于是形成环境污染。人类要实现可持续发展，必须使人类世代拥有其适度发展所需要的“环境资源”。这如何做到？绝对不能采取热寂论者所说的中止发展的办法，因为离开人类社会的发展，环境资源便不再成为“资源”，不过是对人类无意义的“存在”。正确的途径，首先是充分地使用“环境资源”，提高其利用效率，减少对它的浪费。要使每一份“环境资源”都为人类的生存与发展做出贡献，而不能白白耗费掉。本文将要指出，只有通过“非线性有结构的耗散过程”，才能实现这一目标。其次，人类不应当只是满足于消极性的保护环境，如建立各种自然保护区等等，而应当积极地创造适合于人类生存与发展的环境。所谓“创造环境”，即创造人类生存发展中能量转换过程所需要的条件，清除和利用随自由随机运动混入环境的有害物质能量，从而为人类社会的持续发展提供源源不断的新的“环境资源”，这就是“环境资源再生产”。人类社会的可持续发展的必要条件，是环境资源的再生产与物质财富的再生产之间的平衡：物质财富再生产所耗费的环境资源，必须再生产出来。如上所述，由于系统的可能微观态并非守恒量，所以这种平衡性“环境资源再生产”是可能的。本文将要分析的与自由随机运动相抗衡的力量，及其形成的“超循环回路”，将给这种环境资源的再生产，提出一种可以达于成功的方式。
二、两种运动趋势与内在能源开发
对热力学第二定律本身的曲解，只是热寂说的第一个错误。此外，热寂说还有另一错误：把热力学第二定律所描述的自由随机运动趋势，也即自发的能量转换过程，理解为宇宙的唯一过程，至少是在宇宙中占绝对统治地位的过程。它没有看到，除此之外，还有与其相对立的过程：事物间相互作用力所造成的决定论过程。
现实的情况是：宇宙间不仅存在热力学第二定律所描述的自由随机运动，而且还存在着被热力学系统的理论模型撇开了的物质间相互作用力。它们使各结构单元相互规定，造成系统的各微观态之间“对称破缺”，从而制止或阻碍各结构单元的某些可能的微观态的出现，促使另一些状态出现，即对各个可能状态进行了“自然选择”，由此而限制或反抗热力学第二定律所描绘的熵增过程。这些相互作用力构成系统的组织因素，生成了与自由随机运动趋势相反的运动趋势——“决定论趋势”。
首先是万有引力，以及起吸收作用的其它机制。恩格斯早就预言：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径（指明这一途径，将是以后自然科学的课题）转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来。”〔5〕现代科学表明， 万有引力确实有此功能。与质量能量不断趋向均匀分布的随机过程恰好相反，万有引力导致物质能量不断集中，形成宇宙物质的不均衡的分布。康德- 拉普拉斯的星云假说所提出的行星演化过程，就是与热寂说相反的过程：它所假定的宇宙起点状态，恰恰是温度与质量基本均匀分布的“热寂”状态。靠着万有引力，通过正反馈式的“滚雪团”过程，“热寂”态变成了不均衡的活生生的宇宙。今天的自然科学以更加严格而具体的方式指出：在万有引力的作用下，天体的每一次内部能量的喷发与耗散，将创造出一个质量能量更加集中的天体。遵循热力学第二定律的喷发—耗散的平衡过程，同时也就是形成具有强大吸引力的高密度天体的非平衡过程，最后将形成“黑洞”。黑洞的巨大的引力，不仅吸引着周围空间中的物质，而且迫使光线弯曲，吸收着宇宙空间中被耗散的辐射，使其重新集中，直到某种极限，引起大爆炸，“黑洞”变成“白洞”，产生出多样化的宇宙事物。正如普里高津所说：“引力应被看作宇宙中基本的组织因素，促成了从平衡到非平衡的通道并使微观事件能以这种方式在整体的标尺上表现自己。”〔6〕
其次是电磁力，以及类似的既有吸引、又有排斥的相互作用力。如果热力学系统中的各结构单元是带电体或磁体，那么，它们之间的“同性相斥、异性相吸”的相互作用力，将制止某些排列方式出现，促进另一些排列方式的出现，造成对称破缺，从而限制系统朝着熵最大的方向发展，形成熵不取最大值的某种有序平衡态。例如，磁铁内部的各个微小磁性结构单元，朝熵最大状态发展的趋势受到限制，形成首尾相接的有序排列。其它具有吸引和排斥两面的相互作用力也是如此。如经济系统中生产者与消费者之间的相互作用。它使生产者与消费者互相选择，使得有些可能状态得到一定程度的遏止，对抗着盲目生产的无序化过程，用“看不见的手”安排着人们之间的供求关系，从而使社会经济系统逼近某种晶体般井然有序的“瓦尔拉平衡”。因此，与万有引力一样，电磁力这种选择性力量，也是系统的组织因素。
再次是量子力学中的“泡利斥力”，以及其它不相容性斥力。由于量子效应，粒子所具有的能量，只能是某量子数的整倍数。而在“费米粒子”系统中，泡利不相容斥力禁止粒子处于相同量子态，迫使粒子间量子态不同，从而减少了粒子的可能状态的数目。于是，粒子体系的平衡态不是混乱无章的无序态，而处于“玻尔兹曼有序”。因此，泡利斥力也是对抗随机力量的组织因素。
此外还有许许多多其它相互作用力，它们都是对自由随机运动的限定。
实际上，如果仅仅用其中一种力量来理解世界的发展趋向，得出某种令人吃惊的结论，那不过是片面的思想方法所引起的人类的一场虚惊。例如，与热寂说相反，如果我们认为世界只存在事物间相互规定的决定力量，那么在这个力量的主宰下，一切物体中，粒子的位置最终将被完全决定，达到由引力与斥力、向心力与离心力完全平衡的位置，形成“极度有序的、无生命的、死的冰晶体”宇宙。这是与“热平衡态”相对立的“力平衡态”，与热寂状态相对立的“冷寂状态”。这正是物极必反：完全决定论的“冷寂世界”，与完全自由随机的“热寂世界”一样，都是宇宙死态。牛顿力学所描绘的太阳系的“力平衡态”，瓦尔拉的经济学所描绘的晶体般的供求关系平衡态，都是这类死态〔7〕。
现实世界既非单纯的自由随机运动构成的非决定论世界，也不是由物质间相互作用力构成的决定论世界，而是两种力量的对立统一。正是这种对立统一运动，构成了世界生生不息的发展。人类可以利用这种对立统一，来构筑社会可持续发展之路。
在决定论力量占据统治地位的事物中，粒子被紧紧束缚而失去了某种范围内的自由随机运动。系统中的能量未被“允许”占领和实现可能的微观态，就无法进行能量转化，核能便是如此。这时，我们应当利用两种力量对立统一，用足够的力量打击该系统内部结构，使其中的粒子能够在一定程度上自由随机运动，开发物质内在能量，使被禁锢的能量释放出来，占领新的可能微观态，发生能量转化。
在地球上，那些蕴藏在分子层次的能量，较容易被激发而释放出来，如煤与石油的燃烧与利用。而那些蕴藏在物质最深层的能量——原子核能，也初步地被人类开发。通过浅层能量的耗散，可为深层能量的释放创造条件。物质内部无穷无尽被束缚的巨大能量，是人类文明发展的不尽的动力源泉。与里夫金等人的“社会热寂说”相反，人类每一次所遇到的能源危机，决不是什么宇宙或地球全部“可用能量”的“告罄”，而是被束缚能量的“封闭”，是人类未能找到适当的途径，使大量的沉睡在物质深层结构中的被束缚能量释放出来，并使之纳入到人类生活的轨道。
而当系统中自由随机运动占绝对主导地位，以致其迅速占领各种可能的微观态，系统迅速失去能量转化条件而达到平衡态时，我们应当利用两种力量的对立统一，用事物间相互作用力来对抗这种趋势，阻止熵的增长，实现可持续发展。那么，如何对抗与阻止？这就要考察下面所述的系统趋向于平衡态的两种道路。
三、两种耗散道路及其对可持续发展的启示
如上所述，熵定律所描述的自发的能量转换过程，是自由随机运动扩张“占领”那些可能微观态的过程，也即能量转化条件递减过程。本文沿用通常的说法，亦称此过程为“能量耗散”，但其意义规定为：能量散布于越来越多的可能微观态中，从而使能量转化条件不断丧失。这种能量耗散过程（严格地说，是能量转化条件的丧失过程）所经过的道路，可分为两类：无结构的线性耗散道路和有结构的非线性耗散道路。它们产生出两种完全不同的结果。在“无结构线性耗散道路”上，自由随机运动无阻碍地迅速占领自由可能的微观态，系统的熵直线增加，系统直线式地走向热平衡状态。一般地说，这种耗散过程是对系统的宝贵资源——其拥有的能量转化条件的白白浪费，没有产生出积极的转化成果。只有当能量流动与转化不引起各事物内部或系统与环境的相互作用的情况下，才会发生这种“无结构线性耗散”；如阳光均匀地直射沙漠、墨滴在水中扩散，等等。然而，从宇宙大爆炸中产生出来的世界万物，绝大多数都是远离平衡态系统：物质能量密度分布高度不均匀，温度高度不均匀，如此等等。这种高度的非均衡，形成了各物质系统的内部结构。当被耗散的能量，一旦通过高度不均衡的有结构的事物，便会引起其内部的反馈式相互作用，于是进入“有结构的非线性耗散”。由于这种相互作用抗衡着自由随机运动，于是耗散过程便不再是直线式的，而是沿着曲折迂回的道路进行，形成“有结构非线性耗散道路”，其中进行耗散的结构，即“耗散结构”。如果说阳光直接均匀地晒热沙漠中的砂子，是无结构的线性耗散过程的典型，那么阳光晒在绿色植物上，被植物吸收，则是有结构的非线性耗散过程的生动表现。在这种有结构耗散道路中，被耗散的物质能量被吸收到这有序结构中，获得新的存在形态，生成动态的有序结构。
有结构耗散过程的普遍形式，是各类“循环”。德国科学家艾根创立的“超循环理论”，用一种生动的结构性模型，来刻画系统如何吸收与组织正在耗散的物质能量〔8〕。在一个物质变化过程中， 如果反应开始时的某一反应物，同时也是反应结束时的生成物，则此物称“催化剂”，该过程必然构成“反应循环”。例如，生物体中各种酶所参加的各种生化过程，都是反应循环。一个自我复制过程也是一个反应循环。所有生物的生长繁衍，都是自我复制的循环过程。而由循环组成的循环，称之为“超循环”。生物的繁殖过程，作为复杂的自我复制过程，是超循环的典型例子。超循环过程的伟大功劳，是把正在耗散的物质能量被储存与组织起来：它从自身或从环境中吸取着正在按照熵定律耗散着的物质能量，将它们纳入循环过程，于是，原来的耗散过程被中断，而被组织为循环过程中的物质能量，由此而被储存起来，并组织为更高等级的物质能量。
我们生活的世界及其演变，生动地说明能量的有结构非线性耗散过程，是如何创造出层次越来越多的超循环系统的，其中每一层次循环，都构造了一个丰富多彩的物质系统。巨大的正在耗散的太阳能，其中的相当大的一部分，在地球上的耗散过程中，被非线性的气象系统与植物系统所吸收，于是储存其中，而避免了白白无结构耗散的厄运（当然，总有一部分被线性地耗散掉，它们主要被用于产生地球的温度）。而这两大系统中储存的能量，遵照热力学第二定律，要进行“第二轮”耗散：植物死亡、雨雪落地、江河归海等等，完成一次循环。自然界在长期演化过程中，于是又产生了新的非线性反馈机制，使这“第二轮”耗散也部分地避免了直线耗散的命运：食草动物以植物为食物，使其中的物质能量被再一次存储起来，由此而产生了新一轮的循环过程。在它们之上，又产生了食肉动物，于是又产生了更高层次的循环。最后，一切生物的总体，与气象系统一起，组成生态超循环系统。这是一个极其巨大的高级物质能量储存系统〔9〕。在生态系统的发展过程中， 地质过程的加入，又把已死亡的生物体中的能量，纳入到地质结构中储存起来，形成矿物性能量——煤、石油和天然气。
人类的出现，在生态系统之上，又产生出一个新的更高级的人造系统——社会经济系统。最初的农业系统吸收正在耗散的太阳能与生物能，形成一个巨大的储能体系，以供人类生存之需。工业的出现，进一步将农业系统中所存储的物质能量，以及从矿物中开发的物质能量，吸收到更高的有结构的非线性耗散过程——工业生产与消费中，转变为日益高级的物质形态。整个经济体系，就是一个极其巨大的存储与利用耗散着的能量的超循环系统。它与生态系统一起，组织成巨大的社会—生态超循环系统。这个系统的巨大的有结构耗散过程，使太阳能在地球上所具有的转化条件，不是直线式地丧失掉，一下子达到熵最大状态，而是通过事物间的相互作用来对抗这种耗散趋势，储留正在耗散的能量。超循环系统所包含的层次越多，就越能抗衡自由随机运动趋势，越能充分利用已有的能量转化条件，产生出高级形态的物质与能量。
那么，为什么作为有结构耗散的普遍形式的超循环系统，能够把正在耗散或已经耗散的能量，组织成有序结构，使它们获得新的转化条件呢？我认为，是因为它们含有两大关键因素：一是“信息”或“模板”，二是非线性正反馈机制。系统的自由随机运动提供了各种轮番表演着的微观态，它们是被选择的对象或材料。“信息”或“模板”，作为物质能量的某种不均匀分布状态，是外界输入或系统自生的“种子”或“模板”，而非线性正反馈机制则使系统中与这些“信息”或“模板”相一致的微观态式不断得到放大，进行“自我复制”，把自由随机地表演于各种其他微观态中的能量吸收进这些特定的微观态中。正是在这种非线性正反馈过程中，线性耗散的途径被中断，能量被卷入到一个自我复制的循环圈中，从而储存起来，获得了新的能量转化条件，并组成更高的存在形态。“信息”与“非线性正反馈”合在一起，构成了对自由随机运动的结果进行选择和组织的力量。“信息”是选择的依据，而非线性正反馈则是把被择状态展示出来的动力机制。我认为，这就是各种自组织理论（如耗散结构理论、协同学等等）所要揭示的客观过程。
正是由于超循环系统的出现，特别是生态系统与社会—生态系统的出现，才避免了照射到地球的太阳能，白白地在砂砾中线性耗散掉（精确地说，太阳能在地球上的转化条件白白地线性地丧失掉），用这本来正在耗散的能量，将远古洪荒世界变成今日充满生机的世界。然而，热寂论者却认为这些反而加速了“世界末日”的到来。他们说：“我们习以为常地认为生物进化就是进步。然而我们现在却发现在进化之链中，越是高级的生物，就要把越多的能量从有效状态转化为无效状态。进化过程中，越是新种类就越为复杂，它转化有效能量的能力就越强。……熵定律向我们表明，进化过程耗散着对地球上的生命有用的总能量。”〔10〕按照此说，地球上出现了生命反而是对“有效能量”的浪费，似乎只有让太阳能白白地耗散掉，而不要经过绿色植物的利用；让植物的残骸永远保存，而不要转化为动物的生命，也不要被微生物所分解；让煤和石油的能量永远藏在地壳深处，或者在一场大地震中烧个精光，而不被人类转化为高级形态的物质和能量，才是进步！真是岂有此理。这些人没有看到：正是这些伟大的能量转化过程，把本来正在耗散的能量储留起来，将储留待用的能量有序地释放出来，以创造出日益丰富多彩的大千世界！
与“热寂说”相反，正是超循环系统不断升级，才使自然界持续发展到今天。因此，超循环机制是今日人类实现可持续发展的自然之道。我们必须树立这样的观念：社会经济系统是整个生态—社会超循环系统的组成部分，如果人类社会世世代代都能与地球生态系统组成超循环回路，其超循环过程能够顺利进行，那么发展就是可持续的，否则将不可持续。从此观念出发，我们得到关于可持续发展的下述思路：
——在这个超循环系统中，由生物的食物链构成由低而高的营养级，最基层的营养来自土壤阳光等化学物理环境，其上为自养的植物，再到食草动物，再上为第一、二、三级食肉动物，人处于最高营养级。营养级越高的生物物种，需要越多的下层营养级能量来支撑，呈现出“能量金字塔”结构〔11〕。作为该金字塔顶尖的人类，需要庞大的基层能量来支撑。所以，人类必须控制自身的数量，保持与已经开发的、用来支撑人类文明的能量之间的相当比例，保持与其它生物物种之间的数量关系，从而使超循环过程得以持续地顺利进行。
——每当生态循环圈中必备的环节（如生物物种、气候、水质、空气等）减少、损害或消灭时，会使循环受阻甚至中断。这时，作为超循环系统一部分的人类社会，无法持续发展，甚至不能维持生存。所以，人类一方面应当坚决禁止那些影响整个超循环系统的经济建设项目，以保护物质能量的通畅的循环流动；另一方面，也要积极地完善、填补、加强生态循环圈的各个薄弱环节，如植树、建立防护林、在沙漠培植植被等等，以建立更能充分利用耗散能量的超循环体系。
——将生态系统中那些本来会以低级形态耗散的能量，充分吸收到更高形态的循环中，以减少线性耗散。例如，在农村，避免植物、动物遗体与粪便中的能量直接耗散，充分利用其酵解过程中产生的沼气作为生活能源；在工厂中，收集被直接排放到大气中的热能，进行二次利用。充分利用被线性耗散掉的大量太阳能、风能与水力，减少煤炭直接燃烧的数量，使其更多地转换成电力，加入社会生产循环，如此等等〔12〕。应当说，在避免直接耗散，强化循环过程方面，潜力相当巨大。
——发展绿色产业，使产业结构成为超循环结构。在工业时代，人们一味追求征服自然，而不同时保护自然；一味追求对自然资源加工、再加工，而不追求如何把加工的产物还原为可以利用的资源。这种缺乏循环的层层加工的直线式的产业结构，注定是不可持续的发展之路。只有加上吸收和利用人类生产的废弃污染物的绿色产业，才能使产业结构成为“超循环结构”，实现人类社会在循环中的持续发展。里夫金等认为，“污染就是熵的同义词。它是某一系统中存在的一定单位的无效能量。”〔13〕其实，“污染物”并非绝对有害之物，它们原本是一定条件下能够被人类利用的物质和能量，只是因为被分布在不恰当的地方和环境下，未能被正常的生态—社会超循环系统所吸收，并且干扰、阻碍、甚至危害该系统中正常循环过程，才构成“污染”。例如，作为现代文明支柱的煤与石油，原来也只是自然过程中生成的“污染物”，它们如果在某种自然事变中或人为事故中，被扩散到陆地和水中，将会对生态系统造成难以想象的严重污染。人类变废为宝，将这些“污染物”吸收到自己创造的技术体系中，使它成为支撑整个现代文明大厦的能源基础，这是人类对自然界进化的伟大贡献。放射性物质如果泄漏到环境中，将构成巨大的污染，然而它原本是能够提供巨大电力的原料。困扰着现代经济发展的水资源的富养化污染，是水中含有过于丰富的营养物质，致使藻类异常繁殖，导致水中缺氧，水下动植物难以生存，湖泊中正常生态循环受阻，才构成污染。重金属本来是十分难得的宝贝，但一旦散布于环境，会形成对人类健康损害极大的污染。造成温室效应的CO[,2]，原本是植物的主要营养源，也是工业中十分重要的原料，如此等等。
所以，在我们看来，所谓“污染”，是人类社会产生的、未被正常的社会—生态超循环系统所吸收，从而干扰、阻碍与危害这个超循环系统正常过程的那些有用的物质能量。所以，治理污染的正确思路，不是中止能量转化过程，停止人类社会发展的脚步，而是兴办绿色产业，将处于正常的社会—生态超循环过程之外的物质能量，重新吸收到生态—社会超循环过程之中，成为人类持续发展所需要的财富。实际上，自然界本身就具有吸收这些“额外”的物质能量的能力，绿色产业对此要充分利用。例如， 温室效应使地球上植物生长期普遍延长， 吸收更多的CO[,2]，于是既减少污染程度，又为整个生态系统生产出更多的基础生物能源。再如，营养级序列具有对污染物的“浓缩效应”，人类可利用这个原理，让植物成为“天然化工厂”，从土壤中提取重金属原子等污染物，以作为人类提炼这些宝贵物质的原料。随着基因工程的进步，越来越多的新生物种类将加入到生态循环系统，它们必将为消除污染发挥巨大作用。此外，社会还应建立严格的制度，迫使人们对生产与生活垃圾进行分类处理，开辟新的循环渠道，变废为宝，转害为利。我们相信，人类的新兴的绿色产业，将会把越来越多的“污染物”，吸收到社会—生态超循环体系，使人类在可持续发展道路上，创造更加美好的明天。
注释：
〔1〕见里夫金等《熵：一种新世界观》，上海译文出版社1987 年版，第29—30页。
〔2〕李如生：《非平衡态热力学和耗散结构》， 清华大学出版社1986年版，第1页。
〔3〕杨本洛：《经典热力学中若干基本问题的探讨》， 科学出版社1996年版，第15页。
〔4〕同上书，第20页。
〔5〕《马克思恩格斯选集》第3卷，人民出版社1972年版， 第461页。
〔6〕尼科里斯等：《探索复杂性》，四川教育出版社1986年版， 第43页。
〔7〕顺便指出，在目前许多哲学文献中， 人们往往将这两类平衡——“力的平衡”与“热力学平衡”混淆起来，统统理解为“熵”最大的热力学平衡，由此而制造了许多概念混乱，导致许多似是而非的错误结论。在对经济系统的分析中，此错尤多。不少文献把井然有序的“瓦尔拉平衡”说成是熵最大状态，便是典型的概念混乱。
〔8〕参阅张彦、林德宏《系统自组织概论》， 南京大学出版社1990年版，第40—54页。
〔9〕参阅卓正大、张宏建《生态系统》第四章， 广东高等教育出版社1991年版。
〔10〕里夫金等：《熵：一种新世界观》，第51页。
〔11〕卓正大、张宏建：《生态系统》，第87页。
〔12〕参阅曲格平等《持续发展的战略构想》，中国环境科学出版社1991年版。
〔13〕里夫金等：《熵：一种新世界观》，第30页。
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