“熵”之殇
作者:张建平 发布:2007-05-08 阅读:2602次
前面有过帖子《熵、宇宙、经济学》,对熵之概念及其应用问题提出了质疑,但是,也遭到了许多熵理论拥护者的强烈反批判。其中以中国经济体制改革研究会管理科学研究所主任崔长林反对最为激烈,为了批判本人,崔先生还专门到“经济学家”(www.jjxj.com.cn)注册了个人网页,一口气把自己那堆学术垃圾堆砌上去,网上讨论语言粗鄙表现几近失态,用他自己定义的那种物质的熵、物质的价值等机械庸俗唯物主义的概念来和本人胡搅蛮缠。这种中国学术界屡见不鲜的低水平伪学术本不值理睬,但是,事已至此,人家主动找上门来要自取其辱,偶就不得不针对这个问题重重的“熵”概念再罗嗦几句了。
罗嗦之前声明:这里讨论的熵遵从热力学的界定,即熵是一个热力学状态函数,这是热力学熵概念提出时的认定,是写在每一本热力学教材里的,而不是某些人定义的什么经济熵、物质熵。尽管熵概念在最初被热力学家卢道夫表述为“已经消失而无法再利用的能量”,但是现代热力学早就已经摒弃这种熵概念了。如果像崔长林先生一样连熵是作为一个状态函数都搞不请楚(崔在“价值中国”网上质问,熵怎么会是一个状态函数?),还要引申出什么“经济熵”之类五花八门的熵概念,等于是无本之木无源之水了。
如果把价值也当作是一种物质,就变成了“意识是人脑分泌物”的庸俗唯物主义了,不需要再和本人讨论这个问题了,因为大家讨论的不是一个概念。你讲你的分泌物,我讲我事物属性,没必要争论。 在哲学的认识论方面,本人不是哲学家,但是对哲学界的五花八门的思想观念是有选择性的。我赞同康德所说的人的认识世界区分为“事实世界”和“价值世界”两个部分,事实世界要说的是“是什么”,而“价值世界”要描述的是“好不好”,比如某人多高,这是事实描述,属于事实世界的范畴,而“他这么高有什么用、好不好”是价值描述。事实世界被认为是客观世界,不以人的意志转移,不论谁去测量这个人的高度,得到的结果都一样;而价值世界是主观的,取决于判断者的具体知识水平价值观念等,有人说这么高可以打篮球,好;有人说这么高费衣料、不好找对象,不好,这都是因判断者个人而异的。
为何说“物理学的熵不存在”?
作为一个物理学的概念,它应该是描述事实世界的,就像它的定义所给出的是“状态函数”。作为一个物理学概念,它所表述的事实存在应该是客观的,不以人的意志为转移的,不应该具有主观不确定性。但是,不幸的是,熵这个概念从一开始就被悄然无声地被融入了人的价值判断的因素,面对一个确定的过程,人们往往各自根据自我的主观价值判断得出不同的熵变化判断。
从何说起“熵”概念被加入了价值判断的因素?
其一:效率的概念。在整个宇宙自然界里,本没有什么效率问题。
因为效率的含义是达到目标的程度和速度。而自然运动没有任何“目的”存在,存在就是自然,存在就是合理,也就是说,物质世界所达到的任何状态都是它本来就会达到的状态,没有任何偏差存在,不存在“效率”问题。
高温向低温散热,没有要把热量散到什么程度的目标,因此,也没有一个热传递的效率问题。人们希望高温传向低温的时候,就说介质有一个传递效率问题;而当人们需要绝热的时候,又会说介质有一个隔热的效率问题。这种效率概念已经属于价值判断的问题了,太阳和地球之间的空间不是为了向地球输送能量而存在的,它的存在没有目的,因此也不存在什么能量传递的效率问题。
“功”和“功率”并不是热力学研究中的一个必需概念,其中也包含着人为的价值判断的影子。早有人指出,“功”的概念不是物理学必需的。任何物理学运动,都不是为了给人类做“功”而发生的,期间能量的转换途径、数量等等也不是为了人类利用能量而设计的,而是自然规律使然,都无一例外地符合客观规律。
一个热机,最有效率的工作状态被认为是在绝热的系统里进行的,但是,散失于系统之外的热量的散失过程是完全符合系统的结构&自然规律的,那必然是最符合自然法则的热量传递途径,何谈“散失”、“损失”?
熵概念和熵判据指出了孤立系统热运动的既定方向性,也就自然导出了热寂论这一结论,这就是说自然运动具有一个趋向自我毁灭的目标?这不是荒唐吗?
其二:秩序和混乱程度的问题。
自然状态既然不是有目的的人为行为而被叫做自然,就不存在什么有序还是混乱的问题,自然的一切状态都是最自然的状态。人们把对自己有利、能够驾驭的状态看作是有序的,而对那些对人的功利目标不利的、难于掌控的状态叫做混乱,说白一点,就是用人的眼光把人作为凌驾于自然的上帝的身份去对自然运动做一个超出自然的价值判断了。
自然界的运动,必无违背自然规律的情况出现!不可以想象会存在不符合自然规律的运动。这样一来,任何事物状态,都是合乎自然规律的运动结果,因此,都是遵规蹈距的结果,是遵守秩序(规律)在运动,何言混乱和无序?
熵作为热力学状态函数,被一些人认为熵增加就是无序就是混乱,这就是用人对事物是有序还是无序的价值判断这种小人之心来度大自然的君子之腹了。
当我们面对一只狼捕食一只羊的情况时,我们站在羊的立场上,可以说“羊”这个生物系统被毁灭了,从一个有序的生命体变成了无序的非生命体,羊之熵增加了;但我们从狼的角度看,狼获得了营养和能量,避免了因饥饿而死的熵增,生长得更健壮,在进化的途径中又向前迈进了一步,狼之熵减少了。但是,这里的熵增熵减结论都融入了人的“立场”“观点”这种东西,不是客观规律的表达。生物学家观测这一捕食现象,会采取袖手旁观的“冷血”态度,不管拍摄的画面多么残忍血腥,他都不会对其加以干涉。这就是科学,而在一旁感叹、悲怜、愤怒、目不忍睹疑惑欣赏的人都不是具有真正科学精神的人。
雷电引起森林大火,有人说这是森林系统的毁灭,是从生机勃勃的有序变成了万劫不复的无序,因此是熵增过程。他们会把人类对森林的利用看作是从中得到了利益,人的熵减少了。但是,有科学家指出,森林自然起火是自然现象,是森林系统自我更新的一个方式,不必加以干涉。前者给出的结论具有不确定性,并非所有人都这样认为,而后者科学家的态度具有确定性。
人养殖牛羊种植水稻,这是对人自己来说的好事,人从中得到了利益,自我感觉熵减。但是,科学家指出,牛呼吸和排气放出的甲烷以及稻田污泥放出的甲烷所带来的大气温室效应可能远远超过汽车尾气二氧化碳的作用。而温室效应又被看作是自然界的被破坏,因此养牛种稻又可以被看作是一个熵增现象。
有数学家专门研究随机现象和混沌现象的,但是,他们是把这些现象当作一种自然现象看待的,是把“随机”和“混沌”当作一个“规律”来研究的,在这里,混沌和规律是完美统一的术语而不是两个对立的术语。
这些熵增熵减各执一词的现象告诉我们,原本应该是描述客观事实的概念,现在已经变成因人而异的一种价值判断词语了。
其三:回收和利用的观点。
这都是人类站在自身立场上看问题,自然运动没有目的性,只有绝对的符合自然规律,自然界不是为了让人类利用它而存在的。什么“燃烧不尽”、什么“无法回收”,自然运动本来就不是为了“燃烧干净”,何来“燃烧不尽”的抱怨?你怎么知道那个“剩余”不是自然之帝的有意保留?难道那不是自然法则的必然结果?
其四:自然界的状态是不可穷尽的,因此,实际上不可能用一个函数表达事物全面状态。这一观点在前帖里已经提到。整体的运动不会终结的哲学思想告诉我们,自然界没有一个确定的运动方向,一种运动形式结束了消失了,一定还有另一种形式出现。自然界整体的状态既然不可穷尽,何谈什么描述状态的熵函数?
人的认识是渐进的,当人们认识达到的时候,人们往往感叹自然的规律性,但是,人们看不懂认识不到的时候,往往会简单地说那是“混乱”是“噪音”,但是,大自然哪里会发出噪音?!上帝怎么会产生“混乱”?!爱因斯坦就断言:上帝从来都不掷骰子。
把“熵”概念当作状态函数理解的人,往往把多样性理解为熵增,等同于无序。其实这种认知是无从确认的。一堆无机物元素,以营养物质的形式变成一颗有机的大树,是熵增还是熵减?大多数人可能会先回答是熵减,因为似乎无序变成了有序,死物变成了活的生命。但是,生命就等于把事物的多样性减少了吗?但是哲学家说:世界上没有两片叶子是相同的!以一个确定的DNA程序把物质有序的组织起来从死到生,竟然也同时制造出如此多的差异!
生物的进化是熵减,但是结果同时有表现为生物的多样性;生物的灭绝是熵增,但是却消除了多样性回归于简单。自然上帝的家园是单纯的,但是它造出的人是复杂的,而复杂的人又“从上帝那里来还回到上帝那里去”,你说,事物的整体状态怎么可以用一个状态函数一言以蔽之? 作为“物理学意义的熵”,应该用来描述事实世界,就不应该融入任何价值世界的东西,自然界不存在什么效率、秩序、利用问题,这些都是人类自身的问题而不是大自然的问题。何时熵概念彻底摆脱了人类价值判断的骚扰,才能够作为一个纯粹的物理学概念存在,现在的熵概念不是一个物理学意义的熵概念,或者说,物理学意义的熵的概念还没有真正建立起来。我们用所谓的熵概念来描述的东西如效率、秩序、用途等等,使用已有的“价值”范畴就足够了。
宇宙对称守恒的思想由来已久,尽管有人提出宇宙破缺的论点,但是从哲学层面看破缺是难以让人接受的。中国古老哲学讲有无互生,实际上也是一种宇宙对称守恒的思想。当宇宙从“无”这种状态生出之后,变成了我身处的这个世界,因此,就必然有人根据守恒、阴阳平衡的思想去质问:和我们这个阳间对称的那个阴界在哪里?这就是“正物质”之外必定还有“反物质”的思想根源。理论上存在的那些反物质和我们身处的这个被叫做正物质的世界之间具有的关系就是“湮灭”,因此它们在不同的空间里。“湮灭”就是一种守恒,是一种对称。 那么,可不可以把熵概念和熵增加原理以及热寂论分隔开来?这样不就可以使得熵概念变得有用而不导致熵增加和热寂论的谬误了吗,不就不违背运动无限论了吗?窃以为应该可以做到,但是,这样一来就更显得熵概念的多余了。
熵概念从热力学提出,就是针对“孤立系统”的,因此,不可以把这个概念用于系统内部局部的变化,不可以从系统局部的熵变化得出系统整体熵的变化规律。在宇宙这个孤立系统当中,从混沌初开到星系有序,从无机物到有机物,从低级生物到人脑的出现,这个局部的变化可以被看作是一个熵减进程。宇宙的整体变化是无法实证的,因此也只能做合理推论。那么我们自然会想到,既然熵有增加又有减少,则整个宇宙应该是守恒的,即熵是守恒的。
而有些人在运用熵概念的时候,把局部的定向运动看作是整体的定向运动,完全无视周围环境的存在和相关事物的存在。这就像面对阴阳鱼图案,只把研究盯在阴鱼或者阳鱼身上,只看到局部就说某种变化是有方向的,却不知道同时看两天鱼,整体上阴阳是平衡的。 比如,把熵从表述状态函数的概念转变成为一种物质或者能量的“经济熵”概念的始作俑者、尼古拉斯•乔治库斯-罗根(Nicholas Georgescu-Roegen,1906~1994),他就只看到人类利用资源时的浪费和资源的熵增加,而不谈论人在利用自然资源过程中本身的熵的减少,没有看到资源被消耗之前是怎样集聚起来而变成具有高度负熵的资源的。有人只看到人会死亡不能复生,而拒绝看到他的下一代的熵变得更小了,进化发展的更加智慧;只看到人死亡了腐烂了,没有看到物质被以另一种生命方式——微生物——被重新组织起来了。 把熵看作是一种能量的思想,实际上和熵增原理具有深刻的内部逻辑矛盾,因为如果符合熵增加原理,就等于是能量的增加,而孤立系统的能量是不可能单调增加的,而应该是遵守“能量守恒定律的”。而“熵守恒”的思想却非常符合能量守恒的原理。如果说熵是一种物质则更加糟糕,因为这样一来,孤立系统的熵增加就变成了总体的物质增加,这又和物质不灭总量守恒的原理是抵触的。
物理学的熵概念被价值世界化之后,导致了熵增还是熵减的不确定性。这种不确定性还表现在人类的宇宙观方面。有人根据熵理论指出我们这个膨胀的宇宙是熵增的,而宇宙中的黑洞是熵减的。如果确实如此,那么“宇宙黑洞论”的提出就彻底否定了宇宙膨胀是熵增的论点。这种“宇宙黑洞论”是说,我们自己生存于其中的宇宙本身就是一个黑洞,因为不管它膨胀的速度有多快,都不可能超过膨胀速度本身,换句话说在宇宙年龄乘以光速的半径之外的其它观察者永远看不到我们这个宇宙的存在,即表现为一个“黑洞”,或者我们所在的位置对于宇宙外的观测者来说是一个“空”“无”。
我们现在观测到的所谓“黑洞”,不过是仍在吸收周边物质的“活的黑洞”,一旦在大尺度内的物质被它吸收干净,我们就无法观测到了,除了引力之外。这种理论预测,或许我们自己就是处在一个把周边物质尽收囊中的黑洞之中。同样,在宇宙的深处,我们原来确认为是“空”的空间里,可能有着一个庞大的宇宙存在,只是因为它们的物质尚未膨胀到我们地球之上罢了。就像某些超新星一样,它们都存在几十亿年了,只是它们的光芒刚刚到达地球,我们最近才观测到而已。我们也永远不可能观察到“视界”之外的东西。把这些观点逻辑地串接起来,就形成了黑洞套黑洞的“宇宙黑洞论”。这样一来,我们就完全不知道究竟是该说宇宙是在熵减还是在熵增了。
回到地球上来。经济活动,就是一个人为的活动,而人为的活动对人类来说必然是一个熵减的活动,否则人就成了不具有“动机-行为”一致性的动物了。结合熵中性、熵守恒思想,就必然得出熵守恒的结论。也就是说,只要站出人类自身的立场,像生物学家观察狼和羊一样把人放在生态系统中去观察,就会看到人类的熵的减少和周围环境的熵的增加的同时存在性,因为人和环境是一个整体,一部分如果熵减少,必然有另一部分的熵增。
马克思说,人首先是作为一种自然物存在的。从这一思想我们也可以得出,人类的一切活动其实也是一种自然运动,人类活动归根结底不过是自然界运动的一部分,没有什么上帝强迫或者指挥人类这样做。或者说以自然的角度来看,人类把环境变得对自身有利也好不利也罢,都是一种自然运动的结果,都是自然法则在起作用。就像我们看到外星球上的外星人的经济活动会得出其环境的熵增和外星人的熵减同步进行一样。就像我们面对那个著名的“生物圈”时,我们怎么能够得出熵增还是熵减的结论。惟一合理的结论就是熵不变。
前天看一辑电视片,一位未来生物学家在描述N百万年后的地球生物,那时地球的主人是一种叫做“树鱿”的智慧生命,从鱿鱼进化而来,大脑袋里装着高度发达的大脑,几个触手灵活地在树枝间荡秋千般自由运动,男女树鱿坐在树上畅谈浪漫爱情。看完此片,感叹有趣之后就是不尽的哀叹:人(我们的后代)在哪里?迄今为止几千年的人类文明在哪里?为何要谈N百万年之后人类消失以后的事情,对我们对有何用?那些鼓吹经济熵概念的人,你们要说什么?是想告诉大家经济一定会毁灭?人类一定会灭亡?还是提供抗拒灭亡的灵丹妙方?如果认为一群蚂蚁的活动没有给它的周围环境带来熵的增加而是可取的话,那么经济熵理论是要求我们退回到吃饱了就睡觉的动物时代吗?如果认为吃饱就睡最好还鼓捣出来一个经济熵理论干什么?不是吃饱撑的吗? 钱皮是不是一个宿命论者?基本上可以说是的,但这样说容易被别有用心的人扣上政治帽子,因此还是说“熵守恒论者”更妥当。钱皮认为,人的认识的发展,不可能改变人类的总体命运,就像电视上那位侃侃而谈的未来生物学家一样,他能预料未来,却无法使得他的后代在N百万年后依然存在于地球之上。
从事社会科学的人往往会从自然科学知识当中借鉴和发展,但是缺乏对自然科学的精神的深刻理解的人往往又会曲解自然科学,把自然科学术语变成价值世界的用语,把个人的价值判断参合于自然现象的描述。经济学的发展历经了数学谬用的时代,其灾难性后果尚未得到修正,又有人试图把其对物理学思想的一知半解“发展”到经济学当中。经济学属于社会学科而不是自然科学,是一门充斥着价值判断的学科,把自然科学的东西引入其中,没有坚实的功力将是难以驾驭的,除了大量产生伪学术垃圾之外。
当无学无术之流把一个物理学概念赋予价值判断乃至赋予政治含义之后,难免会闹出很多笑话。比如崔长林先生认为伊拉克战争导致了伊拉克人民的灾难和伊拉克社会的混乱,因此伊拉克是熵增;但是却拒绝承认美国从伊拉克战争得到的利益和美国鼓吹的伊拉克新秩序,拒绝把这些描述为熵减。美国从伊拉克战争中获取的巨大了利益,这是有目共睹的不争事实,《西方经济学的终结》依据一份资料评论到:“靠战争来发展经济已经是帝国主义维持自己发展的首选战略,这两年大多数美国中小企业都从伊拉克战争中得益”(中国经济出版社,2005,P235)。崔长林竟然借用自己那个荒谬的物质熵概念评论说,谁说美国得到了好处就是支持美国和不同情伊拉克人民。他大概不知道他现在最需要解释的是:为何要极力掩饰美国从侵略战争中获得的巨大利益?
对于“未来”这个巨大的话题,那些生死轮回的宗教还不够吗?那些盛极必衰的阴阳哲学还不够吗?那些事物都有产生-发展——消亡的元贞利亨唯物主义运动观不适于人类吗?未来生物学家对未来地球生命的“冷淡”描述还不够吗?够了,足够了!不需要把物理学的概念曲解后引入到经济学领域,更不要谈什么“经济熵”“企业熵”“国家熵”等等让人发笑的学术垃圾。一个无知少年抱着科普小说浮想联翩倒也罢了,而一个专业研究所的主任也这样做,那就只剩下可笑了。