熵定律的自然规律的基本概念

　　熵定律的自然规律的基本概念

　　——用《资本论》解决中国的内忧外患(49)

　　我们的周围到处是堆积如山的垃圾，无处没有污染：从地面冒出来，在江河里渗透，在空气中滞留。它刺痛了我们的双眼，使我们的皮肤变色，肺功能衰退。我们唯一的解决办法就是闭门不出。面对这种现状，一种新的世界观即将诞生，它最终将作为历史的组织机制取代牛顿的机械论世界观，这就是熵的定律。熵的定律就是热力学第二定律。热力学第一定律告诉我们，宇宙中的物质与能量是守恒的，既不能被创造也不能被消灭。它们只有形式的改变而没有本质的变化。热力学第二定律即熵的定律告诉我们, 物质与能量只能沿着一个方向转换,即从可利用到不可利用, 从有效到无效, 从有秩序到无秩序。热力学第二定律实质上就是说宇宙万物从一定的价值与结构开始, 不可挽回地朝着混乱与荒废发展。熵就是对宇宙某一子系统中由有效能量转化而来的无效能量的衡量。根据熵的定律，无论在地球上还是宇宙或任何地方建立起任何秩序，都必须以周围环境里的更大混乱为代价。熵的定律摧毁了历史是进步的这一观念。熵的定律也摧毁了科学与技术能建立起一个更有秩序的世界这一观念。熵定律将使我们渐渐懂得现存世界观到底为什么已经分崩离析。

　　第一，熵定律将是物质世界的最终定律

　　熵定律“最终控制政治制度的兴盛与衰亡，国家的自由与奴役，商务与实业的命脉，贫困与富裕的起源，以及人类总的物质福利”。人类所参与的每一项物质活动都受着热力学第一、第二定律的严密制约。熵定律将最适合于我们的后代，它对我们孙辈就会象第二天性一样。他们这一代将会不假思索地按照这个世界观来生活。

　　第二，熵定律只适合于物质世界

　　必须强调熵定律只涉及物质世界。精神世界并不受熵定律的专制统治。精神世界是一个非物质的范畴，它无际  无涯。物质世界与精神世界的关系，就是部分与整体之间的关系：部分在无边无际的整体中展开。熵定律制约着物质的时空世界，却反过来又受着孕育这一定律的原始精神力量的制约。

　　第三，能量来自地球和太阳

　　热力学的两个定律可以用一句简短的句子来表达：宇宙的能量总和是个常数，总的熵是不断增加的。一切物质的能量不是来自地球本身所蕴藏的能量，就是来自太阳。一切物质都是由能量所生成的。世间万物的形态、结构和运动都不过是能量的不同聚集与转化形式的具体表现而已。一个人、一幢摩天大楼、一辆汽车或一叶青草，都体现了从一种形式转化为另一种形式的能量。烧掉一块煤，它的能量虽然并没有消失，但却经过转化随着二氧化硫和其它气体一起散发到空间中去了。虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。热力学第二定律解释了这个现象。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是所谓的熵。熵是不能再被转化作功的能量的总和的测定单位。要把能量转化为功，一个系统的不同部分之间就必须有能量集中程度的差异(即温差)。当能量从一个较高的集中转化到一个较低的集中程度时(或由较高温度变为较低温度)，它就作了功。更重要的是每一次能再作功的能量就减少了。

　　第四，污染就是熵的同义词

　　当河水下落时，它可被用来发电，驱动水轮，或作其它形式的功。然而水一旦落到坝底，就处于不能再作功的状态了。这两个不同的能量状态分别被称为“有效的”或“自由的”能量，和“无效的”或“封闭的”能量。熵的增加就意味着有效能量的减少。每当自然界发生任何事情，一定的能量就被转化成了不能再作功的无效能量。被转化成了无效状态的能量构成了我们所说的污染。耗散了的能量就是污染。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。把水从坝底提到坝顶再让水落下来，或者把火钳再一次加热。然而这两个过程又将进一步消耗新的自由能。能量平均状态是熵值达到最大的状态，那时将不再有任何自由能量来进一步作功了。“世界的熵(即无效能量的总和)总是趋向最大的量的。”

　　第五，能量储备是再生资源和非再生资源

　　地球本身的能量贮备有两个来源：一种是在对人类有意义的时间内可以再生的能源，另一种是只在地质学意义上的时间内可被再生，因而对人类来说只能被看成是不能再生的能源。地球上熵值较低的能源贮备可以分成能量与物质。地球本身的能源与太阳能都是有限的。地球上不可再生的能源是有限的，地球上可以再生的能源也是有限的，而且一旦消耗殆尽，它们也会变成不可再生的能源。在一段孤立的时间内的一个特定场合，我们可以逆转熵的过程;但我们同时却必须消耗更多的能量，并使整个环境的熵的总值进一步增加。

　　第六，熵的最大值

　　地球上物质材料的熵也是在不断增长，并将最终达到最大值。这是因为地球相对宇宙来说是个封闭的系统，也就是地球虽然能与周围的环境交换能量，但它却不能与之交换物质。除了偶尔陨落的一颗流星和微乎其微的宇宙尘埃之外，我们这个星球在宇宙中是一个封闭的子系统。要让生命茁壮成长，太阳就必须与地球上由矿物质、金属和其它物质组成的封闭系统相互发生作用，并把这些物质转化为生命所需的养料。世界上的生物生老病死，繁殖后代，使地球的熵值不断增加，这就意味着未来生命能享有的物质日益减少。

　　第七，能量告罄是“热寂”物质用尽是“混乱”

　　当有效能量告罄时，我们称之为“热寂”。当有效物质用尽时，我们称之为“物质混乱”。两者导致的都是熵，都是物质与能量的耗散。结果它们的集中程度降低，作有用功的能力也降低。熵的最大值，即能量的绝对平均状态。熵的定律同时也说明了在一个封闭系统里，所有能量从有序状态向无序状态转化。当熵处于最小值，即能量集中程度最高、有效能量处于最大值时，那么整个系统也处于最有序的状态。相反，熵为最大值、有效能量完全耗散的状态，也就是混乱度最大的状态。某处发生熵的逆转，都必须以周围环境的总熵的增加为代价。这是因为每个发生一件事情总会有一定能量被耗散，并不能再被利用了。耗散了的能量就加入了以往事件所耗散的能量的行列。对于我们这个小小的太阳系和地球，熵定律仍然是“自然界一切定律中的最高定律”。

　　时间是不可逆转的。时间流逝的方向只有一个，那就是向前。这种向前的方向反过来也是熵的变化的一个功能。时间体现了能量从集中状态到耗散状态，从有序状态到混乱状态的变化。随着宇宙中可用能量的消耗，发生的事件日益减少，这就意味着剩下的“真正”的时间越来越少了。最后宇宙达到了热寂的平衡状态，任何事情也不再发生了。

　　第九，有机体生存靠负熵

　　每一个生物的生存都必须不停地依靠它所在环境的负熵。一个有机体赖于生存的是负熵;为了防止我们把自身消耗殆尽而达到死亡这个平衡状态，我们需要从周围更大的环境中得到自由能量(即负熵)的补充。所谓光合作用，不过是从阳光中汲取负熵而已。生物就必须通过不断地摄取他们周围的有效能量来防止平衡状态的到来。这样的状态称为“稳定状态”。如果物质与能量不再被补充到一个有机体中，稳定状态就要中止，有机体就滑向平衡状态，走向死亡。有机体通过从周围环境里吸取负熵来生存，这种生存斗争的胜负取决于有机体获得能量的本领。就摄取与利用有效能量而言，每一个生命种都可以被看作是一种“转化器”。每个转化器或有机体都有一套从外界取得能量的手段。

　　其它生物只能依靠它们自身器官——它们的眼睛、耳朵、鼻子、牙齿与爪子等等——来收集能量，而人类则凭借更加发达的神经系统和大脑制造了各种各样的工具，从而有效地扩充并发展了他们的器官。科学家和人类学家把它们成为外部工具。外部工具包括人类用来从环境中获取、转化并处理有效能量(或负熵)的所有工具。我们制造了机械装置来从环境中榨取能量，筑起楼房来保持热量以供取暖。我们修路筑桥并设计出各种交通工具来输送能量。我们还发明了语言、风俗、经济组织和政府机构来有效地组织能源的处理与分配。这些体外工具的所有活动构成了人类文化的很大一个部分。我们把一种文化中的所有复杂活动加以抽象化并分门别类，我们会发现转化、交换和排除是其中最重要的三项活动。人们总是为其中的某一项活动而忙碌。

　　第十，能量流通从有效能量开始到无效能量告终

　　所有东西将是以某种原材料(有效能量)开始，而最后又将以废物(无效能量)而告终。能源是人类文化的基础，正如它是生命之本一样。因此每个社会的权力最终归于那些掌握了转化、交换和排除能量的外部工具的社会成员。谁控制了外部工具，谁就控制了能量流通渠道。他们就决定着社会分工以及各群体间的收入分配。社会活动的真实内容就是有效能量的不断转化、交换和排除。如果你觉得难以置信，不妨亲自试一下。花上整整一天来观察一下你接触到的一切东西，观察一下你所看到、听到、碰到、闻到的，以及你用掉、改变和交换的东西。然后对每一件东西沿着两个方向追根寻源：即追溯到它的原始状态，展望它的最终归宿。那么你会发现，所有东西将是以某种原材料(有效能量)开始，而最后又将以废物(无效能量)而告终。

　　劳动者2017年2月8日