陈立军,陈立民
(1.中国空军航空维修技术学院基础课部,湖南长沙410124;2.长沙市天心区人民检察院,湖南长沙410004)
按照热力学第二定律,在功热转换的过程中,自然过程总是沿着使大量分子从有序状态向无序状态的方向进行,任何孤立系统的总熵永远不会减小。热力学过程不可逆性的微观本质和统计意义就是孤立系统在自然状态下的发展态势总是从有序趋于无序,从概率较小的不稳定状态趋于概率较大的稳定状态。1943年薛定愕在《生命是什么》一书中首次提出了“负熵”的概念,他提出的负熵不是简单的取负号的熵,而是系统有序度的量度,负熵增加意味着系统向着有序的方向发展,是生态系统进化的标志。诺贝尔化学奖获得者普利高津1969年在“负熵”概念的基础上针对非平衡态热力学的有序化问题创立了“耗散结构”理论并写出了熵的平衡方程:ds=dis+des,其中ds表示系统熵的总量;dis为熵势,系统内不可逆过程必然导致熵产生,dis始终大于0;des即负熵,普里高津称之为“熵流”。
当系统不断地从环境中获取物质、能量和信息,这些物质、能量和信息给系统带来负熵,结果使系统的有序度的增量大于无序度的增量,新的结构和新的组织就能自发形成,这种远离平衡态的系统称为耗散结构。[1]与孤立系统、封闭系统不同,耗散结构系统当满足一定条件时具备自组织能力,从而使系统的内部结构发生改变生成新的秩序。
生物学是耗散结构理论应用的一个广阔领域,生命系统与外界环境有着非常广泛的物质交换和能量交换,处于非平衡状态,是一种更为高级的耗散结构组织体。[2]作为人类的生命个体也必须通过不断与外界交换物质、能量、信息而获取负熵,从而维持生命个体的生理秩序。既然构成人类社会系统基本单元的生命个体属于耗散结构,那么,由大量人类个体构成的社会系统是否属于耗散结构呢?我们不妨用普利高津关于耗散结构形成的4个基本条件来进行分析,就会发现人类社会系统也符合普利高津关于耗散结构条件 。[3]首先,社会系统具有开放性。要使系统朝着有序的方向发展,系统开放是必要条件,只有开放系统才可以通过自发的对称性破缺从无序进入有序的耗散结构状态[4]。人类社会系统在其发展进化过程中,物质主要由地球提供,能量主要由太阳提供,人类社会在不断消耗物质和能量的同时向自然环境系统排放废物和废能量,以维持自身健康发展。第二,社会系统远离平衡态。按照普利高津的最小嫡产生原理,只有在远离平衡态时,系统处在力和流的非线性区,才有可能演化成为有序结构。无论是人类个体还是人类社会皆为非平衡态的产物和存在,非平衡态是生命及有机系统运行的前提条件。人类社会系统从形成之初就始终处于远离平衡态的位置,否则,即使人类社会系统本身是一个开放系统,人类社会系统也将进入混沌无序的状态,人类社会将走向灭亡。第三,社会系统的运行符合非线性耦合机制。在临界点处,非线性机制放大微涨落为巨涨落,使热力学分支失稳,在控制参数越过临界点时,非线性机制对涨落产生抑制作用,使系统稳定到新的耗散结构分支上[5]。人类社会系统在发展的过程中,受到社会个体及资源环境等多方面因素的相互影响和作用,这些作用是非线性的,因果关系异常复杂,不能用经典力学或叠加原理进行简单的计算。第四,社会系统存在因涨落而引发的突变现象。涨落是指系统中某个变量和行为对平均值所发生的偏离,它使系统离开了原来的轨道或状态。在人类社会的发展中,自然灾害、政局动荡、经济危机以及局部战争等都会对社会系统产生影响,使原来的系统状态产生涨落现象,部分涨落现象的出现是随机的,如自然灾害,但也有一部分涨落现象的出现是社会自身原因导致。在巨涨落出现以后,社会系统会迅速陷入混乱状态,假如社会系统没有及时出现能够消解这种巨涨落现象的负熵流时,突变现象就会发生。人类社会系统从采集社会到农业社会,再到工业社会及后工业社会,每一次转变都是系统发生突变的结果。
宇宙是一个开放式的巨系统,由不同层级的开放性子系统构成:太阳系是与人类社会关系最密切的局部子宇宙系统;地球自身构成一个开放性子系统;人类社会是地球生态系统中影响力最大的子系统。人类社会是自然生态系统进化的产物,“人类追求秩序的倾向深深地植根于整个自然结构之中,而人类生活恰恰是该结构的一个组成部分”[6]。影响开放系统秩序类型的因素主要来自两个方面,一是系统所处的环境,这是影响系统秩序的外因;二是系统构成单元的性质,这是影响系统秩序类型的内因。外因与内因是一个相互影响的动态过程,这种相互影响不能理解为对等影响,某个开放系统是个小系统,它所处的环境往往是一个巨系统,开放系统中的个体活动固然会对环境产生影响,但这种影响远不及环境对系统的巨大制约作用,系统与环境之间既有相对独立性又离不开对环境的依赖。在物理世界,不同性质的物质会形成不同类型的结构状态,同一种物质在不同的环境中也会形成不同的结构状态;同样,在生态系统中,不同类型的种群会形成不同类型的秩序状态。那么,面对相同或相似的环境,为什么会出现完全不同的物质或生物种类?原因在于物质或生物适应环境的方式并不具有唯一性而是具有发散性特点,不同的物质或生物可以通过不同的方式适应相同的环境。因此,我们的世界才如此丰富多彩,不同的物质和生物能够在同一时空维度中共存。
按照开放系统的层级关系,我们可以将系统分成宇宙系统、生态系统、社会系统三个层级,分别对应着宇宙秩序、生命秩序和社会秩序三种不同类型的秩序状态。之所以进行如此类别划分,在于这三大系统表现出明显不同的秩序特征,导致不同秩序特征出现的原因在于这三大系统遵循着三类不同的法则:宇宙系统遵循的是宇宙法则,生态系统遵循的是生命法则,社会系统遵循的是理性法则。需要指出的是,这种划分方式依据的标准是三类系统表现出来的现象特征而不是本质,就其本质而言,三大系统之间是包含关系,这种包含关系决定了三大法则之间的层级关系:宇宙系统是总系统,宇宙法则是总法则,相对于生态系统而言,宇宙系统是生态系统的环境,生态系统在遵循生命法则的同时必须服从于宇宙法则;同样,社会系统是生态系统中的子系统,社会系统在遵循理性法则的同时也必须服从于宇宙法则和生命法则。考查中国的哲学文化源头,我们会发现,这种划分方式在我国传统文化中有着极悠久的历史,《周易》最早确立天地人三才之说,《易·说卦》:“是以立天之道,曰阴与阳;立地之道,曰柔与刚;立人之道,曰善与恶;兼三才而两之,故<易>六画而成卦”。老子作为深通易理之学的大智者,对于天地人三才的秩序关系有更具体的阐释。《道德经》云:“道生一,一生二,二生三,三生万物。”在这里,老子通过数理逻辑的方式将道、太极、阴阳、三才及万物的关系表述出来,它们之间的秩序层级关系是“人法地,地法天,天法道,道法自然”。也就是说天地人三才之“法”并非独立存在,也不是平等关系,而是层级包含关系,只能是“人法地,地法天”,而不能颠倒过来。老子所说的“法”即秩序或规律。我们今天的自然科学研究的就是天地之“法”——自然规律,而社会科学研究的则是人“法”——社会规律。老子所言的“天”是指整个宇宙,虽然地球属于无数天体的一个,但地球与一般天体存在的本质区别是地球有生命存在,生生不息乃地之大德,因此,古人将天和地分成两个不同的层级系统,地球之“法”主要表现为生命之“法”。
热力学第二定律属于宇宙法则,宇宙中的一切系统皆不可避免受热力学第二定律支配,地球和人类社会也不例外。地球自诞生起就不断在进行物质和能量的运动和转化,这种运动和转化必然导致地球环境的熵不断增加,意味着地球上的物质和能量在岁月的长河中不断被破坏,地球会变得越来越无序,这种熵增不利于地球物质的维持和存在。然而,由于太阳源源不断向地球输送能量和光子信息波,地球上特有的温度条件和环境条件造就了一部分物质能够从太阳光子中吸取负熵而开始具备有异于其它物质的自身保存优势。这些能够储存能量和信息的物质逐渐演化出自组织能力,于是通过优胜劣汰的方式从环境中逐渐离析出来,形成低熵物质群。低熵物质群的复杂程度和有序程度要高于普通物质,低熵物质群进一步离析,自组织能力越来越强,逐渐形成原始生命,生命的出现意味着物质结构的高度秩序化和自组织功能化。
可以看出,自然界中生物进化的过程实质是一个争夺负熵的过程,生命的出现是极小概率事件,生物基因中蕴含着巨量的秩序信息,这种信息的累积是通过消耗大量物质和能量以后逐步积累和传承的,同时也意味着生命自身出于生存竞争的需要必然具备获取负熵的本能。虽然生命起源及进化的终极原理尚未能肯定,但生命演进过程中表现出的熵减趋势却毋庸置疑。如果我们透过时间长河将生命进化与热力学第二定律结合起来观察,会发现这样一幅有趣的图景:宇宙的列车承载着地球向熵增方向驶去,而地球上的生物却争先恐后往车厢尾部奔跑,其中人类跑到了最前面。
地球上所有生命个体和种群皆共同遵循生态系统中特有的法则——生命法则。生命体一方面服从于宇宙法则,所有的生命体必然存在熵增并最终走向死亡,但在生命存在过程中,负熵的补充则表现为对热力学第二定律的逆抗和反向消解。生命是高负熵的产物,同时也是高负熵的消耗体和载体。生命的维持需要不断补充物质和能量,因此,无论是生命个体还是生物种群,相互之间必然存在物质和能量的争夺,形成了生命系统中特有的竞争秩序,物竞天择规律、生命进化规律、弱肉强食规律皆为生命法则在竞争中的表现形式。负熵的竞争意味着生命必然蕴含着与生俱来的一种天性——自私。这里所述的生命的自私性并不包含道德评判,而是所有生命生存需要的一种客观存在,这一点在对人类同样适用,可以说是我们探讨人性问题的物理学原点。由此可见,人的自然属性性决定了人类社会无法避免生命法则的影响和作用,竞争不仅是人类个体生存的基本状态,也是社会组织乃至人类种群生存的基本状态。在生命法则的支配下,人类个体及群体的生存必然出现等级差异,社会资源在分配过程中逐步向强者倾斜,人类社会逐渐形成科层等级秩序,社会的阶级分化会越来越严重,阶级矛盾会越来越突出。从系统的熵增原理可以发现,系统局部之间的差异状态是系统的不稳定状态,会在局部之间形成势能,差异越大,系统有序倾向与无序倾向之间的张力越大,系统积累的势能也越大,导致系统越来越不稳定,达到临界点以后,最终可能某一突变导致系统崩溃。人类社会发展过程中由于阶级矛盾而引发的社会动荡和战争就属于这种情况,当社会两极分化严重时,要避免或延缓这种状况出现,就必须进行改革,进行社会资源分配方式的调整。虽然混乱能够使系统单元均匀化,同质状态是系统的最稳定状态,但热力学第二定律同时也告诉我们,同质状态是缺乏活力的状态,绝对均匀以后意味着系统的“死亡”。这当然不是人类社会愿意看到的结局,战争和动荡会导致社会发展停滞甚至倒退已经为历史所证明,平均主义导致社会停滞不前也为历史所证明。因此,人类社会所需要的是在秩序和稳定之间寻找某个平衡点,既能够保持社会发展的活力有不至于导致社会秩序过度分化而崩溃。正是在这种需求之下人类演进出了一套人类社会特有的法则——理性法则,这是影响人类社会秩序的第三大法则系统,源自于人类理性思维。
理性一词不仅仅与感性相对应,更多的体现了人类高智商思考能力的正向功能价值。宇宙的演化表现为从无机物到有机物再到生命体再到人类这样一种熵减进路,智能生物的出现是秩序演进的集中体现,人的大脑处于秩序演进塔的顶端。人脑的发达是一种客观存在,是生物进化的结果,这种结果的出现本身蕴含着对于智商提高以后所进行的正反两个方向的控制力量必须存在。因为人类智慧提高以后既有正面的作用,也有负面的作用,智慧的负面作用的突出表现就是人类欲望的无限膨胀。虽然动物也存在生理欲望和心理欲望,但动物的欲望都具有边界且容易获得满足,动物的欲望与自身的能力之间形成了一种平衡关系,保证生态平衡的重要条件。问题是,人类欲望的无限性使得生物界的竞争与生存平衡在人类社会被打破,强者在欲望的驱使下会对弱者无休止地进行盘剥,后果是弱者将没有生存空间,然后是较弱者也无法生存,这样逐一被淘汰的结局必然是最后影响到强者自身的生存,这对于人类种群的生存和繁衍是极为不利的。也就是说,如果人类社会只遵循动物式的生命法则,人类最终将会被自己的私欲毁掉。事实上,这种局面并没有出现,这就要得益于人类智慧提高以后产生的另一个正向作用,人类智慧的正向作用使得人类社会演进出了理性法则。人类社会的习俗、禁忌、宗教、道德、法律等各类规范皆为人类理性的产物,其核心作用是缓解生命法则带来的恶性竞争,协调个体生存及人类种群生存之间的利益冲突。当然,这些理性法则不是出自于特定个体的一次性人为设计,而是大量个体在行动中逐步演进而成。人类理性法则和生命法则相比较表现出的最明显特征是社会性,人类的社会属性源自于自然属性但又超越于自然属性,人类的理性法则是在一定程度上对生命法则的逆向消解,也可以理解为是在更高层面对宇宙法则的回归。例如,自私是生命存在的天然本性,生命法则的后果是优胜劣汰,形成等级秩序。正因为如此,在人类社会的理性法则中,更多强调的是奉献、公平、正义、平等、自由等价值理念,这些价值理念更契合热力学系统中熵增法则。文艺复兴时期将平等、自由等权利认定为人的自然权利,这是一种容易引起争议的表述,如果将宇宙法则视为自然法则,那么这种表述当然是名符其实,但如果将生命法则也纳入到自然法则,那么这种表述就会出现问题,因为生命法则遵循的结果不仅产生不了这些权利,甚至出现的情形是恰恰相反的。
在决定人类社会秩序的三大法则中,宇宙法则最稳定,效力层级最高,无论是人类个体的存在还是人类整体的存在都无法逃脱宇宙法则的控制。从热力学第二定律来看,人类社会中的物质、能量、财富、荣誉等社会资源存在一种天然的均匀化发展态势,意味着人与人之间会越来越平等。当然,尽管这种力量始终存在,但在人类社会这样一个由大量生命个体构成的耗散系统中表现出的却是相反景象,因为在生态系统的上升阶段生命法则表现出来的作用要明显强于宇宙法则。由于生命法则是根植于人类基因的本能法则,人类个体在生存和繁衍过程中往往会不自觉地受到生命法则的支配。因此,社会的科层及阶级的分化成为社会发展之必然,理性法则只能在一定程度上起到平衡和缓解的作用,并不能够从根本上抵消生命法则的作用。而且,随着人类生产力的不断提高,生命法则的影响力在扩大,这就需要不断演化出更有效的理性法则。也就是说,人类理性法则是和人类生命法则相匹配的变量,生命法则效果越剧烈,理性法则必然相应增强,否则人类社会运行将失去平衡。纵观人类发展史,会发现人类社会的规范模式一直在不断演进,从早期的禁忌习俗社会走向宗教和道德社会,再到民主法制社会,显示出人类社会理性程度日益提高。从熵的视角来看,这种发展态势之所以成为必然,有一个重要原因就是脑力的竞争日益成为人类社会的核心竞争力,智商的提高一方面推动了生产力的发展,人类社会中人、财、物、能的总量及运动频率都在增进,必然导致社会系统的熵势总量在日益增大,意味着人类社会混乱程度加剧,需要注入更多负熵;人类智商的提高的另一个后果是生命法则影响力日益增强,两极分化会导致社会越来越不稳定。上述两种状况都需要人类社会不断增强理性法则,并要求这种理性法则既能够增进社会的有序性,同时又不至于过度两极分化,从而使得宇宙法则、生命法则及理性法则之间能够达至动态平衡,这种动态平衡既有利于保持社会发展活力又不至于引起社会动荡。
在三大法则中,我们通常所感受和关注的主要是语言、文字、习俗、道德、宗教、法律等理性法则,因为这些法则和我们的生活及工作关系最密切,对人类社会秩序的影响也最直接,属于影响人类社会系统秩序的“显法则”,而生命法则和宇宙法则虽然一直存在于人类社会,效力层级也高于理性规则,但由于不直接作用于社会秩序,属于影响社会系统秩序的“隐法则”,大多数人往往对此视而不见,根本没有意识到这两大法则的存在。但是作为社会科学的研究者,在研究社会问题时有必要将这三大法则同时考虑,这样更有助于我们深入理解人类社会现象背后隐藏的深层次原因。
任何系统皆不能永久存在,所有系统皆处于生成、发展、消亡的演变过程中。系统的演变过程就是一个熵涨落的过程,系统的熵变决定着系统的演变方向。正如恩格斯指出: “自然界不是存在着,而是生成着并消逝着”[7]。自然界的演化,既有进化也有退化和消亡。进化意味着由无序到有序、由简单到复杂、从低级到高级的不断向前;退化则意味着由复杂到简单、从高级到低级的不断退步[8]。在普利高津的熵的平衡方程中,熵势dis>0,熵流des≤0,这样,人类社会系统的熵增ds状态取决于dis与des之间的对比值。在采集狩猎时期,人类与野兽的生存方式相差无几,人类负熵流des的获取完全依赖于阳光雨露,季节的更替而导致的太阳能的变化严重制约着人类的生存方式和繁殖数量。为了解决人口增加和食物短缺问题,更先进的生产方式应运而生,人类开始进入农业社会,原来的社会秩序瓦解,新的社会秩序开始形成。农业社会的能量来源虽然仍然依赖于太阳,但由于人类逐渐掌握了大自然的运行规律,资源和能源的利用效率已经大大提高,人类可以从环境中获得更多的负熵流des来改善生活,增加人口。人类在以上两个时期利用的主要是太阳能等可再生能源,受到光照时间、耕地面积、人力资源、生产能力等诸多限制。到农业社会晚期,人类从自然环境中获得的负熵流des已经不足以抵消因人口增加及生活水平提高而增加的熵势dis值,于是,开发负熵流des新的增长点已经势在必行,煤和石油等非再生资源的开采利用使得人类发展获得第三次飞跃,人类社会秩序再一次发生重大改变,从农业社会形态进入工业社会形态。煤和石油不仅给人类提供了能源需求,更重要的是这种能源的使用促进了生产技术的突飞猛进,生产效率大幅度提高,人类从自然环境中获得的物质和能量供应量急剧增加。人类进化历史表明,人类在文明进程的速度方面呈现出明显的加速度发展脉络:农业社会时期的发展速度超过采集社会时期,工业社会时期的发展速度超过农业社会时期,后工业社会时期的发展速度超过工业社会时期。人类社会的加速发展意味着人类社会熵势dis会加速度上升,因为社会系统中人口的激增、生活节奏的加快、商品交换的频繁及生产能力的提高必然导致系统的能量消耗越来越多,熵势增加越来越快。除了人类自身的原因以外,宇宙膨胀速度的加快也会导致地球生态系统熵势加速。人类社会要保持dS<0,唯一的办法就是增加熵流des的绝对值,加速与环境进行物质、能量及信息交换,加速攫取自然资源及能源,加速向环境排放污染能量及垃圾。其结果是,人类社会经济迅速发展,但生存环境却急剧恶化。美国著名学者和社会活动家杰里米·里夫金在其著作《熵:一种新的世界观》里指出,熵定律是无法逃脱的,这个宇宙最高物理定律存在于我们生活的每一方面。由于一切都是能量而且能量总是在不可挽回地从有用形式单向的发展到无用形式,因此,熵定律便成为人类一切活动的基础[9]。人类社会虽然到目前为止一直向前发展,但人类所付出的代价越来越高,对地球造成的破坏越来越大。地球所储存的不可再生资源和能源已经面临危机,对资源和能源的争夺将成为导致人类社会秩序混乱的重要因素.如果人类对于新能源的开发不能取得突破性进展,那么用于维持目前人类社会秩序所需的高负熵流则越来越难以为继。人类是否能够像前三次一样依靠自身智慧顺利度过此次危机而进入到新的历史发展阶段,人们拭目以待。
[1]王西明,李纯.热力学熵对自组织理论的贡献[J].延安大学学报:自然科学版,2003(2):29-31.
[2]陈文强,熵、信息与生命本质的探讨 [J].汉中师范学院学报:自然科学版,2002(1):84-87.
[3]孟莉.基于熵理论的人类社会可持续宏观发展研究 [D].哈尔滨:东北林业大学,2006:27-28.
[4]李香晨,耗散结构理论与对立统一规律[J].社会科学辑刊,1988(6):17-19.
[5]冯尚友.熵与系统演化 [J].水利电力科技,1996(2):8-13.
[6]秦志敏,张继昕.哈耶克法律价值论初探[J].政治与法律,2007(2):169-171.
[7]恩格斯.自然辩证法[M].北京:人民出版社,1984:12.
[8]武杰,李润珍,程守华.从无序到有序——非线性是系统结构有序化的动力之源[J].系统科学学报,2008(1):13-18.
[9]杰里米·里夫金.嫡:一种新的世界观[M].上海:上海译文出版社,1987:218-219.