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呼唤绿色未来

2007-09-24 23:52:00 中国能源网

一、新宇宙观

宇宙是无比的浩瀚而神秘,以致于当每一个人抬头仰望星空的时候,他都会不禁想了解繁星点点的背后到底隐藏着什么。同那些过去的宇宙观相比,我们的新宇宙观显得令人难以接受——因为我们认为:宇宙的演化方向是从无限到有限、从高级到低级、从永恒到死亡、从均匀到不均匀、从有序走向无序、从生成走向熵增和寂灭。

宇宙起始时处于均匀与平滑的低熵状态,这已得到了科学观测上的有力支持。1964年之后,历二十八年所收集的宇宙背景辐射测量,非常清楚地指出,原始爆炸所经历的极端迅速的膨胀,是惊人的均匀与平滑。而爆炸后,所形成的宇宙,却非常的粗糙,以致包含数以百亿计的星系。美国太空总署也为解决这宇宙创始之谜,特别设计了宇宙背景探险号人造卫星(COBE),专门用来更精确地测量原始大爆炸的背景微波辐射。这卫星自1989年11月18日升空后,仅头二年所提供的资料,就更清楚地肯定在宏观宇宙中,每一个方向的背景温度,完全一致均匀,误差不到万分之一度绝对温度。

一直到1992年4月23日,在贝克来实验室,太空物理学家史莫特发现,COBE卫星所收集到的三亿六千万个测量数据,显示出也只有十万分之三度的差异,这些差异代表着宇宙爆炸之初所引发的细微波浪。史莫特解释说:“这些波浪中较细微的,已经形成星系、星系团,以及太空中广无边际的空间。”史莫特发现公开宣称:“我们所找到的是宇宙诞生的证据。其中的秩序多么精美,多么均衡雅致,促使我们联想到宇宙的背后必然有其设计。”

依据热力学第二定律,热或者说是能量总是从高处向低处流动,一个封闭系统的熵(熵就是物质运动的无序度、混乱度)总是不断增加的,这是单向的变化过程,是不可逆的,最后必定会达到热平衡(均匀的温度)。

甚至局部的进化(如我们自以为是的地球文明)也只能加速宇宙整体的熵增和退化。特别是在人类现有的技术条件下,有效能量转化效率低,人类越急于提高产值,熵增越快,环境破坏、生态失衡、大气及土壤污染等就越快,真是道高一尺魔高一丈。水资源、粮食、燃料有了危机,寅吃卯粮,竭泽而渔。精神文明有危机,心熵和社会熵猛增,世界恐怖组织横行,核扩散、世界文明受到严重威胁。

我们传统的宇宙观或者世界观是构筑在19世纪中叶时对科学的认识上,当时主要的科学依据是牛顿的三个机械定律和热力学第一定律,以及达尔文的“进化论”。基本的观念是“物质不灭”和“能量守恒”,认为“运动着物质的永远循环是宇宙的最终结论”,世界总的方向是从无序向有序发展。我们的目标是建立一个“物质极大丰富”的人类大同社会,地球上的资源和能量将随着技术的发展“取之不尽,用之不竭”。

热力学第一定律虽然支持了这一观点,但是这一定律同时还告诉我们能源转换存在一个临界点——例如99℃加1℃水才能从液态转变为汽态,也就是说物质的转化是存在条件和边界的。热力学第二定律(我们称之为“熵定律”),进一步告诉我们尽管能量是守恒的,尽管物质是不灭的,但是能量的质量将会衰减,相对与人类来说有效优质、便于利用和低成本的能量会越来越少,无效、低品位、难以再利用和成本昂贵的能量将会越来越多。

1850年德国科学家克劳修斯总结并表述了热力学第二定律(加入的热量/绝对温度=熵),即:熵为热量与温度之商。他认为:热可以自发地从高温传向低温,而不会自发地从低温转向高温。能量是有用能量(火用)和无用能量(火无)共同组成的,而只有能够转化出来的、经济和环境可以承受的有用的能量才有利用的价值。

简单地说,一杯热水可以自己变冷,却不会自动变热,除非借助外部更多的能量。能量虽然守恒,但质量却发生了变化,一桶温水可能比一小锅开水所含的热量要多的多,但它永远煮不熟一个鸡蛋。对于一个封闭的独立系统,熵会自发地越来越增加,而不会自动减少。热向何处去了?向更低的温度散去,直到绝对零度(-273℃)。能量一旦散去将难以重新聚积。如若宇宙能量散尽,温差将消失,宇宙将会热寂,能量的总趋势是从有序向无序发展,即有用的能源资源将越来越少,而无法利用的能源资源将会越来越多。要获得任何效能资源,必将付出更多的代价,或者环境、经济和社会代价。

宇宙天文学家肯定了这一观点:他们认为熵定律是一切自然定律中的最高定律,因为对于宇宙和太阳的研究,宇宙大爆炸学说的确立,越来越证实这一定律的正确无误;物理学家也发现时间的不可逆性,如同熵增加的趋势也不可逆一样,时间、物质和能量同起源于一点,时间最终指向熵的无限大,时间和能量将在宇宙温差达到-273℃(氢达到固态)时终结,一旦温差消失,热将不能传递,一切将寂静如逝,这就是热力学第三定律:绝对零度(-273℃)不可超越!

生物学家发现生命的过程也在熵定律的涵盖之下,生命就是一个能量的过程,生命的能量过程就是整个宇宙的能量过程中的一部分,生命逝去的过程恰恰就是一个熵增的过程;而环境学家也认为熵增正是地球环境面临的规律性问题,清洁的空气、干净的水正在越来越少;甚至社会学家、历史学家、经济学家、管理学家也在沿用这一定律来分析、认识和解释所遇到各种问题,例如:朝代的更迭、货币的贬值等等。在企业人力资源管理中,必须保持人员的流动,所有成功和保持生气的企业都在遵循的原则,例如:微软、英特尔等,他们通过人的流动来控制企业内部的熵增,保持企业的活力和竞争力。

因此,我们认为,熵的世界观出现,是人类的一场真正的思想革命。熵定律已经成为一切自然定律中的最高定律,它为人类规范了一种行为界线和标杆,我们无法逆转熵的方向,就像无法逆转时间一样,但是可以减缓熵增加的速度和过程,通过我们对自身的生活方式和行为方式的调整和约束,通过科学技术进步和社会观念进步,来减缓有效资源和有效能量的耗散速度。在熵的世界观的感召下,为了落实可持续发展的转变,以节约资源、保护环境、提高能效为核心的“绿色浪潮”在发达国家迅速涌起。

在一个以减缓熵值、避免整体灭亡、实现绿色文明为目标的人类社会中,熵正在成为人类的一种新的世界观,因为人类如果不控制地球各种资源的熵增,包括:能源资源、物质资源、清洁的水和新鲜的空气资源等,巨大的代价将使人类无法继续繁衍生息。所以,我们需要一个新的时代,以代取今天肆无忌惮消耗资源和污染环境的重化工业时代。

今天,当我们研究邓小平1978年“改革开放”,为什么会给中国带来了如此巨大的进步能量时,不禁会发现所谓“开放”和“改革”实际遵循了两条热力学的基本规律。热力学第二定律认为,在封闭的系统中熵趋于无限大,也就是说无效的能量将会越来越多,中国闭关锁国就会造成内部的自耗越来越大,而有效的动能越来越少,没完没了的内讧和面临破产边缘的经济使中国不得不寻求新的动力,最简单的办法就是开放系统,获取外部的能量。

而谈到“改革”,我们就要研究另一个苏格兰出生的英国工程热物理学家麦克斯韦的假设了。1867年麦克斯韦在《热能理论》一书中认为:信息的流入可能使一个封闭系统出现局部的熵减,因为他认为原子在接受信息之后可能实现某种自组织能力,能够实现局部的、阶段性的负熵,这就是著名的“麦克斯韦妖”。所谓“妖”就是某种具有智能化的因素或信息可能改变熵的过程。麦克斯韦的初衷是想否定熵定律,但是他所延伸出来的信息与自组织问题确打开了人们封闭的思维系统。一直到1951年,法国物理学家布里渊将信息论与统计物理联系起来考虑,通过信息的负熵原理解答了这一难题。他认为“信息等于负熵”信息是一种特定意义的能源。为什么说信息也是能源?设想一下,如果我们将能源知识和节能信息有效传递,让更多的人掌握如何节约能源的知识和技术,并建立“熵”的世界观,人类就可能自觉自愿地节约大量能源,并将所节约的能源用于增加社会的能源供应。

人类每进入一个新的时代,都必然在环境方面建立一个新坐标,负熵化的能源系统就是未来时代的技术坐标,可以用来控制能源的消费和物质的耗散速度,就是利用分布在各种能源需求现场和再生资源资源和废弃资源现场,根据各种能源用户对各种能源的不同需求,利用各种可再生的、低环境代价的和废弃的能源资源,根据“分配得当,各得所需,温度对口,梯级利用”的原则,针对性地生产能源、配置能源和供应能源。通过技术实现需求侧管理的优化资源配置,从而将资源和能源消耗大幅度降低,并将环境代价不断降低,控制熵增。

而再下一个时代的技术坐标将会是什么?科学家们正在一些新的技术进步中获得灵感,他们当中更多的人越来越相信新时代将会是生态文明时代,它的技术坐标将会是通过人类培育的某些细菌来分解制造低碳的甲烷(CH4)和无碳的氢气(H2),人类将会通过生态技术(不仅仅是生物技术)最终获得没有碳排放和环境代价趋于最小的新技术系统。

“自组织”理论不仅在物理学中具有价值,在化学、生物学、社会学、经济学,甚至政治学中,对实现有序自组织问题上,具有深远的意义。如果我们能够在能源生产消费各环节加入信息,能够转变人们的世界观,使节能环保成为一种自发自愿的行为,通过自组织过程和信息化系统控制,就可能有效地控制熵的增加速率。

这种通过对系统加入信息实现自组织来控制无用能量增加的认识,对于全人类的进步产生了极为深远的影响。英国首相邱吉尔为解决世界的能源问题,曾经开出了一幅著名的灵丹妙药,这就是“多元化”。所谓多元化不仅是能源来源的多元化,能源种类的多元化和能源利用方式的多元化;更重要的是参与解决能源的主体和解决能源问题的机制也需要多元化。邱吉尔多元化的主张是在20世纪70年代两次能源危机之后才真正被世界所共识。

在人们深入思考之后,意识到所谓多元化就是调动更多的主体通过市场化进行资源的优化配置,从而建立有效的自组织系统。此后世界各国逐步放弃管制经济,走向市场经济,建立了一个多元化的、多边性的和多层次的全球能源交易市场,并将这一交易延伸到其他资源和环境保护等领域,这一市场化的进程改变的人类很多传统的行为模式,而且波及各个国家和各行各业。而邓小平同志确定的社会主义市场经济改革的方向也与此几乎同出一辙,都是希望通过建立一个能够调动各方面积极性,实现更加有效的系统自组织,推动资源和要素优化配置,以此来控制熵的增加。所以说,尽管我们当初并无意识,但中国的市场化“改革”却是利用了热力学中对于信息构筑自组织系统的学说来实现的,因为它符合宇宙的本质规律,所以它必然获得成功。

从牛顿“绝对论”的宇宙观到爱因斯坦“相对论”的宇宙观,再到今天的“负熵论”宇宙观,我们走的不仅仅是微小的几步!而中国将能够领导这场人类不可避免的“负熵革命”!爱因斯坦称熵定律为“整个科学的首要法则”。人类终将会接受熵为新的世界观、真理观,将其定为现代新文明观的科学基础,我们可以大胆地宣布:21世纪是熵世纪!

二、新文明观

人类匆匆走过了渔猎文明、农业文明、工业文明,甚至自认为已经到了信息文明时代。真的是这样吗?那为什么人类已经走到了环境与资源的绝境了呢。显然,文明需要重新定义、价值需要重新选择、社会需要重新构建,这就是人类生存与发展的首要任务。

在熵的铁律之下,人类必须完成一场文明转型,迫使自己在新文明中实现减缓熵增的过程,尽量推迟人类走向绝境的时间。这样的新文明必须是这样的:

它必须认为环境是整个地球生物圈,而不局限于人类生存的那个局部范围。它不仅从人类自身的利益和价值出发,而且是从所有生命物种的利益和价值出发去保护环境。

它必须能够从宇宙整体着眼,看到大自然的深层关联性(地球上的生物不仅是太阳系的产物,而且也同样是银河系乃至整个宇宙的产物,这就是世界具有整体关联性的根源。)而这种关联方式历久不衰,导向一种动态平衡。能够依据宇宙伦理和宇宙价值进行选择。该选择必须具有人类进化的终极意义,其递进关系如下:宇宙演化规律——地球生物进化规律——伦理观——价值现——社会范型(逐步逼近终极意义的社会范型)——经济范型。

它必须能够规范全世界的政治行为和经济行为,因为它是社会制度创新的逻辑起点,对地球上资源配置的观念是检验各种制度合理的试金石。

它必须能够从与人的社会关系扩大到人与自然的生态关系,以人与自然的和谐发展与共同进化为目标,承认除人类以外的生命和自然界的价值及其存在的权利,并从而制定新的道德规范。基于生态伦理来导建人类的文化体系,这种具有建设性、积极性的文化将参与人类社会的上层建筑和经济基础的建构,进而形成一种全新文明的社会范型。

工业文明颠倒和割裂了生产、生活与生态的秩序和联系,把地球所有的东西都物化为生产原料,只注重经济上的投入产出,无视这些所谓工业原料的生态功能。根本不把生态作为财富看待。这种无视生态基础、鼓励消费、以生产为目标的工业文明社会范型是难以为继的。因此,我们认为,人类21世纪可持续发展的首要任务就是确立全球生态文明观、建立一个生态文明的地球。

我们可以这样定义:渔猎文明(A文明)、农业文明(B文明)、工业文明(C文明),信息文明(D文明),而全新的生态文明是E文明。是人类实现人口、资源、环境、生态协调进化的优化范型;是人类为了可持续发展,在经过渔猎文明、农业文明、工业文明、信息文明四次选择后进行的第五次选择;是中国人“天地一体、万物同源,生态文明、道法自然”的古老文明观的适时释放。

E文明主要包括“10E理念”:Earth(地球)、Environment(环境)、Ecological(生态)、Energy(能源)、Entropy(熵)、Efficiency(效率)、Enlightened(开放)、Equalization(平衡)、Eternal(永恒)、Elegance(高贵)。

E文明在中国的具体实践是我们可以称为E模式的运行体系,可以有效地克服中国人口、粮食、能源、资源、生态、环境、社会公平等制约可持续发展的瓶颈。中国坚定实施E模式发展战略,能够体现出一个民族对于自身发展的审慎思考、一个时代对于自然环境的整体关怀、一个国家对于全球未来的崇高责任。中国E模式发展涵盖人口、能源、水、土地、森林、气候、海洋、矿产、环境保护、生态建设、城市化、农业、地理多样性、社会进步、科技创新、教育、减灾、反贫困、循环经济、可持续能力建设等各个方面。

E模式就是一种将科学发展、和平发展、可持续发展、节约发展、清洁发展有机结合的发展模式;包括八大体系:第一是低消耗的生产体系;第二适度消费的生活体系;第三可持续、循环的环境资源体系;第四是稳定高效的经济体系;第五不断创新的科技体系;第六更加开放的金融贸易体系;第七是注重公平的分配体系;第八是开明进步的民主体系。

E模式分为宏观、中观、微观三个层次。从宏观面来讲,首先要把握住中国经济的发展结构、发展模式,也就是建立一个完全符合科学发展社会的基本模式,在这方面不能出任何偏差。中观层次要建立一个可持续发展、适分对口、梯级利用的循环经济,确保上一个生产环节产生的废物成为下一个生产环节的原料,以此提高资源利用效率。微观层次就是在社会各个行业和领域建立清洁生产的概念。每一个生产环节都要求是清洁的,它的排污量应当尽可能是最少的、趋于最小的。

在10E理念或者原则下,我们可以这样定义:生态文明是指人类遵循人、自然、社会和谐发展这一客观规律而取得的物质与精神成果的总和;是指以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的社会存在形态。它的产生基于人类对于长期以来主导人类社会的物质文明的反思,自然资料的有限性决定了人类物质财富的有限性,人类必须从追求物质财富的单一性中解脱出来,追求精神生活的丰富,才可能实现人的全面发展。这无疑将使人类社会形态发生根本转变。

生态文明遵循的是可持续发展原则,它以尊重和维护整体生态环境价值和自然秩序为主旨、以可持续发展为依据、以人类的可持续发展为着眼点。生态文明力图用整体、协调的原则和机制来重新铸造社会的生产关系、生活方式、生态观念和生态秩序。如果从维系人与自然的共生能力出发,从人与自然、人与社会以及人际和代际之间的公平性、共生性的原则出发,从文明的延续、转型和价值重铸的角度来认识,生态文明必将超越和替代工业文明。

 




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