自然科学与观念建构的双身——以《熵：一种新的世界观》为例

2008-01-17 22:55:05 　　来自: 做梦的猫 (We can not escape history.)
熵：一种新的世界观的评论   
提示: 有关键情节透露

　　内容提要：一本曾经在中国引起广泛关注，至今仍然在发挥影响的著作《熵：一种新的世界观》提出了只有控制增熵才能使得地球获得较长时间发展的观点。要实现低熵发展的前提是改变现有的自牛顿力学定律提出以来的机械论的世界观。尽管这一论点本身在非可再生能源大量消耗的当下有很大的现实意义，然而书中基本观点的论证存在硬伤，这使得人们对该书的褒贬不一。尽管该书的论点有很多可取之处，尤其在全球环境问题日益恶化的现实中，对警示世人有相当大的作用，但从学术的层面来说，这本书的核心是用自然科学的概念建构一种观念，本身是以自机械论出现后的二元对立为基础的，是一个作茧自缚的双身。
　　
　　关键词：熵 世界观 杰里米•里夫金 概念 误读
　　
　　1987年，上海译文出版社出版了名为“当代学术思潮译丛”的书籍，包括了普利高津与斯唐热合著的《从无序到有序》、巴勒克拉夫著述的《当代历史学主要趋势》、葛布尔著述的《第三思潮：马斯洛心理学》、杰里米•里夫金与特德•霍华德合著的《熵：一种新的世界观》等，共计十本。该译丛出版后，引起了很大的社会影响。以《熵》一书为例，自1987年2月第一版出版了10万册后，同年12月又出版了1万5千册。并且，该书中的片断被收入到人教版高中历史教科书第六册中作为科学理论与现实问题的极佳组合的作品，供广大中学生学习。关于该书所涉及概念、论点的分析和应用，也自该书出版以来层出不穷，可谓屹立二十年不倒 。
　　至于该系列丛书出版的初衷，拿译者的话来说，是在文化开放的当代有选择性的吸收西方新思潮中有益的部分 。所选的十本著作都是经过仔细甄别与挑选，具有较大的学科覆盖面，展示了新兴学科的尖端研究成果，能够反应传统学科的现代研究情况，且有较为独到的见解。而《熵》则是其中见解最为独到的一本。然而，译者也指出，该书的论点有偏颇之处，其提倡的退化论的历史观是需要批判的 。
　　然而，笔者阅读该书后发现，该书论述中的缺陷或者是值得商榷之处远不止退化史观这一点。诚然里夫金用物理学中的热力学第二定律（即熵定律）引出了对非可再生能源的枯竭对世界的未来会造成巨大影响的关注，但其论及到的作为一种世界观的熵却是缺少充分依据的，两者之间并没有逻辑上的联系，只能算是牵强附会。这本书可以看作是美国在经历了20世纪70年代全球范围内的石油危机之后反思资本主义发展模式的一本著作，从书出版的时间和开篇介绍非可再生能源的使用中存在的问题的原因可以推断出作者的动机。然而作为热力学第二定律的熵的应用范围是有限的，作者将其提升到世界观的高度则有些夸大其词。并且，作者里夫金 身为一名文科出身的研究者，虽然在论述中使用了大量的数据，但人们并不能从中得出“熵是一种世界观”的结论。而且，他的大量预言经过了20年的时间并没有成为现实。无怪乎华裔科学家方舟子 撰文评论该书时曾用《真正垃圾的文章》这样怂动的标题来驳斥里夫金的观点，并指出该书在美国已经绝版，而里夫金在转向全盘否定生物技术的发展的努力中甚至没有把这本书列入自己的简介中 。
　　方舟子的批判固然有其道理，但就像他批判里夫金一样，他自己的论点也有矫枉过正之嫌。只是，这样一本论点和论述都值得商榷的文章成为了多年以来人教版高中历史教科书的一个部分，着实让人觉得遗憾。而一代代中国学人在研读了这本著作后，多是给里夫金的论调唱赞歌，就算有批判也仅仅是隔靴搔痒。尽管从观点而言，里夫金的书确实有可取之处，但作为学术论著，还是缺乏应有的严谨。本文希望通过对里夫金该著作中的核心概念“熵”的解读，试图区分出学术意义上的“熵”和被里夫金建构的“熵”，让里夫金定义下的“熵”破茧而出。
　　
　　一、熵与热力学第二定律
　　
　　熵（entropy）是德国学者克劳秀斯（Rudolf Clausius）在1862年进行的实验完成后造出来的词， 用以描述系统内部分子无序程度或者说是分布均匀程度的量，是用热能除以温度所得的商。物体中能量分布得越均匀，熵就越大。而在一个封闭的系统中，能量总是趋于减少，分子或其他微粒的分布总是趋于均匀，于是熵也就会随着时间的推移而不断的增加。熵和热力学定律之间的关系是，在热力学第一定律中，宇宙中的能量是守恒的，而热力学第二定律指出，在能量转化的过程中，能量变成了不能用的形式，也就是熵。所以，随着能量转移的不断增加，熵也在不断增加，等到熵增加到不能再增加之时，就进入了物理学上所谓“热寂”的状态，此时便不再存在使得能量做功的动力，宇宙中的一切都会停止。这一切发生的前提是整个过程处于封闭的系统中，这是热力学定律有效的基本前提。
　　作为一种状态度量的熵被认为是宏观热力学下的概念，而在微观热力学的范畴下，引入了统计力学的相关概念，这是玻尔兹曼在热力学领域的贡献，从而出现了统计力学意义上的熵。统计力学是以构成物质部分的统计行为来描述热力学的系统，玻尔兹曼的贡献就是指出了系统中的微观特性和与其热力学特性之间的关系。并且，在热力学第三定律提出之后，在微观层面对热力学的研究也有了新的进展。热力学第三定律是指系统在绝对温度零度时，熵为一恒定常数，这是因为系统在绝对温度零度时存在基础状态，所以熵就是它基础状态的简并态。
　　由于熵的概念和分子运动有关，所以在化学热力学中也占据了重要的地位。这一概念后来被运用到了生态学的领域，用于表示某个地区的物种多样性。而其最为人所熟悉的应用是信息熵（information entropy）的概念。这是1948年由香农（Claude E. Shannon）在《通信的数学理论》中提出的，是信息量的测度。根据人们的实践经验，一个事件给予人们的信息量多少，与这一事件发生的概率（可能性）大小有关。一个小概率事件的发生，给予人们的信息量就很多。相反，一个大概率事件的出现，给人们的信息量就很少。而且，对信息的销毁是一个不可逆过程，所以销毁信息是符合热力学第二定律的。产生信息则是为系统引入负（热力学）熵的过程。所以信息熵的符号与热力学熵应该是相反的。此外，熵还在控制论、概率论、数论、天体物理、生命科学的领域有一定的应用。
　　上述对于熵的概念的介绍旨在明确熵这个概念本身的丰富含义，每个含义下的熵都涉及一系列复杂的论证和阐释。而在里夫金的讨论中，熵只是作为经典物理学中热力学的概念，指的是人类不能创造能量，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 。这个结论存在的前提是地球是个封闭系统。而他关于熵作为一种世界观的论证，也就是从这一简单的概念上开始扩展的。一旦就他对熵的论述与经典物理学中对熵的论述进行比较分析，我们将看到两幅被说成重叠但事实上很难重叠的图景。作为一种世界观的熵真的存在吗？
　　
　　二、作为一种世界观的熵？
　　
　　里夫金的讨论的起点是常见的社会问题对人们的生活造成影响这一事实，尤其是和能源与环境有关的问题：核废料污染，燃料燃烧的废气等。里夫金认为，如果把这些问题归结为由意识形态、国家领导人的责任未免愚蠢；其根源是在于现行的全球范围内的世界观。于是，关于能源和世界观之间的讨论就此开始了。正是由于400多年前牛顿的经典力学提出之后，现代人的世界观就出现了，而这种世界观将在能源危机出现之时发生转变，熵定律将取代牛顿的机械论下的世界观，主导世界 。并且，这种世界观在二十年内将变得妇孺皆知：我们的孙辈们会像接受第二天性一样接受熵定律 。
　　作为一个身在里夫金预言二十年后的人肯定知道，他的预言并没有成真。虽然还是有很多人用各种各样的方式讨论熵的问题，但是和里夫金的预期相去甚远。而且，关于熵是否是一种世界观，仍然需要仔细的进行审视。
　　所谓世界观是人对现实世界中关于世界的本质、人和客观世界的关系的总体看法和观点，是人们处理问题的基本立场，并且由于个人的经历和经验的不同，世界观之间可能存在差异。而在里夫金的论述中，全人类的世界观是相同的。姑且可以解读里夫金的意思是指全人类的世界观中存在一些相同或相似的部分，但牛顿力学的机械论下的世界观的形成以及造成的影响，与其说是全世界范围内的，不如说是在资本主义国家内的。在历史和发展上有共通性的国家的人民分享一些观点是很自然的，但是跨出一定的时间、空间和经验的范围后，要形成统一的观念便是十分困难的事情。
　　而西方国家可能形成一致的世界观的核心是与西方资本主义发展本身的过程有关。牛顿机械论的世界观是在原有的基督教的世界观的基础上发展过来的，否定了基督教世界观中历史退化论的观点，认为历史是不断变化和发展的，并强调对世界的控制是人获得上帝拯救的证明。然而，正如后面里夫金自己论述的那样，机械论的世界观的提出者还包括如培根、笛卡儿、洛克、斯密和斯宾赛，都有唯进步论的，控制世界，掌握世界的企图，通过牛顿力学提供的数学的分析框架来主导这种机械论的世界观 。但从学术流派的分类来说，笛卡儿的理性主义和牛顿的机械论是两个范畴的问题，前者认为严密数学推导下的理性是世界的基础，而后者是认为世界是机械运转的，两者不能简单进行合并。而洛克的政治理论与斯密的经济学理论，也不能简单归结为同一世界观，两种理论都有自己的阐释逻辑，每个人也有自己心中的洛克和斯密。而且，进步至上的观点与其说是机械论世界观主导下的产物，不如说是社会达尔文主义的产物更加合适。社会达尔文主义认为社会总是按照进步的路径发展的。而里夫金并没有考虑过达尔文主义在资本主义世界的世界观中的作用和影响，不能不说是重要的遗漏。
　　可以说，里夫金是想用一种只在特定社会和文化条件下适用的一种世界观（即机械论的世界观）作为他立论的根本依据，并认为是一种普遍规律甚至真理。而这种真理即将被另外一种真理所取代，那就是熵的理论。这种理论将颠覆机械论世界观中认为凡事都能被秩序化、被控制、被管理的观点，认为现世正在不断走向更深层的不可逆的混乱中，而非走向一个更好的，更加有序的世界。他所预言的熵的世界观下的世界是回到基督教的退化史观，认为地球的发展其实是一个趋于死亡的退化的过程。
　　从资源使用的角度来说，这个结论是可以成立的，越来越多的资源消耗会带来地球上各种资源的枯竭，尤其是人们越来越依赖的能源资源。里夫金提出正是能源左右了世界观的形成，在“最后的能量分界线”这一节中提到，熵定律也就是能源为世界观形成核心的定律早在几千年前农耕技术铁器化的时代就已经开始了 。如果照此一说来看，熵定律是一种很早就已经存在的真理，只是人们一直没有发现，现在应该是一个发现熵的时代。对此可以有两种解读，其一是多种真理可以长期并存，但不同的时代会发现不同的真理并且成为指导人们生活的力量，熵就是一种较晚才被发现的真理；其二是熵之前的真理都是虚假的，只有熵才是唯一真理。对于此二者，就里夫金的观点来看，后者是他首肯的。因为在第二章介绍熵的概念的时候就征引了大量物理学家的观点，比如爱因斯坦，来证明热力学定理作为一种颠扑不破的真理，有极强的可信度。但这又和里夫金在另外一处的论述出现矛盾。在刚刚讨论到世界观的时候，里夫金已经指出熵定律仅仅适合对物质世界的探讨，对于精神世界并没有控制和管理的作用。但是世界观的问题很明显是一个指导现实生活的精神层面的内容，本身就在熵定律的有效范围之外 。而且，后文甚至认为熵定律是未来的宗教改革的动力，更是与自己的论述相矛盾。并且，这种一元化的真理模式本身也是机械论的观点之一，相信唯一的真理。然而混乱越多要达到唯一的真理的难度也就越大。对于这些问题，里夫金似乎没有涉及到。
　　如此看来，即便熵作为一种有信服力的世界观也只是在特定区域的特定人群上有说服力和影响力，它可能发展成为富于教育意义和借鉴意义的力量，但作为里夫金定义下的世界观是一种普世的绝对真理，这未免有些夸大其词。而如果我们因此完全否定里夫金的论述的意义，可能也有些武断。
　　
　　三、阐释与建构之间的断层
　　
　　那么，里夫金的论述又是如何出现问题的呢？本文将之归结为是阐释和建构之间的断层。从利用概念的角度来说，里夫金是在用自己的认识阐释“熵”这一热力学的概念，此时的阐释就已经是一种建构。从文本的角度来说，重新的阐释必然带来建构，但是建构的结果不一定会导致合理的，符合原意的阐释出现。如果建构的结果超过了阐释的合理范围（对于这种合理的定性在于两者之间有逻辑联系），那就造成了所谓阐释和建构之间的断层。
　　在讨论这个断层的时候，首先梳理一下里夫金的论证思路。在里夫金的论证中，由于熵是能量和能源领域中颠扑不破的真理，所以也是解释和能量、能源有关的问题的颠扑不破的真理，要解释和解决当今世界的能源问题之时就必须要引入熵的概念，这是当今世界所有问题的核心。这种核心的地位赋予了熵指导人们进行政策制定和改革的能力，于是作为一种世界观的熵一定会被我们充分认识和认知。只有认识到了熵，我们才能作出对未来更好的选择，获得更好的生存方式。
　　乍一看，里夫金的论证很有道理，但细究下去，会发现很多问题。要认识这些问题的关键是区分里夫金使用的概念的范畴是否是彼此重合的，他的阐释到底是给予人们对概念的详尽认知还是为了达到自己说理的目的偷换概念？那么，就来逐一分析里夫金涉及到的概念的含义，看看他的论证是在哪个环节出现了问题。
　　从物理学的角度来说，热力学定律曾经被爱因斯坦称为科学定律中的最高定律 。他的原话是：
　　一种理论前提越为简练，涉及的内容越为纷杂，适用的领域越为广泛，那这
　　种理论就越为伟大。经典热力学就是因此给我留下了极其深刻的印象。我相信只有
　　内容广泛而又普遍的热力学理论才能通过其基本概念的运用而永远站稳脚跟。
　　
　　由于至今仍然没有出现被广泛认可的打破热力学定律的理论出现，我们可以认可热力学理论（更确切的说是经典热力学理论）是可靠的。里夫金提出的这个前提是正确的。接着，里夫金在著作中将宇宙学和热力学第二定律结合到一起，熵定律作为宇宙学的理论基础同样是成立的。再次，里夫金将熵带到了时间和形而上学的领域，认为正是由于近代以来的二元对立的观念使得人们把认识自然和认识自身当作两个问题来看待，于是也将关于自然的问题和关于自身的问题当作两个问题来理解，这导致了人的意识和现实世界之间相脱节。结果，人们忽视了熵定律和人们对现实世界认识之间的联系，出现了机械论的世界观。这意味着虽然机械论世界观主导了世界400多年但是本身就是个错误。既然机械论世界观这个曾经的真理是错误的，那么熵定律也可能会在未来被认为是错误的（仅仅是可能，但不必然），因为凡是存在的，都是会消亡的，那么熵定律的至上性又从何而来？熵又怎么可能成为一种绝对真理？再者，里夫金强调过作为经典物理学的熵定律是仅仅适用于物质领域的，爱因斯坦认为的最高定律也是作为经典物理学的熵的定律，那么，里夫金用熵的定律去解释非物质世界的问题的时候不能将熵当作一种至上真理来使用，这是同他自己的论述以及现有的权威的观点相矛盾的。并且，里夫金本身对熵仅仅适用于物质世界这一预设，又是二元论的产物。
　　而在之后的论述中，里夫金不断把熵定律带到了一个个其能力所不及的领域中，比如把熵看作是一种历史框架， 谈到了历史分期中能源因素的影响，并将其作为历史进步的根本动力所在。能源在历史发展进程中的作用固然相当重要，但是无法将其作为一种唯一的历史变化的动力来源。并且，里夫金将技术、政治制度、劳动分工这些非物质层面的内容都作为能量转化的中介和工具来看，对其进行了实体化，使得其立论有了依据。但这与人们一般的认识是存在差距的。
　　总之，虽然里夫金运用了经典物理学中的经典理论来作为立论的依据，但在应用的过程中，受体都不是受经典物理学理论讨论范围的精神层面的内容，所以看似强有力的论证建筑在并不存在的基础上。
　　但里夫金的论述中确实也有发人深思的探讨。全书第四介绍了当前世界使用的能源的特性及其局限性并提出了如下观点：每一种非可再生能源都会制造相当多的熵，而熵的增加会导致世界甚至宇宙的终结。即便是现在被认为可以代替非可再生能源的核能，不仅需要更多的非可再生能源作为支撑，也会带来更为严峻的环境问题。至于开发新的可再生能源，由于初期成本投入过大，未来收益未定，所以同样也应该审慎利用。对于第一点或许还容易为人们所接受，第二点和第三点看法和现代社会的主流看法还是相悖的。尽管核能的开发和利用会导致核泄漏与核废料的问题，但比之其带来的受益仍是相对较小的。这种功利主义的反驳或许也带有某种程度的片面性，只是试图杜绝核能的开发、利用和使用对当今世界的人类而言并不现实。至于对可再生能源的使用，里夫金的见解同样有些片面。使用任何一种能源都有其基本的投资，要用零投资而产生高效率的能源转化和利用本身不可能，即便使用人力和畜力也是需要成本投入的。新的可再生能源带来的能量确实能够解决当前的能源问题，其带来的问题更多是在生态层面，这是里夫金可以用熵的理论的扩展来解释的，却又是被熵的理论在能源领域的阐释中所遮蔽的。
　　在全书的第五章中，里夫金列举的工业时代的农业、运输业、城市化、军事、教育和医疗中大量使用能源并且增加了内部的混乱程度，观点也有失偏颇。首先，里夫金在每次提到熵的增加的表现——混乱——的时候，都是直接用混乱一词，从不给不同领域中的混乱进行明确的定义，人们完全可以认为，里夫金所谓的混乱不一定是其他人认可的混乱，那么这种熵的增加就是不成立的。其次，里夫金提到的混乱某种程度上指的是多样性，消除这种混乱也就是要消除多样性，这种一元论的观点本身是机械论世界观的产物，里夫金不仅作茧自缚，还忽略了有价值的存在。其三，他在论述中使用的个案仅仅从美国和英国的经验出发，并不具有充分的说服力。这不仅是因为资本主义的经济发展模式本身就是多样化的，每个国家都有其侧重点，而且，当时还处于冷战时代，社会主义阵营的发展模式也是他忽略的重要方面，并不能用英美的个案来对里夫金所谓的“世界观”进行充分的论证。
　　而在第六章中，里夫金在第六章中还涉及到了对东方宗教的教义的肯定，认为其提倡的节俭、禁欲的观点是和低熵生活的理念相吻合的。这等于是把东方排除在了“历史”的范围之外，因为在他所认可的历史里面并不存在这种对熵充分认识的人群和经验。再者，他坚信作为一种世界观的熵是有巨大的改造力量的，整个世界都可以被熵的理念的巨大能量进行改变。
　　除此之外，里夫金的论述还有几点基本的假设错误。其一，地球并不是一个封闭的系统，这已经是被物理学界所认可的事实；其二，负熵的形成也是不受人力控制，地球本身具有的引力是负熵形成的重要来源，并且引力的力量会持续的发挥作用，所谓的“热寂”时代在引力的存在下是很难真正实现的 。
　　总之，对于里夫金就熵作为一种世界观的论述可以这样进行评价：作为经典物理学定律的熵定律使成立的，但是里夫金在使用这个概念的时候增加了很多自己的观点，将之应用于不能应用的领域。作为一种世界观的熵同样是里夫金建构的产物，超过了熵本身可以阐释的问题的范围。而作为事实存在的环境的恶化和资源危机是世人有目共睹的，里夫金正视了这些危机的存在及其影响力，这是应对其加以肯定的地方。但里夫金为能源危机和环境恶化同熵之间架起的桥梁又是不够稳固的，熵定律可以解释能源危机，不能解释环境恶化的问题，里夫金将两者并列来谈确实欠妥。环境恶化作为生态学层面的问题不是物理学经典定律可以加以解释、分析的。即便跨学科之间的交流在未来的某天可能为二者之间建立联系，但是这种联系在里夫金的笔下并不成立。
　　
　　四、慎思与慎用
　　
　　里夫金并不是第一个利用熵定律来解释社会现象的学者，自然科学家和社会科学家康蒙那（Barry Commoner）曾经在他的著作中提到过类似的观点，只是引起的关注小于里夫金的著作 。尽管《熵》这本书在其产生的国度并没有得到太多的好评，受到的关注也有限，但其在环保领域为人们提出的警醒仍然得到了充分的肯定 。
　　而在里夫金的著作引入中国之后，其获得的反响远远大于在美国国内，这或许也是里夫金自己不曾想到过的。尽管在引入之时相关的学者已经关注到了该书存在的缺陷，但对其认识和理解仍然存在一些盲点和偏差。比如，在译者序言中提到该书是“马尔修斯学派后期代表作”，但就本人掌握的资料以及进行的搜索的结果来看，这个学派是否存在就要打上一个问号。首先，在英文介绍这本著作的书评和论文中，从来没有提到过这个学派；其次，在中文的学术研究成果中，但凡论及这个学派的都是和《熵》一书有关的，没有就这个学派专门进行阐述的只字片语出现。这或许是本人孤陋寡闻所致，若果真如此，对这个学派的观点的研究可能也可以开创一片新的学术研究的领域。但如果是因为某些失误造出了这样一个学派，或者是张冠李戴，那么纠正一下这个问题对人们认识这本书的理念还是有相当大帮助的。
　　然而，在很多内容都没有得到充分的解读之后，该论著的相关内容收纳到高中语文的课本之中，多少有些草率。尽管译者在论及这套译丛的时候已经提到要慎重的对待外来的学术思想，但到底如何慎思后慎用，仍然是个值得深思的问题。尤其在西方的译著和原著都大量进入国内学界的当下，在各类学术研究成果都在不断增长的情况下，如何去芜存菁，辩伪存真还是所有学人在开始动笔写下自己的研究成果之前应反复思考的重要问题。通过对《熵》一书的重新解读，除了试图作者的建构和概念原本可阐释的范围之间的关系，指出该书的价值和缺点所在，也是对本人的一次教育。如何合适、合理、合宜的解读文本，得出具有信服力的结论，对一个学术研究的初学者而言仍然有很长的路要走。
　　
　　2008年1月