李善波（商學(xué)院，0420801006）
經(jīng)過(guò)艱難的跋涉，終于沖出熵的沼澤
地。眼前似乎呈現(xiàn)出一片理性的曙光。
一、引言
顯然，本文的題目暗示一本書(shū)的名字：《熵：一種新的世界觀》①。熵，本來(lái)是一個(gè)古老的熱力學(xué)概念，最初是由德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯于1865年在研究熱機(jī)時(shí)引入的。這一概念對(duì)自然科學(xué)以及社會(huì)科學(xué)的持久而深遠(yuǎn)的影響是克勞修斯及其同時(shí)代的人不曾料及的。自從薛定諤首次用熵的概念去解釋生命現(xiàn)象而招致當(dāng)時(shí)科學(xué)界的轟動(dòng)開(kāi)始，熵概念的應(yīng)用日趨廣泛，甚至波及到文學(xué)、藝術(shù)、歷史、宗教以及經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)等眾多學(xué)科。用熵解釋生命，形成了熵生命觀（負(fù)熵論）；用熵解釋自然，形成了熵宇宙觀（熱寂說(shuō)）；用熵解釋社會(huì)和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象，形成了熵社會(huì)觀和熵經(jīng)濟(jì)觀。這一切，似乎真的構(gòu)成了一種新世界觀——熵世界觀。如今熵被提上了世界觀的高度，這本身表明了熵的重要性。然而，建立在熵概念基石之上的“新世界觀”，其實(shí)是一種新的機(jī)械論形而上學(xué)。說(shuō)它是一種新的形而上學(xué)，是因?yàn)樗兄味蠈W(xué)理論的某些特征。由熵概念以及由其派生出來(lái)的負(fù)熵、無(wú)序、漲落、不可逆性、非平衡態(tài)等新概念構(gòu)成了一個(gè)形而上學(xué)世界觀所要求的概念框架。按照這個(gè)框架，似乎可以給出關(guān)于世界的極終的描述。展望“新世界觀”及其所處的歷史背景，一種似曾相識(shí)的感覺(jué)油然而生。這使我們想到了十七世紀(jì)的笛卡兒，想到了笛卡兒的機(jī)械論形而上學(xué)。笛卡兒也是在人類對(duì)物理世界的理解急劇加深的時(shí)候建立他的形而上學(xué)的。1644年，笛卡兒發(fā)表了他的主要著作《數(shù)學(xué)原理》，他在僅用物質(zhì)和運(yùn)動(dòng)的概念建立一個(gè)關(guān)于世界的完整理論方面，作了一次宏偉的嘗試。②他認(rèn)為物質(zhì)世界中的所有變化和運(yùn)動(dòng)都可以由純粹機(jī)械論術(shù)語(yǔ)得到解釋，動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)同無(wú)生命體的運(yùn)動(dòng)一樣，都是純粹的機(jī)器運(yùn)動(dòng)，都可以通過(guò)力學(xué)原理為人們所理解。笛卡兒的嘗試當(dāng)然以失敗而告終。不過(guò)，人們始終沒(méi)有放棄尋求世界統(tǒng)一理論的努力。在關(guān)于生命現(xiàn)象問(wèn)題上，仍然希冀出現(xiàn)一個(gè)生物學(xué)上的牛頓或者能把牛頓的定律運(yùn)用于生物學(xué)中。但是，正如康德所認(rèn)為的，想用力學(xué)來(lái)解釋甚至如此簡(jiǎn)單的東西，如一片草葉的生長(zhǎng)發(fā)育，這種想法是不足取的。③
這里使用形而上學(xué)一詞的另一涵義是，形而上學(xué)總是以某種特定的眼光去看所有的事物的圖象，用某種特殊的概念系統(tǒng)去囊括整個(gè)世界，希望能闡明世界的每一個(gè)部分?？梢哉f(shuō)，對(duì)整個(gè)世界統(tǒng)一理論的尋求，既是科學(xué)探索的原動(dòng)力，也是滋生形而上學(xué)世界觀的根源。重要的是，我們必須認(rèn)清，什么是合理的世界觀，什么是扭曲的世界觀。
另外，本文在使用形而上學(xué)一詞時(shí)，有時(shí)還指某種理論具有不可檢驗(yàn)的先驗(yàn)特征，這與形而上學(xué)的反辯證法涵義有所不同了。當(dāng)僅僅用來(lái)指稱孤立、片面的世界觀時(shí)，則有與辯證法相對(duì)立的涵義。
二、熵是什么
1、 起源
克勞修斯最初定義的熵只是熱力學(xué)中的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)。設(shè)可逆系統(tǒng)從狀態(tài)P1變化到狀態(tài)P2,命△Q代表溫度為T的熱源供給系統(tǒng)的熱量，克勞修斯引進(jìn)一個(gè)函數(shù)S，系統(tǒng)與外界的能量（熱量）交換所引起的S的改變?yōu)椋?br> △S=S2-S1=△Ｑ／Ｔ
寫(xiě)成微分形式 :ｄＳ＝?。洌眩浴 ?br>可見(jiàn)，Ｓ只與反映系統(tǒng)狀態(tài)的熱量Ｑ和溫度Ｔ有關(guān)。
對(duì)于不可逆系統(tǒng)，則有：
ｄＳ＞ｄＱ／Ｔ
這樣定義的函數(shù)Ｓ稱為系統(tǒng)的熵。熵字的中文意義是熱量被溫度除的商。熵的英文名稱entropy意義是轉(zhuǎn)變，指熱量可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ某潭?。例如，設(shè)溫度為T的熱量△Ｑ，處于溫度為ｔ的環(huán)境中，其可用來(lái)產(chǎn)生有用功的部分為△Ｑ（1－ｔ／Ｔ），不可用部分為△Ｑ·ｔ／Ｔ＝△Ｓ·ｔ.可見(jiàn)熵變△Ｓ反映了轉(zhuǎn)變之后無(wú)用能的大小。熵增的過(guò)程也就是有用能轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)用能的過(guò)程。
熵為系統(tǒng)狀態(tài)變數(shù)的函數(shù)。熵為一個(gè)實(shí)在的物理量，但不象溫度那樣可由感覺(jué)而知道，也不能直接測(cè)量，只能間接計(jì)算出來(lái)。
根據(jù)熵的定義，在絕熱可逆變化中（ｄＱ＝０），ｄＳ＝０，即熵值不變，稱為定熵變化；而在孤立的不可逆變化中，ｄＳ＞０，熵恒增不減，這就是熵增原理。利用熵的概念，熱力學(xué)第二定律的基本思想可以表述為：孤立系的不可逆變化，其熵不斷增加。熵增加定律似乎為人類標(biāo)明了世界發(fā)展的時(shí)間箭頭，也給人們帶來(lái)了無(wú)盡的煩惱。
2、 從克勞修斯到玻爾茲曼
從分之運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)看，熱擴(kuò)散現(xiàn)象是分之的有序運(yùn)動(dòng)向無(wú)序運(yùn)動(dòng)的不可逆轉(zhuǎn)化。這似乎與熵趨于最大的方向相對(duì)應(yīng)。因此，有理由認(rèn)為熵與分子的混亂程度存在相關(guān)性?？梢詫㈧嘏c分子的無(wú)序性聯(lián)系起來(lái)。
試設(shè)想，當(dāng)把一個(gè)系統(tǒng)冷卻時(shí)，從中散出熱量，則系統(tǒng)的熵不斷減少。同時(shí)系統(tǒng)的分之運(yùn)動(dòng)越來(lái)越有序。例如氣體凝聚而成液體時(shí)，分子間的秩序比之氣體中的雜亂運(yùn)動(dòng)好得多，相應(yīng)地熵也突然減少。若再降低溫度，熵也繼續(xù)減少，當(dāng)液體凝固時(shí)，突然間各個(gè)分子占有各自一定的位置，井然有序。在絕對(duì)零度，分子熱運(yùn)動(dòng)完全停止，從而達(dá)到最有序狀態(tài)?？梢哉J(rèn)為此時(shí)熵也為零。④
更進(jìn)一步，還可以把某一狀態(tài)的熵與該狀態(tài)出現(xiàn)的概率聯(lián)系起來(lái)?？梢栽O(shè)想，分子以相同的速度往同一方向運(yùn)動(dòng)，這種狀態(tài)發(fā)生的概率極小，其熵也極低。而分子的熱平衡狀態(tài)熵值最大，出現(xiàn)的概率也很大。若用著名的玻爾茲曼公式表示出來(lái)就是：
Ｓ＝ｋLｎＷ
式中Ｗ為一宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)總數(shù)，稱為熱力學(xué)幾率。k為玻爾茲曼常數(shù)。
由這個(gè)關(guān)系式，熵的增加表示系統(tǒng)由概率小的狀態(tài)向大的狀態(tài)變化，亦即從較有序的狀態(tài)向較無(wú)序的狀態(tài)變化。這里，序僅僅是指分子序，熵僅僅是“分子無(wú)序”的量度。
⒊從平衡態(tài)到非平衡態(tài)
非平衡態(tài)熱力學(xué)是在平衡熱力學(xué)基礎(chǔ)上起步的。根據(jù)克勞修斯定理，非平衡態(tài)開(kāi)放系統(tǒng)中第二定律的普遍形式為：
ｄＳ≥ｄＱ／Ｔ
ｄＱ／Ｔ為系統(tǒng)與環(huán)境的能量交換，稱為熵流。對(duì)于孤立系統(tǒng)，ｄＱ／Ｔ＝０，即得熵增定律。由上式可見(jiàn)，熵增總是大于熵流。熵增中超出熵流的那部分必然是在系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，可稱為熵產(chǎn)生。若用ｄｅＳ表示熵流，用ｄｉＳ表示熵產(chǎn)生，則
ｄＳ＝ｄｅＳ+ ｄｉＳ
熵產(chǎn)生是非負(fù)量，而熵流可正可負(fù)。當(dāng)ｄｅＳ為負(fù)時(shí)，有可能使ｄＳ＜0，系統(tǒng)的熵減少，這對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)走向有序。從而，負(fù)熵流可以產(chǎn)生有序的觀念流行起來(lái)，它似乎為人類解決自然進(jìn)化的難題帶來(lái)了一線希望。
普里高津在此基礎(chǔ)上繼續(xù)演繹，論證了在遠(yuǎn)離平衡的條件下可以出現(xiàn)一種新的有序化結(jié)構(gòu)——耗散結(jié)構(gòu)。耗散結(jié)構(gòu)是一種非平衡態(tài)結(jié)構(gòu)，要靠與外界的能量交換才能維持。耗散結(jié)構(gòu)理論的提出使普里高津獲得了１９７７年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
熵的另一條發(fā)展路徑是由信息論導(dǎo)引的。自從申農(nóng)定義了信息熵以來(lái)，熵被賦予了新的意義。隨著人們對(duì)各種熵概念的理解不斷加深，逐漸認(rèn)識(shí)到，廣義的熵，應(yīng)是能給系統(tǒng)的不確定程度以某種整體度量的量。
三、 負(fù)熵論的歧路
自熱力學(xué)第二定律誕生之日起，就在物理學(xué)與生命科學(xué)之間形成一條難以逾越的鴻溝。第二定律斷言孤立系內(nèi)熵總是趨向極大值。如果將其推廣到整個(gè)自然界，便得出萬(wàn)物發(fā)展演化的總趨勢(shì)只能從有序到無(wú)序的結(jié)論。這與生命現(xiàn)象中的進(jìn)化、發(fā)育、生長(zhǎng)的過(guò)程是矛盾的。為了解決這一重大難題，人們往往沿著兩條線索提出看法：其一是懷疑熱力學(xué)第二定律的普遍性；其二是認(rèn)為生命體可以從外部輸入負(fù)熵流。即要么認(rèn)為第二定律本身有問(wèn)題，要么認(rèn)為生命可以設(shè)法以某種特定的方式服從第二定律。這種非此即彼的思維方式可能正是產(chǎn)生矛盾的根源。其實(shí)，還有第三個(gè)線索可供選擇，即，生命是否僅僅是熱力學(xué)系統(tǒng)。
最先提出“負(fù)熵”概念并試圖用來(lái)解釋生命的是薛定諤。1944年，他在《生命是什么》一書(shū)中提出一個(gè)著名的命題：“有機(jī)體就是賴負(fù)熵為生的”。他說(shuō)，“自然界中正在進(jìn)行的每一件事，都是意味著它在其中進(jìn)行的那部分世界的熵的增加。因此，一個(gè)生命有機(jī)體在不斷地增加它的熵并趨于最大值的熵的危險(xiǎn)狀態(tài)，那就是死亡。要擺脫死亡，就是說(shuō)要活著，唯一的辦法就是從環(huán)境里不斷汲取負(fù)熵，我們馬上就會(huì)明白負(fù)熵是十分積極的東西。有機(jī)體就是賴負(fù)熵為生的?！笨梢?jiàn)，負(fù)熵是薛定諤所作的邏輯推理的產(chǎn)物。他是在肯定“一切事物的熵恒增”的前提下尋找生命有機(jī)體獨(dú)特的適應(yīng)方式。然而，他卻陷入了無(wú)法擺脫的邏輯悖論：既然自然界中正在進(jìn)行著的每一件事都增加正熵，年，那么，‘負(fù)熵’究竟從何而來(lái)？⑤
普里高津因證明了耗散結(jié)構(gòu)──非平衡態(tài)下的有序結(jié)構(gòu)──的存在而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。然而，在探求開(kāi)放系統(tǒng)從無(wú)序向有序進(jìn)化的機(jī)制方面，他并沒(méi)有走得更遠(yuǎn)。實(shí)際上他仍然繼承了薛定諤的思想，即從熱力學(xué)第二定律的普遍性出發(fā)，把系統(tǒng)熵的減少（進(jìn)化）歸結(jié)于從外部輸入“負(fù)熵流”。雖然這一觀念為生命的存在提供了一個(gè)臨時(shí)支撐點(diǎn)，但是無(wú)論任何我們不能就此滿足，因?yàn)樗诮鉀Q熱力學(xué)與生物學(xué)之間的矛盾時(shí)，卻陷入了更大的矛盾之中。這種矛盾的出現(xiàn)，在于一種過(guò)分執(zhí)著的的信念：即熱力學(xué)的普遍性一定適用于生物過(guò)程。在這里，熱力學(xué)的普遍性被異化了。在有意或無(wú)意之中，熱力學(xué)定律的普遍性被誤解為在非熱力學(xué)過(guò)程中同樣適用。從而將熱力學(xué)的概念機(jī)械地引入到對(duì)生命本質(zhì)的解釋中，這顯然是科學(xué)認(rèn)識(shí)的陷阱。
富有深刻意味的是，不少人在把熵概念引入生物學(xué)的時(shí)候，卻從不認(rèn)真思考生命體之中的熵究竟指的是什么，也不考慮與之有關(guān)的序究竟是什么。在這里，熵已經(jīng)變成了一個(gè)沒(méi)有明確物理意義的觀念。正因?yàn)槿绱耍覀冋f(shuō)負(fù)熵論是一個(gè)形而上學(xué)性質(zhì)的理論，是不可檢驗(yàn)的。事實(shí)上，如果我們把熵嚴(yán)格規(guī)定為熱力學(xué)熵，那么它對(duì)生命體來(lái)說(shuō)幾乎沒(méi)有什么意義。因?yàn)?，?dāng)我們強(qiáng)行將熵運(yùn)用于生物體時(shí)，它所描述的僅僅是生命體各種過(guò)程之中的熱力學(xué)過(guò)程，而不是廣泛意義上的生物學(xué)過(guò)程，與生命體的本質(zhì)無(wú)關(guān)。反過(guò)來(lái)，如果說(shuō)熵對(duì)于生命體是一個(gè)十分積極的因素，那么，它肯定已不是熱力學(xué)中本來(lái)的那種意義，它所度量的序也肯定不再是熱力學(xué)分子序。生命體中的有序是功能有序，與熱力學(xué)有序結(jié)構(gòu)如晶體結(jié)構(gòu)或分子結(jié)構(gòu)截然不同。用熱力學(xué)觀點(diǎn)去解釋生物學(xué)問(wèn)題，在原則上是不可能的。的確，用一個(gè)僅僅與溫度Ｔ和能量Ｑ有關(guān)的函數(shù)來(lái)刻畫(huà)生命，顯然太簡(jiǎn)單了些。如果僅用Ｔ和Ｑ就能解開(kāi)生命之謎，那么生命將是一個(gè)何等簡(jiǎn)單的事物。而事實(shí)是，生命是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。顯而易見(jiàn)，負(fù)熵論面臨著兩難選擇：如果它指稱的熵是熱力學(xué)熵，它就走向機(jī)械論；如果它指稱的熵是另外一種東西，它就走向形而上學(xué)。
負(fù)熵論者之所以求助于“負(fù)熵”來(lái)解釋生命，為的是化解他們預(yù)先設(shè)定的前提中的矛盾，即熵增定律同樣適用于生命而生命又必須抵抗熵增。這一矛盾的前提正是問(wèn)題的關(guān)鍵所在，是負(fù)熵論者涉足的誤區(qū)。實(shí)際上，生物學(xué)與熱力學(xué)從來(lái)就不存在矛盾。生物的進(jìn)化過(guò)程、生物體的代謝過(guò)程與熱力學(xué)熵增過(guò)程是自然界中平行存在著的互不相干的兩類過(guò)程。矛盾只是人們極端性思維的產(chǎn)物。生命高度有序化的奇跡并不排斥熱力學(xué)第二定律，也不否認(rèn)第二定律對(duì)于熱力學(xué)系統(tǒng)的普遍有效性。生命的奇跡只是說(shuō)明了，熱力學(xué)過(guò)程并不能包容生命過(guò)程。生命畢竟有著與熱力學(xué)過(guò)程本質(zhì)不同的東西。用最新的科學(xué)術(shù)語(yǔ)講，生命體是一個(gè)自組織系統(tǒng)。自組織系統(tǒng)的本質(zhì)特點(diǎn)是，系統(tǒng)本身可以自發(fā)有序，而且自組織系統(tǒng)是開(kāi)放系統(tǒng)，它可以自發(fā)地從環(huán)境汲取能量以維持有序狀態(tài)不被破壞。至此，我們有了一種嶄新的觀念：生物進(jìn)化的過(guò)程代表了自然界中的另一類演化；世界并非單由熵定律支配，它還受自組織之“神”的支配，二者是并行不悖的。正是因?yàn)樯镞M(jìn)化和自組織系統(tǒng)可以自發(fā)有序，它不需要什么負(fù)熵。如果我們硬要用一個(gè)詞“熵”來(lái)作為無(wú)序的代名詞，那么我們可以說(shuō)自組織過(guò)程就是一個(gè)“熵”減過(guò)程。
普里高津在提出耗散結(jié)構(gòu)理論之前，曾在《不可逆過(guò)程熱力學(xué)導(dǎo)論》一書(shū)中說(shuō)過(guò)：“生物體的組織結(jié)構(gòu)普遍地增加的事實(shí)相應(yīng)于熵的減少?！憋@然，這里所說(shuō)的熵已不是熱力學(xué)熵。但他并沒(méi)有坦率地承認(rèn)這一點(diǎn)。后來(lái)，他又把生命解釋為遠(yuǎn)離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)。但生命體這種耗散結(jié)構(gòu)是如何實(shí)現(xiàn)的？他仍然認(rèn)為靠的是“負(fù)熵流”。耗散結(jié)構(gòu)論僅僅指出序產(chǎn)生的可能性，而并沒(méi)有指出序產(chǎn)生的機(jī)制，只能又回到“負(fù)熵流”上來(lái)。更大的問(wèn)題是，這樣解釋生命，仍然是將熱力學(xué)序與生命序混為一談。要知道，“耗散結(jié)構(gòu)”也僅僅是熱力學(xué)中的有序結(jié)構(gòu)！
普離高津的哲學(xué)是：他所研究的熱力學(xué)規(guī)律一定可以外推到整個(gè)自然界。他是以犧牲世界的多樣性為代價(jià)來(lái)推廣他的耗散結(jié)構(gòu)論的。因此，他總是小心地回避生命序與熱力學(xué)序究竟是否是一回事這一基本問(wèn)題。在他那里，熵的概念是非常模糊不定的，總是在傳統(tǒng)定義和其它不明的東西之間搖擺著。
熱力學(xué)孤立系統(tǒng)的熵不可能自發(fā)減少，這是第二定律斷言了的。而對(duì)于非熱力學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，孤立系的熵則有可能自發(fā)的減少。由于耗散結(jié)構(gòu)理論不肯正視非熱力學(xué)系統(tǒng)與熱力學(xué)系統(tǒng)的本質(zhì)不同，從而一概否認(rèn)孤立系自發(fā)有序的可能性。事實(shí)上，處于自給自足狀態(tài)的孤立的封閉社會(huì)是可以有良好秩序的。地球上的人類社會(huì)在沒(méi)有與外星人交流之前也是孤立系統(tǒng)，但同樣可以自發(fā)有序。
普離高津的卓越成就是在熱力學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)造的。也許正因?yàn)槿绱?，他將理論死死地局限于熱力學(xué)而不愿跨出熱力學(xué)定律的囚籠，從而對(duì)孤立系統(tǒng)自發(fā)有序感到不可理解而加以否定。雖然他也指出生物體組織結(jié)構(gòu)的增加相應(yīng)于“熵”減少，但他寧愿認(rèn)為“熵”的減少要靠吸進(jìn)負(fù)熵來(lái)達(dá)到，也不愿承認(rèn)這個(gè)“熵”已非熱力學(xué)熵，更不愿承認(rèn)自組織系統(tǒng)可以自動(dòng)減少“熵”（非熱力學(xué)熵），即自發(fā)有序的事實(shí)。普離高津?qū)儆谀欠N富有哲學(xué)素養(yǎng)的大科學(xué)家。從他的多種論著可以發(fā)覺(jué)，他的更宏偉的目標(biāo)已不在熱力學(xué)之內(nèi)，然而他所使用的工具依然是熱力學(xué)。只從能量的耗散來(lái)推演生物的結(jié)構(gòu)，看來(lái)是不行的。
突變理論，為我們提供了孤立系統(tǒng)（非熱力學(xué)系統(tǒng)）可以自發(fā)有序的證據(jù)。突變論指出，當(dāng)外部條件變動(dòng)到某一臨界狀態(tài)，盡管條件保持不變，系統(tǒng)的狀態(tài)卻會(huì)發(fā)生有序化突變。顯然，突變不是來(lái)自外部，而是由內(nèi)部因素自身實(shí)現(xiàn)的變化。系統(tǒng)在突變的瞬間，與外部的能量交換可以視為零，系統(tǒng)“熵”的減少完全可以歸功于內(nèi)部因素。例如生物進(jìn)化的基因突變、人類頭腦中的思維突變都是如此。這是符合內(nèi)因?yàn)橹鲗?dǎo)的辯證法哲學(xué)觀點(diǎn)的。
四、宇宙為何不熱寂？
眾所周知，克勞修斯把熵增原理推廣到整個(gè)宇宙，便得出宇宙走向“熱寂”的結(jié)論。當(dāng)宇宙的熵達(dá)到最大，所有的能量都要轉(zhuǎn)化為熱，整個(gè)宇宙處于溫度均勻的平衡態(tài)，所有的過(guò)程都將停止。自此之后，宇宙便陷入永恒的死寂狀態(tài)。熱寂說(shuō)一直是悲觀論者用來(lái)反擊對(duì)手的“科學(xué)”依據(jù)。里夫金·霍華德在其《熵：一種新的世界觀》一書(shū)中，十分贊賞宇宙熱寂說(shuō)，并以此為基點(diǎn)，全面論述了“一種新的世界觀”。
首先必須肯定，熱寂說(shuō)是不能為我們所接受的。因?yàn)樗c自然界、生物界、人類社會(huì)進(jìn)化發(fā)展的事實(shí)不符。
毛病究竟是出在第二定律本身還是出在第二定律的推廣，這是哲學(xué)論爭(zhēng)的焦點(diǎn)。有人認(rèn)為熱力學(xué)第二定律存在局限性，更多的人則認(rèn)為把有限的孤立系的熵增定律推廣到無(wú)限的宇宙是錯(cuò)誤的。實(shí)際上，這兩種觀點(diǎn)都沒(méi)有根據(jù)。鑒于第二定律在科學(xué)上的地位，我們還不能否定其普遍有效性。至于第二種流行的觀點(diǎn)，雖然我們不能肯定第二定律的外推是絕對(duì)正確的，但同樣也不能證明一定不能外推。事實(shí)上，外推法從來(lái)就是科學(xué)探索的一種基本方法。否則，我們就沒(méi)有理由得出象“宇宙是無(wú)限的”這樣一種結(jié)論?？磥?lái)，必須尋找第三條線索。
經(jīng)過(guò)仔細(xì)的清理，不難發(fā)現(xiàn)，熱寂說(shuō)的謬誤不在于把熵增定律由有限推向無(wú)限，而在于由熱力學(xué)推廣到非熱力學(xué)系統(tǒng)。這樣全面外推必然導(dǎo)致悖論。一方面熱寂說(shuō)預(yù)言未來(lái)的世界必將更加混亂無(wú)序，而且現(xiàn)在的狀態(tài)必定來(lái)自于先前更為有序的狀態(tài)；但另一方面，熱寂說(shuō)回避這一較為有序的狀態(tài)從何而來(lái)。當(dāng)解釋與事實(shí)不符時(shí)，恰恰說(shuō)明解釋本身是有缺陷的。因此，需要校正的是解釋而不是事實(shí)。這應(yīng)該可以促使我們想到，必定還有熵增過(guò)程之外的其它過(guò)程在發(fā)揮作用。自組織力量的發(fā)現(xiàn)，終于使我們?cè)僖膊槐匕延钪嫖磥?lái)的命運(yùn)緊緊地縛在熵的箭頭上了?，F(xiàn)在已經(jīng)知道，宇宙中發(fā)生的事情并非全部遵循熵增定律：有些過(guò)程熵是增加的，有些過(guò)程則不。有些非熱力學(xué)過(guò)程可以將擴(kuò)散的熱量重新聚集起來(lái)。例如樹(shù)木可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為木材，其中儲(chǔ)藏著大量的熱能，在適當(dāng)?shù)臈l件下又可重新燃燒釋放。更普遍地說(shuō)，自組織系統(tǒng)就是與熵增系統(tǒng)并行不悖的另一種系統(tǒng)。
恩格斯曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“只有指出了輻射到宇宙空間的熱怎樣變得可以重新利用，才能最終解決這個(gè)問(wèn)題?！碑?dāng)代宇宙學(xué)理論告訴我們，黑洞就有收集熱能的能力。在黑洞的引力范圍內(nèi)，一切物質(zhì)和輻射能量都將被它吸進(jìn)，從而造成高度的質(zhì)能密集。這種集結(jié)起來(lái)的能量可能重新活動(dòng)起來(lái)，釋放出去，從而產(chǎn)生新的宇宙秩序。
可見(jiàn)，澄清熱寂說(shuō)的關(guān)鍵是要認(rèn)識(shí)到，在宇宙范圍內(nèi)，熵產(chǎn)生的過(guò)程和秩序產(chǎn)生的過(guò)程同時(shí)并存著，退還和進(jìn)化都有。自組織理論使我們堅(jiān)信，熵定律并不能單獨(dú)主宰宇宙的演化方向。宇宙不僅僅是一個(gè)熱力學(xué)孤立系統(tǒng)。
值得指出的是，普里高津的耗散結(jié)構(gòu)論面臨著與熱寂說(shuō)同樣的問(wèn)題。耗散結(jié)構(gòu)依賴于從環(huán)境輸入負(fù)熵流來(lái)產(chǎn)生和維持有序，因而此種有序是以環(huán)境中更大的熵增為代價(jià)的。顯然，總體的熵仍然是增加的，不可能使世界走向有序，與現(xiàn)實(shí)相背。這個(gè)問(wèn)題是耗散結(jié)構(gòu)理論無(wú)法解答的。
從系統(tǒng)內(nèi)部生出有序結(jié)構(gòu)的能力早年被人們稱為“麥克斯韋妖”，現(xiàn)在我們認(rèn)識(shí)到，這種能力確實(shí)存在?！胞溈怂鬼f妖”實(shí)際上就是系統(tǒng)自組織，她是熱力學(xué)范圍之外的有序化力量。既然無(wú)序化力量和有序化力量不在同一個(gè)范圍，也就談不上有什么矛盾了。
五、 熵能主宰社會(huì)嗎
熵定律對(duì)于未來(lái)世界所作預(yù)言的嚴(yán)峻性，普遍引起了自然科學(xué)家和社會(huì)科學(xué)家的興趣。當(dāng)社會(huì)科學(xué)家們面對(duì)復(fù)雜多變的社會(huì)現(xiàn)象而又缺乏研究工具的時(shí)候，他們自然而然地選擇了熵。用熵來(lái)解釋身邊發(fā)生的一切。美國(guó)著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家布爾丁（K。E。Boolding）
提出，“在生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)疑以生產(chǎn)高熵為代價(jià)來(lái)制造高度有序的低熵產(chǎn)品（商品）”。有人認(rèn)為，“汽車比廢鐵有序度高”，“消費(fèi)意味著使有序退化為無(wú)序，是一種典型的熵過(guò)程”，“生產(chǎn)是一種反熵！”⑥環(huán)境惡化的實(shí)質(zhì)是“熵污染”。甚至政治家們?cè)谡劦侥茉?、裁軍?wèn)題時(shí)也強(qiáng)調(diào)熵的重要性；神學(xué)家們從熵概念出發(fā)對(duì)《圣經(jīng)》作出新的解釋；特別是，經(jīng)濟(jì)學(xué)家們以熵定律為背景提出了形形色色的新理論，形成一種熵經(jīng)濟(jì)觀。認(rèn)為經(jīng)濟(jì)短缺和自然資源的枯竭就是熵定律的具體體現(xiàn)。人的經(jīng)濟(jì)奮斗就是為了低熵。⑦在這方面，《增長(zhǎng)的極限》和《熵：一種新的世界觀》兩部書(shū)的觀點(diǎn)頗具代表性。
《熵：一種新的世界觀》的作者以宇宙熱寂說(shuō)為基點(diǎn)，全面展開(kāi)了社會(huì)趨向熵增、趨向衰落的危言聳聽(tīng)的論述，認(rèn)定人類的歷史在熵定律支配下必然是個(gè)分崩離析、江河日下的進(jìn)程。主張有節(jié)制的增長(zhǎng)，以減緩宇宙熵增過(guò)程，推遲人類的末日。里夫金寫(xiě)到：對(duì)于我們的子孫后代而言，以熵的觀點(diǎn)觀察世界將是他們的第一稟性。他們不一定會(huì)想到熵，卻要按其規(guī)律生活。
悲觀論者的熵經(jīng)濟(jì)觀賴以產(chǎn)生的依據(jù)是“熵的微小的局部的遞減，卻伴隨者環(huán)境總熵的更大范圍的遞增”之說(shuō)。它使不少人相信，人類的任何抗?fàn)幎疾豢赡芨淖冹囟芍涞倪M(jìn)程。今天，我們沒(méi)有理由再相信它了。以熵的增長(zhǎng)來(lái)否定進(jìn)化和發(fā)展，只是用雞蛋去碰石頭。悲觀論者也已經(jīng)意識(shí)到，進(jìn)化所代表的日益增長(zhǎng)的秩序的積累已無(wú)法用負(fù)熵來(lái)解釋，因?yàn)椋绻M(jìn)化離不開(kāi)負(fù)熵，那么“進(jìn)化就意味著為建立起秩序越來(lái)越大的孤島而必然帶來(lái)更大混亂的海洋”。
自組織力量的存在確鑿地證明，熵定律并沒(méi)有統(tǒng)治整個(gè)物質(zhì)世界的活動(dòng)，還有大量自發(fā)有序、自我完善的過(guò)程存在。我們有理由對(duì)未來(lái)充滿希望。也許命運(yùn)操在人類自己手中。畢竟，生物系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)不同于熱力學(xué)系統(tǒng)。
六、 理性的曙光
經(jīng)過(guò)艱難的思想跋涉，我們終于沖出了熵的沼澤地。大自然仿佛以嶄新的面目出現(xiàn)在我們面前?；仡櫄v史，當(dāng)人類從牛頓綱領(lǐng)中掙脫出來(lái)的時(shí)候，曾經(jīng)有過(guò)從所未有的欣喜感。今天，我們似乎又一次擺脫了熵的支配，得以暫時(shí)喘息的機(jī)會(huì)。無(wú)論如何，是科學(xué)把我們引向一條通往大自然懷抱的路徑，雖然科學(xué)的遭遇與其目標(biāo)有時(shí)大相徑庭。
科學(xué)本來(lái)是反對(duì)形而上學(xué)的，然而科學(xué)一旦被絕對(duì)化，其后果就有可能造就一種新的形而上學(xué)。熵，從一個(gè)物理學(xué)概念變?yōu)橐粋€(gè)無(wú)確切含義的東西，從一個(gè)實(shí)實(shí)在在的量變?yōu)橐粋€(gè)先驗(yàn)性質(zhì)的對(duì)象。熵被異化的事實(shí)，充分說(shuō)明了這一點(diǎn)。
綜上所述，熵概念被泛化甚至異化的原因在于將熱力學(xué)絕對(duì)化了，而大自然中的秩序是豐富多采的。熵世界觀的另一失誤是沒(méi)有認(rèn)識(shí)到自組織力量的建設(shè)性作用，即序可以從組織內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生，這是自然界發(fā)生的另一類基本過(guò)程。自組織系統(tǒng)自發(fā)有序現(xiàn)象可能與熱力學(xué)過(guò)程一樣，在宇宙范圍內(nèi)具有普遍的意義。二者并行不悖，具有同等重要的地位。更進(jìn)一步說(shuō)，如果自組織現(xiàn)象是普遍的，那么，即使在單純的熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，有可能產(chǎn)生的某種特殊的自組織力量將會(huì)把擴(kuò)散的能量重新集中起來(lái)，從而徹底排除熱寂的結(jié)局。一種真正的新世界觀的曙光已經(jīng)隱約可見(jiàn)。
有序化進(jìn)程和無(wú)序化進(jìn)程共存的世界圖景，使我們想起了玻爾的互補(bǔ)原理，它啟示我們必須改變我們把握世界的思維方法。兩種看來(lái)相互排斥的觀念是可以并協(xié)的，兩種看來(lái)根本相反的過(guò)程是可以相容的，這是客觀世界多樣性的表現(xiàn)，并不意味著存在任何邏輯上的矛盾。我們?cè)绞巧羁痰厮伎?，我們就越?huì)相信，單單說(shuō)宇宙由有序走向無(wú)序或者由無(wú)序走向有序，都同樣反映了我們的知識(shí)的不完備?；パa(bǔ)原理實(shí)在是我們重新認(rèn)識(shí)世界的哲學(xué)基礎(chǔ)。
（本文的內(nèi)容起源于十多年前的一次全國(guó)科學(xué)哲學(xué)研討會(huì)以及學(xué)習(xí)筆記。十年彈指，事過(guò)境遷，但筆者的觀念始終沒(méi)變?，F(xiàn)整理出來(lái)，請(qǐng)丁老師指正。2004.9）
【注釋】
①里夫金?；羧A德〖美〗，《熵：一種新的世界觀》，上海譯文出版社，1987年2月第一版。
②〖美〗G.Holton,《物理科學(xué)的概念和理論導(dǎo)論》，高等教育出版社，1983年第1版，第94頁(yè)。
③金吾倫編，《自然觀與科學(xué)觀》，知識(shí)出版社，1985年版，第107頁(yè)。
④嚴(yán)濟(jì)慈，《熱力學(xué)第一和第二定律》，人民教育出版社，1966年版，第92～94頁(yè)。
⑤王兆強(qiáng)，《系統(tǒng)理論與區(qū)域規(guī)劃論文選》，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1990年6月。
⑥金觀濤，《整體的哲學(xué)》，四川人民出版社，1987年版，第269頁(yè)。
⑦張彥、林德宏，《系統(tǒng)自組織概論》，南京大學(xué)出版社，1990年版，第302～307頁(yè)。
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