可持续发展条件及对未来的预测

可持续发展时代

——论宇宙和人类社会中组织及规律的

可持续发展条件及对未来的预测

徐朝

《易经》："复，其见天地之心乎！"

《黄帝阴符经》："天人合发，万变定基。"

中国在《二十一世纪白皮书》中提出了中国二十一世纪可持续发展的总体战略、对策以及行动方案。在发达国家的带动下，世界各国也都在紧锣密鼓地进行可持续发展的研究和

实践。在人们的心目中，可持续发展似乎就是环境保护、控制人口等等。可持续发展真的就是这样简单吗？可持续发展究竟要把人类带向何方？

笔者在这篇文章里提出了宇宙中自组织及其运动规律的可持续发展条件，并援引人类社会中组织和制度的可持续发展条件，在两者的基础上得出结论，认为人类即将进入一个有史以来最辉煌的时代——可持续发展时代。

一、宇宙

由热力学第二定律我们得知，虽然能量是守恒的，但所有的能量转化都是不可逆的，都会产生作为热量而出现的不可逆的能量耗散。比如机器作功，人体运动等，都会产生热量，而这些热量不可能完全回收再转化回机械能或化学能。针对此性质，热力学第二定律引入了一个非常重要的物理量：熵。

熵是这样一个量，它在物体作功有耗散，即有热量散失的

情况下不停地增长，当所有进一步作功的潜力都已耗尽，它就达到了极大值。按照热力学第二定律，在一个孤立系统中自然发生的任何过程，都一定伴随着系统熵的增加。当熵达到它的极大值时，这时系统处于它最无序的状态，系统已耗尽了它所有发生变化的能力——它已达到了热力学平衡。

举个例子，一杯咖啡里加入牛奶，搅拌一下，咖啡杯里会出现无数复杂的咖啡色、白色相间的花纹旋转着。最终，由于搅拌咖啡的机械能一方面作功，一方面摩擦转化为热能耗散掉，咖啡杯中的液体运动逐渐停下来，成为平静的淡咖啡色的浑沌的液体——达到了热力学平衡。

我们身处的宇宙也是如此。宇宙中的能量在作功过程中不断转化为热，最终宇宙中将没有可供作功的能力，宇宙就达到了被称作“热寂”的死亡状态，宇宙中的一切运动都停止了。宇宙的热寂是宇宙无法避免的，最终将达到的状态。

系统熵随着时间流逝只会增大不会减小。这里引入熵速度这个概念，熵速度即系统熵增大的速度,是单位时间系统的熵

量。很明显，某系统的熵速度越大，该系统就会越快进入热力学平衡。如果宇宙的熵速度极大，宇宙刚刚诞生，就会在瞬间消耗掉所有的作功的能力，能量都转化为废热，达到热寂，人类也就不会出现了。

那么，熵速度与什么有关呢？

举两个例子就可以说明熵速度是如何被影响的。人类采集石油，燃烧供动力使用。石油的化学能转化成机械能作功，其中一部分转化成热能耗散掉了。这些热能耗散从整个宇宙来看虽是微不足道的，但却使宇宙的熵速度增大。树木吸收太阳的光能，把它转化为化学能储存起来，使光能不致变成无用的热能耗散掉（例如太阳光照在沙漠上），使宇宙的熵速度减小。

这两种系统都属于自组织。所谓自组织，就是在远离热力学平衡时出现的，多种元素形成的高度有序协调的组织。自组织的概念涵盖面很广，举凡天体，动物，空气等等，都是某种自组织。我们平常喝的水，也是两个氢原子和一个氧原子形成的自组织。而原子本身又是原子核和电子组成的自组织。一个复杂自组织可能是由无数个小的自组织组合而成。

可以说，我们的宇宙，是一个由无数自组织组成的世界。我们说某一系统达到热力学平衡，只能说是相对于某一层次上没有自组织，但划分到系统的最小单位上还是由自组织组成的。

由上例可见，自组织对熵速度有影响，一种自组织使熵速度增大，一种自组织使熵速度减小。

自组织的运动规律也会影响熵速度。例如人类使用太阳的光能及风能、水能代替石油等化学能的努力，最终会使宇宙熵速度减小。

自组织在一系统中是有其发生、发展直至灭亡的过程的。有的自组织出现后会持续不断地生存壮大下去，例如树木。有些自组织会逐渐消亡，例如恐龙等。

自组织及其运动规律的可持续发展条件是什么？

我们以人类社会和森林这两种自组织为例。

到目前为止，人类社会是典型的使宇宙熵速度增大的自组织。人类为了生存和发展，广泛地使用化学能，污染环境，破坏植被，在自己发展的同时使宇宙熵速度增大，破坏了生态平衡，也使自身的发展受到了严重的限制，到目前已经出现了“生存危机”。专门研究世界性问题的罗马俱乐部指出，人类如不改初衷，照如此发展下去，不出百年就会遇到“生长的极限”，各种资源消耗殆尽，环境污染达到令人无法容忍的程度，人类文明面临大倒退。

而森林这种自组织，将光能转化为化学能储藏起来，这一过程一方面使熵速度降低，另一方面森林由于储藏了化学能，其本身就成为了地球上其他生物必不可少的养料和食物。森林在光和作用过程中，每年又释放大量氧气，从而补偿了呼吸和燃烧所消耗的氧。总之，由于森林的种种有利于其他生物生存发展的特性，已成为生物圈中不可或缺的角色。森林越多，地球环境就越好，就越有利于地球上其他生物生存，这已成为人们的共识。而这一切，都是由于森林是

有利于熵速度降低的自组织。

在上述人类社会和森林两种自组织比较中可以明显看出，使熵速度增大的自组织和使熵速度减小的自组织面对着宇宙截然不同的两种待遇。

可以毫不夸张地说，如果地球上的人类都死光了，没有了污染，臭氧层空洞会恢复，没有了人类对大自然的种种戕害，地球上其他生物只会生活得更好。但是如果地球上没有了森林，我们无法想象地球上其他生物将怎样生存。

我们还可以看出，使熵速度增大的自组织，其本身的存在消耗着周围的有机资源，在环境的恶化过程中达成自己的进化，环境恶化到一定程度必将威胁该自组织的生存；使熵速度降低的自组织，会产生有益于周边环境的各种资源，它的存在有利于周边环境的进化，该组织越发展，就会越有利于自然界，越有利于宇宙。因此，使熵速度降低的自组织，是真正的可持续发展组织。

由以上的特例推广到一般，就得出宇宙中自组织及其运动规律可持续发展条件：

宇宙中的自组织及其运动规律的可持续发展，必须有助于降低宇宙熵速度。

符合该可持续发展条件的自组织，称为可持续发展组织。

该可持续发展条件是从特殊推广到一般的，且其涵盖面很广，包括宇宙中任意自组织及运动规律。这就需要去判断，在我们已知的宇宙的各种规律，是否支持该可持续发展条件。

该可持续发展条件首先意味着，宇宙中自组织及其运动规律的可持续发展与熵密切相关。

在物理学的种种规律中，熵的确扮演着一个很特殊的角色。三大经典物理学：牛顿定律、量子力学、爱因斯坦相对