经济现象与经济原理 经济的自然原理

关于自然界的基本知识（13）

二、不可逆结构的含义及其本质（1）

我们用了很长的篇幅讲述了自然进化的过程及其原理，也许大家会觉得在经济学中谈论自然进化偏离了主题，有点不合时宜。然而，这么做是有特别意义的，展现自然界进化的过程可以更好地阐述一个全新的概念——不可逆结构。只有充分了解不可逆结构的特性才能把握事物的运行规律，因为这是构成宇宙万物的基本结构，也是宇宙万物进化的必经之路。与物质结构一样，人类及其社会都是由不可逆结构组成的，而经济学所要揭示的正是其中所隐含的经济活动的规律。经济学的经典理论由于受到自然科学研究方法的影响，理论研究脱离了社会现实，因而对经济现象的解释难以胜任。鉴于此，我们在研究经济时也许不得不抛弃传统的方法，转而去探讨不可逆结构的所有特征，再利用这些特征去总结各类经济现象的规律，而不是谈论某种理想状态下的经济学。在此，我们需要再次跨越经济学的范畴，详细探讨不可逆结构的本质。

在动力学中，时间只是一个普通的变量，没有什么特殊的意义；在热力学中，时间开始有了“方向性”，用物理学家爱丁顿的话来说，即“时间之矢”。所谓时间的方向并非指一个看得见、摸得着的时间流，而是指物质的运动开始脱离了无序的状态，走向了非对称、非平衡的状态。这便是一切物质结构进化的开端。在确定性和不确定性因素的双重作用下，各种形态的“不可逆结构”不断地生成，并进入漫长的进化历程。所有的形态和变化取决于物质结构相互作用的方式。不可逆性让我们可以用时间去计量物质结构进化的速度，同时也可以让我们在空间中去观测物质结构进化的方向。也就是说，不可逆性既创造了“时间”，又创造了“空间”，我们所看见的“时空”正是物质结构持续进化的结果。针对物质运动状态所发生的这种变化，德国物理学家鲁道尔夫·克劳修斯（Clausius）发明了“熵”这一术语。“熵”的物理意义是对体系混乱程度的度量，即系统的无序性。他于1850年确立了热力学第二定律（又称“熵增定律”）：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，以及不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。该理论表明了在自然过程中，一个孤立系统的“熵”总是增加的。根据热力学第二定律，威廉·汤姆森推导出了“热寂理论”——作为一个“孤立”的系统，宇宙的熵会随着时间的流逝而增加，由有序向无序变化。当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量已经全部转化为热能，所有物质的温度达到热平衡，宇宙处于一成不变的死寂状态，也没有任何可以维持运动或是生命的能量存在。“那么万事万物似乎都将变得极端乏味地处于某种全然没有结构的状态中。在这种状态下，宇宙的能量最终都将以最无用的形式而存在。……即不存在恒星，不存在行星，不存在生命。”（约翰·D·巴罗《宇宙的起源》）

那么，在一个开放的系统中物质形态会发生变化吗？在什么情况下会出现不可逆的结果？对于一个宏观系统来说，如果其内部只存在少量的物质，进化似乎也难以发生。同样，一个仅仅有稀少人口的群体很难构建复杂的社会结构，也就难以迈向发达的文明社会。也就是说，一定数量的物质是不可逆结构形成的基本前提。在广阔的宇宙空间里，万有引力发挥着主导作用。在引力的作用下，粒子自由运动的状态慢慢被改变了，物质开始朝着一些中心点聚集，形成了一些团块状的物质。只有当物质聚集到一定的规模，才能对抗能量所引起的扩散。同时，聚集物所产生的引力才能打破系统原先的平衡状态，形成不断加剧的聚集趋势。这意味着，宏观的不可逆结构开始形成，系统的“熵”开始变小，熵增定律被打破，系统朝着复杂的结构进化。另一种情况发生在微观领域。如果原子或分子在外力的作用下靠得越来越近，当超过了某一界限后，平时不发生任何作用的电磁力或强核力将会产生威力，将各种原子结合在一起成为更重的原子或者更大的分子，当这些原子或分子形成稳定的结构就意味着它们向着远离平衡态的方向运动。

不可逆结构的出现意味着物质均匀、平衡的状态遭到了破坏。结构的进化意味着物质持续远离平衡的状态，其过程包含了能量向物质的转化、物质不断地聚集以及物质结构不断地复杂化这些过程。当物质开始远离无规则的运动状态，形成了有序的结构，它们的运动也因此有了方向性。物质的有序运动状态成为了不可逆结构进化的标志。同样，这是时间的起源，也是我们现在看到的这个美丽世界的开始，随后各种千奇百怪的物质结构便自发地涌现出来。物质结构不可能达到绝对的平衡，进化会打破原先的平衡状态，因为绝对的平衡状态对物质来说意味着“无所作为”，运动和变化才是物质的内在属性。在绝对平衡的状态中，时间的概念消失了，时间的变化没有了参考标准，因为在任何时刻物质和能量的分布状态都完全相同。真实的宇宙恰恰是不平衡的产物，它一直处于运动变化之中，不断产生很多新的结构，物质和能量的分布也非常不均匀，而且不可逆结构的进化会进一步加剧宇宙的不均匀状态。不可逆结构进化的路径并不像钟摆一样重复往返，而更像一条方向单一的道路，一旦开始就不能回头，直到终了。

在经典物理学中，客观世界的运动过程基本被认为是确定的和可逆的，不确定性和不可逆性只被视作例外。经典物理学是在人为假定的理想环境中推演出来的。在一个确定的环境条件下，这种“有条件的”规律是可以被反复观察、不断再现的。而面对自然的进化以及人类历史的进程，利用科学定律对其进行解释和演绎就会显得捉襟见肘、断章取义，其原因在于经典的认知方式存在缺陷。在此之前，我们已经不断提及到了自然界中无处不在的不确定性，而我们现在还要着重讨论的是自然界中另一种特性——不可逆性。其实，不可逆性与不确定性一样都是自然属性，只是我们没有给予特别的关注，甚至对充斥整个宇宙的不可逆结构视而不见。但是，不可逆性却是一切宇宙物质产生的原因，它贯穿于整个宇宙进化的过程之中——从简单的粒子到复杂的人类社会。