"熵经济学”是社会科学对自然科学的附会吗

【编者按】

“熵”的概念曾在中国知识分子中流行过一段时间，但最终没有留下太多影响，人们记得更多的是这个概念的晦涩和多意。下面这篇文章梳理了“熵”被应用到人文社科领域的过程，一方面指出它的价值在于启发经济学对诸多前提假设的反思，而非作为解释工具；另一方面，文章展示了一个试图借用自然科学概念分析人类社会的社会科学家所遭到的科学至上主义的狙击。

中学时读王小波的《白银时代》，印象最深的是热力学老师反复如出谜题般地说着：“未来的世界是银子的”。后来“我”说出了谜底，告诉老师，她说的是“热寂”之后的世界。“热寂”（heat death）是指根据热力学第二定律，热量会不断从高温处流向低温处，日久天长，宇宙各处之间的温差消失，寰宇同此凉热。此时的宇宙陷入一种惰性的均衡状态中，什么也不再发生，这便是宇宙的终结，称为“热寂”。银子是导热最好的金属，所以当寰宇同此凉热之际，世界就像一个“银元宝”。

王小波在散文《我为什么写作》中，也使用过热力学第二定律的隐喻，借热力学中代表能量扩散程度的“熵”（entropy）的概念，说自己逆时代大潮、“趋害避利”以写作为业，是“反熵”行为，而社会中人人随大流，那就是人类社会的“熵增”，使社会变得沉闷乏味。

《白银时代》

白银时代就是这么一个沉闷的时代。《白银时代》里写道，“希腊神话里说，白银时代的人蒙神的恩宠，终生不会衰老，也不会为生计所困。他们没有痛苦，没有忧虑，一直到死，相貌和心境都像儿童”。在这部小说里，人们倒悬于生活的常规而无法挣脱，不能想象生活的其他可能。

那么王小波为什么把热力学定律和古希腊神话写在一起？

物理学中的“熵”

热力学诞生于19世纪欧洲竞相发明和优化蒸汽机的年代，因此特别关注能量从热到功的转化。它有两条著名的定律。热力学第一定律说的是“能量守恒”：能量既不能被创造也不能被消灭，只能从一种转化为另一种。热力学第二定律进一步说：热能和机械能在相互转化的过程中，总有一部分是以摩擦等形式耗散（dissipate）掉的。这意味着，虽然能量总量不变，但在转化中，可以被用来做功的能量总是不断减少，不能做功的能量总是不断增加，最终就只剩下不能做功的能量。什么是“不能做功的能量”？它是微观层面以粒子无序运动形式存在的热能，因为无序，所以无法引导其做功。随着这种“无效”的热能的积累，这个系统最终会达到热力学平衡，也就是微观层面最大的无序（disorder）状态。熵，就是一个系统趋向这种状态的程度。

你可以想象一台汽车，引擎燃烧汽油产生热能，其中一部分因为零件摩擦、尾气排放等原因而损失，其余部分则让气缸内的空气膨胀，推动活塞、带动曲轴，从而驱动汽车行驶。在这个过程中，燃烧汽油释放的能量都并没有消失，一部分是通过摩擦、排放和热辐射等浪费掉了，一部分驱动汽车运动后也进入环境，都不再能够做功，同时增加了微观上的无序。在这个过程中，汽车与周围环境组成的系统的熵就增加了。

热力学第二定律还有另一个版本，说的是如果热能不是“转化”而是“传递”，那么它只会从温度高的地方传递到温度低的地方，最终也同样会达到热力学平衡。所以，这条定律归根到底说的是：如果没有外力干预，一个封闭系统总是自发且不可逆地趋向热力学平衡，此时，这个系统在微观上出现最大的无序，在宏观上表现为最大的惰性。这就是为什么王小波以熵作为世相的隐喻。第二定律用熵来表述就是：一个封闭系统的熵势必不断增加，不可逆转。

1987年出版的中译本《熵：一种新的世界观》

里夫金版的“熵经济学”

让熵的概念在中国知识分子中热门起来的，应该是1987年出版中译本的杰里米·里夫金（Jeremy Rifkin）与泰德·霍华德（Ted Howard）的《熵：一种新的世界观》（Entropy: A New World View）。这本书的英文原著问世于1980年，用写给普通读者的文字，透过熵的视角来看待西方资本主义社会面临的挑战。书中提出，由于地球的资源和环境承载力有限，依赖大量能源和物质消耗的经济增长不可持续，资本主义社会必须经历深刻的变革，来尽可能延缓地球资源枯竭之日的到来。一切变革的基础，是世界观的变革。他们提出现代文明应该经历一个从力学世界观，向熵的世界观的转变。力学世界观（mechanical world view，也译作“机械论世界观”）以牛顿力学为原型，也受到培根、笛卡尔和新古典经济学家们的影响，认为人的活动对自然界的影响只是一种力学过程，就像操纵一部冰冷坚硬、周而复始的机器。人可以尽情改造自然，攫取资源，积累财富，经济增长可以永远持续，人类会不断进步。但熵的定律却昭示了物理世界的铁律是“江河日下”、“覆水难收”，人类不可能在一个不断衰退的自然界中永远进步，反倒是在不断加速它的衰退。所以，人类必须节制消费，并尽可能使用可再生能源，停止挥霍地球资源库存。

这本书切中了依赖高能耗、追求高物质消费的西方社会的诸多时弊，比如环境污染、经济动荡、社会冲突和温室效应等等，但是在分析中却常常陷入还原论，把复杂的社会问题的原因归结为物理的铁律。比如，书中把一切通货膨胀归结为能源短缺，然后又把能源短缺归结为地球的熵增。但是，虽然在此书写作的70年代同时存在通胀和能源危机，但是通胀也出现在历史上没有突出的能源短缺的时期，所以能源短缺不是通胀的唯一根源。而70年代的石油危机虽然有西方多国石油产量见顶的原因，但也有中东产油国拒售的市场因素。何况40多年后的今天，虽然地球上的石油自然是更少了，但是并没有可以和70年代相提并论的石油危机。所以，虽然熵的定律终将使地球能源短缺，但它不能解释特定时期的能源短缺。此外，书中还大量使用熵代表系统在微观层面的“混乱程度”的定义，把上述种种现代危机给人带来的混乱感，直接附会为熵增带来的“混乱”，干脆抹消了物理世界和人类社会的界线......这些，都难免给人一种在科学问题面前的“民科”之感，一位国内知名“科普达人”就在文章里奚落过里夫金。

杰里米·里夫金

即便如此，这本书无疑是用“熵”这个强有力的隐喻，照亮了那个年代资本主义社会的深层危机，并描绘出了从能源转型到社会和文化转型的蓝图。不过作为此书主要作者的里夫金，如今早已放弃了他在书中的立场，成为一名技术乐观主义者，把可持续发展的希望寄托在互联网、物联网、分散式能源、“共享经济”和3D打印上，没有了原来那种批判消费主义和“增长赛高”迷信的忧患意识。

里夫金的思想来源——乔治埃斯库-罗根

其实，里夫金和霍华德这本书里的“熵”的思想并不是他们原创的，而是借自是美籍罗马尼亚裔数学家和经济学家尼古拉斯·乔治埃斯库-罗根（Nicholas Georgescu-Roegen，1906～1994）。他的“熵观经济学”（entropic economics）的思想比里夫金他们的更立足科学定义，更接近严谨的经济学分析。不像里夫金和霍华德，他并不试图用熵来解释经济现象，而是用熵来启发经济学的反思。

1971年，乔治埃斯库-罗根出版了影响深远的著作《熵的定律和经济过程》（The Entropy Law and the Economic Process），最先将“熵”应用到经济分析。他在书中破天荒地提出：热力学第二定律同样适用于人类的经济活动，因为无论是从事农耕获得衣食，还是发展工业、从事贸易，实现更广泛的目的，人类的经济活动归根到底都是截取能量的流逝为自己所用。人类的命运与地球的热力学过程息息相关，但地球终有一天将耗尽可用能量，届时人类文明也将抵达终点。所以，他认为热力学第二定律应该是人类经济活动的最基本的模型。不仅如此，他认为熵的定律还适用于物质，物质同样存在不可逆转的耗散，人类不可能将它们完全回收利用。能量与物质的双重流逝，是人类面对的基本现实。但是，主流经济学却选择掩耳盗铃，将资源与环境成本“外部化”而不予正视，不仅制造出日益严峻的环境和生态灾难，也让经济处于动荡之中。因此，他认为人类不仅不应该迷信“增长”，而且恰恰是应该推动经济实现“去增长”（degrowth），追求美好的生活，而不是物质奢华的生活。

尼古拉斯·乔治埃斯库-罗根

上世纪70年代初的西方世界，能源危机初现，环境污染日益严峻，人类活动导致温室效应的可能性刚开始获得公众关注，一批知识分子公开对抗主流经济学的教条。1972年，一群少数派经济学家组成的“罗马俱乐部”发布了《增长的极限》报告，用计算机模拟数据揭示在有限的资源下，经济和人口增长的限度，并预言这一极限将在20世纪末到来，虽然这一极限好像尚未到来，但这本书引起的思想震荡却至今犹在。

1973年，英国经济学家E.F.舒马赫在他著名的《小的是美好的：把人当回事的经济学》（Small Is Beautiful: Economics as if People Mattered）一书中，指出了乔治埃斯库-罗根想用“熵”给主流经济学指出的同一个盲区。他在开篇写道：这个时代的经济观念中，最荒唐的是不把自然资源当作“资本”而是当作“收入”，因此只看到人类在获得越来越多的物质财富，却意识不到最重要的资本在快速减少，人类只能发现，而不能创造它们。乔治埃斯库-罗根和舒马赫的这两本书，共同奠基了经济学中年轻的非主流分支——“生态经济学”。这个学派特别关注发展的可持续性、发展后果的不确定性，以及发展的代际公平问题，就是说，不应让子孙后代承担我们过度使用地球的后果。

1971年哈佛大学出版社出版的《熵的定律和经济过程》

急着批评乔治埃斯库-罗根的人排成行。只要略懂热力学的人就可以机智地批评道：这是生搬硬套！地球是一个从太阳接受能量的开放系统，不是封闭系统，不适用熵定律（那位“科普达人”就是这么批评里夫金的）。但是他们忘了：储存着太阳能量的化石能源对人类来说不可再生。而即便人类可以成功转向太阳能、风能、水力、生物燃料等可再生能源，在乔治埃斯库-罗根的看来也不是出路。因为，一方面，从经济学角度看，新技术往往是传统能源的寄生虫。在他的时代，刚刚出现的太阳能电池板终其一生所能捕获的太阳能，还不够用来制造它本身，一如今天的电动汽车是否更环保，仍取决于发电厂用的能源是否环保，如果煤电比重过高，那么一辆电动车摊到的污染排放可以远高于一辆燃油汽车。

另一方面，制约人类的不只是能量，还有物质。乔治埃斯库-罗根认为在热力学过程中，物质和能量一样耗散，从“可用物质”变成“不可用物质”，即不能回收的物质。他举的例子包括磨损在公路表面的轮胎橡胶分子、因为机械摩擦而进入环境的金属碎屑，如果在今天，他可能还会提到融入雾霾颗粒中的矿物成分。在他看来，由于 “物质熵”的增加，一方面人类可资利用的物质会不断减少，另一方面物质的耗散又带来越来越多的污染，所以不要说经济增长不可持续，连文明都有尽头。

批评者们拍案而起：“热力学第二定律只关乎能量，无关物质！”这让乔治埃斯库-罗根抛出一条“热力学第四定律”，宣称在一个封闭系统中，机械功不可能以恒定速率永远持续。言下之意，物质的耗散让一切不可永续。在他晚年写的最后一篇论文《热力学和我们，人类》（Thermodynamics and We, the Humans）里，他说自己提出这条定律，就是为了反对那种以为用太阳能替代化石能源就能实现永续经济的想法，把那称作“第三类永动机”。这条“第四定律”，显然已经游离出物理学的边界，让他被嘲笑为“民科”。

不严格的科学概念，与严峻的人类现实

“第四定律”也势必招致另一种批评，那就是它是把人类的视角揉进对客观法则的讨论。但乔治埃斯库-罗根的回应是：科学概念中本来就充斥着人类视角，就连热力学第二定律也被认为是“人类中心主义”的。的确，十九世纪英国物理学家、电磁学奠基人麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831~1879）就曾指出，热力学第二定律对“热”和“功”的区分就体现了人类的视角——能量之“有效”在于它能做功，而所谓“做功”是人在宏观层面观察到的由大量分子构成的“物体”的受力移动，但是如果能量传递只是导致了微观层面分子的无序运动，那么这就被叫做“热”，是能量耗散和熵的增加。但是对分子来说，两者并没有本质区别，是人类的视角赋予了它们区别。

这条“热力学第四定律”，毋宁是进一步放大了人类视角，大到“不科学”，但符合人类经验。因为现实中有大量证据表明，人类不能完全回收物质，它们在不断耗散。一个例子是温室效应。乔治埃斯库-罗根在一篇1975年的论文里，就前沿地把“二氧化碳的持续积累会导致地球的暖化”作为熵对人类的一种威胁，而如今人类正在充分感受它的影响。另一个例子，就是窗外弥漫的由硝酸盐、硫酸盐、铵盐、氯盐、重金属、元素碳、有机物以及十几种微量元素组成的乳白色的大霾。

人之所以不能回收，或哪怕仅仅是减少这些污染，不全是因为物理难度，而是有着深刻的人性原因。乔治埃斯库-罗根并没有止步于用两条定律来提醒世人“一切皆有尽头”，而是继续用他真正擅长的经济学分析来告诉世人：迷信“增长”的资本主义和消费主义经济一直在人为加速这个进程，而这与主流经济学的短视与偏见密切相关。在前述发表于1975年的著名论文《能量和经济学神话》（Energy and Economic Myth）中，他历数了主流经济学所信奉的这些神话（迷信）：

一，占据经济学主流的新古典经济学（这一点马克思主义经济学也是一样），默认矿产资源的供应和环境承载力都是无限的，即便有时意识到它们的有限性，也是将资源消耗和环境污染作为“外部成本”而不加考虑。

二，新古典经济学有一个“价格神话”，认为只要合理定价，人类就可以通过市场机制避免资源枯竭和环境灾害，因而无需对资源利用进行量化管制。而事实上，价格总是低估了资源真正的稀缺性，市场机制总是让较早年代的人享用更多的资源。

三，当新古典经济学考虑稀缺性问题的时候，它并不考虑未来的人类对资源的需要，不讲代际公平，因此总是寅吃卯粮、透支未来。

四，不为后人着想，不全是因为自私和短视，有时也是因为形形色色的“乐观主义”作祟。

其中的一种，是对资源储量的乐观：地球上的能源还多着呢，已探明和未探明储量还能用上好几百年，慌什么？但乔治埃斯库-罗根提醒大家区分可用能源（available energy）和可及能源（accessible energy），前者指只要可以取得，人类就可以利用的能源，比如石油、煤炭、天然气、风能都是可用能源，但闪电就不是。但可用能源未必都是可及能源。它们可能在地层的极其深处，远非人类的技术能力所能触及，而另一些是人类现有技术可以获取的，但是为了获取它们所需消耗的能源要比所能获取的更多，没有开采的意义，因此同样是“不可及”的。

另一种，是对技术的乐观，认为未来人类总能发明新技术来提高资源利用效率，并让原本不可及的资源变得可及起来。两相结合，地球上的资源就足够用到我们都不关心的遥远未来。对这种想法，乔治埃斯库-罗根试图用经济史实和建模分析来证明：在新技术提高资源利用效率的同时，经济增长（常常是新技术的结果）也在扩大使用资源的规模，正如过去一百年间，汽车引擎的燃油效率不断提高，但是汽车总数和使用量的飞速增长让各个时期的汽油消耗总量不断刷新。而另一方面，当新技术让更多资源变得“可及”的时候，也不意味着后人将因此得福，因为现在的人立即开始使用更多的资源。

资源消耗的另一面就是污染。有一种乐观主义叫做“先发展，后治理”，以为环境和生态就像钟摆，可以循环往复。乔治埃斯库-罗根说这是典型的机械论世界观和“线性思维”的表现。局部的污染或许可以治理，但治理也需要消耗新的能源和物质，到头来往往是用别处的和未来的污染来取代当下身边的污染，拆了东墙补西墙。

乔治埃斯库-罗根涉险进入陌生的领域，把“熵”的概念引入经济学，不是为了把它作为一根能解释一切的魔术棒，而是试图在两个层面改变主流经济学的心智，带它走出沉湎物欲、不知忧患的“白银时代”。在一个层面，他用热力学规律来挑战新古典经济学的力学世界观、“永恒进步”的乐观主义，呼唤一种考虑经济的长期可持续性，承担对未来的责任的经济伦理。在另一个层面，他试图揭示主流经济思想如何让熵增的速度不断加快，即便有着种种节约资源、保护环境的美好愿望，但熵增的加速还是和熵增本身一样不可逆转。

2014年的科幻大片《星际穿越》讲的是人类因为农业生物多样性的丧失而不得不背井离乡的故事

透过熵经济学的棱镜看，地球上很多划算的生意是亏本的。其中最不经济的当数现代农业，因为它原本是人类唯一可以直接利用太阳能而不消耗地球能源的产业，却在一个世纪前开始逐渐抛弃太阳，依赖化石能源。一战后为了盘活炸药产能而生产出来的化肥，开启了化石能源农业中取代太阳的历史，而如今，农药、除草剂，以及漫长的全球供应链中都充溢着石油。眼下，用LED灯管和营养液在封闭厂房里催熟作物的“植物工厂”又开始受到热捧，试图在农业中彻底淘汰太阳。生产食物所消耗的能量，远远超过食物所蕴含的能量，这不仅意味着巨大的能量赤字、资源赤字，还带来巨大的环境赤字。与此同时，工业化生产追求资本与技术的密集，趋向产业的集中，因而它只会日益大工业化，消耗更多的能源，制造更多的污染，带来更高的公共健康风险，冲击更多农村人口生计，抹掉更多的生物多样性，留下更有限的食物消费选择。

如果“熵”（乔治埃斯库-罗根意义上的）是紧迫的现实，你不能指望用白银时代的心智去应对它。

本文发表于微信公众号“谷声Gusheng”，原标题为《未来的世界是银子的，但不是白银时代的》，澎湃新闻经授权转载，略有删改。