如果我们需要考虑的仅仅是热力学第一定律，那我们滥用那万世不竭的能源也没有什么奥妙了。然而我们知道世界并非如此。比如我们烧掉一块煤，它的能量虽然并没有消失，但却经过转化随着二氧化硫和其它气体一起散发到空间中去了。虽然燃烧过程中能量并没有消失，但我们却再也不能把同一块煤重新烧一次来做同样的功了。热力学第二定律解释了这个现象。它告诉我们每当能量从一种状态转化到另一种状态时，我们会“得到一定的惩罚”。这个惩罚就是所谓的熵。
熵是不能再被转化作功的能量的总和的测定单位。这个名称是由德国物理学家鲁道尔夫·克劳修斯于1868年第一次造出来的。但是年轻的法国军官沙迪·迦诺却比克劳修斯早四十一年发行了熵的原理。迦诺在研究蒸汽机工作原理时发现，蒸汽机之所以能做功，是因为蒸汽机系统里的一部分很冷，而另一部分却很热。换一句话说，要把能量转化为功，一个系统的不同部分之间就必须有能量集中程度的差异（即温差）。当能量从一个较高的集中转化到一个较低的集中程度时（或由较高温度变为较低温度），它就作了功。更重要的是每一次能再作功的能量就减少了。比如河水越过水坝流入湖泊。当河水下落时，它可被用来发电，驱动水轮，或作其它形式的功。然而水一旦落到坝底，就处于不能再作功的状态了。在水平面上没有任何势能的水是连最小的轮子也带不动的。这两个不同的能量状态分别被称为“有效的”或“自由的”能量，和“无效的”或“封闭的”能量。
熵的增加就意味着有效能量的减少。每当自然界发生任何事情，一定的能量就被转化成了不能再作功的无效能量。被转化成了无效状态的能量构成了我们所说的污染。许多人以为污染是生产的副产品，但实际上它只是世界上转化成无效能量的全部有效能量的总和。耗散了的能量就是污染。既然根据热力学第一定律，能量既不能被产生又不能被消灭，而根据热力学第二定律，努力只能沿着一个方向——即耗散的方向——转化，那么污染就是熵的同义词。它是某一系统中存在的一定单位的无效能量。
就在我们再回到起了“熵”这个名称的克劳修斯那里。他意识到在一个封闭系统里，能量水准的差异总是趋向于零。任何人只要把烧红了的火钳从火堆里取出来，他就会注意到这个使克劳修斯得出熵的定律的现象。当一把烧红了的火钳被从火中取出时，我们很快注意到火钳开始冷却，而周围空气的温度却开始上升。这是因为热量总是从温度高的物体流向温度较低的物体。经过足够长的时间后，我们碰一下铁钳，然后用手感觉一下周围的空气。啊！它们的温度完全一样了。专家们把这种没有任何能量级别差异的状态叫做能量平均状态。水在平面时就处于这种状态。在这两种情况下，冷却了的铁钳与平面上的水都不能再作有用的功了，它们的能量是封闭或无效的。但这并不是说人们就不能重新用水桶把水从坝底提到坝顶再让水落下来，或者把火钳再一次加热。然而这两个过程又将进一步消耗新的自由能。
能量平均状态时熵值达到最大的状态，那时将不再有任何自由能量来进一步作功了。克劳修斯在总结热力学第二定律时说：“世界的熵（即无效能量的总和）总是趋向最大的量的。”
我们地球上有两个有效能量的来源：一个是地球本身所蕴藏的能量，另一个是太阳能。经济学家赫尔曼·戴利对两者之间的区别作了如下的解释：
地球本身的能量贮备有两个来源：一种是在对人类有意义的时间内可以再生的能源，另一种是只在地质学意义上的时间内可被再生，因而对人类来说只能被看成是不能再生的能源。地球上熵值较低的能源贮备可以分成能量与物质。地球本身的能源与太阳能都是有限的。地球上不可再生的能源是有限的，地球上可以再生的能源也是有限的，而且一旦消耗殆尽，它们也会变成不可再生的能源……太阳能虽然就其总能量而言是永不枯竭的，但按其到达地球的速率和形式而言，却又是十分有限的了。
虽然太阳能量的总和每秒钟都在递减，然而远在它的熵达到最大值之前，地球上的能源早已告罄了。
每当你点燃一支香烟的时候，世界上的有效能量就减少了一点儿。当然就象我们已经指出过的那样，在一段孤立的时间内的一个特定场合，我们可以逆转熵的过程；但我们同时却必须消耗更多的能量，并使整个环境的熵的总值进一步增加。这点对工业回收有特殊意义。许多人相信，只要我们发展适当的技术，那么我们所用过的一切东西都是可以被完全回收并再次使用的。其实不然。虽然更为有效的回收技术对我们这个星球的生存的确有着十分重要的意义，然而要做到接近100%的回收是不可能的。目前绝大多数金属的平均回收率为30%。而且回收过程中废旧材料的收集、运输和处理都要消耗额外的能量，导致同一环境里熵的增加。
我们还必须反复强调，地球上物质材料的熵也是再不断增长，并将最终达到最大值。这是因为地球相对宇宙来说是个封闭的系统，也就是地球虽然能与周围的环境交换能量，但它却不能与之交换物质。除了偶尔陨落的一颗流星和微乎其微的宇宙尘埃之外，我们这个星期在宇宙中是一个封闭的子系统。经济学家尼古拉·乔治斯库-罗伊根在回答那些错误地认为太阳传递给我们的能量能产生物质的人时说过：“即使是宇宙间最奇妙的机器也不能‘仅仅’从能量中大量地产生出物质来；相反，大量的物质倒是在不断地转化成能量。”关键就是太阳本身并不能创造生命。你可以从现在就让太阳光照进一只空玻璃瓶，可是直到太阳系寿终正寝，玻璃瓶里也不会出现任何生机。要让生命茁壮成长，太阳就必须与地球上由矿物质、金属和其它物质组成的封闭系统相互发生作用，并把这些物质转化为生命所需的养料。这种相互作用加快了构成地表的有限物质的耗散。每时每刻，山岳都在被磨损，地表在被侵蚀。这就是我们为什么会最终发现即使是可以再生的能源从长远看也是不能再生的。世界上的生物生老病死，繁殖后代，使地球的熵值不断增加，这就意味着未来生命能享有的物质日益减少。
每个农民都懂得，即使有再生技术和充足的阳光，也不可能在同一块土地上年复一年永无止境地种出同样数量的牧草来。今天长出的每一茎青草，都意味着将来同一个地方将少长出一茎青草来。这是因为地表与其它一切东西一样，也是熵的流程的一个部分。它含有青草生长必不可缺的有机物和无机物。然而表土的存在是暂时的，它以岩层和有机的排泄物开始，而最终又化为尘埃随风而逝，或者变成沉积物被冲入大海。也就是说，表土并不是地球表面永恒的附着物，而只是某一形式的物质聚集，是熵的流程的一个部分。在短期内（人类时间），只要土地侵蚀的速度慢于大自然把岩层和有机排泄物风化成表土的速度，那么我们就可能把表土维持在接近稳定的状态。然而即使在短期内，由于风暴、干旱、水灾等自然力的作用以及人类活动的干预，土壤侵蚀的速度往往要高于大自然恢复表土的速度。对土地的过度开发以及生态系统得毁灭常常引起地表的侵蚀，使土壤失去矿物质，结果使某地区表土熵值剧增。恢复12英寸的表土所需要的时间可达整整1000年。很明显，在就人类有意义而言的时间内，地球表土的熵的增加是一个非常现实和持续的问题。物质在不断地耗散着。尼古拉·乔治斯库-罗伊根首先认识到了第一点：“在一个封闭的系统里，物质的熵最终将达到最大值。”
这对我们大多数人来说都是一个很难接受的事实，因为每个孩子在学习生物基本原理时都被告知自然界一切物质是在不断循环再生着的。这一点并没有错，因为它说的只是物质既不能被创造也不能被消灭，是热力学第一定律的重复而已。然而不幸的是人们往往忽略了热力学第二定律。而这一定律告诉我们，物质虽然可以循环再生，但必须以一定的衰变为代价。比如我们从地底下挖出一块金属矿石并将它冶炼成一件餐具。在餐具的使用期内，由于磨损，金属分子不断地离开这件餐具。这些离开了餐具的金属分子并没有被消灭，它们最终又回到了土壤中。但它们现在是零零星星地散失在土地里，而不是处于一种聚集状态，因而已不能再象原来那块金属矿石一样被有效地使用了。也许我们可以找到一个方法来回收这些四处散失的金属分子，但在同时我们又要付出熵的更大增加的代价。我们必须安装一部机械装置来收集这些分子，还要动用新的能源来启动这个装置。机械装置本身又来自地表里的金属矿石，而它在回收其它零星金属分子时又会磨损，又要损失自身的金属分子。同时，回收装置所耗费的能量又使熵有所增加。
当有效能量高罄时，我们称之为“热寂”。当有效物质用尽时，我们称之为“物质混乱”。两者导致的都是熵，都是物质与能量的耗散。结果它们的集中程度降低，作有用功的能力也降低。
有些科学家争辩说，经过很长的时间，太阳能够对地表起一定作用，使消散了的金属分子又重新回到聚集的状态中去。这在统计数字上也许是可能的，但对于人类却无济于事，因为这个过程是用地质学上的时间来衡量的，也就是说要花好几十亿年的时间。然而在短期内，在一些特定的地理区域里，能源与物质的增加则是实实在在的现象。
熵的定律既要我们去感觉，又要我们去领会。这个定律的精髓就是现实世界的精髓，因此要掌握它的真正涵意就同时也需要运用人的直觉。所以我们不妨也从其它角度来看一看这个定律。
我们已略微谈到另一种讨论熵与能量级别的方法，即集中程度。为什么当你打开一瓶香水时，香气就会溢出瓶子，不一会就弥漫到了整个房间呢？我们再打开一扇窗通向一间更大屋子的门。几分钟后我们会发现两间屋子都能嗅到香气，而是已不象原先只在一间屋子里那么浓郁了。贝特兰·罗素解释说：
每当在一个区域聚有大量能量，而邻近区域能量却较少时，能量就呈现出从这个区域向邻近区域流动，直至达到平衡。这也许可以说成是趋向民主的过程吧。
这也是一种理解热力学第二定律的方法。能量总是从集中程度较高的状态（如香水瓶里）转移到集中程度较低的状态（两间屋子里）。在这一过程中，自由的或有效的能量被用完耗散（即香水失去香气）。如果你仔细观察香水分子的话，你会发现在瓶子里的时候，香水分子以难以置信的高速度互相冲击着。可是一旦从瓶子里溢出以后，这些分子就任意地向更大的空间发散开来。它们互相碰撞的机会大大减少，最后均匀地分布在整个房间里。
历史上有过许多人企图找到一个逃避熵定律的方法，甚至有不少科学家和哲学家们乐
此不疲。对熵定律提出了迄今为止最有影响的挑战的是十九世纪后期的两位很有威望的科学家：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦*和路德维希·波尔茨曼**。因为他们两个人提出的责疑最后反而进一步证实了热力学第二定律，因此有必要在这里提一下。
麦克斯韦提议说，一个能够识别处理单个分子的小妖也许可以打散热力学第二定律。这个小妖我们至今还从未有幸相遇，这并不重要；这个论点还是很有意思的，因为它至少表明了科学家们为了战胜热力学第二定律是如何的不遗余力。
麦克斯韦提出了这样一个设想。把一个封闭容器分为两个部分，中间用一道小门隔开。这个与外界彻底隔绝的容器里充满了“温度均匀”的气体。根据熵的定律，在均匀的温度下是不能作功的，于是麦克斯韦就另辟蹊径。他在那道小门边安排了一个小妖。这个小妖目光炯炯，能识别分子。它让高速运动的分子从左边部分进入右边部分，又让低于常速运动的分子从右边进入左边。“既然高速运动的分子与高温对应，而低速运动的分子又与低温对应，那么右面部分的气体温度就会上升，左面部分的气体温度就会降低。”现在该不言自明了吧？“一旦建立了温差，那就可以用它来驱动热机作功了。”
麦克斯韦建议从熵的最大值，即能量的绝对平均状态开始，不用任何外界能量来逆转熵的过程。这样一来他就将打破热力学第二定律了。很明显，在现实生活中我们永远也找不到麦克斯韦的妖。但我们先不必打扫麦克斯韦的兴，姑且假定能找到这么一个小妖愿意效劳。这么一来就能打散热力学第二定律了吗？斯坦利·安格里斯特与劳伦·赫普勒在《德克萨斯季刊》上撰文论证了麦克斯韦妖对熵的定律也是无能为力的：
（麦克斯韦）假定他的小妖能识别分子运动的速度（速率与方向），并能见机行事……当小妖窥入充满着均匀温度的气体的封闭容器的两个部分时，均匀的辐射使它什么也看不见。容器里的均匀度使它能察觉到热辐射及其消长，但它却看不见任何分子……于是我们得出结论，认为他的小妖需要一定光源来打破容器中辐射的平均状态。所以我们就给他一定光线来识别分子。灯光把高质量的能量带入了容器系统，从而使小妖管好小门把高速运动与低速运动的分子分开。虽然这个小妖能使气体的秩序增加（从而降低它的熵），然而光源的混乱度与熵却有了更大的增加。如果把光源、小妖以及气体作为一个系统来看，那么正如热力学第二定律所要求的那样只会使熵的总值增加，从而使永动机成为泡影。
麦克斯韦的这个设想结果只证明了“不付出代价就什么也得不到，就连东西也看不清”。
麦克斯韦对熵定律的挑战是不能忽视的。这一点尤其能反映科学家们是如何执迷不悟地拒绝承认熵定律对科学、哲学以及这个星球上的生命的深刻意义的。
如果麦克斯韦是在想入非非的话，那么路德维希·波尔茨曼则有些不自量力了。他不甘落后，一心要把经典物理学从熵的定律的围困中解救出来。波尔茨曼的“h-定理”经过巧妙伪装，似乎与热力学第二定律并无二致，实际上又去除了它的锋芒。波尔茨曼承认在一定程度内熵定律是合理的。他虽然也认为在一个封闭的系统里熵值是增加的，但却不承认这是绝对的。他认为“可能”这个说法比“肯定”的说法更为合适，并企图由此把熵定律改造成概率论或统计学定律。波尔茨曼实质上是在说能量从较低级状态转换为较高级状态虽然可能性不大，但不是完全不可能的。我们有必要搞清楚波尔茨曼的观点，因为这个观点至今还被许多科学家所奉行。亚瑟·爱丁顿爵士在论及波尔茨曼的概率定理在现实世
* 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（1831—1879）苏格兰物理学家，对电磁学理论有很大贡献。——译者
**路德维希·波尔茨曼（1844—1906）奥地利物理学家，曾提出了能量分布的物理原理。——译者
界里实现的可能性时一语击中了要害。他假定有一个被隔成大小相等的两个部分的容器。一个部分充满气体，另一部分是真空的。一旦打开容器中间的隔板，空气就开始向真空部分流动并均匀地充斥了整个容器。爱丁顿承认所有这些亿亿万万个空气分子经过各自的随机运动在将来的某一时刻可能又会一下子重新进入容器的一个部分。但这种可能性有多大呢？爱丁顿下了这么一个结论：
如果有一群猴子在打字机上乱蹦乱跳，它们也“可能”会碰巧写出大英博物馆的所有藏书。然而就是这样的可能性，也要比分子回到容器中的一半的可能性大得多。
尼古拉·乔治斯库-罗伊根的说法更是一语中的。他对统计热力学的批判把焦点直接对准了机械论模式与熵模式之间的论战，因此他的观点值得我们详细援引：
然而必须承认，普通人往往会被物理学家所鼓吹的所谓统计力学或者被更加堂而皇之地称作统计热力学的科学引入歧途，最后相信熵的定律是可以被悄悄打破的。这种科学的存在本身就表明了人们是如何不顾所有证据，仍然在顽固地企图找到一种只包含运动的现实。路德维希·波尔茨曼推销他的热力学的可悲举动，就是这种怪癖的症状之一。他的热力学以一种刻板的力学原理同无常的概率原则的杂交为基础……根据这门新的科学，一堆灰烬也可能重新烧热锅炉，而一具尸体也满可以从地上爬起来，把生前的顺序倒过来再活一次。只是这些事情的概率是微乎其微的。统计力学的鼓吹者们坚持认为，我们之所以从未亲眼见到这些“奇迹”的发生，只是因为我们还未观察过大堆大堆的灰烬或尸体罢了。
我们已经从能量由有效到无效状态的转化，以及从较高到较低集中程度的转化这两个角度观察了热力学第二定律。还有一个认识热力学第二定律的方法，它也是最为深刻的一个方法。熵的定律同时也说明了在一个封闭系统里，所有能量从有序状态向无序状态转化。当熵处于最小值，即能量集中程度最高、有效能量处于最大值时，那么整个系统也处于最有序的状态。相反，熵为最大值、有效能量完全耗散的状态，也就是混乱度最大的状态。
这一点可以在我们的日常生活中得到佐证。如果没有外界作用，那么物体是不会自动趋于井井有条的状态的。每个打扫过房间或在办公室工作过的人都知道，如果东西不加收拾，那么它们就会越来越乱。而要使物体重新归于秩序那就又要进一步花费能量。拿一叠按花色和顺序排列的纸牌来说，这一叠纸牌正处于最有序、熵值最小的状态之中。现在把纸牌洒在地板上，使纸牌随机地进入混乱状态。再把纸牌从地板上收拾起放回到原来有序的状态中去，耗废的能量比散开纸牌所需的能量要多得多。
我们应该强调某处发生熵的逆转，都必须以周围环境的总熵的增加为代价。这是因为每个发生一件事情总会有一定能量被耗散，并不能再被利用了。耗散了的能量就加入了以往事件所耗散的能量的行列。这对社会来说意义十分重大。安格里斯特与赫普勒写道：“每次在一定地点由人力或机器造成的熵的减少都伴随着周围环境的更大增值，从而保持了熵的总值的必要增加。”
阿尔伯特·爱因斯坦曾经苦思冥想：哪一条科学定律是当之无愧的最高定律。最后他下的结论是：
一种理论前提越为简练，涉及的内容越为复杂，使用的领域越为广泛，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。
2.2宇宙学与热力学第二定律
每当科学家们认真思考热力学第二定律时，他们最终总会遇到一个熵定律的使用范围到底有多广的问题。例如熵定律是否适用于构成宇宙的恒星与银河系的宏观世界？实际上绝大多数的宇宙学理论都是以熵定律为基础的。早在1854年，一个叫本杰明·汤普森的科学家第一次找到了热力学第二定律在宇宙学上的意义。汤普森认为熵定律告诉我们：
在以往的某一段时间里，或者在将来的某一段时间里，地球都一定曾经是，或者又要变得不宜于现代生理结构的人类生存；除非对人进行手术，而根据现在物质世界进行的手术所遵循的规律，这是根本不可能实现的。
两年后赫尔姆霍茨系统地提出了后来成了典型的以熵定律为基础的宇宙理论。他的“热寂说”断定宇宙正在逐渐衰亡，宇宙的熵最终必然达到最大值，热寂必然会到来，那时所有的有用能量已被消耗一空，宇宙中再也不会有任何变化发生。宇宙的热寂相当于永恒的宁静。
如今流行最广的关于宇宙起源和发展的理论是大爆炸学说。这个设想最初由卡农·乔治·勒梅特*提出的。它假设一个密集的能源的大爆炸是宇宙的起源。当这个稠密的能源向外膨胀时，它的膨胀速度逐渐减慢，从而形成了银河系、恒星和行星。当这个能源继续膨胀、消散时，它越来越失去原来的秩序，最后达到最大值的熵，即达到了热寂的最终热平衡状态。大爆炸学说符合热力学第一和第二定律，它声称宇宙是以有序的状态开始，并从此不断地向无序的状态发展。如果这个理论有些似曾相识，那么也不足为奇。古希腊和中世纪基督教历史观与现代宇宙学家的宇宙历史观是有不少共同之处的。
令人费解的是，我们这些现代人一方面愿意接受相信宇宙以完美而开始，以衰亡混乱而告终的宇宙历史观，另一方面又顽固地坚持地球的历史却截然相反，是从混乱状态“逐步”走向有秩序的状态。这种自相矛盾是如此明显，以致后来有人企图回避熵定律而提出各种各样的宇宙理论也就不足为奇了。一种叫做“持续创造说”曾风靡了好几年。1948年弗雷德·霍伊尔、托马斯·戈尔德以及赫尔曼·邦迪等三位年轻科学家提出，虽然宇宙是在明显膨胀，然而可以通过从“外界”输入负熵来避免热寂或熵的最大值。如果确实能够输入适当量的负熵来弥补熵的增值，那么宇宙就真的能万世长存，旧的银河系衰竭的同时，
新的银河系又形成了。这可真是一架宇宙永动机啊！因此，当宇宙的一些部分有所失，另一些部分又有所得，这就确保了整个系统的永存。遗憾的是，后来的科学实验证明了他们的设想是不合理的。在六十年代，天文学家们开始记录他们能收集到的宇宙中古往今来的一切无线电源。要证明“持续创造说”，那么他们就必须证明以前与现在的无线电源没有明显的变化。然而这个实验结果却给了“持续创造说”致命的打击。它显示了远古时代的无
* 卡农·乔治·勒梅特，比利时天文学家。他提出了大尺度空间随时间膨胀的概念，建立了勒梅特
宇宙膨胀模型。——译者
线电源要比现在多得多，这就证明了大爆炸学说与热力学第二定律，即宇宙正趋向于热寂，它的熵正接近最大值。
其它迹象也进一步证明了“持续创造说”的不合理性，并不断为大爆炸学说提供依据。人类所知的宇宙最远物体之一的类星体也同无线电源一样，现在已比过去大大减少。最后，A.A.彭齐斯与R.W.威尔逊两位科学家发现的“宇宙背景辐射”给了“持续创造说”极大的打击。“持续创造说”对宇宙的解释根本不能说明这个现象。*
后来还出现过其它的理论。比如，循环说认为宇宙在永无止境地膨胀、收缩，循环往复，既无开始，也不会终止。根据这个理论，最近的这次大爆炸只是已经发生过和将要发生的一系列大爆炸中的一次。当我们这个正在膨胀着的宇宙达到熵的最大值时，它又开始往回收缩，回到一个越来越有秩序的状态，直到整个宇宙被浓缩成一团如原子核那样的一触即发的物质。最后它又重新爆炸，向茫茫的深处膨胀开去。在现阶段，循环说还完全只是一种假说，科学家们几乎还没有做过任何实验来证实或反驳它的主要观点。目前我们只能肯定一点：对于我们这个小小的太阳系和地球，熵定律仍然是“自然界一切定律中的最高定律”。
2.3时间、形而上学与熵
熵定律的最重要之处莫过于它对时间的定义。圣奥古斯丁曾经写道：“无人问我时，我
深知何为时间；一旦要我解释时间，我却一无所知。”机械论世界观的时间概念与熵的世界
观的时间概念截然不同。经典物理学的时间是可以沿着两个方向中的任何一个方向进行的。既然牛顿的那些原理是建立在数学基础之上的，那么运动物体的每一个变化，至少在理论上是可以被逆转的。假如我们把一段记录弹子球相互碰撞的影片装反了来放一遍的话，那么即使顺序完全颠倒了，也会显得合情合理。如果我们只考虑牛顿概念中的简单的运动物体，那么就完全可以有正的时间与负的时间。然而一旦我们把一段拍摄尼亚加拉大瀑布一泻而下的片子也倒过来放，那时一切都会显得荒唐可笑了。这么一来水就会从底下向瀑布顶上流去。虽然牛顿建立在数学上的模式告诉我们，理论上水是可以从底下向瀑布顶上流去的，然而我们知道这不可能发生。热力学第二定律解释了这一点。
“时间不等人”，“时光流逝”，“时间不会倒走”，确是至理名言！这些格言说的是我们所体验的时间是不可逆转的。时间流逝的方向只有一个，那就是向前。这种向前的方向反过来也是熵的变化的一个功能。时间体现了能量从集中状态到耗散状态，从有序状态到混乱状态的变化。如果熵的过程是可以逆转的，那么过去发生的一切都可以挽回。用加尔文勋爵**的话来说：“泥浆会重新聚成砾石，而砾石则又会再度回到它们原先崩塌的山峰上去。”
* 大爆炸理论提出后，一些科学家顶言大爆炸后宇宙中原初的辐射达到热平衡，必定还残留着背景辐射。1964年，美国贝尔电话公司的彭齐斯和威尔逊在装配卫星通讯天线时发现总有一种原因不明的“噪声”干扰。他们发现这是一种消除不掉的噪声辐射，相当于3.5K的温度。这种辐射不可能来自任何特定的辐射源，只能是一种宇宙辐射。后来，普林斯顿大学的迪克与他们共同确认这种宇宙背景辐射就是“原始火球”的残余辐射。这样，宇宙背景辐射就为大爆炸说提供了有力的依据。
** 威廉·汤姆生·加尔文，英国物理学家，生前在热力学等领域有一定建树。——译者
时间永远向前运动，因为能量本身永远从有效状态转化为无效状态。我们不断意识到
我们周围世界的熵的变化。我们的朋友一个个衰老死亡。我们坐在火堆旁，看着火苗慢慢燃尽，只留下灰白色的灰烬。我们历经沧桑变迁，而这个经历就是熵定律的展开。这就是不可逆转的能量耗散过程。当我们问道“世界的时间都要用完了吗？”，我们等于在说通过对一件接着一件事情的展开我们体验到了时光的流逝。每当发生任何事情，世界上的能量就有一次耗散，熵的总值就有一次增加。说时光就要流逝完就是说世界的有效能量将要告罄。亚瑟·爱丁顿爵士说：“熵是时光之箭。”
古代希腊与中世纪基督教的世界观认为历史是一个从秩序转化为衰亡运动过程，这种世界观反映了当时人们是怎样理解时光之箭与熵的过程的真实方向的。目前的牛顿力学世界模式忽视了熵定律所反映出来的现实，从而制造了一个假象，似乎时间是世界上的一个独立过程，能脱离自然的运行而独立存在。这种时间对自然的异化始于笛卡儿的这一设想，即世界是通过人与自然彻底隔离开来而组成的。科学研究方法的关键就是在观察者与被观察的事物之间建立起彻底的中立，以便操纵自然，使之服务于人类的物质利益。
由于采用了这样一种把人与自然彻底隔绝开来的认识世界的方法，人们的意识就与时间、生命和熵的过程的真正关系相脱节了。认识到了这一点，我们就不难理解洛克他们怎么会建立起一种与现实世界的真正活动截然相反的世界观来。熵定律明确表明自然万物只能从有效状态转化为无效状态，但洛克却反其道而行之，声称自然中的一切切事物如果不被人类占有并转化成有使用价值的东西，那么它们就始终处于荒废之中。洛克以及其它机械论世界观的大师们鼓吹我们的世界实际上正从混乱状态“走向”有序状态。他们的时间观认为人们改造自然的速度越快，人类进步就越大，世界就日益秩序井然，我们就赢得更多的时间。
这是一种完全颠倒的时间观和历史观。我们前面已经说过，只有在能作功的可用能源还存在的前提下，时间才能存在。已经逝去了的真正时间的数值是已被耗尽了的能量的直
接反映。随着宇宙中可用能量的消耗，发生的事件日益减少，这就意味着剩下的“真正”的时间越来越少了。最后宇宙达到了热寂的平衡状态，任何事情也不再发生了。既然没有任何变化可以发生，那么我们所体验的时间也就不复存在。因此世界上能量消耗越快，可能发生的事情剩下的也就越少，世界上所剩下的时间也就相应地越来越少了。也就是说如果我们增加能量的消费，我们不但不能节省时间，而且会更快地失去时间。如果下次有人问你多花了这些能量而能省出多少时间的话，你就应该想一想熵定律与时光之箭，再想一想400多年来我们形成的这种奇怪的世界观。
关于熵与时间还有一个方面也值得我们注意。熵定律虽然向我们展示了时间的方向，却没有说明它的速度。熵的过程实际上是在不断地改变着速度的。世界上每发生一个变化，熵值都会增加——然而有时增加得快一些，有时慢一些。世界上有多少婴儿呱呱落地，多少棵青草枯萎衰亡，多少辆汽车开出工厂，降雨量多少，风有多强，以及海浪拍打着海岸
时多少块鹅卵石被冲刷成沙土，所有这些都决定着熵的过程的变化速度。
是历史有其注定的不可改变的进程，还是人类能够运用一定的自由意志来影响其发展，这是人们一直争论不休的问题。熵定律比其它任何理论都更有说服力地解决了这个问题。就决定时间的方向性而言，热力学第二定律为我们规定了我们必须遵循的界线。我们无法逆转时间或熵的过程，那是早已定了的，然而我们可以运用自由意志来决定熵的过程的发展速度。人类在这个地球上的一举一动都直接影响到熵的过程的缓急。我们可以通过对自身生活与行为方式的选择，决定世界上有效能量的耗散速度。在这一点上，科学与形而上学、伦理学可以说是殊途同归的。在本书后面的章节里我们考察技术和经济理论的性质时，我们将要认真探讨人类自由意志、决定论和熵的过程之间的联系的全部涵义。
2.4生命与第二定律
如果世界上熵的总值是在不断增加，那么我们如何来解释生命过程呢？毋庸赘言，生物呈现出了很大的秩序。进化本身就代表着日益增长的秩序的不断积累。谁也不会否认，当一个婴孩渐渐长大，他体内贮存的能量也就与日俱增了。每当我们观察动植物时，我们为那成亿个分子竟然组织得如此井然有序而感叹不已。那么是不是说生命现象就违反了热力学第二定律呢？其实不然。科学家们多年来一直迷惑不解，但现在他们终于也承认生命与世界上其它东西一样，也不能逃避熵定律的铁掌。哈罗德·布卢姆在一本叫《时光之箭与进化》的书中对这个问题作了开拓性的研究。他写道：“有机体的生长所体现的熵的微小的、局部的递减，都伴随着宇宙总熵的更大范围的递增。”
生物通过从周围环境摄取自由能量，能够朝着与熵的过程相反的方向发展。这种自由能量的最终来源是太阳。一切动植物依靠太阳而生存——有些直接依靠太阳，就象进行光合作用的植物，而有些又是间接依靠太阳，比如食草动物和食肉动物。诺贝尔奖获得者、物理学家欧文·施罗丁格曾经说过，每一个生物的生存都必须“不停地依靠它所在环境的负熵……一个有机体赖于生存的是负熵；它不断地从环境中摄走秩序”。
换句话说，向着平衡状态的发展是所有生物的自然趋势。我们的一举手一投足一动念，都在不断地耗散着能量。为了防止我们把自身消耗殆尽而达到死亡这个平衡状态，我们需要从周围更大的环境中得到自由能量（即负熵）的补充。不相信这一点的人可以去观察一下死尸。人死后才几个小时，人体就开始完全崩溃，彻底地耗散到一片随机的混乱中去了。
科学家们之所以绞尽了脑汁还是想不出如何让生命系统与热力学第二定律统一起来，是因为平衡态热力学考虑的是封闭系统，它只能与外界交换能量，不能交换物质。但生命系统却是开放系统，它不仅能与外界交换能量，而且也能交换物质。只有生命还未中止，那么生命系统就不会达到平衡状态，因为那就意味着死亡。因此生物就必须通过不断地摄取他们周围的有效能量来防止平衡状态的到来。这样的状态称为“稳定状态”。如果物质与能量不再被补充到一个有机体中，稳定状态就要中止，有机体就滑向平衡状态，走向死亡。因此，对生命系统内部来说，重要的是自由能量的流通而不是熵。持这种观点的科学叫非平衡态热力学。虽然非平衡系统与平衡系统不能同样对待，但我们会发现它们与热力学第二定律的宗旨是一致的。
贝特兰·罗素说过：“每一个生命物体都仿佛一个帝国主义者，它竭尽全力要把它所处的环境转化到它自身以及它的后代身上去。”在这个掠夺能源的过程中，这个星球上的每一个生命都在耗费着能量。它让能量流过自身系统，至少使其中一部分的能量将来不能再作功。而且毫无疑问，即使是最小的植物也要靠制造整个环境的大混乱来维持自身的秩序。植物是通过光合作用来生存的，而所谓光合作用，不过是从阳光中汲取负熵而已。在光合作用时，只有小部分太阳能被吸收利用，其余都耗散了。植物体内熵的减少是很小的，而整个环境能量的损失是巨大的。
常见的食物链能更形象地说明熵的增值。化学家G.泰勒·米勒用一个非常简单的食物链例子来说明这个问题。这个食物链由草、蚱蜢、青蛙、鲑鱼以及人类组成。根据热力学第一定律，能量是不会减少的，然而根据第二定律，食物链的每一个环节都要把有效能量转化为无效能量，因此使整个系统损失更大的秩序。事实正是如此。这个过程的每一个环节——如蚱蜢吃掉青草，青蛙吃掉蚱蜢，鲑鱼又吃掉青蛙——都要损失一定的能量。米勒说在弱肉强食的过程中，“大约有80%—90%的能量被完全浪费并以热量形式损失在环境中了”。被吸收的能量中只有10%—20%留在肉食动物的身体里，被转化到了食物链的下一个环节。想一想为了使一个生物种类不致陷入最大值的熵，那需要多少个比它低一等的生物个体啊。“一个人每年需要吃掉300条鲑鱼，这些鲑鱼要吃掉90,000只青蛙，这些青蛙要吃掉2,700万只蚱蜢，而这些蚱蜢要吃掉1,000吨青草。”
因此，一个人要维持较大“秩序”状态，每年就要耗费2,700万只蚱蜢或1,000吨草所蕴藏的能量。那么我们对于每一个生物只依靠整个环境的大混乱（或能量耗散）来维持自身秩序这一点还有什么可以怀疑的呢？
能量不断地通过生命有机体；它进入有机体系统时处于较高的级别，而离开同一系统时就处于更加混乱的状态中。有机体通过从周围环境里吸取负熵来生存，这种生存斗争的胜负取决于有机体获得能量的本领。阿尔弗雷德·洛特加是第一位谈到能量流通与生物进化的生物学家。他说，就摄取与利用有效能量而言，每一个生命种都可以被看作是一种“转化器”。每个转化器或有机体都有一套从外界取得能量的手段。
洛特加认为，“眼睛、耳朵、鼻子、味觉乳突和指尖的触觉乳突等主要感觉器官与大脑和嘴的紧密联系，向我们说明了同一个道理。”这个道理告诉我们有机体是生来的能量采集者与转化者，不然他们就无法生存。洛特加提出，从进化观点来看，自然选择偏爱那些能够“利用未耗尽的物质和有效能量……来增加自身系统的总物质，提高物质和能量经过自身系统的流通速度”的那些有机体。
洛特加那种自然选择偏爱能使能量最大程度地流过自身的生物的观点，已经被人（甚至包括他自己）几度修正。目前广为流行的理论认为，最大程度的能量流通是生态系统发展早期生物的共同特征。然而当某生态栖息地生物种类的密集程度越来越高时，这些生物种类被迫通过更有效地使用较小规模的能量流通来适应环境的最大负载能力。早期的能量流通阶段通常被称为殖民阶段，而后期的最小能量流通阶段被称为极点阶段。
人类从总体上来说还未脱离殖民阶段而进入极点阶段。人类，特别是高度工业化社会，还在继续为增加人体和社会组织的能量流通来组织人类活动。当今的一个全球规模的人类危机是过渡危机。在下一阶段，人类将过渡到极点阶段，他们为把人体和社会过程的能量流通减少到最低程度而组织人类活动。如果人类执迷不悟，那么他们将遭受以往那些没有完成过渡的生物种类所遭受的命运。生命路途上灭绝了生物种类比比皆是，而在长长的灭绝者名单上再添上一位并不是太难的事情。
我们已习以为常地认为生物进化就是进步。然而我们现在发现在进化之链中，越是高级的生物，就要把越多的能量从有效状态转化为无效状态。进化过程中，越是新的种类就越为复杂，它转化有效能量的能力就越强。然而真正让我们难以接受的，是意识到进化之链中越是高级的生物，它的能量流通就越大，它给宇宙带来的混乱也就越大。
熵定律向我们表明，进化过程耗散着对地球上的生命有用的总能量。然而我们的进化观恰恰相反。我们相信进化神奇地在地球上创造着更大的价值和秩序。只是我们在环境的耗散和混乱变得如此显而易见，我们才开始重新反省我们的那些进化、进步和创造物质财富的观念。后面还将更详细地讨论这一点的涵义。
进化意味着建立起秩序越来越大的孤岛而必然带来更大混乱的海洋。在这一点上人们尽可以各持己见，但却无法回避这个问题。没有任何生物学家或物理学家还会再否认这个真理。现在问题是谁愿意站出来在课堂上或大庭广众面前承认这一点。
如果你觉得遭了当头一棒，关于进化论的说法太令人沮丧，那只是因为我们大家都在现存的世界观里已陷得太深，以致对其它的思想方法都不能理解。但只要我们拒不承认热力学第二定律是生命和进化的基础，那么我们就无法完成从殖民阶段到极点阶段的过渡。
2.5外部工具与能量
虽然一切生物都在为从环境中摄取更大的能量而不断竞争，然而拥有外部手段来完成这个任务的却只有人类。其它生物只能依靠它们自身器官——它们的眼睛、耳朵、鼻子、牙齿与爪子等等——来收集能量，而人类则凭借更加发达的神经系统和大脑制造了各种各样的工具，从而有效地扩充并发展了他们的器官。科学家和人类学家把它们成为外部工具，以表示它们与我们那些与生俱来的人体器官有所区别。
我们所说的外部工具包括人类用来从环境中获取、转化并处理有效能量（或负熵）的所有工具。我们制造了机械装置来从环境中榨取能量，筑起楼房来保持热量以供取暖。我们修路筑桥并设计出各种交通工具来输送能量。我们还发明了语言、风俗、经济组织和政府机构来有效地组织能源的处理与分配。
这些体外工具的所有活动构成了人类文化的很大一个部分。社会发展归根到底就是建立区域或秩序，从而维持人类生存。既然人类与其它生物一样，依靠自己维持能量流通的能力来生存，那我们的文化就起着一个用来从周围环境摄取能量的工具作用。因此热力学第一定律与第二定律就成了每种文化与文明的最高运行法则，就象它们是宇宙的最高定律一样。相信我们能把这两个定律拒之门外，就象相信我们的生理系统能够在没有能量不断流通的情况下生存一样地危险。
如果我们把一种文化中的所有复杂活动加以抽象化并分门别类，我们会发现转化、交换和排除是其中最重要的三项活动。人们总是为其中的某一项活动而忙碌。有时我们确实很难辨认这些过程的本来面目，因为它们已同那些看上去与自然已经毫无关系的活动紧密相连了。但只要我们耐心地剥去几百年间积累起来的一层层文化装饰，那么我们就会发现社会活动的真实内容就是有效能量的不断转化、交换和排除。如果你觉得难以置信，不妨亲自试一下。花上整整一天来观察一下你接触到的一切东西，观察一下你所看到、听到、碰到、闻到的，以及你用掉、改变和交换的东西。然后对每一件东西沿着两个方向追根寻源：即追溯到它的原始状态，展望它的最终归宿。那么你会发现，所有东西将是以某种原材料（有效能量）开始，而最后又将以废物（无效能量）而告终。
能源是人类文化的基础，正如它是生命之本一样。因此每个社会的权力最终归于那些掌握了转化、交换和排除能量的外部工具的社会成员。社会的阶级划分、剥削、特权和贫困，完全取决于社会的能量流通渠道是如何建立起来的。谁控制了外部工具，谁就控制了能量流通渠道。他们就决定着社会分工以及各群体间的收入分配。
阅读一下近百年来政治学家和经济学家留下的无数论文会给人们一种奇特的感觉。那些出类拔萃的思想家们侈谈自然规律、社会契约、生产资料的辩证法以及权力的性质，却只字不提能量流通和熵定律。诚然，热力学第二定律的确直到十九世纪后期才发展成为科学体系，但并不是说这以前的科学家们就可以为自己开脱了。古希腊人和中世纪基督教学者们也没有提出熵定律，但他们却领会到它的真谛，并把它融化于他们的文化和世界观中。
当然会有不少政治学家和经济学家不大乐意看到熵的模式开始影响包括政治学和经济学在内的各门学科。可是几年后这一切当真发生时，被我们视为神圣的政治学和经济学的基本概念就会有重大改变。这个变化将会十分彻底，道理很简单，因为那些流行多年的谬误甚至已经引起了它们的法定继承人的怀疑。
熵的模式的产生，并不会使每门学科都陷入政治学与经济学那样的困境。很多人类学家早就认识到，某一特定环境的能源基础就是这个文化形成过程中的决定因素。他们划分历史的主要依据是人类组织环境的发式的变化。因此，分析一下这些历史阶段的鲜明特征以及把这些阶段贯彻起来的共同线索是很重要的。这条共同线索就是熵定律。
熵：一种新的历史框架
3.1历史与熵的分界线
法国有句古谚：逍遥自在的人创造不了历史。美国有句谚语说：需要乃发明创造之母。把这两个谚语放在一起，全部历史就不难理解了。历史学家会抗议说世界要复杂得多，这里有微妙的差别、细小的暗流和无意识冲动。阿诺德·汤因比*坚持认为历史是由一系列文化和环境的挑战与应战组成的。奥斯瓦尔德·斯宾格勒**会告诉我们文明的历史是一个从诞生、成熟到死亡的循环过程——就象生命本身一样。奥尔特加-加塞特***也会带着他的理论加入论争，把历史说成是一个使一切趋于同化的过程，在这个过程中少数个人的超凡的创造力被吸收同化，逐渐失去生命力。马克思则教导说，历史实际上是唯物的和辩证的，每个发展中的事物都包含着自身灭亡的种子以及将会取而代之的新生事物的胚芽。
* 阿诺德·汤因比，英国历史学家。他认为某一文明的幸存取决于它是否能成功地应付各种精神和物质的挑战。——译者
** 奥斯瓦尔德· 斯宾格勒，德国哲学家，著有《西方的没落》等书。——译者
*** 奥尔特加-加塞特，西班牙哲学家。——译者
我们没有必要拘泥于细枝末节。我们暂且承认这些先生都拼出了历史七巧板的某一部分。然而至于其它任何七巧板，如果我们不是事先知道七巧板代表着什么，那么要把支离破碎的历史碎片拼凑起来就十分困难了。熵定律与这两个谚语才是历史之谜的答案。从个人的角度来看一下历史，那么一切都会十分明朗了。如果你我对目前的生活感到心满意足，那么我们很少会想要让我们的生活方式有重大改变。何苦呢？俗话说：谁都愿意好景常在。
就个人而言，我们往往是生活中碰了钉子才想要变个样。个人危机，不得不反省的人生痛苦，以及试验完全是陌生的事物时的恐惧，我们都曾有过经历。然而只是在旧的方式不再有用的时刻，我们才会拼命寻找出路。我们会手忙脚乱地探索各种可能性，把我们的神经和感情系统整个地调动起来。我们好不容易找到了一、两条似乎是行之有效的出路，就紧紧抓住不放，至少要直到危机再次来临。
个人的历史与社会历史没有很大的不同。两种情况下知足而乐都标志空白阶段，而危机则标志创造阶段。不幸的是，大多数（但决非全部）现代历史学家提出的观点却与此相反。因此我们不得不先撇开我们的常识，看一看他们对这个问题的观点。
闲暇或剩余历史说认为，只有当人们创造了一定的财富剩余从而有足够的闲暇去思索、试验和调整的时候，人们的态度才会发生重大的改变。比如有人常常指出如果狩猎-采集型社会不是首先创造了一定剩余的话，是永远也不能过渡到农业社会去的。他们的理由是食不果腹的人“很难把资源投入到收获这一未来事件中去”。换句话说，饥饿的人是不会为了照料农田而一连五、六个月停止狩猎和采集的。
这个论点乍一听不无道理，却经不起仔细推敲。让我们假定一个狩猎-采集型社会成功地创造了一定的剩余。这就是说他们的环境里贮备着绰绰有余的动物和水果可以满足他们的各种需要。既然如此，那么他们还有什么必要去放弃他们的生活方式，有什么必要去掘地耕耘，从此过上一种凶吉未卜的生活呢？万事如意之时谁也不会想去改变他们的生活方式的——除非他们疯了。既然我们都不会提出一种“疯人”历史观，那么闲暇或剩余历史说的模糊的思想方法一定是落实在别处无疑了。毫不奇怪，这种思想方法可以追溯到机械论模式。现代的世界观认为，历史是一个不断进步的过程，在这个过程中每个时期的财富剩余为发明新的工具和技术提供必要的剩余时间。这些新的工具和技术反过来又创造了更大的财富剩余，为进一步发明更高级的工具和技术赢得更多的时间，如此等等。世界机器被不断地精简、改进、扩大，而我们的生活也就蒸蒸日上。这就是我们的现代世界观。毫不奇怪，我们的世界变得越发不可捉摸了。实际上历史的进程与长期灌输在我们头脑中的历史观完全相反。
所有的迹象表明，狩猎-采集型社会是出于需要才开始耕作。只是当猎物与可食用的植物日渐稀少，新的疆域开发殆尽，进一步的地理扩张越来越困难，生存的危机意味着必须
进行新的实验时，人们才开始尝试新的办法。旧的狩猎-采集生火方式越来越不经济，最后耕种就取而代之了。对现存的狩猎-采集型社会的研究证明了“贫乏——危机——试验”的观点。我们也没有必要拘泥于这一个重大历史转折，因为我们也不乏这以后的人类文化重大变迁的纪录。这些纪录都毫无例外地证明了历史变更的原因是现存能源的耗散而不是财富的积累。这就是说历史是热力学第二定律的反映。熵的整个过程总是趋向熵的最大值，每一事件的发生总要耗散一定的能量。当熵的不断增加引起了某一能源环境的质变时，历史就达到了一个危急的分界线。在这个危急的过渡时刻，陈旧的办法失去了作用。环境的熵变得如此之大，以致社会必须进入一个新的能源环境，创造新的技术模式，产生新的社会、经济和政治机构。
熵定律还表明了，就有效能量而言，每一次这样的环境质变都会比上一次更加剧烈和严酷，因为经过每一个阶段，世界上的有效能量贮备都被耗散到一个更低的水平。世界的混乱程度不断增加，而有效能量的总和却日益减少。人的生命就越来越难以维持，为在日益贫瘠的环境里求生存而必须付出的功就越来越大。能源环境的日益严酷，使人类不再有时间光靠自己来完成维持生计所必需的额外工作。于是在历史的每个阶段，人们都不得不发明更复杂的技术，以维持一个勉强过得去的生活水平。
牛顿模式的追随者自然不能容忍这种观点。他们坚持认为日趋复杂的新技术能让效率更高的非人类能量来替代效率较低的人类能量，从而不断创造更大的财富。所有这些都将大大减轻人类生活的负担。这就是进步的意义之所在。用对非人类能源的使用来衡量人类进步的做法并非罕见。在狩猎-采集型社会里，人们必须在很大程度上依靠自身机体的力量，并非它作为主要的能量来源。一个普通男子能产生大约十分之一马力的力量。牛顿模式的信徒们会说：把这个数字与现代技术赋予一个普通美国人的成千上万的马力比一下，那么谁会怀疑历史就是进步，现代人的生活要比古人好得多呢？这样的思维发法有这么一个前提，即能量流通越大，社会效率就越高，文明进步就越快，世界就越有秩序。
现在是彻底清除这种无稽之谈的时候了。诚然，每一项新技术的发展的确加快了能量提取和流通的过程。但我们不能忘记能量是既不能被产生又不能被消灭的，而是只能从有效状态被转化为无效状态的。因此，每一个由加快能量流通的新技术所体现的所谓效率的提高，实际上只是加快了能量的耗散过程，增加了世界的混乱程度。能量流通过程的加快，缩短了熵的分界线之间的距离。在狩猎-采集型社会被迫过渡到农业社会以前，人们花了好几百万年才耗尽了环境中的能量。然而农业环境从开始到最后“不得不”过渡到工业环境，却只有几千年的时间。只过了短短几百年，人们又耗尽了工业环境的能源基础（即非再生的能源），开始面临一个新的熵的分界线。
如果我们把效率定义为减少工作量的话，那么维持个人生存所需的能量越大，效率也就越低。这就和流行的观点截然相反。所谓工作，归根到底就是对有效能量的耗费。现代化工业社会的每一个成员为了维持生命所必需“用完”的能量比100万年以前的人要高出
1,000多倍。如果我们自欺欺人地认为我们用机器代替了人力劳动，工作量就因此“减少”了，那就太可悲了。
纵观人类历史，我们会发现一些比较例外的文化在同样的能源环境里幸存了更长的时间，并成功地从殖民阶段过渡到了极点阶段。对这些文化来说，适用现存的能源环境就意味着降低能量流通速度，从而减慢整个能源环境熵的增值。当然，即使是适应能力最强的极点系统也不能阻止某一特定能源环境的最终质变。但问题是熵的不同分界线之间相隔的时间到底有多久？观察一下那些已经进入能源环境“持续状态”的文明人如何把世界看成一个封闭系统，那将是十分有趣的。他们明白自己已经充斥了这个系统而且没有退路。“根据条件许可来生活”对他们来说已成了第二天性的问题。
然而现代世界观却反映了一个完全不同的观念。机械论模式强调的是运动中的物质，它注重的是运动与距离。这种模式离不开不断增长的形象，而一有极限就意味着失败。我们的时代精神是扩展和征服，而新的世界毕竟是征服不尽的。只是人类人口每隔40年就要增长一倍，而且人类似乎正在把世界的每一个角落都挤得满满的。寻找有用能源越来越困难，连要找个地方来排除能源的废料也不容易。我们终于要达到地球的最终极限了。在熙熙攘攘的人群深处，我们终于听到了一个新的声音。这个声音越来越响亮，它告诫我们必须学会“根据条件许可来生活”。人类殖民阶段的丧钟终于敲响了。
然而还有人对此置若罔闻。开发新边疆的精神今天仍然十分活跃，空间技术的热心者们声称我们可以永远不断到其它星球上去开拓与开发。他们的美梦不会实现。仅仅把地球6天内出生的人送入空间就要花去我们整整一年的国民经济总产值。天文学家还告诉我们，天气条件与地球相似的太阳系中，最近的行星离我们也有10光年。依靠我们现有的技术，那么去那里就要花上100年时间，而且即使去了那里谁也不能保证人类能够生存下去。还有人认为人类可以在其它星球上按自己的需要开发并运回重要的资源。这真是荒唐透顶。在地球上开发更多能源的代价已经高得出奇，即使我们能够找到具有能为人类所用的资源的行星，我们也无论如何支付不起在遥远的行星上开发并运回资源的巨额开支。
只有有意识地尊重我们称之为地球的这个封闭系统的资源极限，我们才能作出对于人类的继续生存具有重大意义的调整。我们的生存，以及所有其它形式的生命的生存，都取决于我们与自然和解、与生态系统和平相处的决心了。如果我们能够做到这一点，能够给自然再生过程以足够的时间来医治我们给地球带来的创伤，那么人类和其它所有形式的生命在这个地球上居留的时间就能更长一些。
如果我们一意孤行，继续用我们的殖民方式摧毁地球上的一切，那么人类总有一天会走上穷途末路。我们会大难临头，发现地球上的物质和能量已耗尽一空。即使我们完全转向极点的行为方式，熵值较低的地球宝藏已经所剩无几，自然再生过程也已经不能再度恢复生命延续所必需的生态平衡了。
从殖民生活方式到极点生活方式的过渡是人类迄今所经历的意义最深远的过渡。我们正站在这个十字路口上。
3.2最后的能量分界线
只要我们略为观察一下两个重要的历史时期，就会发现历史确实是在按熵定律发展。让我们来看一下公元四世纪到十九世纪的西欧，这段历史对现代世界模式以及我们美国的生活方式的形成有着重要意义。历史学家们把这十五个世纪划分成两大部分：中世纪和工业时代。文艺复兴通常被看成是两个时代之间的过渡。
流行的教科书通常把从中世纪到现代的过渡归功于人类思想的伟大复苏——好象这以前整个人类莫名其妙地决定停止思想，整整冬眠了几百年似的。虽然学者们为新教徒改革，资产阶级和资本主义的兴起以及在这些重大变革中开辟的商业通道的意义争论不休，但很少有人费心去讨论这些变革背后的真正原因。事实上十三到十六世纪之间是西欧一个重大的熵的分界线。木材，这一中世纪生活的能源基础日益短缺，人口的增长进一步加剧了木材的匮乏。人们开始寻找出路，终于以煤代替了木材。从以木材为主的能源环境到以煤为主的能源环境的转变，深刻地改变了整个西欧的生活方式。从木材到煤的能源环境是中世纪灭亡、工业革命出现的主要因素。
今天的欧洲对每一块空间的有效利用，都给参观者留下了深刻的印象。每一件东西似乎都按几何形状和尺寸安排得井井有条，即使是空地，看上去也象是规划过的，仿佛整个欧洲大陆从鸿蒙初辟之时就被规划得一丝不苟、毫厘不差。很难想象公元四世纪的时候，这块大陆还只是从阿尔卑斯山到喀尔巴阡山脉之间的一片广袤的密林，一只鸟在森林上空飞上几百英里也很难看见一块空地。偶尔有几块林中空地，一缕青烟会从那里升起。篝火边有几座草屋，几十个人在森林边缘来回忙碌。
西欧的土壤与中东半干旱地区分量很轻的土壤有很大的差异。西欧气候潮湿，土壤又粘又沉，耕耘十分困难。环境的特点给耕作带来了一些基本的变化，这些变化深刻地影响了欧洲大陆未来的发展。
古罗马的旧式扒犁不够坚固，耕不动欧洲肥沃但又沉重的土壤。到六世纪中期，斯拉夫农民开始使用一种更结实的新式犁。这种十字型的犁有轮子和两片刀刃。它装有“一刃竖直的刀片用来开沟，一把水平的犁头，以及一块模板用来翻土”。这种新型的犁耕起地来非常有力，使传统的交叉耕耘法失去了作用。
这种新型的十字型耕犁改变了整个农业生活的结购。十字型耕犁很沉重，需要把8头耕牛编成一组才能带动。既然没有任何农户拥有这么多耕牛，那就必须把牛集中起来共同使用。同样重要的是，使用新式犁以后再把土地划成私人占有的小块就不合算了。这种又大又沉的耕犁最适合在大片空地上使用。这两个原因使集体耕种成了北欧封建领地大部地区的基本模式。
到公元九世纪，十字型耕犁已被引入欧洲大陆许多地区。由于它特别适合耕种河谷地区的肥沃土地，因而导致了大片低地森林的毁灭，因为人口的增长使越来越多的森林被开发成耕地。
十字型耕犁问世以后，又出现了两项新的技术。在北欧的一些土壤肥沃地区，人口的增长加快，这就迫使收成也必须相应地增长。三熟循环制就这样取代了传统的两熟制。两熟制让一半耕地休闲以恢复土壤的肥力，而三熟循环制却只让三分之一的土地休闲。后者有几个优点。首先生产力提高了三分之一，其次耕耘总量又减少了九分之一。当然，这种近期内增加收成的做法只是加快了土壤肥力的消耗。通过使用率的提高，三熟制加快了土壤能量的耗散过程以及熵的过程。
三熟制还使马匹代替耕牛成了可能。马的工作速度是牛的两倍，但除了草之外它还要吃谷物。由于采用三熟制而增加的耕地提供了能用来喂养用于耕地的马匹所需的剩余燕麦。但在有效地使用马来耕地之前，人们还必须完成三项技术改进。到公元十一世纪，现代的马轭已开始使用，铁制的马蹄已经发明，那种一前一后纵列套马的方法也日益完善。这三项技术使马队能拖动更重要的十字犁，从而使耕种的速度大大加快。
十字型耕犁、三熟循环制以及马匹的使用，大幅度地提高了现有土地的生产能力，并激励人们去开发更大面积的土地。公元九世纪到十三世纪的农产品剩余，导致了人口的急剧增长。人口的增长反过来又迫使人们过度开发已有的耕地，并且毁灭了更多的森林。每一个熵的重要分界线到来之前总要出现的那种恶性循环已经开始。技术的进一步完善增加了能量流通和人口的数量，加快了熵的过程。到十四世纪中叶，一个熵的分界线终于到来了。人口的增长超过了能源基础所能承受的程度。土壤侵蚀和木材短缺严重地威胁着西欧和北欧人民的生活。到十二世纪，欧洲的部分地区引进了风车（水车使用更加普遍），从而挽救了本来已不能再使用的土地。但这么一来森林更加减少，人口更加增长。
历史学家威廉·麦克尼尔认为：
到十四世纪，西北欧的许多地区人口仿佛达到饱和。公元九世纪开始的边疆扩张导致庄园林立，耕地遍野，至少在人口最密集的地区，森林已经所剩无几。因为森林是燃料和建筑材料的重要来源，它的锐减给人类生活带来了严重的问题。
这个经济问题又因为要养活急剧增长的城市人口而变得更加严重了。从十一世纪开始，城市，作为人们交换剩余农产品的贸易中心，如雨后春笋般地出现。现在人口增长快于农业增长，人们已不再有剩余的农产品用于交换，城市便开始崩溃。中世纪经济、社会和政治生活的结构开始瓦解。就在这个历史时刻，一种新的能源基础开始出现。这种能源基础有一部分一直存在到今天。
要领会中世纪能源危机的真正意义，我们必须懂得木材对当时生活是何等重要。就象我们今天的矿物质燃料一样，木材在当时几乎处处要用。刘易斯·芒福德为我们开了份主要用途清单：
木匠的工具除刀刃外全用木材制成。耙、牛轭、牛车以及篷车也是用木材制成。木材用来做浴室里的澡盆、木桶和扫帚，欧洲有些地方的穷人还用木材来做鞋。农夫和织工都离不开木材。木材可以制成纺织机、榨油机和酿酒机。印刷机发明了整整一百年后还是用木材制造的。就连城市里的输水管道和水泵的圆筒往往就是树干……船是木制的，主要的工业机械也都是木制的。
芒福德在总结木材对当时人生活的重要性时说：“木材是重要工业资源，它是原材料、工具、机器、生活器具、燃料以及最终产品。”
虽然林地的不断开发大大减少了有用木材的贮备，但真正导致木材恐慌的却是高度发达的商业活动。新兴的玻璃和肥皂工业需要大量的草木灰，然而对木材需要最大的是制铁工业和造船业。到十六世纪和十七世纪初叶，英国木材危机已经十分严重，结果成立皇家委员会来管理森林的砍伐。委员会的条例无济于事。与十五世纪末期的木材价格相比，十七世纪三十年代的木材价格上升了两倍半。
人们用来解决木材危机的办法是煤炭。但它不仅是一种能源基础代替另一种的简单问题。既然欧洲的所有文化已被统一在一种以木材能源为基础的生活方式之下，那么这个变化就必然导致整个生活方式的急剧变化。人们的生产、衣着、旅行等行为方式，以及政府的统治形式，都经历了天翻覆地的变化。
这场危机是在十三世纪亨利二世时代的英国爆发的。纽卡斯尔城的木柴告罄，有人活活冻死。于是国王恩准百姓改用煤作为能源。
教皇皮厄斯二世于十五世纪记录下了他出访苏格兰时的情景。他吃惊地发现衣衫褴褛的贫民排在教堂门口“接受教堂施舍的黑色石块，然后心满意足地离去。他们燃烧这些黑色石块，来代替他们国家所缺乏的木材”。到1700年，煤开始取代木材成为英国的能源基础。不到150年西欧许多国家也都用起煤来。
如今我们把煤取代木材看成是一个飞跃，是进步势力的巨大胜利。可当时的人们却不是这样认为。煤在当时受到鄙视，是劣等能源。煤很脏，带来了大量污染。1631年埃德蒙·豪斯哀叹道：“人们只能以煤取火，殷实之家亦不例外。”
煤比木材更难开采、加工，因此把它转化到有用状态要耗费更多的能量。这一点也可以在热力学第二定律的作用中找到答案。世界上的有效能源不断被消耗掉，而最先消耗的总是最容易得到的能源。后一个能源环境所依赖的能源总要比前一个能源环境的主要能源更难获得煤的。开采和加工比树木的砍伐更困难。而石油的开采和加工还要困难。分裂原子以获得核能就更麻烦了。理查德·威尔金森在《贫困与进步》一书中回顾了人类经济发展的历史：
在经济发展过程中，人类被迫不断更换他所依赖的资源以及开发这些资源的手段。随着他们的资源日益减少，人类不得不逐渐发展起日趋复杂的加工生产技术……就其广义的生态学内容而言，经济发展的过程就是日益彻底地利用自然环境的手段的发展过程。
威尔金森的论点尽管许多人难以接受，但是十分正确。我们一贯理所当然地认为历史进程的飞跃是由于某一个人找到了更有效的方法。殊不知这些所谓的有效方法实际上只是为了适应更为贫瘠、严酷、更加难于利用的能源环境而找到的不同出路而已。就象威尔金森所提到的那样，每一种新的方法最终需要更多的功（或能量）——即使作功的是非人类能源。蒸汽机的发展就是一个很好的例子。
学校教员讲起工业革命时总是说：有一天一位叫詹姆斯·瓦特的年轻天才正在他的车库或什么地方敲敲打打，忽然发明了他称之为蒸汽机的那个小玩意。全世界很快就知道了这个发明，于是一眨眼工业时代就轰轰烈烈地到来了。从来没有人告诉我们早在公元前三世纪希腊人希洛就已经设计了一台蒸汽机。只是因为希腊人有的是奴隶，并不需要蒸汽机来干活，因此它只是成了宫廷玩具。且不说希腊人怎么样，让我们来看一看现代蒸汽机发展背后的真正原因。这将向我们生动地表明重大的技术变革（而不仅仅是现有技术的改进）是由能源环境的变化引起的。
现代蒸汽机最初是用来开采煤矿的。为了获得新的煤源，煤矿在地下被越挖越深，因此井下通风以及如何把煤块运出矿井就成了很大的问题。十七世纪的煤矿还面临着另一个困难。当煤矿挖到一定深度时，就碰上了地下水，于是人们又必然考虑排水的问题。所有这些问题都需要有一个技术来解决。于是蒸汽机就应运而生了。一个叫托马斯·萨弗里的人于1698年获得了第一台蒸汽水泵的专利权。
蒸汽水泵不过是直接生产于新的煤炭能源环境的一连串机械发明中的第一个。蒸汽水泵的发明刚刚解决了采煤问题，马上又出现了一个同样棘手的问题：如何将煤运送到分布全国各地的市场上去。用马车在陆地上运送十分沉重的煤不甚方便。英国当时的大部分道路还没有铺上路面，煤车的重载会在泥地上留下深深的车辙，一到雨天就成了泥沟，根本无法通行。同时由于耕地奇缺，不能生产足够的庄家来同时养活人和马，于是喂养运输马匹的费用就变得日益昂贵。为此人们发明了蒸汽机车和火车路轨来解决运输危机。与蒸汽水泵一样，蒸汽机车是人们用来对付新的能源环境的技术措施。蒸汽水泵和蒸汽机车同时为接踵而至的工业时代奠定基础。
与木器时代的斧子、马匹和车辆相比，蒸汽水泵与蒸汽机车的耗能技术要复杂得多。然而当时的能源环境也要严酷得多。在整个历史发展过程中，科学技术的重大变化总是呈现出日益复杂，能量消耗越来越大的趋势。每一次重大的环境变化都趋向于采用更加稀少的能源。
每一种新的环境的产生不仅意味着所需工作量的增加，而且每一种新的技术又往往被看成是旧技术拙劣的替代。有时人们能立刻意识到这一点，但有时人们要等到新的方法完全站住脚后才渐渐明白过来。就拿罐头食品和盒装食品来说吧，尽管加工食品曾在很大一段时间内被誉为更优越的食品，但，要是今天人们能够在加工食品与新鲜食品之间作选择的话，很少有人会挑选前者。生产加工食品要比生产传统食品需要多得多的能量或工作量。
威尔金森举行了衣物这一更有说服力的例子。史前人类曾用皮毛来遮身。但随着动物皮毛日渐稀少，人们开始被迫用羊毛来代替。到了十七、十八世纪，英国的人口增长对耕地的压力导致养羊更加不经济。当时，“羊吃人”成了一种十分流行的说法。人们要求更多的草场改为农田，这样一来就需要一种羊毛的代用品。那便是棉花，它可以在海外殖民地廉价种植，然后运回英国织成棉布。就象恩格斯在《英国工人阶级的状况》一文中描写的那样，人们对新发现的这个代用品不甚满意：
工人……一般几乎永远做不起一件毛织品的衣服。粗棉织品虽然比毛织品厚、硬而且重，但在御寒和防潮方面是远不及毛织品的和那些穿呢子（broad cloth）d的老爷们相区别，而呢子也就成了资产者的标志。
今天的情形很相似，我们现在不得不越来越依靠合成纤维，但是，如果可以选择的话，许多人当然喜欢全棉或全毛衣服。
后来的织物代替了先前的织物，尽管人们不很喜欢，但这种代用品的生产仍然需要花更大的功（能量）。获取兽皮、制革、为全家人做衣服不花多大的功。饲养绵羊、剪羊毛、纺毛、缝制毛织物就需要更多的人以及人以外的能量。至于棉花的种植和加工，则要花更大的能量。说到合成纤维，从石油的钻探到大工厂印出最好的图案，这整个化工生产与皮革加工相比，制作一件衣服所需的功（能量）是大得惊人的。
这就是我们说的“进步”。技术的变革增加了每件产品的功的输入，从而加快了熵的过程和世界的混乱。关于这方面的某些具体问题，我们在以下两章作详尽探讨。
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滨海路
个人空间 组别:新手上路性别:保密生日:1900-1-1来自:积分:80帖子:37注册: 2003-09-16 2004-07-08 14:43 | 只看楼主 树型| 收藏| 小 中 大 3 3.3技术
“原来皇帝没穿衣服！”人们发现技术的真相时会发出这样的感叹。一旦我们揭开了笼罩在技术之上的神秘面纱，我们会发现技术所起的是一种转化作用。任何人类天才创造出的技术只不过是自然界所蕴藏的能量的转化器。在这个转化的过程中，能量流过社会和生命系统，满足了处于非平衡状况的生命（及其附属品）须臾间的需要。在能量流通的尽头，能量被最终耗尽，进入了无效状态。
具有讽刺意味的是，当技术变得日益复杂，在世界上的影响越来越大的时候，我们开始把它看成一种脱离自然的独立存在，仿佛它能无中生有地创造出能源，或者鬼使神差般地增加现存的能源贮备。事实上，技术不仅不能创造，而且还要耗费有效能源。而且一种技术的规模越大、技术本身越为复杂，它所消耗的有用能量也就越多。我们有些技术确实显得神通广大，但它们与自然界一切事物一样，也摆脱不了热力学第一和第二定律的最终制约。技术无非是转化器而已。
虽然这一切都是再明白不过的事了，但我们还是自欺欺人地相信技术正在把我们从对环境的依赖中解放出来，其荒谬程度真是无以复加。生命不是一个封闭系统；人类与其它形式的生命一样，离不开与环境的交流。一旦离开了与环境的能量交流，用不了几天我们就会一命呜呼。技术虽然在物质上使我们与世界离得更远，但它却提高了我们对自然的依赖程度，因为要维持我们的文化模式与个人的生活方式所需要的自然界的能量是大大增加了。
我们还认为技术能给世界带来更大的秩序。事实又是恰恰相反。熵定律告诉我们，每当一定的有效能量被消耗掉，周围环境的混乱就会增加。现代工业社会巨大的能量流通，给我们居住的世界带来了极大的混乱。技术现代化的进程越快，能量转化的速度也就越高，有效能量就耗散得越多，混乱程度也就越大。
简而言之，我们正生活在奥韦尔式*的恶梦世界里。我们现在相信，看来我们要创造的世界与实际上在创造的世界完全不同。就象奥韦尔的《一九八四年》一书中人们把战争当作和平，把谎言当作真理一样，我们已经相信混乱就是秩序，耗费将就是价值，作功就是不作功。
我们的世界越是混乱，我们就越是不愿寻找问题根源。我们用技术的盔甲把自己越裹越紧，听不进任何批评。我们更认识不到技术给我们自身带来了什么样的影响。即使我们自己造成的这个支离破碎的世界与日俱增地威胁着我们的存在，我们还自以为丰衣足食，歌舞升平。
3.4外部代价
技术的外部代价是目前比较流行的一个话题。它指的是由某一特定产品、程序、工程或服务项目造成的所谓副作用所引起的未曾预料的代价。人们现在对外部代价的概念越来越熟悉。一座核电站发生故障，使低辐射污染了环境后，立刻就会产生由一个公众、公共事业、设计者或政府中谁来赔偿损失的问题。这样的代价就被人们称为外部代价。政治家
与经济学家谈起这个问题时，总是要把外部代价说成是有时伴随着技术的讨厌的副作用。
* 乔治·奥韦尔，英国政治讽刺小说家。他最出名的小说是《一九八四年》。书中奥韦尔讽刺、抨击专制社会。——译者
这些副作用的代价固然很高，但是人们总认为技术的裨益远远大于它的外部代价，因此这些副作用还是可以被容忍的，是可取的。事实并非如此。
所谓“外部代价”只是一种搪塞，人们企图用它来帮助自己回避熵定律所造成的后果。每项新技术所造成的混乱绝非仅仅是副作用，而且从长远看这种混乱也不会小于此项技术所带来的裨益。否则的话，技术不就可以名副其实地战胜了热力学第二定律，当之无愧地登上我们给它的宝座了吗？不幸的是，每项技术所建立起的只是一个暂时秩序的岛屿，而在此同时这又会给周围环境带来更大的混乱。20年前没有一个美国人会这么想。我们当时都坚信技术利大于弊。如果技术一时失效或带来不幸的副作用，我们可以运用新技术来纠正旧技术的差错。然而今天你要是告诉人们一项即将问世的新技术将会使社会受益无穷，他们很可能持怀疑态度。不管是对政府的新计划，控制能源的新技术，还是其它什么灵丹妙药，人们的反应往往是：“我们再看一看。”即使它们十分合算，但总有一种疑虑在折磨着我们：“得不偿失的情形早晚会发生。只是我不清楚到底是何时何地何种方式。”原子能带来了核辐射和癌症。大型高速汽车赠予我们的是一氧化碳中毒和污染。熵定律无处不在，无时不在。《技术社会》的作者、最出名的技术批评家雅克·埃卢尔说：“历史表明，在每项技术的运用中一开始就蕴藏着不可预料的副作用；这些副作用带来了比没有这项技术的情况下更为严重的灾难。”
要是有哪位技术师、政客或企业安慰你说，行之有效的规划和领导能消除某一工程、产品或程序所带来的副作用，那你就考虑一下热力学第二定律吧。某一特定技术的副作用所造成的混乱的确可以由新技术的运用来加以克服，但这种解决方法又会造成进一步的混乱。埃卢尔还说：“先前的技术必须有后来的技术作为补充，这就是新技术不断产生的原因。”这便是热力学第二定律，是无法避免的。但是，我们还是不理解为什么我们越把世界技术
化，世界反而越是要出毛病。
用更新颖、更复杂的技术来排难解纷，只会给世界带来更大的混乱，就象火上加油一样。“能量转化器”用得越多，有效能量的消耗就越快，耗散和混乱也就越大。旧问题还未解决，新麻烦还接踵而来。
有人认为有史以来每种文化都使用过技术，而且多少都能作出适当调整，并无带来灾难性的后果。因此。我们为什么就不能这样做呢?这些人忽视了现代文化所运用的技术与以前各代文化的技术之间的根本区别。在工业时代以前的各个文明社会中，技术所起的作用
受到了很大的限制。当时的技术只是一种工具，而不是组织人们生活的方式。而在世界机器模式里，技术已成了组织一切生命活动的方式。人们有意识地把它引入日常生活的每一
个角落。可预见性与同步化成了我们的目标。只要我们的文化中还有任何地方没有被纳入
技术化过程，那么它们就不是可预见的、失去控制的。有人说只要还有任何不可预见的地
方，整个系统就不能真正顺利运转。
我们竭力把一切活动技术化、条理化，而结果只是加快了能量转化和熵的过程。科学家尤金·施瓦茨在《技术之技术》一书中把我们建立技术社会的努力比作一个大松鼠笼子*。“笼子里的技术师们为了停留在原地就必须越跑越快。然而与松鼠笼子里情形不同的是，他们跑得越快，就越是落在后面。每一个似乎顶用的解决方法对残留的问题都有增值的作
* 松鼠笼子是一种带圆筒状踏车的装置，供松鼠嬉戏，常被用来比喻无意义的重复动作。——译者
用。”由于环境的熵值已经提高，新的问题又要棘手得多。要维持与创造秩序的困难越来越大，代价越来越高。我们越是把技术扩散到整个文化中去，整个社会就越是支离破碎，熵的增加也就越快，混乱程度也就越大。我们当代世界的危机触目惊心的道理就在这里。
为了使我们不忽略“指数增长”这个词，我们可以看一看它在技术社会的问题上是什么意思。生态学家G.泰勒·米勒举例说，如果我们把一张厚约1/254英寸的纸对折35次，它的厚度就将等于从洛杉矶到纽约的距离。对折42次，厚度就可以从你坐的地方直达月球。对折50次，纸的厚度就达到了9,300万英里，也就是地球到太阳的距离。技术社会危机指数的增长是一张通向生命和地球俱告毁灭的单程车票。
3.5技术报酬递减律
哀叹美国技术衰退的文章充斥着美国企业界的杂志。由于技术优势是美国在世界上经济领先地位的强大后盾，这一现象自然引起了人们极大的关注。对于美国的技术后退，人们众说纷纭。有人将其归咎于拙劣的教育，也有人认为是由于赢利减少，无法调动投资的积极性。有些人则责怪政府的条例和限制，认为这些条条框框使新产品新工艺从发明到投入市场之间的时间延长，从而使科学研究价格提高，风险增大。还有人向环境保护条例提出责难，认为这些标准限制了科学研究的手段以及新产品的应用。
在1976年美国国会联合经济委员会的听证会上，许多技术专家提出技术的报酬递减律*可能已经开始广泛地起作用。昔日美国的那种技术的长足进步也许已经一去不复返了。其中一位科学家的证词使在座的国会议员大为震惊。他指出在过去十年内美国为技术研究与发展花费了几十亿美元，然而真正具有百分之百市场价值的科学突破只有两项：耐久性熨压裤和袖珍计算器。毛病何在，出路何在？对此，众说纷纭，莫衷一是，然而很少专家真正懂得技术报酬递减现象后面的真正原因。
让我们来追本溯源。技术并不是一种独立的力量，而只是能量的转化器。因此重大的技术突破往往是紧跟能源的质变而来的。特定模式的技术总是被设计来转化特定能源环境的能量的。例如，作为工业革命基本技术的蒸汽机就是为转化地表中的煤的能源而发明的。在新的能源环境的最初阶段，新的技术向每个方向发展。这个阶段奠定了新的能源环境的技术基础。人们进行了大量实验，各种各样的技术发展纷至沓来。随着技术的进一步完善，这些发展的单位价格往往变得越来越便宜。然而，技术模式的扩散和系统中能量流通的增大使环境的熵趋向无穷大，于是递减律就开始在能量流通的各个部分发生作用。进一步从环境里提取能量变得十分复杂、昂贵。以前的能量流通造成的混乱日益增长，大大地限制了新的技术可能性。当现行的技术“类型”不能再维持社会赖以存在的能源转化水平时，一个危机到来了。从此人们就必须把更大的精力用在对现行技术的调节之上，而不是去实现新的技术设想。因为人们既要解决不断增加的环境混乱所引起问题，又要满足能源基础耗散情况下的能源需求。这就是美国今天的近况。
莫比尔石油公司主席小瑞利·沃纳说过：“工业界不得不把越来越多的研究费用花在对
** 报酬递减律是西方的一种经济理论。它认为在其它生产要素固定不变的前提下，在一定程度之后额外的投入将带来递减的产出。——译者
付环境、健康和安全条例上，因而与重大科技发展而作的长期努力日益脱节。”诸如钢铁制造之类的工业花在污染治理设施上的费用竟达他们开支的20%以上。布鲁金斯学会的一项研究报告说明，诸如此类的开支使最近某一年美国经济的增长下降了17%至20%。这项报告还估计，到八十年代中期，美国企业每年要为与环境有关的各种调整花费400多亿美元（按1975年美元值）。同时，美国石油学会估计由于能源基础的耗散，近年来还要多花费1,720亿美元来勘探和加工那些较难开发的矿物能源。
当一种能源环境接近自己的熵的分界线时，为之服务的技术类型就彻底崩溃了。最近一期《新闻周刊》刊登了一篇题为“发明”的封面报道，编辑直言不讳地承认了这一事实：“当然从某种程度上说，美国技术优势的衰退是大势所趋。美国已不再能够依赖其辽阔疆域中的天然宝藏……她的资源已被勘探，有些已被耗尽。”
应该强调指出，在某一特定的能量流通过程中，人们使用的技术和工艺都服从于一种共同的能源关系。经济机构的种类，交通运输与通讯系统的类型，以及城镇的位置、设计与管理，都来源于一个共同的能量流通过程。当一种能量流通过程达到熵的分界线，新的能源环境取而代之的时候，为旧的能量流通服务的技术形式或者彻底变更，或者如多数情况那样随着能源过渡到煤炭能源，以及从煤炭能源过渡到石油能源时出现的技术和社会制度的变化，我们就能得出这个简单的结论。
3.6制度的发展
历史学家认为在一种文化或文明发展的某一阶段，会出现一个普通化的过程。也就是
说，人们会协调行动，加强对各种政治经济活动的集中控制。直到最后无法再进一步巩固，这个文化或文明就开始走上了分崩离析的道路。但在这以前，人们总是用不断升级的集权控制来应付一次次袭来的危机。毫无疑问，凡是正在实现工业化的国家情况就是这样。它们最终必须通过建立新的控制和管理形式来应付每一次新的社会及经济上的危机，从而使权力落入圈子越来越小的一部分人手里。很少有人会放权，让更多人承担责任的办法去拯救危机。社会机构和程序的日益庞大、复杂与集中的趋势，就是我们在技术的各种形式中看到的同样趋势。这是熵定律起作用的结果。
同机械结构一样，经济和政治机构也是能量的转化器。它们的职能是促进社会的能量流通。在一种新的能源环境的初期，经济和政治机构往往比较灵活。这是因为早期的能量流通主要被用来为新的能源环境创造能量转化器（技术）。虽然也有一些能量通过了整个系统，但很大一部分却被用在能量转化器的制造上了。在这一阶段，经济和政治机构更主要是起着计划和调节的作用。因为它们的作用是革新，所以就需要有一定的灵活性。
即使是那些在技术发展的起步阶段强调对其成员严厉控制的社会，它们的经济和政治机构仍须相对灵活简单，从而充分利用一切值得探索和试验的技术潜力。
在一种新的能源环境的最初阶段，广大社会成员往往被剥夺了能量流通的很大一部分，因为它必须被用来创造能量转化的新基础。人们对旧的能源环境结束时的那种贫困和混乱还记忆犹新，因此往往能够容忍严酷的生活条件和严厉的政治统治。十七至十九世纪那些被剥夺土地赶进城市贫民区的无数欧洲农民就有过这种经历。工厂与工业城镇条件虽差，但农村的情况更糟。那里木材短缺，土壤贫瘠，过剩的人口造成了饥饿和恐慌。
在新的能源环境的第二阶段，越来越多的能量开始直接流向社会系统。在这个阶段，初级的技术基础已经奠定，技术开始蓬勃发展。人们就是在这个时刻感觉到了熵的过程的作用。能量流通的副作用开始在整个流通过程中造成巨大混乱。
这样的混乱一般有三种类型：由于能量转化成各种产品和服务项目而造成的混乱；个人与团体之间的能量交换所造成的混乱以及能源废料排除过程所造成的混乱。我们前面提到过人们的生存离不开能量流通；人们不断参与能量的转化、交换和排除过程。我们为生存而工作，购买货物，与别人交换产品并扔掉废物。这就是能量流通过程和经济生活的全部内容。我们每次在某一产品或服务项目中投入了自己的劳动，我们就耗费了一定的能量，并使环境的熵有所增加。我们每次用金钱来换取某个产品或某项服务，我们使用的合法货币就代表着对我们以前所投入的能量的报酬。归根到底，货币只是对贮存着的能量的债权而已。工资就是对人们所作的功或所耗的能的报酬。我们每次扔掉某些东西——不管是一件旧大衣还是前一天的残羹剩饭——一定的能量就被耗散。混乱的类型、范围与规模取决于能量流通过程是如何建立起来的。某一社会劳动（即能量转化）的分工、社会各阶层与团体之间的能量分配（即能量交换）和能量流通中每个阶段的废料处置方法（能量排除），决定了正在出现的混乱的社会、经济和政治性质。
随着能量流通过程中的混乱日益增加，流通本身会被阻断。要维持最大程度的能量流通就必须对混乱程度越来越大的整个系统注入新的秩序。经济和政治机构的职责不断增加，范围不断扩大，并开始起着维修的作用。官僚机构随着一个个危机而不断滋长。当能量流通过程中某一处的混乱程度激剧增长，以致威胁到部分或整个社会的正常运转时，社会就运用特定的机构来清除障碍。社会机构因被迫吸收和控制不断增加的社会与经济混乱，因而变得臃肿庞大。面对逐步升级的混乱，这些机构束手无策，开始遭到周期性的破坏。于是产生更新甚至更加庞大、权力更加集中的机构去重新改变混乱局面，就这样不断循环发展下去。
与此同时，国家还尽可能地把自己的控制扩张到新的地理区域，以获得新的有效能源来弥补现存能源贮备的消耗。一切帝国主义和殖民主义的扩张都是以掠夺新的能源为目的的。当然，新的征服需要耗费更多的能量来供养军队，制造武器，还需要一套官僚机构来统治和管理新的殖民地。国家机构的规模也就更大，国家同时也更具有极权性质了。
最后，社会进入了第三阶段。社会的官僚机构联合体（经济和政治组织）的庞大与极权发展到了社会所提供的能量已维持不起的程度。人们只需了解一下维持多国公司和庞大的政府机构的日益增长的开支，那么他们一定会注意到在管理这些公司机构所耗费的能量越来越大的同时，它们的效益却越来越低。本来应该是帮助文化中能量流通的社会机构的联合体反而成了寄生虫，吸尽了剩余的能量。在最后阶段，环境中的能量已无法维持社会机构的联合体，后者便开始分崩离析了。而对外来民族的入侵以及内部的暴乱和革命，社会已经无能为力，接近熵的分水岭。古代埃及、美索不达米亚、罗马以及远东各河流哺育下成长起来的文明兴盛与衰亡，都是这种发展过程的古代例子。但是任何一种我们所熟悉的重要文明都经历了同样的历程。
这是不是唯一的发展过程呢？人类是否将永远陷在这样的社会发展的模式之中不能自拔呢？只要人类还情愿停留在殖民的生活时代而不是极点时代，那么对这个问题的回答就只能是肯定的。
在殖民的生活时代，人们总是一味强调能量流通的增长。我们已经看到，不断增长的能量流通总是加快熵的过程，增加混乱的积累，从而导致官僚机构的进一步复杂化和极权化。在这里我们还要顺便提一下，用“殖民化”这个词并非偶然。十八和十九世纪帝国主义列强对海外领土的殖民化就是我们前面所概括的历史发展规律的一个生动例子。殖民政府的建立就是为了增加从殖民地到母国*的能量流通的。随着熵的进程不断加快和混乱程度日益提高，殖民政府被迫扩大官僚机构和军队，把流通过程中的大量能量转移到维持自身的存在上去。最后，母国再也无法维持占领军和殖民地政府的存在。占领军和殖民地政府对殖民地能源的依赖与剥削使殖民地人民忍无可忍，最后将它们彻底推翻。
只有极点的生活方式才能减慢社会机构的复杂化和集权化的进程。通过把能量流通降低到最低水平，人们可以减慢（但不是终止）熵的进程，缓和混乱局面。如果能量流通能被长期维持在一个较低的水平上，那么负责它在社会系统中的转化的社会结构也就可以被稳定在一个较低的增长水平上。只有当一个社会企图从环境中榨取越来越多的能量时，社会结构（以及其它技术）的复杂程度和集权程度才会一起增长。因此，极点时期的生活方
式选择的是小型的、权力分散的社会结构，而殖民时期的生活方式则偏爱集权制的庞大社会结构。
3.7专门化
专门化是随着不断增长的复杂化和集中化而产生的。技术社会中一切事物，甚至人类，都成了不断变得庞大的社会机器的组成部分。当社会的总体功能变得日益复杂集中时，每一个个别的功能就变得更加精细、更加有限，它的存在也就日益依赖同一系统中的其它功能了。
任何对机械略知一二的人都能马上告诉你，一部机器越是简单，部件越少，会出毛病的地方也就越少。简单的机械更加灵活，更能适应变化着的要求。相反，我们技术社会的职能分工是如此之细，以致任何部分一出毛病，整个系统就会陷入瘫痪。
1965年11月9日，大约有3,000万美国人亲身体验到，一个很小的具体功能出了差错能给过分专门化的社会带来什么样的后果。那天傍晚，加拿大安大略一家发电厂的一个小小的继电器发生的故障。几分钟内，几乎整个美国东北部都停电。成千上万的人被困在电梯和地铁里。街道红绿灯全部熄灭，整个东海岸交通堵塞。夜幕降临后，那些地区陷入了一片黑暗。没有电灯，没有暖气，他们赖以生存的技术社会的其它许多设施全都没有用了。
在日常生活中，我们也能找到过分专业社会脆弱之处的证明，这些证明虽然不象以上事例那么富有戏剧性，但影响却也非常深刻。如果加里**钢铁工人的罢工持续太长，那么即使丹佛市百货公司的一位出纳员那样的人也可能被解雇。没有钢铁，汽车厂就不能开工。一旦三大汽车制造厂停止或减少生产，那么制造塑料和玻璃的汽车配件工业也必须降低产量。既然美国每六份工作中有一份与汽车工业有直接或间接的关系，那么减产或停产几个
星期，整个经济便会出现衰退。购买力的下降会使到丹佛那家百货商店买东西的人减少，
* 殖民主义者用“母国”称其本国。——译者
* 美国印地安纳州的一个城市，是世界上最大的钢铁产地之一。——译者
那位出纳员就会因此丢掉饭碗。
技术专门化如此严重地限制了社会各种职能的行使范围，以致人们不可能重新调节某一特定职能，使它来完成一个不同的任务。社会每一组成部分都各司其职。职能的性质一旦变化，这个组成部分就毫无用处了。人的专门化也是如此。我们生活在专门知识的局限之中。脚病医生只会医脚，医不好任何其它疾病。反托拉斯律师只通晓反托拉斯法，而对离婚法却一无所知。遗传学家知道的只是基因和染色体，但不能指望他了解丛林的生态变化。《职业名称辞典》罗列了美国两万个以上的专门职业。我们已经发展到了每个人的知识越来越精而知识越来越窄。最后我们将进入一个无所不知而又一无所知的社会。
生物学家告诉我们，过分的专门化是导致一个种类灭绝的最主要的原因之一。当一个种类在某一特定类型的生态系统中变得过分专门化时，它往往不能适应环境的变化。它不再有那种度过危机所必需的灵活性和多样性。人类社会也是如此。我们今天的社会已经如此过分地专门化，对现存能源环境如此依赖，以致我们失去了过渡到一种全新的能源模式所需要的灵活性了。
