一 个 能 够 解 释 世 界 的 定 律 应 用 熵 增 原 理 分 析 社 会 发 展 和 环 境 污 染 北 京 大 学 城 市 与 环 境 学 院 沈 惠 中 摘 要 : 地 球 系 统 是 一 个 封 闭 体 系, 它 依 赖 通 过 太 阳 辐 射 输 入 负 熵 而 维 持 一 个 平 衡 人 类 文 明 的 出 现 使 这 种 平 衡 被 打 破, 由 于 地 球 环 境 的 污 染, 地 球 的 总 熵 在 增 加 本 文 试 图 利 用 熵 理 论 与 人 类 社 会 发 展 联 系 起 来, 进 行 一 些 有 趣 的 思 考 同 时, 对 于 阻 碍 社 会 发 展 的 因 素 环 境 污 染 问 题, 本 文 依 然 用 熵 理 论 进 行 一 些 粗 浅 的 讨 论, 包 括 对 一 些 环 境 治 理 方 法 给 出 评 价, 并 尝 试 找 到 解 决 发 展 与 保 护 这 一 矛 盾 行 之 有 效 的 策 略 关 键 词 : 熵 增 原 理 社 会 发 展 环 境 污 染 熵 污 染 1 熵 增 原 理 概 述 1.1 热 力 学 第 二 定 律 克 劳 修 斯 在 1850 年 提 出 : 热 不 可 能 自 发 地 不 付 代 价 地 从 低 温 传 到 高 温 ( 不 可 能 使 热 量 由 低 温 物 体 传 递 到 高 温 物 体, 而 不 引 起 其 他 变 化, 这 是 按 照 热 传 导 的 方 向 来 表 述 的 ) 开 尔 文 在 1851 年 提 出 : 不 可 能 从 单 一 热 源 取 热, 把 它 全 部 变 为 功 而 不 产 生 其 他 任 何 影 响 可 以 证 明 这 两 种 表 述 形 式 是 等 价 的 热 力 学 第 二 定 律 确 定 了 一 个 新 的 热 力 学 状 态 函 数 熵 其 实 通 常 所 说 的 熵 增 原 理 就 是 热 力 学 第 二 定 律 利 用 熵 可 以 对 热 力 学 第 二 定 律 作 定 量 表 述 在 孤 立 系 统 内 对 可 逆 过 程, 系 统 的 熵 总 保 持 不 变 ; 对 不 可 逆 过 程, 系 统 的 熵 总 是 增 加 熵 的 增 加 表 示 系 统 从 几 率 小 的 状 态 向 几 率 大 的 状 态 演 变 我 们 可 以 更 加 通 俗 的 说 熵 增 表 示 系 统 从 比 较 有 规 则 有 秩 序 的 状 态 向 更 无 规 则, 更 无 秩 序 的 状 态 演 变 熵 体 现 了 系 统 的 统 计 性 质 1.2 熵 理 论 的 进 一 步 思 考 薛 定 谔 在 生 命 是 什 么 写 道 : 一 个 生 命 有 机 体 将 自 身 保 持 在 高 度 有 序 ( 低 熵 ) 的 水 平 上 的 方 法 实 际 上 在 于 从 环 境 中 不 断 获 取 秩 序, 即 从 环 境 中 不 断 得 到 负 熵, 生 命 有 机 体 是 依 赖 负 熵 为 生 的 1 无 论 从 物 种 的 进 化 还 是 从 个 体 发 育 的 角 度 看, 与 生 命 现 象 伴 随 的 是 熵 不 断 的 减 少, 负 熵 不 断 的 增 加 将 热 力 学 定 律 推 广 应 用 于 宇 宙 的 是 德 国 物 理 学 家 克 劳 修 斯, 他 把 宇 宙 的 变 化 过 程 叙 述 为 宇 宙 的 能 量 保 持 不 变, 宇 宙 的 熵 趋 于 极 大 值, 宇 宙 越 是 接 近 这 个 熵 极 的 极 限 状 态, 进 一 步 变 化 的 能 力 就 越 小 ; 如 果 最 后 完 全 达 到 了 个 状 态, 那 就 任 何 进 一 步 的 变 化 都 不 会 发 生 了, 这 时 宇 宙 就 会 进 入 一 个 死 寂 的 永 恒 状 态 这 是 一 个 很 有 趣 的 思 考, 在 当 时 引 起 过 激 烈 争 论 如 今, 我 们 知 道 现 代 宇 宙 论 说 明 宇 宙 并 非 处 于 静 态, 而 是 处 于 运 动 的, 试 图 用 热 力 学 第 二 定 律 来 讨 2 论 宇 宙 演 变 的 过 程, 必 须 充 分 注 意 引 力 这 一 重 要 的 物 理 因 素 对 宇 宙 形 成 的 影 响 事 实 上, 在 考 虑 了 引 力 之 后, 物 质 的 均 匀 和 等 温 分 布 不 再 是 最 概 然 分 布, 不 再 与 熵 最 大 相 对 应 在 引 力 作 用 之 下, 一 个 近 乎 均 匀 分 布 的 宇 宙, 在 膨 胀 过 程 中 就 有 可 能 分 裂 成 个 别 的 物 体, 形 成 聚 集 的 星 系 团 星 系 恒 星 和 行 星 等, 而 不 违 反 热 力 学 第 二 定 律 就 像 如 果 盒 子 中 的 粒 子 之 间 如 果 只 具 有 吸 引 力 而 没 有 排 斥 力 的 话, 大 部 分 粒 子 会 趋 向 于 与 其 它 粒 子 结 合, 而 不 是 均 匀 的 散 布 于 盒 子 各 处 关 于 宇 宙 的 演 变 还 有 待 于 进 一 步 深 入 的 理 论 研 究 和 实 验 观 测 地 球 生 态 系 统 之 所 以 能 够 经 历 四 十 亿 年 逐 渐 从 低 级 演 变 为 高 级, 从 无 序 变 为 有 序 靠 的 是 太 阳 不 断 地 为 地 球 提 供 负 熵 太 阳 辐 射 给 地 球 耗 散 系 统 提 供 高 品 质 的 能 量, 生 物 圈 内 的 各 种 过 程 活 动 将 这 些 能 量 耗 散 成 为 废 热, 然 后 通 过 长 波 辐 射 将 废 热 释 放 到 寒 冷 的 外 太 空 去 依 1
靠 这 样 一 系 列 能 量 转 化 与 传 递 作 用, 地 球 系 统 获 得 了 负 熵 流 负 熵 流 充 足 时, 生 物 大 进 化, 大 发 展, 并 且 不 断 形 成 各 种 矿 物 资 源 的 储 藏, 如 煤 炭 石 油 等 ; 有 时 也 有 各 种 自 然 灾 害, 造 成 临 时 或 者 局 部 的 熵 增, 出 现 生 物 的 大 批 死 亡 甚 至 灭 绝 生 物 圈 的 各 种 活 动 不 可 避 免 地 产 生 了 许 多 污 染 物 质, 污 染 物 是 高 熵 的 物 质, 是 负 熵 被 消 耗 的 产 物 在 没 有 人 类 活 动 特 别 是 工 业 大 生 产 活 动 的 时 期, 那 些 污 染 物 质 在 太 阳 辐 射 等 自 然 作 用 下 被 分 解 消 除, 这 都 属 于 生 物 圈 生 态 系 统 内 部 的 固 有 的 耗 散 过 程, 是 这 个 消 耗 系 统 稳 定 存 在 的 组 成 部 分 之 一 人 类 的 活 动 打 破 生 态 系 统 的 稳 定 平 衡, 导 致 能 耗 增 加 和 熵 产 增 加, 从 而 出 现 了 一 系 列 环 境 问 题 从 以 上 诸 多 论 述 我 们 可 以 看 到, 熵 增 原 理 并 不 是 一 个 干 巴 巴 的 理 论 只 为 科 学 家 作 理 论 分 析 服 务, 而 是 渗 透 到 我 们 周 围 的 方 方 面 面 只 要 我 们 规 定 出 个 系 统, 熵 就 是 描 述 系 统 状 态 的 重 要 参 量, 熵 变 就 是 预 测 系 统 发 展 方 向 的 不 二 法 宝 如 果 将 熵 这 个 貌 似 神 秘 的 东 西 应 用 到 人 类 社 会 这 个 系 统 中, 或 许 会 得 到 有 启 发 性 的 结 论 2 熵 与 社 会 发 展 我 们 可 以 先 从 艾 特 金 司 棋 盘 游 戏 入 手, 再 进 一 步 讨 论 我 们 的 话 题 艾 特 金 司 棋 盘 是 由 40 40=1600 个 格 子 组 成 的 棋 盘, 分 为 两 个 区 域 :10 10=100 个 格 子 组 成 的 中 心 区 A 和 1500 个 格 子 组 成 的 外 围 区 B 现 在 我 们 随 意 将 一 个 棋 子 丢 在 棋 盘 上, 假 设 所 有 因 素 都 是 随 机 的, 那 么 棋 子 出 现 在 区 域 A 和 B 的 概 率 完 全 取 决 于 面 积 : 100 1 1500 15 P A = = P B = = 1600 16 1600 16 当 我 们 把 N 个 棋 子 丢 在 棋 盘 上, 并 假 设 每 一 个 格 子 容 一 个 棋 子, 根 据 概 率 知 识, 我 们 可 以 得 到 棋 子 在 棋 盘 中 的 不 同 分 布 的 概 率 ( 设 A 中 有 n 个 棋 子,B 中 有 N-n 个 棋 子 ) 满 足 二 项 分 布 的 特 点 : P = C P P n n N n N A B n 经 过 计 算 或 看 书 可 以 得 到,n 的 期 望 值 为 NP A, 这 时 对 应 棋 盘 上 的 分 布 为 概 率 最 大 的 分 布, 即 最 概 然 分 布 (A 区 有 N/16 个,B 区 有 15N/16 个 ) 其 实, 在 我 们 这 个 例 子 里, 这 一 最 概 然 分 布 的 结 果 是 显 而 易 见 的, 因 为 此 时 棋 盘 上 的 棋 子 密 度 趋 于 均 匀 最 该 然 分 布 对 应 系 统 熵 值 的 最 高 点 在 最 该 然 分 布 下, 我 们 若 将 一 个 棋 子 从 A 移 到 B 或 是 相 反, 都 会 带 来 棋 盘 以 及 棋 子 组 成 系 统 的 熵 减, 这 一 份 负 熵 来 源 于 我 们 若 是 把 棋 盘 分 成 很 多 小 区 域, 每 一 区 域 代 表 一 个 国 家, 会 得 出 很 有 意 思 的 结 论 : 如 果 你 从 中 国 搬 到 美 国 去 住, 那 么 全 球 人 口 分 布 就 向 着 最 该 然 分 布 前 进 了 一 步 所 以 在 中 国 化 学 学 得 好 的 人 都 喜 欢 出 国, 不 是 因 为 中 国 的 设 备 落 后, 是 因 为 中 国 人 太 多! 不 过, 真 正 学 明 白 的 人 会 知 道, 人 口 分 布 的 这 一 步 前 进 为 全 球 奉 献 的 一 点 负 熵 与 横 跨 大 洋 飞 往 美 国 这 一 过 程 ( 比 如 坐 飞 机 的 耗 熵 ) 以 及 美 国 式 消 费 者 ( 那 是 一 种 高 耗 熵 的 消 费 方 式 ) 的 增 加 所 消 耗 的 负 熵 相 比, 简 直 微 乎 其 微 因 此, 熵 增 理 论 并 不 建 议 中 国 的 人 才 外 流 从 长 时 间 尺 度 来 讲, 人 口 分 布 的 概 然 化 趋 势 是 一 定 的, 是 符 合 熵 增 原 理 的 要 求 的 随 着 人 类 文 明 的 不 断 进 步, 影 响 人 们 选 择 居 住 地 点 的 限 制 因 素 不 再 是 购 物 工 作 的 方 便 与 否 而 是 生 活 环 境 的 适 宜 程 度 如 今, 很 多 人 倾 向 于 选 择 人 口 密 度 少 环 境 舒 适 的 城 郊 或 乡 我 们 可 以 设 想 在 人 类 高 度 文 明 的 将 来, 世 界 各 地 人 口 分 布 会 几 近 均 匀, 这 样 的 社 会 是 人 与 人 之 间 各 种 2
矛 盾 最 小 化 了 的 社 会, 正 向 粒 子 的 最 概 然 分 布 是 它 们 之 间 充 分 碰 撞 后 的 结 果 可 以 说, 熵 理 论 与 现 实 生 活 的 联 系 超 出 我 们 的 想 象 当 我 们 在 观 察 在 思 考, 我 们 都 在 消 耗 太 阳 输 运 给 地 球 系 统 的 负 熵 霍 金 在 时 间 简 史 一 书 中 论 述 : 一 旦 熵 增 原 理 变 成 熵 减 原 理, 人 类 将 能 预 测 未 来 上 面 我 们 已 将 熵 增 原 理 应 用 到 人 类 生 活, 分 析 了 人 口 分 布 的 趋 向 这 些 分 析 的 前 提 是 人 类 可 以 高 度 的 文 明, 不 过 高 度 文 明 伴 随 着 资 源 高 度 利 用, 这 种 利 用 是 以 熵 增 为 代 价 的, 污 染 相 伴 而 生 下 面 我 们 将 进 一 步 将 熵 增 原 理 应 用 到 环 境 污 染 这 个 热 门 的 话 题 上, 如 果 上 面 是 科 普 的 论 述, 那 以 下 便 是 较 为 专 业 的 了 3 熵 增 原 理 与 污 染 物 的 产 生 3.1 微 观 上 熵 增 原 理 与 污 染 物 产 生 根 据 熵 增 原 理, 我 们 知 道 对 于 一 个 孤 立 体 系 的 不 可 逆 过 程 熵 总 是 增 加 的 在 现 实 中 并 不 存 在 这 样 的 孤 立 体 系 ( 与 外 界 既 无 物 质 交 换, 又 无 能 量 交 换 ), 但 我 们 仍 然 可 以 将 某 一 开 放 体 系 ( 既 有 物 质 交 换 又 有 能 量 交 换 ) 和 与 其 紧 密 相 连 的 环 境 构 成 一 个 新 的 体 系 ( 孤 立 体 系 或 封 闭 体 系 ) 来 研 究 它 的 熵 增 状 况 我 们 若 以 系 统 的 观 点 去 看, 一 个 典 型 的 生 产 过 程 包 括 是 由 原 材 料 和 高 品 质 的 能 量 输 入 以 及 产 品 废 弃 物 ( 污 染 物 ) 和 低 品 质 的 能 量 的 输 出 所 组 成 的 产 品 的 熵 值 可 能 很 小, 但 低 品 质 的 能 量 和 废 弃 物 都 承 载 着 巨 大 的 熵 值, 因 而 总 过 程 的 熵 增 量 可 能 很 大 示 意 图 如 下 : 原 材 料 废 弃 物 工 厂 产 品 高 品 质 的 能 量 低 品 质 的 能 量 图 1 污 染 物 产 生 示 意 图 3 可 引 用 朱 家 骅 的 成 果 来 说 明 上 述 过 程, 这 是 以 氨 为 载 能 原 料 的 硝 酸 法 路 线 合 成 磷 复 肥 的 过 程, 该 方 法 可 使 氨 态 氮 转 化 为 硝 态 氮 后 进 入 硝 酸 钙 (N - Ca) 复 合 肥 产 品, 产 品 分 离 过 程 的 能 耗 可 以 由 物 系 释 放 的 化 学 能 提 供, 该 方 法 是 目 前 效 率 较 高 的 一 种 合 成 磷 复 肥 的 合 成 路 线, 但 仍 有 大 量 的 熵 增 产 生 化 学 反 应 中 的 熵 变 可 以 用 下 式 表 示 : 式 中,Vm,out 和 Vn,in 分 别 代 表 输 出 输 入 物 系 的 某 种 物 质 的 流 率 ;Sm,out 和 Sn,in 分 别 代 表 与 之 对 应 的 物 质 的 比 熵 ;Mj 为 参 与 第 j 种 化 学 反 应 的 物 质 的 量,ΔHj 为 反 应 热 效 应 ; T 为 环 境 温 度 该 式 表 明 化 工 过 程 熵 增 可 以 分 为 随 物 流 的 净 的 熵 输 出 和 热 效 应 引 起 的 熵 输 出 两 部 分 朱 家 骅 又 定 义 了 化 工 过 程 熵 增 指 数 : 3
其 热 力 学 意 义 是 : 为 获 得 单 位 熵 值 的 产 品 而 付 出 的 总 熵 增 过 程 总 熵 增 包 含 了 产 品 化 学 加 工 阶 段 对 资 源 环 境 热 力 学 状 态 产 生 的 综 合 影 响 通 过 计 算, 可 以 得 出, 磷 复 肥 合 成 的 化 工 过 程 的 熵 增 指 数 为 4.571, 这 也 就 是 说, 为 生 产 包 括 单 位 熵 值 的 产 品, 我 们 付 出 的 总 代 价 是 其 4.5 倍 从 某 种 意 义 上 说, 人 类 一 行 动, 熵 就 大 量 增 加, 这 似 乎 有 一 点 人 类 一 思 考, 上 帝 就 发 笑 的 意 味 3.2 宏 观 上 熵 增 原 理 与 污 染 物 产 生 从 3.1 可 知, 人 类 活 动 的 每 一 具 体 行 动 都 带 来 了 环 境 的 巨 大 熵 增, 自 然 界 的 过 程 也 同 样 带 来 了 熵 增 例 如, 植 物 的 生 长 对 植 物 本 身 而 言 是 一 个 从 低 级 走 向 高 级, 无 序 走 向 有 序 的 过 程 熵 减 小 的 过 程, 但 如 果 将 环 境 的 熵 增 计 算 在 内, 则 整 体 是 个 熵 增 过 程 那 么 一 个 问 题 随 之 产 生 : 我 们 的 地 球 不 是 走 向 无 序, 而 是 演 化 的 越 来 越 有 序? 其 原 因 是 : 地 球 系 统 不 是 一 个 孤 立 体 系, 而 是 一 个 封 闭 体 系 地 球 吸 收 太 阳 的 短 波 辐 射, 发 射 长 波 辐 射, 但 除 了 宇 宙 尘 埃 和 流 星 之 外, 地 球 与 外 空 间 少 有 物 质 交 换 而 太 阳 的 短 波 辐 射 熵 值 低, 地 球 发 射 的 长 波 辐 射 熵 值 高, 因 而 地 球 系 统 在 地 质 历 史 过 程 中 熵 值 降 低, 向 有 序 演 化 用 薛 定 谔 的 话 说 就 是 地 球 依 赖 负 熵 为 生 据 研 究, 各 种 能 量 的 熵 值 如 表 一 4 表 1 各 种 形 式 的 能 量 能 的 形 式 单 位 能 量 的 熵 值 重 力 势 能 0 核 能 10-6 热 能 恒 星 ( 表 面 10 8 K) 10-3 地 球 ( 表 面 10 2 K) 10 2 化 学 能 1 10 光 辐 射 太 阳 ( 可 见 光 ) 1 10 宇 宙 微 波 辐 射 10 4 5 据 上 表 估 算, 地 球 获 得 的 总 负 熵 值 为 -4.47*10 14 W/K, 根 据 这 个 数 据, 可 以 进 行 一 些 简 单 启 发 性 的 计 算 : 假 定 光 合 作 用 的 有 效 利 用 率 为 0.02%, 世 界 上 绿 色 植 物 全 部 通 过 各 种 途 径 被 人 类 食 用, 而 人 类 处 于 2 3 营 养 级 之 间 ( 假 定 为 2.5 级 ), 生 物 界 的 能 量 传 递 效 率 为 10%, 那 么 能 被 人 类 利 用 的 负 熵 值 为 : -4.47*10-14 *0.02%*10%*(10%) 2.5-1 =-2.83*10 9 W/K 6 而 全 球 人 均 活 动 时 熵 产 生 率 为 0.24 W/K, 那 么 按 60 亿 人 口 计 算, 总 熵 增 为 1.44*10 9 4
W/K 考 虑 到 森 林 和 海 洋 中 的 多 数 生 物 量 不 能 被 人 类 利 用, 仅 人 类 正 常 生 命 消 耗 就 可 使 用 完 所 有 源 于 太 阳 辐 射, 经 绿 色 植 物 传 递 的 负 熵 但 人 类 绝 不 会 仅 仅 满 足 于 维 持 最 低 的 生 命 活 动 所 需 于 是, 人 类 生 产 汽 车 营 造 建 筑 物 等 等 在 此, 我 们 可 以 得 出 这 样 的 结 论 : 由 于 人 类 活 动, 地 球 系 统 的 熵 增 速 度 已 经 大 于 太 阳 为 地 球 送 入 的 负 熵 速 度 人 类 消 耗 着 几 亿 年 沉 积 在 地 球 系 统 中 的 负 熵 3.3 熵 增 原 理 与 污 染 物 的 转 化 污 染 物 的 转 化, 即 一 次 污 染 物 向 二 次 污 染 物 的 转 化, 或 是 污 染 物 的 降 解 过 程 这 些 过 程 在 自 然 界 一 般 都 是 自 发 的, 因 而 系 统 得 熵 值 必 然 增 加 以 光 化 学 烟 雾 的 产 生 为 例, 氮 氧 化 物 挥 发 性 有 机 污 染 物 ( 可 能 还 有 硫 氧 化 物 ) 等 在 紫 外 线 的 照 射 下, 生 成 二 次 污 染 物, 一 种 熵 值 更 大 的 物 质 这 就 进 一 步 增 加 了 地 球 系 统 的 总 熵 值, 加 剧 了 污 染 的 严 重 程 度 这 方 面 的 例 子 很 多, 可 以 参 见 7, 限 于 篇 幅, 不 再 赘 述 3.4 熵 增 原 理 与 污 染 物 的 治 理 对 于 污 染 物 治 理 的 有 效 性, 可 以 利 用 熵 增 原 理 来 加 以 评 价 在 这 里 我 们 可 以 看 到 一 些 治 理 方 法 的 误 区 所 在, 而 真 正 解 决 污 染 问 题 的 关 键 还 在 提 高 能 源 的 利 用 率 3.4.1 末 端 治 理 末 端 治 理 是 以 前 很 长 一 段 时 间 使 用 现 在 仍 然 在 普 遍 使 用 的 一 种 污 染 治 理 方 法, 即 在 生 产 的 末 端, 污 染 产 生 后, 采 用 各 种 物 理 化 学 生 物 的 方 法 加 以 处 理 如 生 活 污 水 处 理 发 电 厂 除 尘 等 等 以 垃 圾 焚 烧 为 例, 垃 圾 焚 烧 场 的 建 设 需 要 土 地 资 金, 为 了 使 垃 圾 能 够 燃 烧, 必 须 添 加 各 种 助 剂, 而 且 仅 有 部 分 垃 圾 可 以 通 过 垃 圾 焚 烧 处 理 ; 更 为 致 命 的 是, 垃 圾 焚 烧 会 产 生 二 恶 英 ( 一 类 剧 毒 致 癌 物 质 ) 虽 说 垃 圾 焚 烧 能 产 生 一 定 热 量, 但 总 体 而 言, 得 不 偿 失 因 而 末 端 治 理 常 常 会 引 起 更 多 的 环 境 问 题, 减 小 某 一 地 某 一 物 的 熵 值, 而 增 加 地 球 系 统 的 熵 值 换 言 之, 末 端 治 理 是 一 种 拆 东 墙 补 西 墙 的 做 法 3.4.2 循 环 经 济 循 环 经 济 是 将 整 个 产 业 形 成 一 个 环 形 的 闭 合 圈, 使 污 染 物 的 排 放 达 到 最 小 但 这 种 做 法 是 有 很 大 代 价 的, 那 就 是 投 入 更 多 的 能 量 回 到 图 1 的 示 意 中, 循 环 经 济 就 是 通 过 增 加 高 品 质 能 量 的 输 入, 减 少 废 物 ( 污 染 物 ) 排 放, 同 时 增 加 低 品 质 能 量 的 排 放 这 种 做 法 其 实 是 用 熵 增 来 换 取 污 染 物 排 放 量 的 减 小, 没 有 从 本 质 上 解 决 污 染 问 题 3.4.3 清 洁 生 产 清 洁 生 产 是 充 分 利 用 资 源, 从 社 会 生 产 的 源 头 与 生 产 全 过 程 中 削 减 和 预 防 污 染 物 产 生, 从 而 在 保 证 经 济 效 益 的 前 提 下, 达 到 保 护 环 境 的 目 的 清 洁 生 产 的 本 质 在 于 提 高 原 材 料 和 能 量 的 使 用 效 率, 在 这 一 点 上, 能 有 效 降 低 过 程 中 熵 的 增 加 量 ; 然 而 另 一 方 面, 这 种 预 防 必 然 意 味 着 能 量 的 投 入, 这 会 引 起 熵 增 尽 管 如 此, 清 洁 生 产 是 目 前 最 符 合 熵 增 最 小 原 则 的 一 种 方 案 4 结 论 人 类 在 发 展 还 是 保 护 的 问 题 上 犹 豫 不 决, 发 展 与 保 护 的 矛 盾 随 着 科 技 进 步 日 渐 突 出 这 里, 我 们 从 人 口 分 布 的 一 个 侧 面 说 明 了 人 类 文 明 的 发 展 并 不 是 完 全 的 熵 增, 也 伴 随 着 熵 减 的 过 程 另 一 方 面, 在 熵 增 过 程 中, 人 类 完 全 可 以 通 过 提 高 能 源 利 用 率 来 减 缓 耗 熵 速 度 至 于 减 缓 到 什 么 程 度, 恰 恰 取 决 于 人 类 发 展 到 什 么 阶 段 ( 即 随 着 人 类 发 展, 耗 熵 速 度 会 逐 渐 降 低 ) 因 此, 我 们 可 以 看 到 发 展 与 保 护 的 矛 盾 只 是 人 类 现 阶 段 特 有 的 矛 盾, 发 展 与 保 护 在 实 质 上 是 相 辅 相 成 的 而 这 些 结 论 的 得 出 均 是 基 于 熵 增 原 理, 这 是 一 个 能 很 好 解 释 世 界 的 定 理 1 埃 尔 温 薛 定 谔 著 罗 来 鸥, 罗 辽 复 译 生 命 是 什 么 湖 南 科 学 技 术 出 版 社 2003 5
2 包 科 达, 热 物 理 学 基 础, 高 等 教 育 出 版 社,2004.8 3 朱 家 骅 等, 化 工 过 程 熵 指 数 及 其 在 磷 复 肥 清 洁 生 产 评 价 中 的 应 用, 四 川 大 学 学 报 ( 工 程 科 学 版 ),2006 年 9 月, 第 38 卷 第 5 期 4 F.J.Pyson,Sci,Amer,224(3),55 页 59 页 5 赵 凯 华 罗 蔚 茵, 新 概 念 物 理 教 程 热 学, 北 京 : 高 等 教 育 出 版 社,1998 6 贺 会 玲, 熵 与 生 态 环 境, 生 物 学 通 报,2005 年 第 40 卷 第 7 期 7 陈 小 红 等, 水 库 水 体 底 质 界 面 污 染 物 交 换 的 熵 描 述, 中 山 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ),1998 年 10 月 第 37 卷 增 刊 2 6