谈谈低熵生活

朱曙华

(湖南理工学院, 湖南 岳阳 414006)

谈谈低熵生活

朱曙华

(湖南理工学院, 湖南 岳阳 414006)

介绍了热力学熵概念的内涵及熵增加原理, 倡导“低熵生活”的生活理念, 进而提出一些实施‘低熵生活”的具体措施.

熵; 热力学第二定律; 熵增加原理; 低熵生活

1 熵的内涵

“熵”是热力学中表征物质状态的一个参量, 用符号S表示. 物理学上指热除以温度所得的商, 标志热量转化为功的程度.

在热力学中, 一般用增量定义为dS＝(dQ/T)可逆, 式中T为物质的温度; dQ为该过程吸收的热量. 下标“可逆”表示这个过程是可逆的. 若过程是不可逆的, 则dS＞(dQ/T)不可逆.

从微观上说, 熵是组成系统的大量微观粒子无规则热运动无序度的量度, 系统越无序、越混乱, 熵就越大.

熵, 从另外一种角度理解, 它可以表示任何一种能量在空间分布的均匀程度. 一个系统的能量分布得越均匀, 该系统的熵就越大. 如果能量完全均匀分布, 那么, 这个系统的熵就达到了最大值.

因此, 克劳修斯说, 自然界遵守的一个普遍规律是: 能量密度的差异倾向于变成均等. 换一句话说就是: 熵, 永不减少.

从环境保护的角度理解, 熵其实就是通常所说的“污染”.

2 现实生活的现状

今天, 人类在高科技背景下, 有些人追逐财富已达到了狂热程度, 人们创造物质财富所投入的能量,也已达到了历史上的最高程度, 由此产生的 “熵”对自然环境系统和社会环境系统也造成的破坏也差不多达到了阈值. 其实任何建设、任何生产都是一种资源消耗. 无论在地球上的任何地方进行有序建设, 都必须以有效能量消耗及对周围环境产生更大的污染为昂贵代价. 因此任何低质量的粗制滥造, 任何反反复复的重复建设都是浪费资源, 都是污染环境. 对于能熵原理的庄严告诫, 我们必须要有清醒的认识.

事实上, 我们看到风华城市的同时也看到了垃圾围城, 我们看到了恣意生活、狂掠资源的同时也看到了能源枯竭、水土流失……要改变这种趋势, 需要人类从根本上改变世界观、生活方式和行为方式, 发展“低熵工业”、“低熵农业”, 过“低熵生活”, 为维系人类生存、为子孙后代珍惜有限的资源, 保护好生存环境. 如果人类毫无顾忌地为所谓的发展和进步挥霍资源, 必将为此受到惩罚. 因此人类在谋取自然各种能源资源或进行建设时, 必须尊重能熵原理, 不能随心所欲和广取豪夺. 我们只能得到大自然所能给予我们的那一部分东西, 也只有这样人类才能自然长存, 若超过大自然所能给予的限度, 则会造成严重的生态危机, 危及人类的生存. 因此我们得“低熵生活”.

3 低熵生活的理论依据

低熵生活的科学根据是热力学第一定律和热力学第二定律. 热力学第一定律即能量转化与守恒定律,它告诉我们: “宇宙的总能量守恒. ” 热力学第二定律即熵增加原理, 它告诫我们: “宇宙的总熵值恒增. ”这两个定律内涵非常深刻, 是普遍性的科学定律, 统治着物质世界, 是科学中的重要定律. 我们可以统称为能熵原理. 热力学第二定律还揭示了: 局部的有序是可能的, 但必须以其他物质的更大无序为代价. 人类生存, 需要能量, 需要食物, 这就要以其它动植物的死亡(熵增)为代价. 而动植物的生长又是以太阳核反应的衰竭(熵增)或其他形式的熵增为代价的.

人类依靠能量资源而生活、生存. 能熵原理则是关于能量问题的科学理论, 直接关系到人类的生活、生存和发展. 为了生存, 人从自然界获取各种“能”及动力, 以满足人的各种需要. 这些行为无一不和“能量”有关, 人与自然的关系归根到底就是人与能量之间的关系. 能熵原理则制约着人与自然的关系. 然而这种制约关系的结论并不特别令人鼓舞. 能原理告诫我们: 地球上的能量资源是有限的, 一个国家的能量资源更是有限的. 熵原理则告诫我们: 我们用机器吸取能量做功为人类服务, 必有部分能量浪费并污染环境, 有效能量在开发应用的过程中会不可逆地转化为无效能量, 并同时增加世界的混乱无序度——熵.

4 低熵生活的实施

低熵生活, 人们要改变生活方式, 从浪费型向节约型转变, 从贪婪地追求物质享受到追求精神的丰富与环境质量的优化, 这就是低熵生活的内容与要求. 低熵社会的经济是必需品的经济, 而不是奢侈品的经济. 在低熵社会里, “节约”成为警世名言, “少花即多得”是至高无上的真理, 人们要深刻地认识到: 占有多余物质财富便不可弥补地减少了世界宝贵资源; 我们拥有的越多, 赢得的就越少. 人生的最终目的不是满足一切物欲, 而是达到同大自然统一和谐的境界. 人类与大自然和谐相处的思想将取代“征服自然”的观念.

低熵生活, 要求象中国这样人口众多的发展中国家只可能成为自行车王国, 而不可成为摩托车王国;只可能成为电风扇王国, 而不可以成为空调设备王国; 只可能建设发达的公共交通公益体系, 而不可以建设阔豪的家用轿车的私家交通体制; 只可能建设众多的多层建筑房屋, 而减少建设高层建筑房厦……我们要“辩证”地对待发展, 要重视“能熵原理”的告诫. 事实上, 发达国家也在追求低耗高效少污染的科技,也在“开源节流”求发展, 也在提倡节俭风尚. 在美国, 4.5吨煤创1万美元价值, 而发展中国家需30多吨煤才能创1万美元; 在荷兰, 饭店饭桌上少有残羹剩汤, 人们自觉注重节约不浪费……. 因此, 为了人类的自然长存, 现代每一个人都应该提倡节俭的生活和自觉的简朴. 发扬东方文明所倡导的节俭传统美德. 低熵生活, 还需要广泛使用太阳能、风能等无污染的能源, 它把人们带回到宁静干净不喧闹的时代, 为我们的生活提供必要的消费商品. 这些能源具有干净, 充足, 无污染和取之不竭的优点, 是扩散低熵能源, 而不是象煤, 石油等矿物那样的集中高熵能源, 所以它不能适应高度集中化的传统工业生产方式, 不能为人口密集的大城市和高度集中化的工业提供大量的动力和能量.

总之, 要实现低熵生活, 就必须站在环境伦理道德的高度上, 做到以下几个方面: 一是确认自然和人类的相互依存关系, 人类要尊重自然界的客观规律, 善待人类生存的环境系统, 遵循热力学第二定律, 减少和延缓熵流积聚, 最终实现人类和生存环境共同存在和发展的愿望；二是继续实行计划生育, 主动控制人口数量, 使之与自然环境的承载能力相协调; 三是做到人性的自然回归, 不搞“金钱至上”, 不把盲目追逐财富作为人生目标, 要“和谐生活”; 四是反对奢糜的生活方式, 绿色消费, 满足于基本生活物质需要,追求一种高尚的精神生活; 五是善待一切, 对大自然和社会永远怀着敬畏和感恩之心, 尽最大可能回报社会.

[1] 冯 瑞. 熵[M]. 北京: 科学出版社, 1992

[2] 黄淑清, 等. 热学教程[M]. 第2版. 北京: 高等教育出版社, 1994

[3] 张玉民, 等. 热学[M]. 北京: 高等教育出版社, 1991

[4] 汪志诚. 热力学统计物理[M]. 北京: 高等教育出版社

[5] 普里戈金. 从混沌到有序[M]. 上海: 上海译文出版社

[6] 王 芷. 无序的科学[M]. 长沙: 湖南科学技术出版社, 2007

On the Life of Low Entropy

ZHU Shu-hua
(Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China)

This paper introduces the connotation of the concept of entropy in thermodynamics and the Entropy Increase Principle, advocates “life of low entropy”, puts forward some measures on “life of low entropy ”.

entropy; the second law of thermodynamics; the principle of entropy increase; life of low entropy

N4

A

1672-5298(2012)02-0092-03

2012-02-11

朱曙华(1971- ), 女, 湖南平江人, 硕士, 湖南理工学院副教授. 主要研究方向: 大学物理与热学教学