孟 春，孟 莉，王立海，苏义坤，刘美爽

(东北林业大学，哈尔滨 150040)

自工业革命以来，人类社会的各个方面都得到了迅猛发展。但伴随而来的人口爆炸、环境污染和资源枯竭等问题日益突出。可持续发展是人类社会寻求发展的必然选择，而熵理论作为自然界的最高定律，是一切人类活动和社会发展的基本准则。本文将熵理论应用于解决人类社会系统的可持续发展中，使人们更好地认识经济社会发展与资源、环境的关系本质，为自然环境与人类社会的可持续发展提供理论参考。

1 熵理论及人类社会系统宏观熵函数

德国物理学家鲁道夫·克劳修斯在1850年首次提出熵的概念，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越大。并在1865年将其引入到热力学第二定律中，很快熵在热力学和统计力学领域内占据重要地位［1］。根据热力学的理解，熵是评价一个系统无序程度的量度，而产生这种无序状态是因为系统进行了消耗，可以说，消耗伴随着熵的产生。熵理论发展到了今天，已从一个单纯的描述微观世界的热力学物理概念发展到一个自然与社会、经济统一的概念［2］。林锡奇指出作为人类社会生存和繁衍的组成要素，熵、环境、发展是可以统一起来的，指出协调好熵、环境、发展的关系是走可持续发展道路的本质要求［3］。

人类社会系统与热力学系统有着本质的区别，但与热力学系统有着相似之处。就系统本身而言，它们的相似性表现在:其一，都是由大量元素构成的;其二，系统的宏观态是由系统内部元素组成的微观态决定;其三，系统内各元素的运动状态具有随机性等［4］。根据开放系统的熵理论，利用函数来表征人类社会的状态函数，其构成如下:

式中:S(t)为人类社会在t时刻的熵值，称为熵函数，表征人类社会在该时刻所处的状态;IS(t)为人类社会在t时刻的正熵值，称为正熵函数，表征人类社会该时刻的混乱当量的大小;ES(t)为人类社会在t时刻的负熵值，称为负熵函数，表征人类社会此刻通过与外界交换物质、能量和信息以及人类社会内部自组织而具有的抵制系统混乱能力的大小。

2 人类社会系统的熵动态变化分析

由于人类社会的多元性和复杂性，公式 (1)人类社会的熵函数是数学表达式，因此，系统在t时刻的正熵和负熵值很难精确算出，只能根据系统表现出来的状态进行定性的判断。对公式 (1)两端求对时间的导数就是人类社会系统在t时刻各熵函数的变化率，简称熵流:

可以根据dS符号判别人类社会在t时刻的变化动态。

2.1 人类社会系统正熵函数IS(t)的动态变化

人类社会系统的正熵主要由物理灾变、生物灾变和人类自身的正熵构成。这些构成元素的正熵变化都是受人类社会主体元素－人口的影响，其变化将随着人口的增加而呈现出相同的发展态势。从理论上讲人类社会系统在任意一时刻有熵流diS＞0，即IS(t+Δt) ＞IS(t)。若设tk，tl为人类社会系统开始运行时刻和未来某一时刻，忽略因局部的、短期的生态灾害或者战争引起的人口数量增减，则在区间 (tk，tl)内IS(t)是单调递增的。并有

式中:B1为人类社会系统的正熵初始值。

2.2 人类社会系统负熵函数ES(t)的动态变化

对于人类社会系统来说，理论上的任意一时间有deS＜0，而且在较长一段时间内，负熵在一定生产方式下的变化不大。另一方面，人类社会发展过程中由于生产方式和社会制度等的变化，找到新的负熵获取源，探索到了新的获取高负熵的方法，增大了进入人类社会系统的负熵流，使ES由渐变产生突变。在人类社会发展过程中可以视人类社会的ES为一连续分段增长过程。因此可推出

式中:B2为ES的初始值。

2.3 人类社会系统总熵函数S(t)的动态变化

系统熵函数S(t)表征t时刻人类社会系统所处的状态，由t时刻系统的正熵和负熵两部分组成。因此，通过S(t)的符号就可以看出人类社会系统t时刻是处于进步状态、危机状态，还是临界状态。

(1)S(t)＞0，即IS(t)+ES(t)＞0，说明在t时刻，人类社会系统采用现有生产方式从环境中吸取的负熵和系统自身自组织所产生的负熵抵制不了系统的正熵，人类社会系统此刻处于退化状态，也可称为危机期。若在此时有dS＞0，即正熵增加速度大于负熵流入系统内的速度，可称之为加速危机期，随着时间的推移，正熵增加速度减慢，负熵流入系统速度增大，出现dS＜0，说明危机因素在不断减小，称为减速危机期。

(2)S(t)＜0，即IS(t)+ES(t)＜0，说明在t时刻，人类社会系统的负熵除抵制正熵外，还有剩余，称此刻人类社会系统处于进步状态，简称进步期。若在此时有dS＞0，即正熵增加速度大于负熵流入系统内的速度，可称之为减速进步期，随着时间的推移，正熵增加速度减慢，负熵流入系统速度增大，出现dS＜0，说明进步因素在不断增强，称为加速进步期。

(3)S(t)=0，即IS(t)+ES(t)=0，说明人类社会系统在该时刻所具有的负熵刚好抵制系统的正熵，系统此刻处于临界状态。其变化方向要由此刻S(t)对时间的导数dS来判别。

综上所述，人类社会系统的一个周期的几个阶段分别为加速危机、减速危机、加速进步和减速进步，随着新的生产力和科学技术的的进步，要保证人类社会处于进步发展状态就要保证系统熵函数S(t)＜0的合理发展状态，这就要控制系统的正熵和努力挖掘人类社会系统可流入的负熵。

3 基于熵理论的人类社会可持续发展战略

熵理论要求人类社会的可持续发展必须将人类自身和自然环境系统、生物系统合一，在自然界有限的资源、能源和环境中约束人类自身数量的膨胀、欲望的膨胀和人类活动负面效应的膨胀。

3.1 有效控制正熵，减慢熵增速度

人类社会系统的正熵主要来源于环境能量物理灾变、生物灾变和人类生产消耗等过程中产生的熵增。自然环境系统的熵增主要体现在环境的污染和恶化上;生物灾变的熵增主要表现在人类行为引起的生物物种的不利变异及对人类社会发展和自然环境系统的稳定的不利影响上;人类社会系统的熵增则主要体现在人类对物质资源的过度开发、低效利用、极度浪费和生产废弃物不当处理上［5］。因此，人类社会的发展应当从以牺牲自然环境系统和生物系统为前提的高消耗、高污染为代价的经济发展模式中转变出来，建立一种以生态工业为主体，以维护人类社会和自然环境系统及生物系统的和谐为目标，以资源高效、循环利用为核心，以减量化、再利用、再循环为原则，以低消耗、高利用为基本特征的可持续发展经济方式。这种可持续经济的发展方式源于有限、代价、节约、共生和适应等观念和对传统工业的反思，摒弃了传统生产模式，使得物质、能量和信息都能得到合理、持续的利用。要真正实现这一生产模式需要人类的不断探索，制定合理的计划、方针和措施，使得这一理想的发展模式充分发挥作用，降低人类社会发展产生的熵增速度［6，7］。

此外，人口膨胀导致人类生存的需求暴涨，是人类社会熵增的又一直接原因。延缓人口总量的增长，甚至减少人口总量，会直接减缓对地表有用物质资源的损耗，减缓正熵流的积聚，延长地表人类生存环境对人类的“服务年限”。

3.2 积极开发利用负熵源

人类社会系统的负熵主要来自于环境、生物系统和人类自组织机制产生的负熵流。其主要体现在人类发展所需要的物质、能量和信息上。太阳能提供给地球上的生物以能量，生物依靠自身的转化作用为人类提供生存需要的粮食，为人类提供生产生活所需的物质资源，同时人类依靠生产工具和科学技术，将自然资源转化为多种产品以满足人类社会发展的多种需要。

就人类社会发展所需的负熵源来说，人类过去大规模的发展已将资源消耗殆尽，人类今后的发展必须依靠科学技术努力开发新的可利用资源。科学技术的进步是人类赖以转化能量，求得自身生存和发展的手段和中介，但是传统的技术是以牺牲环境利益和增加熵流为代价，其最终往往是在更大程度上造成环境结构平衡的破坏，降低环境对人类持续生存发展的支撑性。因此，在此强调的技术应该是一种“温和的技术”，既能满足社会发展的高科技要求，为社会发展提供源源不断的负熵流，又能以减少人类行为对环境的不利影响为前提，尊重环境的稳定发展权利。

4 结束语

从人类社会发展过程出发，建立熵的动态变化模型并对其动态变化趋势进行了分析，得出人类社会发展的各个时期都要经历的加速危机、减速危机、加速进步、减速进步四个循环往复的阶段，并从控制正熵，减慢熵增速度和积极开发利用负熵流角度探讨了人类社会实现可持续宏观发展策略，有效控制人口膨胀，在人类社会发展过程中重视人类自身、社会环境和生态环境的和谐发展。

［1］杰里米里夫金.熵:一种新的世界观［M］.上海:上海译文出版社，1987.

［2］郑庆华，王凤武.试论“熵”理论的运用和发展［J］.微计算机信息 (测控自动化)，2004，20(1):118－119.

［3］林锡奇.论熵、环境、发展的统一性 ［J］.南昌大学学报(社会科学版)，1997，28(3):16－21.

［4］孟 莉.基于熵理论的人类社会可持续宏观发展研究［D］.哈尔滨:东北林业大学，2004.

［5］袁嘉新，蒙肖莲.熵定律与可持续发展战略［J］.广西民族学院学报，1997，3(2):179－183.

［6］Iavric V，Baetens D，Pleu V，et al.Entropy generation reduction through chemical pinch analysis［J］.Applied Thermal Engineering，2003，23(14):1837－1845.

［7］孟 莉，王立海，万 阳.基于熵理论的国有林区林权改革分析 ［J］.森林工程，2006，22(6):57－59.