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循环论

2016-05-14陶绪凯

环境 2016年5期
关键词:大气宇宙质量

陶绪凯

循环是宇宙间一切事物维持平衡、和谐的最重要和最根本的机制。

宇宙的循环

现代宇宙学、天文学的主流观点认为,宇宙通过大爆炸和引力回缩机制永恒地进行着质能转换的循环。大爆炸产生的能量使得所有的宇宙天体(质量)都围绕着各自的质量核心不断地进行着扩散、旋转和循环运动,而每一天体的质量核心又围绕着更大的质量核心旋转、循环。当大爆炸产生的能量消耗怠尽时,宇宙的时空达到最大临界值,宇宙物质在引力的作用下开始逐渐聚合。

聚合先形成较小的质量核心,较小的质量核心又聚合成较大的质量核心。根据万有引力定律,宇宙质量核心终将宇宙间所有的质量和能量(波)都吸引到一起。由于此时宇宙质量核心的引力趋于无穷大,宇宙被收缩成密度无穷大、体积非常小(有学说称几立方厘米)的一个超级“原子”。宇宙零时,宇宙外温度达到真正意义上的绝对零度,核内的聚力达到临界极至,于是,物极必反,宇宙又一次发生“宇宙级裂变”,开始新一届宇宙的循环。这期间,宇宙的质能总量保持恒定,宇宙的质量和密度将再次经历从最大到最小,再回到最大临界值;能量和体积则由最小到最大,最终回到最小临界值。

宇宙的循环性决定着宇宙间一切事物必然是循环运行的,总星系、河外星系是这样,银河系、太阳系是这样,地球和地球生物是这样,人类的生存与发展当然也是如此,甚至微观到原子、电子都概莫能。

地球的循环

像其他八个兄弟行星一样,地球也在围绕着自己的质量中心太阳(约占太阳系总质量的99%以上)作循环往复运动。地球本身也在不停地自旋,所以地表才会有四季更迭、昼夜循环。不仅如此,地球任何一个地方的地表环境也随之在海洋、湿地、草原、森林、山脉、沙漠、冰盖、极地等地貌形态中循环滚动,其循环周期有的可达数百万年,有的则需数亿年。可见地球对任何一块地表环境都是公平的。

地球上最重要的物质循环当属水、氮和碳氧循环。这三大循环是连结无机世界与生命世界的纽带,如果没有这三大循环,即使有了生命也不会持续。

通过太阳能的蒸腾作用,海洋加上湖泊、河流、土地、植被中的水不断被蒸发,在大气对流层中遇冷形成雨雪冰霜重返地面,大部分落入海洋,约20%落入陆地。落入陆地的水一部分供生物吸收,维持生命活动;一部分渗入地下,形成地下水;还有一部分汇成径流,流入江河湖泊,最终入海,完成水循环。

每年约有相对稳定的数千万亿方水参与水循环。有专家说地球淡水在逐年减少,甚至危言耸听说地球上最后一滴淡水是人的眼泪,这纯属科盲的无稽之谈!对于地球来说,每年的降水基本是个定值,你这里多了别的地方就少了,别的地方多了你这里就少了。

近百年来,由于人类活动导致气候紊乱,降雨的分布越来越不平衡,使得有些地方旱涝严重失衡。事实上,导致人们感觉缺水的主要原因,是人口和产业的过度集中而不是自然因素(次要原因)。从长远的生态文明角度来看,大城市化和包括南水北调、大型水坝等在内的水利工程将给未来人类生存发展带来严峻挑战,总效益可能为负面。

水循环的重要性不仅在于维持地球生态平衡、调节气候,而且也是碳、氮等物质循环的主要媒介,更为重要的也最为人们所忽略的是消耗地球多余的内能,以维持地球与太阳之间质能的平衡,保持地球轨道和自旋速率的稳定。

氮约占大气总量的79%,但却不能直接参与无机世界与生命世界的循环。大气中的氮进入有机体主要有三个途径:生物固氮、工业固氮和自然固氮。这些含氮物质通过不同途径首先进入土壤,然后被植物吸收,动物直接或间接以植物为食,并在新陈代谢过程中,将一部分蛋白质分解,生成氨、尿素、尿酸等排入土壤。同时植物和动物的尸体在土壤微生物的作用下,分解出的氨氮也进入土壤,一部分再为植物利用,另一部分在反硝化细菌的作用下,分解成游离氮,进入大气,完成氮循环。

值得一提的是,由于人类的参与,在相当长的时间内,每年固定的氮要比返回大气的氮多出数千万吨。固氮作用长期超过反硝化作用,是导致水体富营养化呈普遍上升趋势的一个重要原因。

在地球环境中的碳是以二氧化碳和碳酸盐形式存在的,总量约有千万亿吨量级,其中99%以上固定在岩石圈。大气中的碳仅占万分之一,基本稳定在7000亿吨左右,其中每年约有300亿吨被生产者(主要指植物)通过光合作用固定到有机物中,又有约1000亿吨溶入海洋,200亿吨演变成陆地碳酸盐。被生产者固定的碳以有机物的形式供消费者(主要指动物)利用,消费者和生产者本身通过呼吸作用又把二氧化碳释放到大气中;生产者和消费者的尸体被分解者分解氧化成二氧化碳、水和无机盐,二氧化碳重新返回大气。

在自然状态下,进出大气的碳基本保持平衡。但由于人类对本不参与碳循环的岩石圈的含碳矿物(煤炭、石油、天然气、碳酸盐矿等)的超强利用,使得排放到大气中的二氧化碳逐年上升,导致大气层的温室效应愈加明显,地球变暖、海平面上升、灾害加剧已成趋势。

生命的循环

地球的物理化学环境为生命的产生提供了得天独厚的条件。无生命物质在宇宙和太阳的综合作用下经过一系列生化反应合成了生命,又经过数十亿年的进化,形成了非常完美的生命循环体系,即无机物质→生产者→消费者→分解者→无机物质的循环。

生命的可复制性、遗传性为各种生物的循环繁衍提供了可能,使得万物生机盎然,生生不息。在生命世界里,万物同为太阳和地球的子女,彼此承担着不可或缺的链式职责,谁也离不开谁,谁也没有权力独霸“父母”!这是天经地义!

人是宇宙、生命和社会的缩影,是生命的最高形式。人的一生就像一届宇宙,由无机的数十种元素合成的生命体,其含有的各元素丰度与地球元素丰度非常一致。在生命的过程中充满着循环:血液循环、生理机能循环、行为循环等等。当生命结束的时候,再分解还原成无机物,回归自然。

动物的迁徙也是一种非常神秘的循环现象。动物们在特定的时间、特定的线路年复一年不顾一切地进行着往复运动,似乎有一只无形的不可抗拒的手在指挥它们。

人类社会的循环

人类从初期的共产社会,经过不论多长时间的私有社会,最终必将再回到共产社会,这是不以人的意志为转移的。

从意识形态领域来看,人们对事物内部规律的认识总是随着事物外部环境的循环变化而反复,如历史上对儒家之说、法家之道、曹操之治等,都经历了多次反复。打江山时举起法家大旗,守江山时便捧起孔孟之道;宗教领域的先师们可能更早发现了宇宙的循环规律,并把这一“轮回”现象运用到诠释自然、生命和万物,以至于数以亿计的信徒深信不移;哲学界对世界的主流认识也是从唯物到唯心然后再到唯物,几经肯定、否定、否定之否定的循环。

从社会发展过程来看,循环是维持社会公平发展的最基本的机制。财产或财富的积累性决定了社会发展的必然(除非天天打仗)!但社会在发展过程中,区域、界别、阶级间的发展不可能实现齐步走,总有强势与弱势之分。随着矫枉过正地重点发展某些制约整个社会继续进步的弱势部分,过去的弱势将变成今天的强势,今天的强势也可能变成明天的弱势。

正所谓“三十年河东、三十年河西”。从经济领域的三大循环来看,由于占有信息资源的不对称性以及获取信息的滞后性,价值规律和市场化运作必然导致区域乃至全社会经济兴衰的循环,形成社会经济周期,这是商品社会最重要的以经济社会为主体的第一循环;第二循环是经营方式的循环,即由资本→原料→生产→商品→资本的循环,又名再生产,其主体为企业;第三是生产方式的循环,主要是指生产工艺过程循环。每个劳动者几乎每天都重复着昨天的“故事”。

近二十年来提出的所谓循环经济(核心是运用生态学基本原理进行社会经济资源包括政策和人、财、物的重新排序整合、循环运作),其实只是人们对循环规律作用经济领域的“突然”发现,决不是什么发明创造。何况这一“循环经济”理论目前还显幼嫩和狭隘,充其量只能算作循环生产,距离循环经济还有较大差距,距离理想状态的循环社会那就更远。

循环的渐进性

循环不是简单的重复。事物的每一次循环都在原有基础上有所变化或者说进步。比如,以太阳系为参照,地球的轨道是个椭圆型循环圈,以银河系为参照则变成了“螺旋”状循环圈,如以总星系为参照,则又变化成“基因链”状循环圈,可见从更宏观的视角看,地球的每一次循环,其空间位置、质量能量都发生了某种变化。

从生命的循环我们可以清楚地看到,生命的每一次循环,生命的品质都得到了进化。生命从单细胞逐渐演变成错综复杂的动植物,就是通过每次循环的不断进化而实现的。社会的循环也一样。不论是上层建筑的循环、意识形态的循环还是经济的循环乃至时尚的循环,每一次循环都会产生某种进步。科学共产主义决不等于原始共产主义。

循环理念在激励教育中的作用:循环理念告诉我们,人和事物一样,肯定都有辉煌和受挫的时候,这是宇宙法则。因此,辉煌的时候,要正确把握好机会,千万不可自满狂妄、欺人太甚、坏事做绝,而应该养性积德,感恩自然,感恩社会,提前考虑如何走过接下来的挫折;而遇到挫折的时候,千万不要悲观气馁、颓废自弃,要坚持,要努力,要自省,要建立必胜的信念,克服黎明前的黑暗,迎接必将到来的辉煌。古人云:车到山前必有路、病树前头万木春、物极必反等等都是说的这个理。

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