四、应用于各学科中的熵

自从熵理论诞生以来,逐渐突破了物理学、化学等学科界限,开始被广泛地运用于社会学、经济学、管理学等领域,熵的应用对人类发展的各个方面有着不可忽视的重要作用。

(一)社会学的熵

熵理论在应用于各个领域的过程中,西方一些后现代社会学家开始将这一理论引入社会学领域之中,从而延伸出了一个新的概念——“社会熵”。所谓“社会熵”,是指社会生存状态和社会价值观的混乱是不断增加的,不断增加的混乱也就是“社会熵”。从现实社会来看,如今恐怖主义蔓延、经济危机时有爆发,疾病疫病也经常大肆流行,这些都是“社会熵”不断增加的表象特征。

从熵的角度看,人类社会的一切伦理、道德、风俗习惯、法制、组织和人际关系是熵增与熵减综合作用的结果。社会发展变化的顺序在极大程度上受到人类活动的影响。因而,现实社会总表现出复杂性和不平衡性。社会的每个成员都是一个耗散系统,耗散系统必须靠负熵为生。追求负熵是一切生物活动的主题。对人类而言,争权夺利是人类追求负熵的一种突出表现。人类对权利的追求,可以充分调动其积极性,人类投身于对自然界奥秘的探究,把更多的潜在可用性变为现实可用性,使人们的个人生活和社会生活的物质条件不断有所改变,这种改善即通常意义上所谓的进步。随着物质条件和精神条件的日益丰富,人们为了自身的利益,对权势、利益的追求更加强烈。人们对权势和利益这种负熵的索取日益加强,逐渐导致整个人类社会性的秩序向着混乱发展,致使整个社会的熵不断增加。纵观历史,人类为了夺权,不惜大开杀伐,血流千里。在改革开放和市场经济的条件下,那些偷税漏税、假冒伪劣、假公济私、贪污腐化、以权谋私、坑蒙拐骗等损人利己的事屡见不鲜。人大可不必讳言功利,但是求功利亦应有所制约,有道可循,绝不可为了自身的利益而不惜一切损害他人利益,造成社会的混乱。

最先将熵理论和人类社会发展结合在一起的是美国著名学者和社会活动家杰里米·里夫金。20世纪70年代初,罗马俱乐部的成员经过充分调查研究,向全世界提出了他们关于世界能源危机等情况的第一份报告——《增长的极限》。报告提出并分析了未来世界带有普遍性的人口、工业化资金、粮食、不可再生资源和环境污染五大“全球性问题”,指出如果世界人口、工业化、污染、粮食生产和资源消耗方面按现在的趋势继续发展下去,这个星球的增长极限将在今后一百年内发生,世界末日随之来临。杰里米·里夫金根据《增长的极限》分析的“全球危机”,摒弃传统发展观的思维方式,从另一个角度——熵定律来分析危机背后的原因,在惊世之作《熵:一种新的世界观》一书中,里夫金第一次将人类社会面临的危机同熵增联系起来,他指出历史变更的原因是能源的耗竭而不是财富的积累,即历史是热力学第二定律的反映。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机的分界线。只有以熵定律作为新的世界观代替几个世纪以来的牛顿机械论世界观来考察社会的各个方面,才可以减慢熵增的速度,实现人类社会的持续发展。里夫金关于熵定律世界观的提出,为人类社会发展的后续研究提供了新的视野,熵定律开始在自然科学和社会科学领域发展起来,并被越来越多的人所认识。

此外,薛定谔的负熵理论不仅可以解释生命世界,而且正日益扩展到经济社会、生态环境等诸多领域。对人类社会而言,追求自身利益的负熵是一切活动的主题。随着社会的进步和经济的迅速增长,人类利用自然资源的活动加剧,例如,树木的滥砍滥伐、珍禽异兽的肆虐捕杀、工业废物的大量排放等,人类不断从自然界获取物料资源,同时抛出大量的废气、废液、废渣和生活垃圾。结果,人们得到了低熵的产品,但同时不可避免地向环境排放了高熵的废物和废热,致使自然资源日趋耗尽,环境污染日趋加剧,生态平衡日趋破坏,环境熵值日趋增加。因此,人们在使用低熵产品、享受现代文明的同时,必须清醒地意识到,大自然不能为人类提供无限的资源、生存空间和废料场,大自然的调节机制不是万能的,自然界有其自身发展的界限,保护环境势在必行。

多次获诺贝尔文学奖提名的托马斯·品钦在大学毕业之后发表在杂志上的短篇小说《熵》,即阐释了熵的社会学概念。这篇小说将热力学的第二定律运用到对人类社会的描述上,其敏感性令人大吃一惊。作者在书中说道:在整个宇宙中,当一种物质转化成另外一种物质之后,不仅不可逆转物质形态,而且会有越来越多的能量变得不可利用。也就是说,大量人类制造的化工产品、能源产品一经使用,不可能再变成有利的东西,宇宙本身在物质的增殖中走向“热寂”,走向一种缓慢的熵值不断增加的死亡。眼下人类社会正是这个样子:大量的产品和能源转化成不能逆转的东西,垃圾越来越多,人类社会逐步走向一个恶化的热寂死亡状态。托马斯·品钦后来的小说作品中多次阐释着熵的世界观。

(二)经济学的熵

自从熵定律产生以后,经济学界一直有人试图用自然科学的概念来研究经济现象,导致“熵”也成为一个经济学术语。当然,物理学首先就有用熵概念解释经济现象的先例,比如物理学教授常常会在介绍熵概念之后提问道:为何用20元人民币在市场上购得一袋大米,而这袋大米却不能在市场上轻易地换回20元?

18世纪工业革命之前,经济学尚未着重考虑生态环境问题。但是到了20世纪60年代中期经济发展对生态环境的影响已经成为世人关注的焦点。这个时期鲍尔丁(K. E. Boulding)发表了《一门科学——生态经济学》的论文,生态经济学诞生了。70年代初期环境经济学的奠基人克尼斯(A. V. Kneese)等出版了《经济学与环境》一书,继而1981年联合国环境计划署将环境经济学列为当年《环境状况报告》的第一主题,至此环境经济学成为一门独立的学科。生态经济学研究社会经济系统与自然生态系统之间的关系,在经济与生态环境组成的复合系统中强调自然资源、生态环境、经济发展和人口增长之间的和谐关系。环境经济学研究经济发展与环境保护的关系,研究经济活动所造成的生态破坏、环境污染、资源浪费以及解决的方法。生态经济学和环境经济学都涉及资源问题,所以生态经济学认为资源经济学是其学科内容的一部分。同样,环境经济学的内容也包括资源经济学,甚至有时还被称为环境与(自然)资源经济学。实际上,资源经济学作为现代经济学的一个分支,研究方向主要集中在经济活动对各种资源的利用和资源的代际公平问题上。自然资源和生态环境作为公有资源,在人类的经济活动中被索取、被污染,使自然资源高熵化,生态环境熵增,所以产生负外部性。但是如果人类在经济活动中能够引入负熵流,通过管理信息系统的监控来节约资源、治理污染、保护生态环境,减少熵增则可以产生正外部性。

从以上人类经济发展现象探究,可以看到生态、环境和资源这几个概念相互密切联系,生态经济学、环境经济学和资源经济学这几个学科的内容交叉重复。从熵理论的角度来看,生态、环境和资源都涉及热熵的增加、减少及调控问题,所以在熵理论范畴中它们具有同一性。按照热力学第一定律能量在转化过程中是守恒的,但是按照热力学第二定律能量在转化过程中会造成熵增,也就是会降低能量的品质。因此,生态经济学、环境经济学、资源经济学都要研究在经济活动中如何控制熵增的问题,以提高经济效率,使社会经济可持续发展。

有关熵理论在生态经济学、环境经济学和资源经济学中的应用,日本学者槌田敦1982年出版的《资源物理学》一书值得重视。《资源物理学》以熵理论为基础探讨了在经济活动中从资源到废物和废热的转化过程,提出低熵资源、高熵废料、潜熵等全新的经济学概念,还引出熵守恒定律。该书进一步将熵理论与经济学基本理论结合起来,描述了消费理论、生产理论、生存理论及广义卡诺循环理论。在消费理论中提到,经济学的消费就是物理学的扩散;而扩散过程就是熵增过程;于是便可用计算扩散程度的熵来表示消费量。在生产理论中,作者描述了生产过程并引用了经济学家鲍尔丁的论述:“在生产过程中,无疑是以产生高熵废料为代价而分离熵,来制造高度有序的低熵产品。”并由此得出结论:在经济学中生产和消费被看作是对立的概念,但从资源物理学的观点来看,凡是生产无不以消费为结果,这就是说作为经济的生产和消费本质上是相同的熵增过程。生存理论指出,生存的本质是积极自主地消费扩散能力,以维持代谢功能,为此“生存系”因需要资源而导入物质和能量。为了废弃消耗过程中产生的熵,就要排出带有熵的废热和废物,这就造成了对环境的热污染和物污染。正如经济学家加尔布雷西(J. K. Calbraith)所说:“与其说是资源的枯竭,不如说是垃圾场的危机。”人类经济活动中最大的误区就是只顾拼命地导入资源,然而按照资源物理学的观点,没有垃圾场来排放污染的资源就不能算是资源。

1961年,施蒂格勒(G. J. Stigler)发表《信息经济学》一文。标志着信息经济学这个现代经济学重要分支的诞生。作为经济学与信息科学的交叉学科,信息经济学主要研究在信息非对称条件下的经济行为。信息熵作为信息经济学最基本的概念之一,是由物理学熵函数泛化而来的,所以可以用来描述信息源的不确定性。所有不同层次、不同类别的随机事件的集合均可以视为信息源,并且都可以用信息熵这个统一的指标来描述其不确定性,这就为熵及其衍生概念的应用开辟了广阔的前景。在信息经济学中除信息熵之外,还引入了条件熵、互信熵、联合熵、最大熵、冗余熵等概念,用来描述或计算经济活动中信息流的有关特征。

随着互联网的指数型发展,非实体虚拟经济中由极富热情却并不成熟的创新所造就的金融衍生物因信息的极度不透明和不对称,给经济活动带来了极大的不确定性,也隐藏了极大的风险。因此,当前发端于美国的金融危机打破了20世纪50年代以来美国经济长盛不衰的神话,并肆无忌惮地冲击着实体经济,其破坏力蔓延到了世界各地。这不能不使我们联想起1929—1933年的世界性经济危机,那次危机曾催生了凯恩斯主义,宏观经济学由此诞生,并且也推动了经济学理论整体的发展。当前的世界经济所面临的不只是金融危机,还有各种挑战,尤其是环境污染引发的温室效应。经济学界的学者必须清醒地认识到,把对不确定性经济理论的研究提到议事日程已经迫在眉睫,深入研究不确定性经济理论的关键是彻底解决熵理论与经济学的关系制度。经济学家加尔布雷西曾经说过:“经济学是一门进化的科学。”生态经济学、环境经济学、资源经济学、信息经济学、管理经济学等现代经济学分支学科的理论基础均涉及熵理论,均可纳入熵经济理论。在新学说层出不穷的经济学领域中,引入熵理论,创立熵经济学,推动经济学的进化已经是刻不容缓的任务。

(三)管理学的熵

时至今日,已经有很多人将熵这一热力学现象旁征到人类社会和组织的管理中来,把熵作为判断一个社会或组织是否有序的程度或状态。比如一个组织,它都有其诞生—成熟—衰败—灭亡的客观周期,这也可以看作是一种“从有序到无序”的熵的变化。大到一个王朝,小到一个企业等无不如此。在自然界中维护有序秩序,即保证熵的稳定性,需要耗费大量的能量;在人类社会,维护组织的正常运行,同样耗费大量的能量。对于组织而言,这个耗费能量的过程,即管理的过程。

1951年,乔·丁(J. Dean)出版了世界上第一部管理经济学著作,标志着管理经济学的诞生。管理经济学作为管理学和经济学的交叉学科,主要特征是把管理理论应用到经济学中。著名的管理学家、诺贝尔奖得主西蒙(H. A. Simon)曾经指出:管理就是决策,而决策在很大程度上取决于对信息的掌握以及对未来结果的预测与评估。管理经济学像信息经济学一样,在熵泛化的基础上,利用信息熵建立与决策相关的数学模型,充实并更新着管理经济学的内容。例如,管理经济学引用了熵权系数法,这个有效的量化分析法业已成为选择成本与效益均衡的有力工具。

湛垦华教授在《普利高津与耗散理论》《耗散结构的热力学基础》《涨落与非平衡相变》等论著中,进一步发展了耗散理论;任佩瑜教授在1998年率先在国内将熵理论和耗散理论引入了管理科学,创造性地提出了管理耗散结构理论,取得重大学术成果。邱菀华教授在其所著的《管理决策熵学及其应用》中系统地介绍了一些熵理论和熵方法在管理决策中的应用。河北工业大学的宋华岭教授根据熵理论提出了“管理熵”的概念。他利用熵作为度量转化损失的一个等价量和描述微观世界分子混乱状态的宏观物理量等属性,扩展熵理论于管理科学,并作为一种软科学的认识论与方法论,提出了广义与狭义管理熵的理论与应用体系。狭义管理熵就是管理的信息与概念系统在管理信息的传递过程中的传递效率与阻力损失的度量,就是对管理系统输入的物质、能量与信息转化成管理的功能的转化率的度量。狭义管理熵理论就是将熵理论应用于企业管理系统中,研究管理系统中管理信息流在各个管理对象上发生的阻力、紊流、无序及损失,从管理损失的反面来度量管理,提高管理效率,减少管理系统墒产生的一系列理论与方法论的总称。建立了管理效率与管理熵相互关系模型和管理效率的量化模型,使管理的量化成为可能。广义管理熵理论是对社会系统进行宏观管理,减少社会系统总墒,使人类社会向减熵方向发展的理论与方法体系。

“熵”在管理学中的成功运用,华为依旧是一个经典案例,任正非在2011年的公司市场大会上说,“公司长期推行的管理结构就是一个耗散结构,我们有能量一定要把它耗散掉,通过耗散,使我们自己获得一个新生。什么是耗散结构?你每天去锻炼身体跑步,就是耗散结构。为什么呢?你身体的能量多了,把它耗散了,就变成肌肉了,就变成了坚强的血液循环了。能量消耗掉了,糖尿病也不会有了,肥胖病也不会有了,身体也苗条了,漂亮了,这就是最简单的耗散结构。那我们为什么要耗散结构呢?大家说,我们非常忠诚这个公司,其实就是公司付的钱太多了,不一定能持续。因此,我们把这种对企业的热爱耗散掉,用奋斗者,用流程优化来巩固。奋斗者是先付出后得到,与先得到再忠诚,有一定的区别,这样就进步了一点。我们要通过把我们潜在的能量耗散掉,从而形成新的势能”。

封闭系统终究是要熵死的(即在一个封闭系统最终会达到的热平衡,没有温差,再不能做功的状态),没有活力的封闭企业必将灭亡。任正非深谙这一道理,明确提出,“我们要建立开放的架构,促使数万公司一同服务信息社会,以公正的秩序引领世界前进”。在与杨林的2015年花园谈话中,任正非进一步指出,“热力学讲不开放就要死亡,因为封闭系统内部的热量一定是从高温流到低温,水一定从高处流到低处,如果这个系统封闭起来,没有任何外在力量,就不可能再重新产生温差,也没有风。另外,水流到低处不能再回流,那是零降雨量,那么这个世界全部是超级沙漠,最后就会死亡,这就是热力学提到的‘熵死’。社会也是一样,需要开放,需要加强能量的交换,吸收外来的优秀要素,推动内部的改革开放,增强势能。外来能量是什么呢?外国的先进技术和经营管理方法、先进的思想意识冲击”。

管理讲究效率和效益,追求的是一个有序运行的状态。管理就要用计划、组织、领导和控制等各类手段和信息化等方式方法,努力克服熵的蜕变,实现组织目标。用熵来阐释管理,形象地说明了企业发展都面临着一种可怕的宿命性特点,也道出了管理学存在的客观意义。

(四)创业学的熵

20世纪以来,创业学逐渐从管理学、经济学中分离出来,成为一门独立的学科。然而遗憾的是,至今仍然没有系统论述“创业学的熵”的专著或有影响力的论述。笔者从多年的创业实践和研究中得知,熵理论同样可以应用于整个创业过程中。

创业不能像无头苍蝇一样乱撞,它一定有法可依、有章可循。热力学第一定律说能量是守恒的,但是可以互相转换。比如,机械能可以转换为电能,但不会消失。但还有一个耗散结构,也是基于熵的研究。第二定律在第一定律的基础上说虽然能量可以相互转换,但是转换后不能被100%地利用,在转换过程中,总是会有一部分被浪费掉,这就是耗散。比如,汽油可以转换为发动机的能量,但会有废气被耗散掉。能量在转换的过程中有一部分被耗散掉了,甚至有一些是无用的,无法在当时的场景下被利用。

我们已知道能量总和=有效能量 +无效能量(熵),同理可得:熵=能量总和-有效能量。有人利用这个理论,把原来化工厂所产出的废气、废水作为他的原材料利用起来,不但利用起来,并且把产生的收益还与化工厂共同分享,把化工厂本来不用的东西,甚至还需要投入成本去处理的东西加以利用,创造了一种新的盈利模式。同理,有人把暂时不用的房间用来出租,有人把暂时闲置的汽车用来营运,都取得了不菲的成果。

对于创业者来说,是否可以借鉴这种熵的模式来寻求创业方向呢?创业初期资源有限,要学会借船出海、借鸡下蛋。但在竞争激烈的领域,新的创业者没有太多机会,既然熵是始终存在的,在A系统中的熵可能会成为B系统中的有效能量。你的企业是否发现了因能量转换而产生的无效能量?你是否看到了这个机会?你是否找到了将这个机会转换为商业模式的方法?你是否创造了新的价值增量?

借鉴熵的理论来指导创业者找寻创业方向、建立创业团队、构建商业模式、树立企业文化……可以预见,在不久的将来,“熵”理论必将在创业群体中开花结果。本书将从熵的基本理论出发,结合笔者多年的创业实践和理论研究,提出一种全新的基于熵的创业方法论。