范文一:价值的物理学定义
价值的物理学定义
论文摘要:人类现象是物理现象的高级表现形式,人类的发展过程既是价 值的增长过程,又是有序化的增长或“负熵”的减少过程,但是真正推动人类 生存与发展的动力源是“有序化能量”,食物能量是人类最标准的有序化能量, 生活资料使用价值、劳动价值和生产资料使用等其它形式的价值在功能特性上 起着替代、补偿、加强和扩展食物能量的作用,因而都可折算成一定数量的标 准有序化能量,价值就是实在有序化能量与虚拟有序化能量的总和(即广义有 序化能量),这样,从物理学角度所定义的价值概念与从社会学角度所定义的 价值概念完全一致,从而为价值理论以及整个社会科学通向自然科学架起了桥
M
o
关键词:价值熵有序化能量
The physics definition of the Value
The human phenomenon is the physical phenomenon high-level manifestation, humanity's developing process is not only the value growth process, is also the ordering growth or “the negentropy” reduced process, but promotes the human survival and the development power supply is truly “the ordering energy,,,food energy is the human most standard ordering energy, the subsistence means use value, the labor value and the producer goods use and so on other form value plays in the function characteristic is substituting, the
compensation, to strengthen, expansion food energy role, thus may convert the certain amount standard ordering energy, the value is the solid ordering energy and the hypothesized ordering energy sum total (i.e. the generalized orderingThe energy), the value concept which defines from the physics angle with the value concept which defines
from the sociological angle completely is like this consistent, thus has built the bridge for the value theory as well as the entire social sciences to the natural sciences.
Key word: Value, entropy, ordering energy
在自然科学家看来,人类的发展过程实际上就是有序化的增长过程,人类
的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;在社会科学家看来,人
类的发展过程实际上就是本质力(即劳动能力或社会生产力)的增强过程,人
类的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。然而,无论是自然科
学家还是社会科学家,既不承认“负熵与价值毫不相干”,也不承认“负熵就
是价值,价值就是负熵”。如果能够把“负熵”与“价值”联系起来,并对价
值做出物理学定义,从而把价值理论建立在自然科学基础之上,进而把整个社
会科学建立在自然科学基础之上,使之具有更高的客观性、精确性和系统性,
这必然会对价值理论以及整个社会科学的发展产生极为重要的作用。
一、耗散结构论把“价值”与“负熵”联系起来
传统的价值理论往往只看到了人类社会的价值现象与自然界各种物理现象、 化学现象或生物现象之间的差别,而看不到其内在联系,看不到它们在更高层
次上的内在统一性。随着自然科学的发展,人们开始认识到人类运动和生物运
动都是由低等的物理运动和化学运动发展而来,必然遵循着一般的物理定律和
化学定律,只是表现得更为复杂、更为奇特而己。物理学的“耗散结构论”集
中体现了人们在这方面的研究成果,它把原本完全不相容的物理热力学与生物
学统一起来了,实现了人类认识史上的一次大飞跃。
19世纪存在着两种对立的发展观。一种是以热力学第二定律为依据推演出 的退化观念体系,它认为,由于能量的耗散,世界万物趋于衰弱,宇宙趋于 “热寂”,结构趋丁?消亡,无序度趋于极大值,整个世界随着时间的进程而走 向死亡;另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系,它指出,社会进
化的结果是种类不断分化、演变而增多,结构不断复杂而有序,功能不断进化
而强化,整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。 显然,物理学与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本
对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗?为
此,物理学家普利高津创立了 “耗散结构论”,他认为,无论是生命物质还是 非生命物质,应该遵循同样的自然规律,生命的过程必然遵循某种复杂的物理
定律。
耗散结构论把宏观系统区分为三种:①与外界既无能量交换又无物质交换
的孤立系;②与外界有能量交换但无物质交换的封闭系;③与外界既有能量交
换又有物质交换的开放系。它指出,孤立系统永远不可能自发地形成有序状态, 其发展的趋势是“平衡无序态”;封闭系统在温度充分低时,可以形成“稳定
有序的平衡结构”;开放系统在远离平衡态并存在“负熵流”时,可能形成 “稳定有序的耗散结构”。耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统
中所产生的一种稳定的自组织结构,由于存在非线性的正反馈相互作用,能够
使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应,使系统从杂乱无章变为井然有
序。
生物机体是一种远离平衡态的有序结构,它只有不断地进行新陈代谢才能
生存和发展下去,因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结
构,具有最为复杂而精密的有序化结构和严谨协调的有序化功能。因此,所有
生命系统包括人类社会的发展都是有序化的不断增长过程耗散结构论认为,人
类社会的有序化发展过程(即耗散结构的有序化过程)往往需要以环境更大的
无序化为代价,因此从整体上讲,由人类社会本身与周围环境所组成的更大范
围的物质系统,仍然是不断朝无序化的方向发展,仍然服从热力第二定律。因
此,达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序,以及克劳修斯的热力学第
二定律所反映的系统从有序走向无序,都只是宇宙演化序列中的一个环节。
物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度,熵值增长就意
味着系统的无序化提高或有序化降低,熵值减少就意味着系统的无序化降低或
有序化提高。从系统的外界输入“负熵”可抵消系统的熵值增长,从而维持和
发展系统的有序化。由此可见:从物理学角度来看,人类社会的一切生产与消
费实际上就是“负熵”的创造与消耗;从在社会学角度来看,人类社会的一切
生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。“负熵”与“价值”之间存在
着某种必然的联系。
二、熵函数的来历及统计学意义
热力学第一定律就是能量守恒与转换定律,但是它并未涉及能量转换的过
程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程
进行的方向和限度的定律,它有不同的表述方法:热量不可能自发地从低温物
体传到高温物体;热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化;不
可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他变化;第二类永动机
是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结,它不能从其他更普遍的
定律推导出来,但是迄今为止没有一个实验事实与之相违背,它是基本的自
然
法则之一。
由于一切热力学变化(包括相变化和化学变化)的方向和限度都可归结为 热和功之间的相互转化及其转化限度的问题,那么就一定能找到一个普遍的热 力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想,这种函数是一种状态函数, 又是一个判别性函数(有符号差异),它能定量说明g发过程的趋势大小,这 种状态函数就是熵函数。
如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环,可得
出
E (6 Qi/Ti)r= 0 (1)
即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中,5 Qi为任意无限小可逆循
环中系统与环境的热交换量;Ti为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式
也可写成
§ (5 Qr/T)= 0 (2)
克劳修斯总结了这一规律,称这个状态函数为“熵”,用S来表示,
即
d S =5 Qr/T
对于不可逆过程,则可得
d S >5 Qr/T (3) ⑷
或 这就是
离系统d S -5 Qr/T> 0 克劳修斯了一个微(5,表明了一个) 不等式隔在经历小不可逆变 化后,系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程(包括可逆与不可逆过
程),则有
d S -5 Q/T^ 0 (6)
式中:不等号适用于不可逆过程,等号适用于可逆过程。 由于不可逆过程 是所有自发过程之共同特征,而可逆过程的每一步微小变
化,
衡状态,因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。
作为判断这一过程自发与否的判据,称为“熵判据”。
对于绝热过程,5 Q=0,代入上式,则
d S 0 (7) 都无限接近于平 因此,上式也可
由此可见,在绝热过程中,系统的熵值永不减少。其中,对于可逆的绝热
过程,dSj=0,即系统的熵值不变;对于不可逆的绝热过程,dSj>0, 即系统的熵值增加。这就是“熵增原理”,是热力学第二定律的数学表述,即
在隔离或绝热条件下,系统进行自发过程的方向总是熵值增大的方向,直到熵
值达到最大值,此时系统达到平衡状态。
熵函数的统计学意义:玻尔兹曼在研究分子运动统计现象的基础上提出来
了公式:
S = k X L nQ (8)
其中,Q为系统分子的状态数,k为玻尔兹曼常数。
这个公式反映了熵函数的统计学意义,它将系统的宏观物理量S与微观物
理量Q联系起来,成为联系宏观与微观的重要桥梁之一。基于上述熵与热力学
几率之间的关系,可以得出结论:系统的熵值直接反映了它所处状态的均匀程
度,系统的熵值越小,它所处的状态越是有序,越不均匀;系统的熵值越大, 它所处的状态越是无序,越均匀。系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵
值较大(即从有序走向无序)的状态转变,这就是隔离系统“熵值增大原理” 的微观物理意义。
三、改造耗散结构论
尽管耗散结构论等现代自然科学理论在原则上拉近了物理学与生物学、社
会学之间的距离,但仍然无法把它直接应用到生物学和社会学的研究之中,更
无法把它顺利推广应用到社会科学其它领域之中,这在根本上决定了它们的发
展局限性,主要是因为它存在如下三大缺陷:一是把系统的“结构有序”与
“功能有序”混淆起来,采用“序参量”来描述系统的有序化程度;二是,把
系统的“负熵”与“负熵能”混淆起来,直接采用“负熵”来描述“价值”;
三是,把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”混淆起来,单纯从能量
角度考察系统的有序性。为此,必须对它们进行重大改造。
1、把“结构有序”与“功能有序”区别开来,采用“熵函数”来描述系统 的有序化程度。协同学的创始人哈肯提出用“序参量”来描述一个系统宏观有
序的程度,一般来说,耗散结构的序参量方程的求解是非常困难的,甚至是根
本不可能的,而且“序参量”只能用来描述系统的结构有序化程度,而不能描 述系统的功能有序化程度。事实上,生命系统的有序化是指功能上“活”的有
序化,而不是指结构上“死”的有序化,只能采用“熵函数”来描述系统的
序化程度。
2、把“负熵”与“负熵能”区别开来,采用“有序化能量”来描述系统熵 有 函数的基本变量。熵是一个状态函数,能量是可以传递的,而熵与负熵都是不
能传递的,熵本身不能直接输入或输出,即“熵流”或“负熵流”是不可能单 独存在的,它只能依附于一定的能量之上,或者说,熵或负熵只能以一定的
能
量为载体,才能进行输入或输出,即推动系统的熵函数发生变化的动力源只能
是能量,而不是“负熵流”。以熵为承载物的能量称为熵变能,其中,能够推 动系统的熵函数产生熵减(或负熵)的基本变量,就是负熵变能(或有序化能
量);能够推动系统的熵函数产生熵增(或正熵)的基本变量,就是正熵变能
(或无序化能量)。
3、把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”区别开来,采用“虚拟 有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。
一般生命系统与外界之间不仅会产生能量交换,还会产生物质交换与信息
交换,有序化能量作为系统有序化程度的基本变量,只是从能量交换单一方面
的角度而言的。那么,从能量交换、物质交换与信息交换的全面角度而言,如
何来描述影响系统有序化程度的派生变量?事实上,在系统与外界进行物质交
换与信息交换过程中,物质或信息的某些特性可以降低系统有序化能量的流失
速度,提高系统有序化能量的利用效率等,从而在一定程度上起着替代、补偿、 加强和扩展有序化能量的作用,物质或信息的这些特性必然需要消耗一定的能
量才能得以形成、运行、维持和变化,由此所消耗的能量就是间接的有序化能
量。也就是说,影响系统有序化程度的变量因素除了直接的有序化能量,还有
间接的有序化能量,这些间接的有序化能量对于生命系统而言,并没有具体表
现为能量形式,而是具体表现为物质或信息的某些非能量特性,只能是虚拟的
能量形式,因而称之为虚拟有序化能量。实在有序化能量与虚拟有序能量构成
了影响生命系统有序化程度的全部变量。价值是推动人类社会生存与发展的动
力源,它包含了影响人类社会生存与发展的所有变量,因此可以采用“虚拟有
序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。
四、有序化能量的定义
要使耗散结构朝着自发的方向进行,则必须使下式成立
dS = dSe+dSi^O
即 dSe
根据“熵”的原始定义d S = d Q/T可知:T是熵流的温度,其值永远为
正;而d Q是该熵流中能够改变系统内部要素有序化程度的那部分能量。当d
Q为正值时,dS为正值,称为正熵,说明该熵流只能降低系统的有序化程度, 它所对应的能量d Q是一种引发无序化过程的能量;当dQ为负值时,dS为 负值,称为负熵,说明该熵流可以提高系统的有序化程度,它所对应的能量是
一种引发有序化过程的能量。虽然在形式上讲,影响耗散结构有序化过程的因
素是熵或负熵,但真正起实际作用的却是熵或负熵所对应的能量,任何形式的
熵或负熵都是以一定的物质能量作为其客观内容和基本动力。例如,对于一般
的动物来说,输入体内的负熵主要来自于食物所包含的生物化学能量。为了区
别熵及其所对应的能量,现提出熵变能的概念。
熵变能:熵变d S与其温度T的乘积称为熵变能,用dQb来表示,即
d Qb=T X d S (11)
JH熵变能与负熵变能:熵变能可分为负熵变能和正熵变能两种,其中负熵 变能就是用于促进耗散结构的有序化过程的那部分能量;正熵变能就是用于促
进耗散结构的无序化过程的那部分能量。
有序化能量与无序化能量:负熵变能由于能够促进耗散结构的有序化过程, 因而称为有序化能量,用Qy来表示;正熵变能由于能够促进耗散结构的无序 化过程,因而称为无序化能量,用Qw来表示。
到底怎样区分有序化能量与无序化能量?如果一束能量没有任何确定性, 完全不能按照主体需要的进行流动和转化,那么就是完全无序的,此时能量的
流动和转化具有无限多的选择方向;相反,如果一束能量能够完全按照主体需
要进行流动和转化,具有完全的确定性,那么就是完全有序的,此时能量的流
动和转化只有一个选择方向。由此可见,能量进行流动和转化时所具有的选择
方向越多,其有序性就越低,即选择方向的数量在根本上决定着能量的有序性
现提出有序化能量的计算方法。
Qy=QE(Pi/i) (12) 。
其中,Q为总能量,i为能量运动与变化的状态数或自由度,Pi为能量第i 种状态的发生概率。根据能量自由度和发生概率的不同取值,有序化能量有四
种特殊形式:完全有序化能量、状态型不完全有序化能量、概率型不完全有序
化能量、完全无序化能量。
有序化能量的最基本特征就是目标性,它是判断能量是否有序以及有序化 程度的客观标准,对于不同的主体,能量有序性的判断标准是不一样的。例如,
牛羊的大量繁殖对于老虎来说是有序化能量的增长,但对于植物来说是无序化
能量的增长。
对于一般的低等生物来说,只有很少的几种能量是其有序化的能量形式。 例如,对于植物来说,只有能够得到有效利用的太阳能是其有序化的能量形式; 对于动物来说,只有食物(而且是主食)中所含有效的生物化学能是其有序化 的能量形式。对于人类来说,有序化的能量形式是多种多样的,并且随着生产 力的发展而不断扩展:人类最早的有序化能量主要是食物,由于火的应用,
人
类扩展了食物的范围;由于人类可以按照不同的需要建造各种各样的扩展耗散 结构,从而间接地把许多形式的无序化能量转化为有序化能量;人类还可以通 过发电设备将各种水力、煤炭、石油、核能、风能、太阳能等无序化能量转化 为电能;由于电能可以方便地流动和有效地转化,因而逐渐取代食物成为人
主要的有序化能量。
五、广义有序化能量的定义
耗散结构论认为,负熵是维持和发展耗散结构有序化过程的“动力源”, 只有不断地向系统内输入负熵流,才能抵消其内部所产生的熵增,阻止系统向
无序化方向的变化,以维持和发展系统的有序化运动。显然,这种观点只是从
纯能量交换的角度来考察耗散结构的有序化过程。
然而,自然界的物质除了具有能量这个最基本的特性以外,还具有许多其
他的特性,如物理特性、化学特性、生物特性、社会特性、信息特性等,这些 类 非能量的物质特性只要组织和配合得好,都可以用来促进人类的生存与发展, 用来维持和发展人类的有序化,在客观上起到了与有序化能量相同的作用,并
可按主体的客观需要折算成相当数量的标准有序化能量,即耗散结构的有
序化 进程不光是由能量交换的情况来决定,还必须由物质交换和信息交换的情况来 决定。由此可见,一些非能量形式的、广义的有序化能量可以依附于有序化能 量之上,间接地对耗散结构的有序化程度产生影响。例如,洞穴虽然并不为动 物直接提供食物能量,但它能在冬季为动物御寒,使动物减少体热的散失,还
降低动物的疾病发生率和死亡率,这在客观效应上减少了食物能量的流失,提
高了动物机体对食物能量的利用效率。显然,这些非能量形式的“有序化能量” 从客观效应上确实起到了与有序化能量完全相同的作用,同样可以促进着耗散 结构有序化发展,在功能特性上起着替代、补偿、加强、催化、扩展有序化能 量的作用,是一种间接的有序化能量。为了区别这些特殊的有序化能量,现
出如下概念。
有序化虚能:物质的某些非能量特性对于主体起着替代、补偿、加强、催
化、扩展有序化能量的作用,从而可折算成一定数量的有序化能量,称为有
化虚能,用Qx来表示。
广义有序化能量:有序化实能Qs与有序化虚能Qx之代数和,称为广义有 序 提
序化能量,用Qg来表示,即
一般来说,物质的所有非能量特性都可以通过能量的物理变换或化学变换
来间接地获取,或者说,只要有了足够的能量,任何形式的物质特性都可以通
过物理方式或化学方式来得到,因此有序化虚能实际上就是一种间接的有序化
实能。由此可见,广义有序化能量又可以认为是由直接有序化能量和间接有序
化能量所组成。
六、价值的定义
不难发现,广义有序化能量的概念完全建立在自然科学基础之上,其内涵
已经与建立在社会科学基础上的价值的内涵基本相同,由此提出价值的物理学
定义。
价值:对于确定的主体,事物所具有、所释放的广义有序化能量就是价值
用Qg来表示(为了简便起见,可用Q来表示)。
根据价值的物理学定义,不难得出如下结论:
1、价值的度量单位与能量单位完全相同,即“焦耳”或“大卡”是价值
标准度量单位。
2、有序化能量有一个最基本的特征,那就是目标性。不同的主体有着不同 的 ,
的目标性,同一事物对于不同主体将表现出不同的价值,因此要确定事物的价
值,必须首先确定主体。
3、由于主体的目标性不仅随着环境条件的变化而变化,而且随着主体内部 状态的变化而变化,因此要确定事物的价值,还必须确定环境条件和主体的内
部状态。
4、由于有序化能量的计算是以“标准有序化能量”为基本尺度,同一事物 的价值会因选取的标准有序化能量不同而得出不同的数值,因此要确定事物的
价值,还必须确定“标准有序化能量”。
综上所述,负熵与价值虽然都是推动主体有序化发展过程的动力与源泉, 但它们并不是等价的,既有联系也有区别,其联系主要表现在:负熵所对应的
能量形式(即负熵能)是价值的最基础形式,价值是负熵能的发展形式,是广
义的负熵能。其区别主要表现在:
1、度量单位不同。负熵的度量单位是“焦耳/开”,价值的度量单位是
“焦耳”,只有负熵能与价值有相同的度量单位。
2、负熵考虑的只是能量交换对主体有序化的影响程度,价值不仅要考虑能 量交换,而且还要考虑物质交换和信息交流对主体有序化的影响程度。
3、负熵往往是单一形式和单一层次的,而价值是多形式和多层次的,
根据 对负熵能进行替代、补偿、加强和扩展时的不同方式,价值可分为四个基本层
次,且每一基本层次的价值又可有多种具体形式。
4、负熵只反映了对主体有序化过程产生直接影响的那部分能量,而无法反 映产生间接影响的另一部分能量。负熵概念使人们只能认识到怎样才能有效地
接受能量的作用,而价值概念使人们能够认识到怎样才能有效地利用能量和驾
驭能量。
总之,价值的本质实际上就是广义负熵所对应的能量(即广义负熵能或广
义有序化能量),而不是广义负熵,更不是负熵。
七、价值的物理学定义向社会学定义的拓展
然而,从物理学角度所定义的“价值”概念是否与从社会学角度所定义的
“价值”概念相一致?也就是说,物理学意义的“价值”是否与社会学意义的
“价值”相吻合?这关系到以上所研究的“价值”的物理学定义是否科学的
问题。
食物能量(即食物中所含有的生物化学能量)是人类得以生存与发展的最
基本的有序化能量。可以证明:所有形式的价值都可以直接或间接地折算成大
一
定数量的标准食物能量(详见拙文“所有价值的统一度量”)。
不难发现,无论是物质的价值还是精神的价值,无论是社会的价值、集体
的价值还是个人的价值,无论是经济的价值、政治的价值还是文化的价值,人
类的一切价值都可分为劳动价值与使用价值两种基本类型,而使用价值可分为
生产资料使用价值与生活资料使用价值两大类。
1、生活资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“使 用价值的层次结构及其逻辑关系”)。生活资料使用价值可分为四个基本层次: 温饱类、安全与健康类、爱与尊重类、自我发展与自我实现类使用价值。(一) 温饱类使用价值是以食物中所含有的生物化学能量为核心内容,其它生命元素
(如空气、水、阳光、温度、盐、微量元素、营养物质等)在一定限度上的缺
失都可以通过添加相应的食物能量来进行替代和补偿;相反,这些生命元素在
一定程度上的增加可以直接或间接地减少食物能量的消耗。也就是说,除了食
物能量,其它生命元素的使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量,即
所有温饱类使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量。(二)安全与健
康类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“自然生命”的安全性,降低
人
的自然生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类使用价值的实际使用效
率,因此可以折算成一定数量的标准食物能量。(三)爱与尊重类使用价值的
客观目的,主要在于提高人的“社会生命”的安全性,降低人的社会生命失效
率,最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类使用价值的实际使用效
率,因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。(四)自我发展与自我实现 类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“理性生命”的安全性,降低人的 理性生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类、自我发 展与自我实现类使用价值的实际使用效率,因此也可以折算成一定数量的标准 食物能量。
2、劳动价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“劳动量的全 新度量方法”)。劳动价值是一种特殊的使用价值,它是劳动者本人在劳动过 程中所释放出来的使用价值,即劳动力这种特殊事物所具有的使用价值,它的 产生和转化过程是:劳动者在消费阶段通过消费一定数量的生活资料使用价值 以后,并将其通过转化为劳动潜能;在劳动阶段通过劳动将劳动潜能释放出来, 并将其转化为劳动价值;在生产阶段通过与生产资料产生相互作用,并将其转 化为产品的使用价值。劳动价值的大小可以采用“社会必要的生活资料使用价 值消费量”进行度量,因此劳动价值可以折算成一定数量的生活资料使用价值, 即折算成一定数量的标准食物能量。
3、生产资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“价 值的两种基本形态”)。在一般生产系统中,投入的生产要素可分为生产资料 (包括自然资源)和劳动力两大类,其中生产资料主要表现为生产资料使用价 值,劳动力主耍表现为劳动价值,生产资料使用价值的客观目的在于替代、补
偿、加强和扩展劳动价值的功能作用,两者在信息的驱动下产生相干作用和协 调作用,从而形成价值增长,生产资料使用价值在生产系统的均衡状态下与等 量的劳动价值具有等效的价值增值效力,因此可以折算成一定数量的劳动价值, 即折算成一定数量的标准食物能量。
总之,任何形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的有序化能量 (即标准食物能量),由此可见,社会学意义的“价值”概念与物理学意义的 “价值”概念完全一致,价值的物理学定义完全符合价值的社会学定义。
八、物理学价值定义的理论意义
从物理学角度定义价值,这是价值理论的一次重大突破,也是整个社会科 学的一次重大变革,其主要的理论意义是:
1、实现了价值理论的统一化、数学化和自然科学化。目前的哲学、经济学、 政治经济学、价值工程学等学科对子“价值”的理解各执一端,其度量方式、 度量标准与度量单位也有重大差异。例如:在价值哲学或哲学价值论中,价值 所表示的主要是社会功能等,其大小用“真善美(或假丑恶)”的程度来衡量; 在政治经济学中,价值所表示的是商品中凝聚的人类一般劳动量,其大小用劳 动者生产该种商品所耗费的“社会必要劳动时间”来衡量;在经济学中,价值 所表示的主要是商品的生产费用或劳动成本,其大小用商品在生产、交换和消 费时所耗费的货币量来衡量;在价值工程学中,价值所表示的是“功能与成本 的比值”。而且,在同一社会学科的价值理论中,也往往存在着严重的内部矛 盾与冲突,有着众多的学术派别。例如,在哲学价值论中,根据观察角度的不 同,有主观价值论和客观价值论之分;根据研究出发点的不同,有人本价值论
和进化价值论之分;根据价值属性的不同,有属性价值论和关系价值论之分; 根据价值的决定因素的不同,有主体价值论、客体价值论、两因素价值论和三
因素价值论之分。在数学化程度上,除了经济学和价值工程学,其它学科的
价
值理论几乎没有采用数学分析手段,这在根本上决定了它在实际应用上的局限
性。从物理学角度定义价值,就可以把价值理论建立在物理学基础之上,就可
以顺利实现价值理论的统一化、数学化和自然科学化,许多重大的理论争议就
会自然消除。
2、架起了社会科学通向自然科学的桥梁。目前的社会科学在许多方面存在
着较强的主观性、模糊性和歧义性,自然科学的根本特性就是具有高度的客观
性、精确性和系统一致性,社会科学只有建立在自然科学的基础之上,才能具
有高度的客观性、精确性和系统一致性。人类主体(社会、集体和个人)之间
所建立的经济、政治和文化方面的社会关系是多种多样的,其核心内容都是利
益关系或价值关系,因此价值关系是人类一切社会关系的基础和核心,价值理
论是整个社会科学的基础理论。从物理学角度定义价值概念,就会使价值理论
建立在自然科学的基础之上,就会导致整个社会科学建立在自然科学的基础之
上,这就架起了整个社会科学通向自然科学的桥梁。
参考文献:
①仇德辉著,《统一价值论》,中国科学技术出版社,1998年。
②姜璐著,《系统科学新论》,华厦出版社,1990年。
③李德顺顺著,《价值论:一种主体性研究》,中国人民大学出版社,1987年
范文二:百度 物理学的定义
百度 物理学的定义
物理学(PHYSICS)是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学,简称物理。
物理(Physics)全称物理学。欧洲“物理”一词的最先出自希腊文φυσικ,原意是指自然。古时欧洲人称呼物理学作“自然哲学”。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。汉语、日语中“物理”一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式着作《物理小识》。在物理学的领域中,研究的是宇宙的基本组成要素:物质、能量、空间、时间及它们的相互作用;借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的,直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。在现代,物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。物理学理论通常以数学的形式表达出来。经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理学定律。然而如同其他很多自然科学理论一样,这些定律不能被证明,其正确性只能经过反覆的实验来检验。
物理学与其他许多自然科学息息相关,如数学、化学、生物、天文和地质等。特别是数学和化学。化学与某些物理学领域的关系深远,如量子力学、热力学和电磁学,而数学是物理的基本工具,也就是物理依赖着数
学。
物理学研究的范围 ——
分类
物理学性质
物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸,二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器,实验得出的结果,间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同,可分为微观与宏观两部分,宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果,是最早期就已经出现的,微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。
其次,物理又是一种智能。
诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。
大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族~
总之物理学是概括规律性的总结,是概括经验科学性的理论认识。
物理变化
1.物理变化:物质随时间而发生变化的变化;化学变化:旧化学键破裂,新化学键形成。 2.物理变化现象:很广的,只要物质在时间上发生变化都是;化学变化:发光,发热,生成沉淀,生成气体是中学阶段常规的现象,但有些反应是肉眼看不到的,如二氧化碳和水反应。
3.物理变化包括化学变化:化学变化就看有没有新旧化学键的破裂与形成。
物理性质是物质化学键没有被破坏和形成而表现出来的性质:化学性质是通过破坏物质化学键而表现出来的性质(就是物质要通过化学反应才说他有这个化学性质)。
诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言:“与其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学,不仅仅在于它对客观
世界的规律作出了深刻的揭示,还因为它在发展、成长的过程中,形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此,使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶,文明的瑰宝。
大量事实表明,物理思想与方法不仅对物理学本身有价值,而且对整个自然科学,乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。有人统计过,自20世纪中叶以来,在诺贝尔化学奖、生物及医学奖,甚至经济学奖的获奖者中,有一半以上的人具有物理学的背景;——这意味着他们从物理学中汲取了智能,转而在非物理领域里获得了成功。——反过来,却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出:没有物理修养的民族是愚蠢的民族~
物理学史
? 热机的发明和使用,提供了第一种模式:
? 电气化的进程,提供了第二种模式:核能的利用激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术—— 物理—— 技术物理—— 技术—— 物理粒子散射实验X 射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论电子计算机的诞生。
? 1947年 贝尔实验室的巴丁,布拉顿和肖克来发明了晶体管,标志着信息时代的开始。
? 1962年 发明了集成电路。
? 70年代后期 出现了大规模集成电路。
? 1925 26年 建立了量子力学。
? 1926年 建立了费米 狄拉克统计。
? 1927年 建立了布洛赫波的理论。
? 1928年 索末菲提出能带的猜想。
? 1929年 派尔斯提出禁带,空穴的概念同年贝特提出了费米面的概念。
? 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程。
? 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立,事先都在物理学中经过长期的酝酿。
? 当今物理学和科学技术的关系两种模式并存,相互交叉,相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”. —— 李政道量子力学能带理论人工设计材料五. 物理学的方法和科学态度提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学从新的观测事实或实验事实中提炼出来,或从已有原理中推演出来建立模型;用已知原理对现象作定性解释,进行逻辑推理和数学演算新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则当一个理论与实验事实不符时,它就面临着被修改或被推翻
六. 怎样学习物理学著名物理学家费曼说:科学是一种方法.它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,现在了解到了什么程度,如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则;如何思考事物,做出判断,如何区别真伪和表面现象 .著名物理学家爱因斯坦说:发展独立思考和独立判断地一般能力,应当始终放在首位,而不应当把专业知识放在首位.如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考和工作,他必定会找到自己的道路,而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来,他一定会更好地适应进步和变化 。
? 学习的观点:从整体上逻辑地,协调地学习物理学,了解物理学中各个分支之间的相互联系。
? 物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受某些自然界的规则,并试图以这规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是我们物理,甚至是所有学科,所共同追求的目标。
与物理学相关的基础科学:化学,天文学,自然地理学。
物理理变化
1.物理变化:物质随时间而发生变化的变化;化学变化:旧化学键破裂,新化学键形成。
2.物理变化现象:很广的,只要物质在时间上发生变化都是;化学变
化:发光,发热,生成沉淀,生成气体是中学阶段常规的现象,但有些反应是肉眼看不到的,如二氧化碳和水反应。
3.物理变化包括化学变化:化学变化就看有没有新旧化学键的破裂与形成。
物理性质是物质化学键没有被破坏和形成而表现出来的性质:化学性质是通过破坏物质化学键而表现出来的性质(就是物质要通过化学反应才说他有这个化学性质)。
研究方法
对于物理学理论和实验来说,物理量的定义和测量的假设选择,理论的数学展开,理论与实验的比较是与实验定律一致,是物理学理论的唯一目标。
思想理论
物理与形而上学的关系
在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不包依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。
对于物理学来说理论预言与现实一致与否是真理的唯一判断标准。
著名物理学家
历届诺贝尔物理学奖获得者:
1901年 威尔姆?康拉德?伦琴(德国人)
发现X 射线
1902年 H.A.洛伦兹、P. 塞曼(荷兰人)
研究磁场对辐射的影响
1903年 A.H.贝克勒尔(法国人)
发现物质的放射性
皮埃尔?居里、玛丽?居里(法国人)
从事放射性研究
1904年 J.W.瑞利(英国人)
从事气体密度的研究并发现氩元素
1905年 P.E.A.雷纳尔德(德国人)
从事阴极线的研究
1906年 J.J.汤姆森(英国人)
对气体放电理论和实验研究作出重要贡献
1907年 A.A.迈克尔逊(美国人)
发明了光学干涉仪并且借助这些仪器进行光谱学和度量学的研究
1908年 G.李普曼(法国人)
发明了彩色照相干涉法(即李普曼干涉定律)
1909年 G.马克尼(意大利人)、 K . F. 布劳恩(德国人)
开发了无线电通信
O.W.理查森(英国人)
从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律
1910年 J.O.范德瓦尔斯(荷兰人)
从事气态和液态议程式方面的研究
1911年 W.维恩(德国人)
发现热辐射定律
1912年 N.G.达伦(瑞典人)
发明了可以和燃点航标、浮标气体蓄电池联合使用的自动节装置
1913年 卡末林-昂内斯(荷兰人)
从事液体氦的超导研究
1914年 M.V.劳厄(德国人)
发现晶体中的X射线衍射现象
1915年 W.H .布拉格、W.L.布拉格(英国人)
借助X射线,对晶体结构进行分析
1916年 未颁奖
1917年 C.G.巴克拉(英国人)
发现元素的次级X 辐射的特征
1918年 马克斯?普朗克(德国人)
对确立量子理论作出巨大贡献
1919年 J.斯塔克(德国人)
发现极隧射线的多普勒效应以及电场作用下光谱线的分裂现象
1920年 C.E.纪尧姆(瑞士人)
发现镍钢合金的反常现象及其在精密物理学中的重要性
1921年 阿尔伯特?爱因斯坦(德国人)
发现了光电效应定律等
1922年 N.玻尔(丹麦人)
从事原子结构和原子辐射的研究
1923年 R.A.米利肯
从事基本电荷和光电效应的研究
1924年 K.M.G.西格巴恩(瑞典人)
发现了X 射线中的光谱线
1925年 J.弗兰克、G.赫兹(德国人)
发现原子和电子的碰撞规律
1926年 J.B.佩兰(法国人)
研究物质不连续结构和发现沉积平衡
1927年 A.H.康普顿(美国人)
发现康普顿效应(也称康普顿散射)
C.T.R.威尔逊(英国人)
发明了去雾室,能显示出电子穿过空气的径迹
1928年 O.W 理查森(英国人)
从事热离子现象的研究,特别是发现理查森定律
1929年 L.V.德布罗意(法国人)
发现物质波
1930年 C.V.拉曼(印度人)
从事光散方面的研究,发现拉曼效应
1931年 未颁奖
1932年 W.K.海森堡(德国人)
创建了量子力学
1933年 E.薛定谔(奥地利人)、P.A.M.狄拉克(英国人)
发现原子理论新的有效形式
1934年 未颁奖
1935年 J.查德威克(英国人)
发现中子
1936年 V.F.赫斯(奥地利人)
发现宇宙射线;
C.D.安德森(美国人)
发现正电荷
1937年 C.J.戴维森(美国人)、G.P.汤姆森(英国人)
发现晶体对电子的衍射现象
1938年 E.费米(意大利人)
发现中子轰击产生的新放射性元素并发现用慢中子实现核反应
1939年 E.O.劳伦斯(美国人)
发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果
1940年 1942年未颁奖
1943年 O.斯特恩(美国人)
开发了分子束方法以及质子磁矩的测量 1944年 I.I.拉比(美国人)
发明了著名气核磁共振法
1945年 W.泡利(奥地利人)
发现不相容原理
1946年 P.W.布里奇曼(美国人)
发明了超高压装置,并在高压物理学方面取得成就
1947年 E.V.阿普尔顿(英国人)
从事大气层物理学的研究,特别是发现高空无线电短波电离层(阿普
尔顿层)
1948年 P.M.S.布莱克特(英国人)
改进了威尔逊云雾室方法,并由此导致了在核物理领域和宇宙射线方
面的一系列发现
1949年 汤川秀树(日本人)
提出核子的介子理论,并预言介子的存在
1950年 C.F.鲍威尔(英国人)
开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子
1951年 J.D.科克罗夫特(英国人)、E.T.S.沃尔顿(爱尔兰人)
通过人工加速的粒子轰击原子,促使其产生核反应(嬗变)
1952年 F.布洛赫、E.M.珀塞尔(美国人)
从事物质核磁共振现象的研究并创立原子核磁力测量法
1953年 F.泽尔尼克(荷兰人)
发明了相衬显微镜
1954年 M.玻恩
在量子力学和波函数的统计解释及研究方面作出贡献
W. 博特(德国人)
发明了符合计数法,用以研究原子核反应和γ射线
1955年 W.E.拉姆(美国人)
发明了微波技术,进而研究氢原子的精细结构
P.库什(美国人)
用射频束技术精确地测定出电子磁矩,创新了核理论
1956年 W.H.布拉顿、J.巴丁、W.B.肖克利(美国人)
从事半导体研究并发现了晶体管效应
1957年 李政道、杨振宁(美籍华人)
对宇称定律作了深入研究
1958年 P.A.切伦科夫、I.E.塔姆、I.M.弗兰克(俄国人)
发现并解释了切伦科夫效应
1959年 E .G. 塞格雷、O. 张伯伦(美国人)
发现反质子
1960年 D.A.格拉塞(美国人)
发现气泡室,取代了威尔逊的云雾室
1961年 R.霍夫斯塔特(美国人)
利用直线加速器从事高能电子散射研究并发现核子
R.L.穆斯保尔(德国人)
从事γ射线的共振吸收现象研究并发现了穆斯保尔效应
1962年 L.D.兰道(俄国人)
开创了凝集态物质特别是液氦理论
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范文三:价值的物理学定义
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价值的物理学定义
论文摘要:人类现象是物理现象的高级表现形式,人类的发展过程既是价
值的增长过程,又是有序化的增长或“负熵”的减少过程,但是真正推动人类生
存与发展的动力源是“有序化能量”,食物能量是人类最标准的有序化能量,生
活资料使用价值、劳动价值和生产资料使用等其它形式的价值在功能特性上起着
替代、补偿、加强和扩展食物能量的作用,因而都可折算成一定数量的标准有序
化能量,价值就是实在有序化能量与虚拟有序化能量的总和(即广义有序化能
量),这样,从物理学角度所定义的价值概念与从社会学角度所定义的价值概念
完全一致,从而为价值理论以及整个社会科学通向自然科学架起了桥梁。
关 键 词:价值 熵 有序化能量
The physics definition of the Value
The human phenomenon is the physical phenomenon high-level manifestation, humanity’s developing process is not only the value growth process, is also the ordering growth or “the negentropy” reduced process, but promotes the human
survival and the development power supply is truly “the ordering energy”, food
energy is the human most standard ordering energy, the subsistence means use value, the labor value and the producer goods use and so on other form value plays in the function characteristic is substituting, the compensation, to strengthen, expansion
food energy role, thus may convert the certain amount standard ordering energy, the value is the solid ordering energy and the hypothesized ordering energy sum total (i.e. the generalized orderingThe energy), the value concept which defines from the physics angle with the value concept which defines from the sociological angle completely is like this consistent, thus has built the bridge for the value theory as well as the entire social sciences to the natural sciences.
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Key word: Value, entropy, ordering energy
在自然科学家看来,人类的发展过程实际上就是有序化的增长过程,人类的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;在社会科学家看来,人类的发展过程实际上就是本质力(即劳动能力或社会生产力)的增强过程,人类的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。然而,无论是自然科学家还是社会科学家,既不承认“负熵与价值毫不相干”,也不承认“负熵就是价值,价值就是负熵”。如果能够把“负熵”与“价值”联系起来,并对价值做出物理学定义,从而把价值理论建立在自然科学基础之上,进而把整个社会科学建立在自然科学基础之上,使之具有更高的客观性、精确性和系统性,这必然会对价值理论以及整个社会科学的发展产生极为重要的作用。
一、耗散结构论把“价值”与“负熵”联系起来
传统的价值理论往往只看到了人类社会的价值现象与自然界各种物理现象、化学现象或生物现象之间的差别,而看不到其内在联系,看不到它们在更高层次上的内在统一性。随着自然科学的发展,人们开始认识到人类运动和生物运动都是由低等的物理运动和化学运动发展而来,必然遵循着一般的物理定律和化学定律,只是表现得更为复杂、更为奇特而已。物理学的“耗散结构论”集中体现了人们在这方面的研究成果,它把原本完全不相容的物理热力学与生物学统一起来了,实现了人类认识史上的一次大飞跃。
19世纪存在着两种对立的发展观。一种是以热力学第二定律为依据推演出的退化观念体系,它认为,由于能量的耗散,世界万物趋于衰弱,宇宙趋于“热寂”,结构趋于消亡,无序度趋于极大值,整个世界随着时间的进程而走向死亡;另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系,它指出,社会进化的结果是种类不断分化、演变而增多,结构不断复杂而有序,功能不断进化而强化,整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。显然,物理学
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与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗,为此,物理学家普利高津创立了“耗散结构论”,他认为,无论是生命物质还是非生命物质,应该遵循同样的自然规律,生命的过程必然遵循某种复杂的物理定律。
耗散结构论把宏观系统区分为三种:?与外界既无能量交换又无物质交换的孤立系;?与外界有能量交换但无物质交换的封闭系;?与外界既有能量交换又有物质交换的开放系。它指出,孤立系统永远不可能自发地形成有序状态,其发展的趋势是“平衡无序态”;封闭系统在温度充分低时,可以形成“稳定有序的平衡结构”;开放系统在远离平衡态并存在“负熵流”时,可能形成“稳定有序的耗散结构”。耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统中所产生的一种稳定的自组织结构,由于存在非线性的正反馈相互作用,能够使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应,使系统从杂乱无章变为井然有序。
生物机体是一种远离平衡态的有序结构,它只有不断地进行新陈代谢才能生存和发展下去,因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结构,具有最为复杂而精密的有序化结构和严谨协调的有序化功能。因此,所有生命系统包括人类社会的发展都是有序化的不断增长过程耗散结构论认为,人类社会的有序化发展过程(即耗散结构的有序化过程)往往需要以环境更大的无序化为代价,因此从整体上讲,由人类社会本身与周围环境所组成的更大范围的物质系统,仍然是不断朝无序化的方向发展,仍然服从热力第二定律。因此,达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序,以及克劳修斯的热力学第二定律所反映的系统从有序走向无序,都只是宇宙演化序列中的一个环节。
物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度,熵值增长就意味着系统的无序化提高或有序化降低,熵值减少就意味着系统的无序化降低或有序化提高。从系统的外界输入“负熵”可抵消系统的熵值增长,从而维持和发展系统的有序化。由此可见:从物理学角度来看,人类社会的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;从在社会学角度来看,人类社会的一切生产与消
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费实际上就是“价值”的创造与消耗。“负熵”与“价值”之间存在着某种必然的联系。
二、熵函数的来历及统计学意义
热力学第一定律就是能量守恒与转换定律,但是它并未涉及能量转换的过程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程进行的方向和限度的定律,它有不同的表述方法:热量不可能自发地从低温物体传到高温物体;热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化;不可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他变化;第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结,它不能从其他更普遍的定律推导出来,但是迄今为止没有一个实验事实与之相违背,它是基本的自然法则之一。
由于一切热力学变化(包括相变化和化学变化)的方向和限度都可归结为热和功之间的相互转化及其转化限度的问题,那么就一定能找到一个普遍的热力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想,这种函数是一种状态函数,又是一个判别性函数(有符号差异),它能定量说明自发过程的趋势大小,这种状态函数就是熵函数。
如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环,可得出
?(δ,i/,i)r,, (1)
即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中,δ,i为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量;,i为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式也可写成
?(δ,r/,),, (2)
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克劳修斯总结了这一规律,称这个状态函数为“熵”,用,来表示,即
,,,δ,r/, (3)
对于不可逆过程,则可得
,,,δ,r/, (4)
或 ,,,δ,r/,,, (5)
这就是克劳修斯不等式,表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后,系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程(包括可逆与不可逆过程),则有
,,,δ,/,?, (6)
式中:不等号适用于不可逆过程,等号适用于可逆过程。由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征,而可逆过程的每一步微小变化,都无限接近于平衡状态,因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。因此,上式也可作为判断这一过程自发与否的判据,称为“熵判据”。
对于绝热过程,δ,,,,代入上式,则
,,j?, (7)
由此可见,在绝热过程中,系统的熵值永不减少。其中,对于可逆的绝热过程,,,j,,,即系统的熵值不变;对于不可逆的绝热过程,,,j,,,即系统的熵值增加。这就是“熵增原理”,是热力学第二定律的数学表述,即在隔离或绝热条件下,系统进行自发过程的方向总是熵值增大的方向,直到熵值达到
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最大值,此时系统达到平衡状态。
熵函数的统计学意义:玻尔兹曼在研究分子运动统计现象的基础上提出来了公式:
,,,×,,Ω (8)
其中,Ω为系统分子的状态数,,为玻尔兹曼常数。
这个公式反映了熵函数的统计学意义,它将系统的宏观物理量,与微观物理量Ω联系起来,成为联系宏观与微观的重要桥梁之一。基于上述熵与热力学几率之间的关系,可以得出结论:系统的熵值直接反映了它所处状态的均匀程度,系统的熵值越小,它所处的状态越是有序,越不均匀;系统的熵值越大,它所处的状态越是无序,越均匀。系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵值较大(即从有序走向无序)的状态转变,这就是隔离系统“熵值增大原理”的微观物理意义。
三、改造耗散结构论
尽管耗散结构论等现代自然科学理论在原则上拉近了物理学与生物学、社会学之间的距离,但仍然无法把它直接应用到生物学和社会学的研究之中,更无法把它顺利推广应用到社会科学其它领域之中,这在根本上决定了它们的发展局限性,主要是因为它存在如下三大缺陷:一是把系统的“结构有序”与“功能有序”混淆起来,采用“序参量”来描述系统的有序化程度;二是,把系统的“负熵”与“负熵能”混淆起来,直接采用“负熵”来描述“价值”;三是,把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”混淆起来,单纯从能量角度考察系统的有序性。为此,必须对它们进行重大改造。
1、把“结构有序”与“功能有序”区别开来,采用“熵函数”来描述系
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统的有序化程度。协同学的创始人哈肯提出用“序参量”来描述一个系统宏观有序的程度,一般来说,耗散结构的序参量方程的求解是非常困难的,甚至是根本不可能的,而且“序参量”只能用来描述系统的结构有序化程度,而不能描述系统的功能有序化程度。事实上,生命系统的有序化是指功能上“活”的有序化,而不是指结构上“死”的有序化,只能采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。
2、把“负熵”与“负熵能”区别开来,采用“有序化能量”来描述系统熵函数的基本变量。熵是一个状态函数,能量是可以传递的,而熵与负熵都是不能传递的,熵本身不能直接输入或输出,即“熵流”或“负熵流”是不可能单独存在的,它只能依附于一定的能量之上,或者说,熵或负熵只能以一定的能量为载体,才能进行输入或输出,即推动系统的熵函数发生变化的动力源只能是能量,而不是“负熵流”。以熵为承载物的能量称为熵变能,其中,能够推动系统的熵函数产生熵减(或负熵)的基本变量,就是负熵变能(或有序化能量);能够推动系统的熵函数产生熵增(或正熵)的基本变量,就是正熵变能(或无序化能量)。
3、把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”区别开来,采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。
一般生命系统与外界之间不仅会产生能量交换,还会产生物质交换与信息交换,有序化能量作为系统有序化程度的基本变量,只是从能量交换单一方面的角度而言的。那么,从能量交换、物质交换与信息交换的全面角度而言,如何来描述影响系统有序化程度的派生变量,事实上,在系统与外界进行物质交换与信息交换过程中,物质或信息的某些特性可以降低系统有序化能量的流失速度,提高系统有序化能量的利用效率等,从而在一定程度上起着替代、补偿、加强和扩展有序化能量的作用,物质或信息的这些特性必然需要消耗一定的能量才能得以形成、运行、维持和变化,由此所消耗的能量就是间接的有序化能量。也就是说,影响系统有序化程度的变量因素除了直接的有序化能量,还有间接的有序化能量,这些间接的有序化能量对于生命系统而言,并没有具体表现为能量形式,而是具体表现为物质或信息的某些非能量特性,只能是虚拟的能量形式,因而称之
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为虚拟有序化能量。实在有序化能量与虚拟有序能量构成了影响生命系统有序化程度的全部变量。价值是推动人类社会生存与发展的动力源,它包含了影响人类社会生存与发展的所有变量,因此可以采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。
四、有序化能量的定义
要使耗散结构朝着自发的方向进行,则必须使下式成立
,,,,,e,,,i?, (9)
即 ,,e?,,,i (10)
根据“熵”的原始定义,,,,,/,可知:,是熵流的温度,其值永远为正;而,,是该熵流中能够改变系统内部要素有序化程度的那部分能量。当,,为正值时,,,为正值,称为正熵,说明该熵流只能降低系统的有序化程度,它所对应的能量,,是一种引发无序化过程的能量;当,,为负值时,,,为负值,称为负熵,说明该熵流可以提高系统的有序化程度,它所对应的能量是一种引发有序化过程的能量。虽然在形式上讲,影响耗散结构有序化过程的因素是熵或负熵,但真正起实际作用的却是熵或负熵所对应的能量,任何形式的熵或负熵都是以一定的物质能量作为其客观内容和基本动力。例如,对于一般的动物来说,输入体内的负熵主要来自于食物所包含的生物化学能量。为了区别熵及其所对应的能量,现提出熵变能的概念。
熵变能:熵变,,与其温度,的乘积称为熵变能,用,,b来表示,即
,,b,,×,, (11)
正熵变能与负熵变能:熵变能可分为负熵变能和正熵变能两种,其中负熵变能就是用于促进耗散结构的有序化过程的那部分能量;正熵变能就是用于促进耗散结构的无序化过程的那部分能量。
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有序化能量与无序化能量:负熵变能由于能够促进耗散结构的有序化过程,因而称为有序化能量,用,y来表示;正熵变能由于能够促进耗散结构的无序化过程,因而称为无序化能量,用,w来表示。
到底怎样区分有序化能量与无序化能量,如果一束能量没有任何确定性,完全不能按照主体需要的进行流动和转化,那么就是完全无序的,此时能量的流动和转化具有无限多的选择方向;相反,如果一束能量能够完全按照主体需要进行流动和转化,具有完全的确定性,那么就是完全有序的,此时能量的流动和转化只有一个选择方向。由此可见,能量进行流动和转化时所具有的选择方向越多,其有序性就越低,即选择方向的数量在根本上决定着能量的有序性。现提出有序化能量的计算方法。
,y,,?(,i/,) (12)
其中,,为总能量,,为能量运动与变化的状态数或自由度,,i为能量第,种状态的发生概率。根据能量自由度和发生概率的不同取值,有序化能量有四种特殊形式:完全有序化能量、状态型不完全有序化能量、概率型不完全有序化能量、完全无序化能量。
有序化能量的最基本特征就是目标性,它是判断能量是否有序以及有序化程度的客观标准,对于不同的主体,能量有序性的判断标准是不一样的。例如,牛羊的大量繁殖对于老虎来说是有序化能量的增长,但对于植物来说是无序化能量的增长。
对于一般的低等生物来说,只有很少的几种能量是其有序化的能量形式。例如,对于植物来说,只有能够得到有效利用的太阳能是其有序化的能量形式;对于动物来说,只有食物(而且是主食)中所含有效的生物化学能是其有序化的能量形式。对于人类来说,有序化的能量形式是多种多样的,并且随着生产力的发展而不断扩展:人类最早的有序化能量主要是食物,由于火的应用,人类扩展
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了食物的范围;由于人类可以按照不同的需要建造各种各样的扩展耗散结构,从而间接地把许多形式的无序化能量转化为有序化能量;人类还可以通过发电设备将各种水力、煤炭、石油、核能、风能、太阳能等无序化能量转化为电能;由于电能可以方便地流动和有效地转化,因而逐渐取代食物成为人类主要的有序化能量。
五、广义有序化能量的定义
耗散结构论认为,负熵是维持和发展耗散结构有序化过程的“动力源”,只有不断地向系统内输入负熵流,才能抵消其内部所产生的熵增,阻止系统向无序化方向的变化,以维持和发展系统的有序化运动。显然,这种观点只是从纯能量交换的角度来考察耗散结构的有序化过程。
然而,自然界的物质除了具有能量这个最基本的特性以外,还具有许多其他的特性,如物理特性、化学特性、生物特性、社会特性、信息特性等,这些非能量的物质特性只要组织和配合得好,都可以用来促进人类的生存与发展,用来维持和发展人类的有序化,在客观上起到了与有序化能量相同的作用,并可按主体的客观需要折算成相当数量的标准有序化能量,即耗散结构的有序化进程不光是由能量交换的情况来决定,还必须由物质交换和信息交换的情况来决定。由此可见,一些非能量形式的、广义的有序化能量可以依附于有序化能量之上,间接地对耗散结构的有序化程度产生影响。例如,洞穴虽然并不为动物直接提供食物能量,但它能在冬季为动物御寒,使动物减少体热的散失,还降低动物的疾病发生率和死亡率,这在客观效应上减少了食物能量的流失,提高了动物机体对食物能量的利用效率。显然,这些非能量形式的“有序化能量”从客观效应上确实起到了与有序化能量完全相同的作用,同样可以促进着耗散结构有序化发展,在功能特性上起着替代、补偿、加强、催化、扩展有序化能量的作用,是一种间接的有序化能量。为了区别这些特殊的有序化能量,现提出如下概念。
有序化虚能:物质的某些非能量特性对于主体起着替代、补偿、加强、催
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化、扩展有序化能量的作用,从而可折算成一定数量的有序化能量,称为有序化虚能,用,x来表示。
广义有序化能量:有序化实能,s与有序化虚能,x之代数和,称为广义有序化能量,用,g来表示,即
,g,,s,,x (13)
一般来说,物质的所有非能量特性都可以通过能量的物理变换或化学变换来间接地获取,或者说,只要有了足够的能量,任何形式的物质特性都可以通过物理方式或化学方式来得到,因此有序化虚能实际上就是一种间接的有序化实能。由此可见,广义有序化能量又可以认为是由直接有序化能量和间接有序化能量所组成。
六、价值的定义
不难发现,广义有序化能量的概念完全建立在自然科学基础之上,其内涵已经与建立在社会科学基础上的价值的内涵基本相同,由此提出价值的物理学定义。
价值:对于确定的主体,事物所具有、所释放的广义有序化能量就是价值,用,g来表示(为了简便起见,可用,来表示)。
根据价值的物理学定义,不难得出如下结论:
1、价值的度量单位与能量单位完全相同,即“焦耳”或“大卡”是价值的标准度量单位。
2、有序化能量有一个最基本的特征,那就是目标性。不同的主体有着不
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同的目标性,同一事物对于不同主体将表现出不同的价值,因此要确定事物的价值,必须首先确定主体。
3、由于主体的目标性不仅随着环境条件的变化而变化,而且随着主体内部状态的变化而变化,因此要确定事物的价值,还必须确定环境条件和主体的内部状态。
4、由于有序化能量的计算是以“标准有序化能量”为基本尺度,同一事物的价值会因选取的标准有序化能量不同而得出不同的数值,因此要确定事物的价值,还必须确定“标准有序化能量”。
综上所述,负熵与价值虽然都是推动主体有序化发展过程的动力与源泉,但它们并不是等价的,既有联系也有区别,其联系主要表现在:负熵所对应的能量形式(即负熵能)是价值的最基础形式,价值是负熵能的发展形式,是广义的负熵能。其区别主要表现在:
1、度量单位不同。负熵的度量单位是“焦耳/开”,价值的度量单位是“焦耳”,只有负熵能与价值有相同的度量单位。
2、负熵考虑的只是能量交换对主体有序化的影响程度,价值不仅要考虑能量交换,而且还要考虑物质交换和信息交流对主体有序化的影响程度。
3、负熵往往是单一形式和单一层次的,而价值是多形式和多层次的,根据对负熵能进行替代、补偿、加强和扩展时的不同方式,价值可分为四个基本层次,且每一基本层次的价值又可有多种具体形式。
4、负熵只反映了对主体有序化过程产生直接影响的那部分能量,而无法反映产生间接影响的另一部分能量。负熵概念使人们只能认识到怎样才能有效地接受能量的作用,而价值概念使人们能够认识到怎样才能有效地利用能量和驾驭
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能量。
总之,价值的本质实际上就是广义负熵所对应的能量(即广义负熵能或广义有序化能量),而不是广义负熵,更不是负熵。
七、价值的物理学定义向社会学定义的拓展
然而,从物理学角度所定义的“价值”概念是否与从社会学角度所定义的“价值”概念相一致,也就是说,物理学意义的“价值”是否与社会学意义的“价值”相吻合,这关系到以上所研究的“价值”的物理学定义是否科学的大问题。
食物能量(即食物中所含有的生物化学能量)是人类得以生存与发展的最基本的有序化能量。可以证明:所有形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“所有价值的统一度量”)。
不难发现,无论是物质的价值还是精神的价值,无论是社会的价值、集体的价值还是个人的价值,无论是经济的价值、政治的价值还是文化的价值,人类的一切价值都可分为劳动价值与使用价值两种基本类型,而使用价值可分为生产资料使用价值与生活资料使用价值两大类。
1、生活资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“使用价值的层次结构及其逻辑关系”)。生活资料使用价值可分为四个基本层次:温饱类、安全与健康类、爱与尊重类、自我发展与自我实现类使用价值。(一)温饱类使用价值是以食物中所含有的生物化学能量为核心内容,其它生命元素(如空气、水、阳光、温度、盐、微量元素、营养物质等)在一定限度上的缺失都可以通过添加相应的食物能量来进行替代和补偿;相反,这些生命元素在一定程度上的增加可以直接或间接地减少食物能量的消耗。也就是说,除了食物能量,其它生命元素的使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量,即所有温饱类使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量。(二)安全与健康类使用价值的
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客观目的,主要在于提高人的“自然生命”的安全性,降低人的自然生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类使用价值的实际使用效率,因此可以折算成一定数量的标准食物能量。(三)爱与尊重类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“社会生命”的安全性,降低人的社会生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类使用价值的实际使用效率,因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。(四)自我发展与自我实现类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“理性生命”的安全性,降低人的理性生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类、自我发展与自我实现类使用价值的实际使用效率,因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。
2、劳动价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“劳动量的全新度量方法”)。劳动价值是一种特殊的使用价值,它是劳动者本人在劳动过程中所释放出来的使用价值,即劳动力这种特殊事物所具有的使用价值,它的产生和转化过程是:劳动者在消费阶段通过消费一定数量的生活资料使用价值以后,并将其通过转化为劳动潜能;在劳动阶段通过劳动将劳动潜能释放出来,并将其转化为劳动价值;在生产阶段通过与生产资料产生相互作用,并将其转化为产品的使用价值。劳动价值的大小可以采用“社会必要的生活资料使用价值消费量”进行度量,因此劳动价值可以折算成一定数量的生活资料使用价值,即折算成一定数量的标准食物能量。
3、生产资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“价值的两种基本形态”)。在一般生产系统中,投入的生产要素可分为生产资料(包括自然资源)和劳动力两大类,其中生产资料主要表现为生产资料使用价值,劳动力主要表现为劳动价值,生产资料使用价值的客观目的在于替代、补偿、加强和扩展劳动价值的功能作用,两者在信息的驱动下产生相干作用和协调作用,从而形成价值增长,生产资料使用价值在生产系统的均衡状态下与等量的劳动价值具有等效的价值增值效力,因此可以折算成一定数量的劳动价值,即折算成一定数量的标准食物能量。
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总之,任何形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的有序化能量(即标准食物能量),由此可见,社会学意义的“价值”概念与物理学意义的“价值”概念完全一致,价值的物理学定义完全符合价值的社会学定义。
八、物理学价值定义的理论意义
从物理学角度定义价值,这是价值理论的一次重大突破,也是整个社会科学的一次重大变革,其主要的理论意义是:
1、实现了价值理论的统一化、数学化和自然科学化。目前的哲学、经济学、政治经济学、价值工程学等学科对于“价值”的理解各执一端,其度量方式、度量标准与度量单位也有重大差异。例如:在价值哲学或哲学价值论中,价值所表示的主要是社会功能等,其大小用“真善美(或假丑恶)”的程度来衡量;在政治经济学中,价值所表示的是商品中凝聚的人类一般劳动量,其大小用劳动者生产该种商品所耗费的“社会必要劳动时间”来衡量;在经济学中,价值所表示的主要是商品的生产费用或劳动成本,其大小用商品在生产、交换和消费时所耗费的货币量来衡量;在价值工程学中,价值所表示的是“功能与成本的比值”。而且,在同一社会学科的价值理论中,也往往存在着严重的内部矛盾与冲突,有着众多的学术派别。例如,在哲学价值论中,根据观察角度的不同,有主观价值论和客观价值论之分;根据研究出发点的不同,有人本价值论和进化价值论之分;根据价值属性的不同,有属性价值论和关系价值论之分;根据价值的决定因素的不同,有主体价值论、客体价值论、两因素价值论和三因素价值论之分。在数学化程度上,除了经济学和价值工程学,其它学科的价值理论几乎没有采用数学分析手段,这在根本上决定了它在实际应用上的局限性。从物理学角度定义价值,就可以把价值理论建立在物理学基础之上,就可以顺利实现价值理论的统一化、数学化和自然科学化,许多重大的理论争议就会自然消除。
2、架起了社会科学通向自然科学的桥梁。目前的社会科学在许多方面存在着较强的主观性、模糊性和歧义性,自然科学的根本特性就是具有高度的客观
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性、精确性和系统一致性,社会科学只有建立在自然科学的基础之上,才能具有高度的客观性、精确性和系统一致性。人类主体(社会、集体和个人)之间所建立的经济、政治和文化方面的社会关系是多种多样的,其核心内容都是利益关系或价值关系,因此价值关系是人类一切社会关系的基础和核心,价值理论是整个社会科学的基础理论。从物理学角度定义价值概念,就会使价值理论建立在自然科学的基础之上,就会导致整个社会科学建立在自然科学的基础之上,这就架起了整个社会科学通向自然科学的桥梁。
参考文献:
?仇德辉著,《统一价值论》,中国科学技术出版社,1998年。
?姜璐著,《系统科学新论》,华厦出版社,1990年。
?李德顺顺著,《价值论:一种主体性研究》,中国人民大学出版社,1987年
其他参考文献
[1]熊飞.本量利分析方法在高校成本核算中的应用 [J].会计之友
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范文四:★价值的物理学定义
?价值的物理学定义
?价值的物理学定义
论文摘要:人类现象是物理现象的高级表现形式,人类的发展过程
既是价值的增长过程,又是有序化的增长或“负熵”的减少过程,但
是真正推动人类生存与发展的动力源是“有序化能量”,食物能量是
人类最标准的有序化能量,生活资料使用价值、劳动价值和生产资料
使用等其它形式的价值在功能特性上起着替代、补偿、加强和扩展食
物能量的作用,因而都可折算成一定数量的标准有序化能量,价值就
是实在有序化能量与虚拟有序化能量的总和(即广义有序化能量),
这样,从物理学角度所定义的价值概念与从社会学角度所定义的价值
概念完全一致,从而为价值理论以及整个社会科学通向自然科学架起
了桥梁。 关 键 词:价值 熵 有序化能量The physics definition
of the Value The human phenomenon is the physical phenomenon high-level manifestation, humanity's developing process is not only the value growth process, is also the ordering growth or “the negentropy” reduced process, but promotes the human survival and the development power supply is truly “the ordering energy”, food energy is the human most standard ordering energy, the subsistence means use value, the labor value and the producer goods use and so on other form value plays in the function characteristic is substituting, the compensation, to strengthen, expansion food energy role, thus
may convert the certain amount standard ordering energy, the value is the solid ordering energy and the hypothesized ordering energy sum total , the value concept which defines from the physics angle with the value concept which defines from the sociological angle completely is like this consistent, thus has built the bridge for the value theory as well as the entire social sciences to the natural sciences. Key word: Value, entropy, ordering energy 在自然科学家看来,人类的发展过程实
际上就是有序化的增长过程,人类的一切生产与消费实际上就是“负
熵”的创造与消耗;在社会科学家看来,人类的发展过程实际上就是本质力(即劳动能力或社会生产力)的增强过程,人类的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。然而,无论是自然科学家还是社会科学家,既不承认“负熵与价值毫不相干”,也不承认“负熵就是价值,价值就是负熵”。如果能够把“负熵”与“价值”联系起来,并对价值做出物理学定义,从而把价值理论建立在自然科学基础之上,进而把整个社会科学建立在自然科学基础之上,使之具有更高的客观性、精确性和系统性,这必然会对价值理论以及整个社会科学的发展产生极为重要的作用。 一、耗散结构论把“价值”与“负熵”联系起来 传统的价值理论往往只看到了人类社会的价值现象与自然界各种物理现象、化学现象或生物现象之间的差别,而看不到其内在联系,看不到它们在更高层次上的内在统一性。随着自然科学的发展,人们开始认识到人类运动和生物运动都是由低等的物理运动和化学运动发展而来,必然遵循着一般的物理定律和化学定律,只是表现得更为复杂、更为奇特而已。物理学的“耗散结构论”集中体现了人们在这方面的研究成果,它把原本完全不相容的物理热力学与生物学统一起来了,实现了人类认识史上的一次大飞跃。 19世纪存在着两种对立的发展观。一种是以热力学第二定律为依据推演出的退化观念体系,它认为,由于能量的耗散,世界万物趋于衰弱,宇宙趋于“热寂”,结构趋于消亡,无序度趋于极大值,整个世界随着时间的进程而走向死亡;另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系,它指出,社会进化的结果是种类不断分化、演变而增多,结构不断复杂而有序,功能不断进化而强化,整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。显然,物理学与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗,为此,物理学家普利高津创立了“耗散结构论”,他认为,无论是生命物质还是非生命物质,应该遵循同样的自然规律,生命的过程必然遵循某种复杂的物理定律。 耗散结构论把宏观系统区分为三种:?与外界既无能量交换又无物质交换的孤立系;?与外界有能量交换但无物质交换的封闭系;?与外界既有能量交换又有物质交换的开放系。它指出,孤立系统永远不可
能自发地形成有序状态,其发展的趋势是“平衡无序态”;封闭系统在温度充分低时,可以形成“稳定有序的平衡结构”;开放系统在远离平衡态并存在“负熵流”时,可能形成“稳定有序的耗散结构”。耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统中所产生的一种稳定的自组织结构,由于存在非线性的正反馈相互作用,能够使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应,使系统从杂乱无章变为井然有序。 生物机体是一种远离平衡态的有序结构,它只有不断地进行新陈代谢才能生存和发展下去,因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结构,具有最为复杂而精密的有序化结构和严谨协调的有序化功能。因此,所有生命系统包括人类社会的发展都是有序化的不断增长过程耗散结构论认为,人类社会的有序化发展过程(即耗散结构的有序化过程)往往需要以环境更大的无序化为代价,因此从整体上讲,由人类社会本身与周围环境所组成的更大范围的物质系统,仍然是不断朝无序化的方向发展,仍然服从热力第二定律。因此,达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序,以及克劳修斯的热力学第二定律所反映的系统从有序走向无序,都只是宇宙演化序列中的一个环节。 物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度,熵值增长就意味着系统的无序化提高或有序化降低,熵值减少就意味着系统的无序化降低或有序化提高。从系统的外界输入“负熵”可抵消系统的熵值增长,从而维持和发展系统的有序化。由此可见:从物理学角度来看,人类社会的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;从在社会学角度来看,人类社会的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。“负熵”与“价值”之间存在着某种必然的联系。 二、熵函数的来历及统计学意义 热力学第一定律就是能量守恒与转换定律,但是它并未涉及能量转换的过程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程进行的方向和限度的定律,它有不同的表述方法:热量不可能自发地从低温物体传到高温物体;热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化;不可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他变化;第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结,它不能从其他更普遍的定律推导出来,但是迄今为止没有一
个实验事实与之相违背,它是基本的自然法则之一。 由于一切热力学变化(包括相变化和化学变化)的方向和限度都可归结为热和功之间的相互转化及其转化限度的问题,那么就一定能找到一个普遍的热力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想,这种函数是一种状态函数,又是一个判别性函数(有符号差异),它能定量说明自发过程的趋势大小,这种状态函数就是熵函数。如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环,可得出 ?r,, 即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中,δ,i为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量;,i为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式也可写成 ?,, 克劳修斯总结了这一规律,称这个状态函数为“熵”,用,来表示,即 ,,,δ,r/, 对于不可逆过程,则可得 ,,,δ,r/, 或 ,,,δ,r/,,, 这就是克劳修斯不等式,表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后,系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程(包括可逆与不可逆过程),则有 ,,,δ,/,?, 式中:不等号适用于不可逆过程,等号适用于可逆过程。由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征,而可逆过程的每一步微小变化,都无限接近于平衡状态,因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。因此,上式也可作为判断这一过程自发与否的判据,称为“熵判据”。对于绝热过程,δ,,,,代入上式,则 ,,j?, 由此可见,在绝热过程中,系统的熵值永不减少。其中,对于可逆的绝热过程,,,j,,,即系统的熵值不变;对于不可逆的绝热过程,,,j,,,即系统的熵值增加。这就是“熵增原理”,是热力学第二定律的数学表述,即在隔离或绝热条件下,系统进行自发过程的方向总是熵值增大的方向,直到熵值达到最大值,此时系统达到平衡状态。 熵函数的统计学意义:玻尔兹曼在研究分子运动统计现象的基础上提出来了公式: ,,,×,,Ω 其中,Ω为系统分子的状态数,,为玻尔兹曼常数。 这个公式反映了熵函数的统计学意义,它将系统的宏观物理量,与微观物理量Ω联系起来,成为联系宏观与微观的重要桥梁之一。基于上述熵与热力学几率之间的关系,可以得出结论:系统的熵值直接反映了它所处状态的均匀程度,系统的熵值越小,它所处的状态越是有序,越不均匀;系统的熵值越
大,它所处的状态越是无序,越均匀。系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵值较大(即从有序走向无序)的状态转变,这就是隔离系统“熵值增大原理”的微观物理意义。 三、改造耗散结构论 尽管耗散结构论等现代自然科学理论在原则上拉近了物理学与生物学、社会学之间的距离,但仍然无法把它直接应用到生物学和社会学的研究之中,更无法把它顺利推广应用到社会科学其它领域之中,这在根本上决定了它们的发展局限性,主要是因为它存在如下三大缺陷:一是把系统的“结构有序”与“功能有序”混淆起来,采用“序参量”来描述系统的有序化程度;二是,把系统的“负熵”与“负熵能”混淆起来,直接采用“负熵”来描述“价值”;三是,把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”混淆起来,单纯从能量角度考察系统的有序性。为此,必须对它们进行重大改造。 1、把“结构有序”与“功能有序”区别开来,采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。协同学的创始人哈肯提出用“序参量”来描述一个系统宏观有序的程度,一般来说,耗散结构的序参量方程的求解是非常困难的,甚至是根本不可能的,而且“序参量”只能用来描述系统的结构有序化程度,而不能描述系统的功能有序化程度。事实上,生命系统的有序化是指功能上“活”的有序化,而不是指结构上“死”的有序化,只能采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。 2、把“负熵”与“负熵能”区别开来,采用“有序化能量”来描述系统熵函数的基本变量。熵是一个状态函数,能量是可以传递的,而熵与负熵都是不能传递的,熵本身不能直接输入或输出,即“熵流”或“负熵流”是不可能单独存在的,它只能依附于一定的能量之上,或者说,熵或负熵只能以一定的能量为载体,才能进行输入或输出,即推动系统的熵函数发生变化的动力源只能是能量,而不是“负熵流”。以熵为承载物的能量称为熵变能,其中,能够推动系统的熵函数产生熵减(或负熵)的基本变量,就是负熵变能(或有序化能量);能够推动系统的熵函数产生熵增(或正熵)的基本变量,就是正熵变能(或无序化能量)。 3、把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”区别开来,采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。 一般生命系统与外界之间不仅会产生能量交换,还会产生物质交换与信息交换,
有序化能量作为系统有序化程度的基本变量,只是从能量交换单一方面的角度而言的。那么,从能量交换、物质交换与信息交换的全面角度而言,如何来描述影响系统有序化程度的派生变量,事实上,在系统与外界进行物质交换与信息交换过程中,物质或信息的某些特性可以降低系统有序化能量的流失速度,提高系统有序化能量的利用效率等,从而在一定程度上起着替代、补偿、加强和扩展有序化能量的作用,物质或信息的这些特性必然需要消耗一定的能量才能得以形成、运行、维持和变化,由此所消耗的能量就是间接的有序化能量。也就是说,影响系统有序化程度的变量因素除了直接的有序化能量,还有间接的有序化能量,这些间接的有序化能量对于生命系统而言,并没有具体表现为能量形式,而是具体表现为物质或信息的某些非能量特性,只能是虚拟的能量形式,因而称之为虚拟有序化能量。实在有序化能量与虚拟有序能量构成了影响生命系统有序化程度的全部变量。价值是推动人类社会生存与发展的动力源,它包含了影响人类社会生存与发展的所有变量,因此可以采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。 四、有序化能量的定义 要使耗散结构朝着自发的方向进行,则必须使下式成立 ,,,,,e,,,i?, 即 ,,e?,,,i 根据“熵”的原始定义,,,,,/,可知:,是熵流的温度,其值永远为正;而,,是该熵流中能够改变系统内部要素有序化程度的那部分能量。当,,为正值时,,,为正值,称为正熵,说明该熵流只能降低系统的有序化程度,它所对应的能量,,是一种引发无序化过程的能量;当,,为负值时,,,为负值,称为负熵,说明该熵流可以提高系统的有序化程度,它所对应的能量是一种引发有序化过程的能量。虽然在形式上讲,影响耗散结构有序化过程的因素是熵或负熵,但真正起实际作用的却是熵或负熵所对应的能量,任何形式的熵或负熵都是以一定的物质能量作为其客观内容和基本动力。例如,对于一般的动物来说,输入体内的负熵主要来自于食物所包含的生物化学能量。为了区别熵及其所下一页
范文五:价值的物理学定义_153299
价值的物理学定义
论文摘要:人类现象是物理现象的高级表现形式,人类的发展过程既是价值的增长过程,
又是有序化的增长或“负熵”的减少过程,但是真正推动人类生存与发展的动力源是“有序
化能量”,食物能量是人类最标准的有序化能量,生活资料使用价值、劳动价值和生产资料使
用等其它形式的价值在功能特性上起着替代、补偿、加强和扩展食物能量的作用,因而都可
折算成一定数量的标准有序化能量,价值就是实在有序化能量与虚拟有序化能量的总和(即
广义有序化能量),这样,从物理学角度所定义的价值概念与从社会学角度所定义的价值概念
完全一致,从而为价值理论以及整个社会科学通向自然科学架起了桥梁。
关 键 词:价值 熵 有序化能量
The physics definition of the Value
The human phenomenon is the physical phenomenon high-level manifestation, humanity's developing process is not only the value growth process, is also the ordering growth or “the negentropy” reduced process, but promotes the human survival and the development power supply is truly “the ordering energy”, food energy is
the human most standard ordering energy, the subsistence means use value, the labor value and the producer goods use and so on other form value plays in the function characteristic is substituting, the compensation, to strengthen, expansion food
energy role, thus may convert the certain amount standard ordering energy, the value is the solid ordering energy and the hypothesized ordering energy sum total (i.e. the generalized orderingThe energy), the value concept which defines from the physics angle with the value concept which defines from the sociological angle completely is like this consistent, thus has built the bridge for the value theory as well as the entire social sciences to the natural sciences.
Key word: Value, entropy, ordering energy
在自然科学家看来,人类的发展过程实际上就是有序化的增长过程,人类的一切生产与
消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;在社会科学家看来,人类的发展过程实际上就是本
质力(即劳动能力或社会生产力)的增强过程,人类的一切生产与消费实际上就是“价值”
的创造与消耗。然而,无论是自然科学家还是社会科学家,既不承认“负熵与价值毫不相干”,也不承认“负熵就是价值,价值就是负熵”。如果能够把“负熵”与“价值”联系起来,并对价值做出物理学定义,从而把价值理论建立在自然科学基础之上,进而把整个社会科学建立在自然科学基础之上,使之具有更高的客观性、精确性和系统性,这必然会对价值理论以及整个社会科学的发展产生极为重要的作用。
一、耗散结构论把“价值”与“负熵”联系起来
传统的价值理论往往只看到了人类社会的价值现象与自然界各种物理现象、化学现象或生物现象之间的差别,而看不到其内在联系,看不到它们在更高层次上的内在统一性。随着自然科学的发展,人们开始认识到人类运动和生物运动都是由低等的物理运动和化学运动发展而来,必然遵循着一般的物理定律和化学定律,只是表现得更为复杂、更为奇特而已。物理学的“耗散结构论”集中体现了人们在这方面的研究成果,它把原本完全不相容的物理热力学与生物学统一起来了,实现了人类认识史上的一次大飞跃。
19世纪存在着两种对立的发展观。一种是以热力学第二定律为依据推演出的退化观念体系,它认为,由于能量的耗散,世界万物趋于衰弱,宇宙趋于“热寂”,结构趋于消亡,无序度趋于极大值,整个世界随着时间的进程而走向死亡;另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系,它指出,社会进化的结果是种类不断分化、演变而增多,结构不断复杂而有序,功能不断进化而强化,整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。显然,物理学与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗,为此,物理学家普利高津创立了“耗散结构论”,他认为,无论是生命物质还是非生命物质,应该遵循同样的自然规律,生命的过程必然遵循某种复杂的物理定律。
耗散结构论把宏观系统区分为三种:?与外界既无能量交换又无物质交换的孤立系;?与外界有能量交换但无物质交换的封闭系;?与外界既有能量交换又有物质交换的开放系。它指出,孤立系统永远不可能自发地形成有序状态,其发展的趋势是“平衡无序态”;封闭系统在温度充分低时,可以形成“稳定有序的平衡结构”;开放系统在远离平衡态并存在“负熵流”时,可能形成“稳定有序的耗散结构”。耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统中所产生的一种稳定的自组织结构,由于存在非线性的正反馈相互作用,能够使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应,使系统从杂乱无章变为井然有序。
生物机体是一种远离平衡态的有序结构,它只有不断地进行新陈代谢才能生存和发展下去,因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结构,具有最为复杂而精密的有序化结构和严谨协调的有序化功能。因此,所有生命系统包括人类社会的发展都是有序化的不断增长过程耗散结构论认为,人类社会的有序化发展过程(即耗散结构的有序化过程)往往需要以环境更大的无序化为代价,因此从整体上讲,由人类社会本身与周围环境所组成的更大范围的物质系统,仍然是不断朝无序化的方向发展,仍然服从热力第二定律。因此,达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序,以及克劳修斯的热力学第二定律所反映的系统从有序走向无序,都只是宇宙演化序列中的一个环节。
物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度,熵值增长就意味着系统的无序化提高或有序化降低,熵值减少就意味着系统的无序化降低或有序化提高。从系统的外界
输入“负熵”可抵消系统的熵值增长,从而维持和发展系统的有序化。由此可见:从物理学角度来看,人类社会的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;从在社会学角度来看,人类社会的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。“负熵”与“价值”之间存在着某种必然的联系。
二、熵函数的来历及统计学意义
热力学第一定律就是能量守恒与转换定律,但是它并未涉及能量转换的过程能否自发地进行以及可进行到何种程度。热力学第二定律就是判断自发过程进行的方向和限度的定律,它有不同的表述方法:热量不可能自发地从低温物体传到高温物体;热量不可能从低温物体传到高温物体而不引起其他变化;不可能从单一热源取出热量使之全部转化为功而不发生其他变化;第二类永动机是不可能造成的。热力学第二定律是人类经验的总结,它不能从其他更普遍的定律推导出来,但是迄今为止没有一个实验事实与之相违背,它是基本的自然法则之一。
由于一切热力学变化(包括相变化和化学变化)的方向和限度都可归结为热和功之间的相互转化及其转化限度的问题,那么就一定能找到一个普遍的热力学函数来判别自发过程的方向和限度。可以设想,这种函数是一种状态函数,又是一个判别性函数(有符号差异),它能定量说明自发过程的趋势大小,这种状态函数就是熵函数。
如果把任意的可逆循环分割成许多小的卡诺循环,可得出
?(δ,i/,i)r,, (1)
即任意的可逆循环过程的热温商之和为零。其中,δ,i为任意无限小可逆循环中系统与环境的热交换量;,i为任意无限小可逆循环中系统的温度。上式也可写成
?(δ,r/,),, (2)
克劳修斯总结了这一规律,称这个状态函数为“熵”,用,来表示,即
,,,δ,r/, (3)
对于不可逆过程,则可得
,,,δ,r/, (4)
或 ,,,δ,r/,,, (5)
这就是克劳修斯不等式,表明了一个隔离系统在经历了一个微小不可逆变化后,系统的熵变大于过程中的热温商。对于任一过程(包括可逆与不可逆过程),则有
,,,δ,/,?, (6)
式中:不等号适用于不可逆过程,等号适用于可逆过程。由于不可逆过程是所有自发过程之共同特征,而可逆过程的每一步微小变化,都无限接近于平衡状态,因此这一平衡状态正是不可逆过程所能达到的限度。因此,上式也可作为判断这一过程自发与否的判据,称为“熵判据”。
对于绝热过程,δ,,,,代入上式,则
,,j?, (7)
由此可见,在绝热过程中,系统的熵值永不减少。其中,对于可逆的绝热过程,,,j,,,即系统的熵值不变;对于不可逆的绝热过程,,,j,,,即系统的熵值增加。这就是“熵增原理”,是热力学第二定律的数学表述,即在隔离或绝热条件下,系统进行自发过程的方向总是熵值增大的方向,直到熵值达到最大值,此时系统达到平衡状态。
熵函数的统计学意义:玻尔兹曼在研究分子运动统计现象的基础上提出来了公式:
,,,×,,Ω (8)
其中,Ω为系统分子的状态数,,为玻尔兹曼常数。
这个公式反映了熵函数的统计学意义,它将系统的宏观物理量,与微观物理量Ω联系起来,成为联系宏观与微观的重要桥梁之一。基于上述熵与热力学几率之间的关系,可以得出结论:系统的熵值直接反映了它所处状态的均匀程度,系统的熵值越小,它所处的状态越是有序,越不均匀;系统的熵值越大,它所处的状态越是无序,越均匀。系统总是力图自发地从熵值较小的状态向熵值较大(即从有序走向无序)的状态转变,这就是隔离系统“熵值增大原理”的微观物理意义。
三、改造耗散结构论
尽管耗散结构论等现代自然科学理论在原则上拉近了物理学与生物学、社会学之间的距离,但仍然无法把它直接应用到生物学和社会学的研究之中,更无法把它顺利推广应用到社会科学其它领域之中,这在根本上决定了它们的发展局限性,主要是因为它存在如下三大缺陷:一是把系统的“结构有序”与“功能有序”混淆起来,采用“序参量”来描述系统的有序化程度;二是,把系统的“负熵”与“负熵能”混淆起来,直接采用“负熵”来描述“价值”;三是,把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”混淆起来,单纯从能量角度考察系统的有序性。为此,必须对它们进行重大改造。
1、把“结构有序”与“功能有序”区别开来,采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。协同学的创始人哈肯提出用“序参量”来描述一个系统宏观有序的程度,一般来说,耗散结构的序参量方程的求解是非常困难的,甚至是根本不可能的,而且“序参量”只能用来描述系统的结构有序化程度,而不能描述系统的功能有序化程度。事实上,生命系统的有序化是指功能上“活”的有序化,而不是指结构上“死”的有序化,只能采用“熵函数”来描述系统的有序化程度。
2、把“负熵”与“负熵能”区别开来,采用“有序化能量”来描述系统熵函数的基本变量。熵是一个状态函数,能量是可以传递的,而熵与负熵都是不能传递的,熵本身不能直接输入或输出,即“熵流”或“负熵流”是不可能单独存在的,它只能依附于一定的能量之上,或者说,熵或负熵只能以一定的能量为载体,才能进行输入或输出,即推动系统的熵函数发生变化的动力源只能是能量,而不是“负熵流”。以熵为承载物的能量称为熵变能,其中,能够推动系统的熵函数产生熵减(或负熵)的基本变量,就是负熵变能(或有序化能量);能够推动系统的熵函数产生熵增(或正熵)的基本变量,就是正熵变能(或无序化能量)。
3、把“能量交换”与“物质交换”、“信息交换”区别开来,采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。
一般生命系统与外界之间不仅会产生能量交换,还会产生物质交换与信息交换,有序化能量作为系统有序化程度的基本变量,只是从能量交换单一方面的角度而言的。那么,从能量交换、物质交换与信息交换的全面角度而言,如何来描述影响系统有序化程度的派生变量,事实上,在系统与外界进行物质交换与信息交换过程中,物质或信息的某些特性可以降低系统有序化能量的流失速度,提高系统有序化能量的利用效率等,从而在一定程度上起着替代、补偿、加强和扩展有序化能量的作用,物质或信息的这些特性必然需要消耗一定的能量才能得以形成、运行、维持和变化,由此所消耗的能量就是间接的有序化能量。也就是说,影响系统有序化程度的变量因素除了直接的有序化能量,还有间接的有序化能量,这些间接的有序化能量对于生命系统而言,并没有具体表现为能量形式,而是具体表现为物质或信息的某些非能量特性,只能是虚拟的能量形式,因而称之为虚拟有序化能量。实在有序化能量与虚拟有序能量构成了影响生命系统有序化程度的全部变量。价值是推动人类社会生存与发展的动力源,它包含了影响人类社会生存与发展的所有变量,因此可以采用“虚拟有序化能量”与“实在有序能量”之总和来描述价值。 四、有序化能量的定义
要使耗散结构朝着自发的方向进行,则必须使下式成立
,,,,,e,,,i?, (9)
即 ,,e?,,,i (10)
根据“熵”的原始定义,,,,,/,可知:,是熵流的温度,其值永远为正;而,,是该熵流中能够改变系统内部要素有序化程度的那部分能量。当,,为正值时,,,为正值,称为正熵,说明该熵流只能降低系统的有序化程度,它所对应的能量,,是一种引发无序化过程的能量;当,,为负值时,,,为负值,称为负熵,说明该熵流可以提高系统的有序化程度,它所对应的能量是一种引发有序化过程的能量。虽然在形式上讲,影响耗散结构有序化过程的因素是熵或负熵,但真正起实际作用的却是熵或负熵所对应的能量,任何形式的熵或负熵都是以一定的物质能量作为其客观内容和基本动力。例如,对于一般的动物来说,输入体内的负熵主要来自于食物所包含的生物化学能量。为了区别熵及其所对应的能量,现提出熵变能的概念。
熵变能:熵变,,与其温度,的乘积称为熵变能,用,,b来表示,即
,,b,,×,, (11)
正熵变能与负熵变能:熵变能可分为负熵变能和正熵变能两种,其中负熵变能就是用于促进耗散结构的有序化过程的那部分能量;正熵变能就是用于促进耗散结构的无序化过程的那部分能量。
有序化能量与无序化能量:负熵变能由于能够促进耗散结构的有序化过程,因而称为有序化能量,用,y来表示;正熵变能由于能够促进耗散结构的无序化过程,因而称为无序化能量,用,w来表示。
到底怎样区分有序化能量与无序化能量,如果一束能量没有任何确定性,完全不能按照主体需要的进行流动和转化,那么就是完全无序的,此时能量的流动和转化具有无限多的选择方向;相反,如果一束能量能够完全按照主体需要进行流动和转化,具有完全的确定性,那么就是完全有序的,此时能量的流动和转化只有一个选择方向。由此可见,能量进行流动和转化时所具有的选择方向越多,其有序性就越低,即选择方向的数量在根本上决定着能量的有序性。现提出有序化能量的计算方法。
,y,,?(,i/,) (12)
其中,,为总能量,,为能量运动与变化的状态数或自由度,,i为能量第,种状态的发生概率。根据能量自由度和发生概率的不同取值,有序化能量有四种特殊形式:完全有序化能量、状态型不完全有序化能量、概率型不完全有序化能量、完全无序化能量。
有序化能量的最基本特征就是目标性,它是判断能量是否有序以及有序化程度的客观标准,对于不同的主体,能量有序性的判断标准是不一样的。例如,牛羊的大量繁殖对于老虎来说是有序化能量的增长,但对于植物来说是无序化能量的增长。
对于一般的低等生物来说,只有很少的几种能量是其有序化的能量形式。例如,对于植物来说,只有能够得到有效利用的太阳能是其有序化的能量形式;对于动物来说,只有食物(而且是主食)中所含有效的生物化学能是其有序化的能量形式。对于人类来说,有序化的能量形式是多种多样的,并且随着生产力的发展而不断扩展:人类最早的有序化能量主要是食物,由于火的应用,人类扩展了食物的范围;由于人类可以按照不同的需要建造各种各样的扩展耗散结构,从而间接地把许多形式的无序化能量转化为有序化能量;人类还可以通过发电设备将各种水力、煤炭、石油、核能、风能、太阳能等无序化能量转化为电能;由于电能可以方便地流动和有效地转化,因而逐渐取代食物成为人类主要的有序化能量。
五、广义有序化能量的定义
耗散结构论认为,负熵是维持和发展耗散结构有序化过程的“动力源”,只有不断地向系统内输入负熵流,才能抵消其内部所产生的熵增,阻止系统向无序化方向的变化,以维持和发展系统的有序化运动。显然,这种观点只是从纯能量交换的角度来考察耗散结构的有序化过程。
然而,自然界的物质除了具有能量这个最基本的特性以外,还具有许多其他的特性,如物理特性、化学特性、生物特性、社会特性、信息特性等,这些非能量的物质特性只要组织和配合得好,都可以用来促进人类的生存与发展,用来维持和发展人类的有序化,在客观上
起到了与有序化能量相同的作用,并可按主体的客观需要折算成相当数量的标准有序化能量,即耗散结构的有序化进程不光是由能量交换的情况来决定,还必须由物质交换和信息交换的情况来决定。由此可见,一些非能量形式的、广义的有序化能量可以依附于有序化能量之上,间接地对耗散结构的有序化程度产生影响。例如,洞穴虽然并不为动物直接提供食物能量,但它能在冬季为动物御寒,使动物减少体热的散失,还降低动物的疾病发生率和死亡率,这在客观效应上减少了食物能量的流失,提高了动物机体对食物能量的利用效率。显然,这些非能量形式的“有序化能量”从客观效应上确实起到了与有序化能量完全相同的作用,同样可以促进着耗散结构有序化发展,在功能特性上起着替代、补偿、加强、催化、扩展有序化能量的作用,是一种间接的有序化能量。为了区别这些特殊的有序化能量,现提出如下概念。
有序化虚能:物质的某些非能量特性对于主体起着替代、补偿、加强、催化、扩展有序化能量的作用,从而可折算成一定数量的有序化能量,称为有序化虚能,用,x来表示。
广义有序化能量:有序化实能,s与有序化虚能,x之代数和,称为广义有序化能量,用,g来表示,即
,g,,s,,x (13)
一般来说,物质的所有非能量特性都可以通过能量的物理变换或化学变换来间接地获取,或者说,只要有了足够的能量,任何形式的物质特性都可以通过物理方式或化学方式来得到,因此有序化虚能实际上就是一种间接的有序化实能。由此可见,广义有序化能量又可以认为是由直接有序化能量和间接有序化能量所组成。
六、价值的定义
不难发现,广义有序化能量的概念完全建立在自然科学基础之上,其内涵已经与建立在社会科学基础上的价值的内涵基本相同,由此提出价值的物理学定义。
价值:对于确定的主体,事物所具有、所释放的广义有序化能量就是价值,用,g来表示(为了简便起见,可用,来表示)。
根据价值的物理学定义,不难得出如下结论:
1、价值的度量单位与能量单位完全相同,即“焦耳”或“大卡”是价值的标准度量单位。
2、有序化能量有一个最基本的特征,那就是目标性。不同的主体有着不同的目标性,同一事物对于不同主体将表现出不同的价值,因此要确定事物的价值,必须首先确定主体。
3、由于主体的目标性不仅随着环境条件的变化而变化,而且随着主体内部状态的变化而变化,因此要确定事物的价值,还必须确定环境条件和主体的内部状态。
4、由于有序化能量的计算是以“标准有序化能量”为基本尺度,同一事物的价值会因选取的标准有序化能量不同而得出不同的数值,因此要确定事物的价值,还必须确定“标准有序化能量”。
综上所述,负熵与价值虽然都是推动主体有序化发展过程的动力与源泉,但它们并不是等价的,既有联系也有区别,其联系主要表现在:负熵所对应的能量形式(即负熵能)是价值的最基础形式,价值是负熵能的发展形式,是广义的负熵能。其区别主要表现在:
1、度量单位不同。负熵的度量单位是“焦耳/开”,价值的度量单位是“焦耳”,只有负熵能与价值有相同的度量单位。
2、负熵考虑的只是能量交换对主体有序化的影响程度,价值不仅要考虑能量交换,而且还要考虑物质交换和信息交流对主体有序化的影响程度。
3、负熵往往是单一形式和单一层次的,而价值是多形式和多层次的,根据对负熵能进行替代、补偿、加强和扩展时的不同方式,价值可分为四个基本层次,且每一基本层次的价值又可有多种具体形式。
4、负熵只反映了对主体有序化过程产生直接影响的那部分能量,而无法反映产生间接影响的另一部分能量。负熵概念使人们只能认识到怎样才能有效地接受能量的作用,而价值概念使人们能够认识到怎样才能有效地利用能量和驾驭能量。
总之,价值的本质实际上就是广义负熵所对应的能量(即广义负熵能或广义有序化能量),而不是广义负熵,更不是负熵。
七、价值的物理学定义向社会学定义的拓展
然而,从物理学角度所定义的“价值”概念是否与从社会学角度所定义的“价值”概念相一致,也就是说,物理学意义的“价值”是否与社会学意义的“价值”相吻合,这关系到以上所研究的“价值”的物理学定义是否科学的大问题。
食物能量(即食物中所含有的生物化学能量)是人类得以生存与发展的最基本的有序化能量。可以证明:所有形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“所有价值的统一度量”)。
不难发现,无论是物质的价值还是精神的价值,无论是社会的价值、集体的价值还是个人的价值,无论是经济的价值、政治的价值还是文化的价值,人类的一切价值都可分为劳动价值与使用价值两种基本类型,而使用价值可分为生产资料使用价值与生活资料使用价值两大类。
1、生活资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“使用价值的层次结构及其逻辑关系”)。生活资料使用价值可分为四个基本层次:温饱类、安全与健康类、爱与尊重类、自我发展与自我实现类使用价值。(一)温饱类使用价值是以食物中所含有的生物化学能量为核心内容,其它生命元素(如空气、水、阳光、温度、盐、微量元素、营养物质等)在一定限度上的缺失都可以通过添加相应的食物能量来进行替代和补偿;相反,这些生命元素在一定程度上的增加可以直接或间接地减少食物能量的消耗。也就是说,除了食物能量,其它生命元素的使用价值都可以折算成一定数量的标准食物能量,即所有温饱类使用价
值都可以折算成一定数量的标准食物能量。(二)安全与健康类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“自然生命”的安全性,降低人的自然生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类使用价值的实际使用效率,因此可以折算成一定数量的标准食物能量。(三)爱与尊重类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“社会生命”的安全性,降低人的社会生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类使用价值的实际使用效率,因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。(四)自我发展与自我实现类使用价值的客观目的,主要在于提高人的“理性生命”的安全性,降低人的理性生命失效率,最终在于直接或间接地提高温饱类、安全与健康类、自我发展与自我实现类使用价值的实际使用效率,因此也可以折算成一定数量的标准食物能量。
2、劳动价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“劳动量的全新度量方法”)。劳动价值是一种特殊的使用价值,它是劳动者本人在劳动过程中所释放出来的使用价值,即劳动力这种特殊事物所具有的使用价值,它的产生和转化过程是:劳动者在消费阶段通过消费一定数量的生活资料使用价值以后,并将其通过转化为劳动潜能;在劳动阶段通过劳动将劳动潜能释放出来,并将其转化为劳动价值;在生产阶段通过与生产资料产生相互作用,并将其转化为产品的使用价值。劳动价值的大小可以采用“社会必要的生活资料使用价值消费量”进行度量,因此劳动价值可以折算成一定数量的生活资料使用价值,即折算成一定数量的标准食物能量。
3、生产资料使用价值可以折算成一定数量的标准食物能量(详见拙文“价值的两种基本形态”)。在一般生产系统中,投入的生产要素可分为生产资料(包括自然资源)和劳动力两大类,其中生产资料主要表现为生产资料使用价值,劳动力主要表现为劳动价值,生产资料使用价值的客观目的在于替代、补偿、加强和扩展劳动价值的功能作用,两者在信息的驱动下产生相干作用和协调作用,从而形成价值增长,生产资料使用价值在生产系统的均衡状态下与等量的劳动价值具有等效的价值增值效力,因此可以折算成一定数量的劳动价值,即折算成一定数量的标准食物能量。
总之,任何形式的价值都可以直接或间接地折算成一定数量的有序化能量(即标准食物能量),由此可见,社会学意义的“价值”概念与物理学意义的“价值”概念完全一致,价值的物理学定义完全符合价值的社会学定义。
八、物理学价值定义的理论意义
从物理学角度定义价值,这是价值理论的一次重大突破,也是整个社会科学的一次重大变革,其主要的理论意义是:
1、实现了价值理论的统一化、数学化和自然科学化。目前的哲学、经济学、政治经济学、价值工程学等学科对于“价值”的理解各执一端,其度量方式、度量标准与度量单位也有重大差异。例如:在价值哲学或哲学价值论中,价值所表示的主要是社会功能等,其大小用“真善美(或假丑恶)”的程度来衡量;在政治经济学中,价值所表示的是商品中凝聚的人类一般劳动量,其大小用劳动者生产该种商品所耗费的“社会必要劳动时间”来衡量;在经济学中,价值所表示的主要是商品的生产费用或劳动成本,其大小用商品在生产、交换和消费时所耗费的货币量来衡量;在价值工程学中,价值所表示的是“功能与成本的比值”。而且,在同一社会学科的价值理论中,也往往存在着严重的内部矛盾与冲突,有着众多的学术派别。例如,
在哲学价值论中,根据观察角度的不同,有主观价值论和客观价值论之分;根据研究出发点的不同,有人本价值论和进化价值论之分;根据价值属性的不同,有属性价值论和关系价值论之分;根据价值的决定因素的不同,有主体价值论、客体价值论、两因素价值论和三因素价值论之分。在数学化程度上,除了经济学和价值工程学,其它学科的价值理论几乎没有采用数学分析手段,这在根本上决定了它在实际应用上的局限性。从物理学角度定义价值,就可以把价值理论建立在物理学基础之上,就可以顺利实现价值理论的统一化、数学化和自然科学化,许多重大的理论争议就会自然消除。
2、架起了社会科学通向自然科学的桥梁。目前的社会科学在许多方面存在着较强的主观性、模糊性和歧义性,自然科学的根本特性就是具有高度的客观性、精确性和系统一致性,社会科学只有建立在自然科学的基础之上,才能具有高度的客观性、精确性和系统一致性。人类主体(社会、集体和个人)之间所建立的经济、政治和文化方面的社会关系是多种多样的,其核心内容都是利益关系或价值关系,因此价值关系是人类一切社会关系的基础和核心,价值理论是整个社会科学的基础理论。从物理学角度定义价值概念,就会使价值理论建立在自然科学的基础之上,就会导致整个社会科学建立在自然科学的基础之上,这就架起了整个社会科学通向自然科学的桥梁。
参考文献:
?仇德辉著,《统一价值论》,中国科学技术出版社,1998年。
?姜璐著,《系统科学新论》,华厦出版社,1990年。
?李德顺顺著,《价值论:一种主体性研究》,中国人民大学出版社,1987年