地球表层进行研究的新视角：从物理观到生态文明观，本文主要内容关键词为：表层论文,地球论文,物理论文,生态论文,新视角论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
人与自然的相互作用是一般生物与环境互相作用的最高形式，生态文明观的形成沟通了自然科学和社会科学、物质生产和精神文化，使文明的进程采取生态发展的新形式。
从日本的梅棹忠夫发表《文明生态史观序说》(1957)到中国的钱学森提出创立地球表层学的倡议(1986)，其间三十年的变化则把全球视角从人类自身转移到自然、社会综合体的地球表层系统，使人类与地球不再是可分离的人与桥的实用主义关系。从文明的生态史观到地球的生态文明观，在深层意义上表明，这不仅是生态伦理的大转变，而且是价值观的转变。
人类出现在地球约有300万年，由于人类的参与，地球表层逐渐完成了生物过程向人文过程的转变。人类以其智能把个人的力量巧妙地组合成集体力量与环境进行结合，形成改变地球表层的巨大物质力量，最终把自然过程与社会过程相结合、自然结构与社会结构相结合，使地球表层向更有序更复杂的方向发展。现代的交通与通讯使地球已成为一个地球村，这标志着人类已进入信息社会，地球表层近四百年的变化超越了以前几十亿年的变化总和。
人类智能不单单把人类从自然环境中分离出来，甚至要突破地球的限制，力求控制全球系统。地球表层也因此发生了明显的变化。
地球表层的变化表现了人类征服自然同时又被自然所征服的辩证过程。可以预言，人类若不及时制止破坏环境的行为，目前的工业文明必将危及整个人类文明。面对人类的困境，及早确立全球生态文明观则具有伦理学意义。随着人们对人类与地球表层关系的认识深化，研究地球表层的观念也逐渐从物理观转到生态观。
1 “熵”理论在地球表层系统研究中的困境
1.1 本世纪人类与地球表层系统协调的探索途径——从智慧圈到熵理论
最先形成关于生物圈进一步发展途径的是B.N.维纳茨基(1925)，他认为整个地球的全部都与活物质生命有关。也有文献把生命活物质称为生物态，认为生物态的出现从微观和宏观上改变着整个地表自然界。著名的盖娅假说则把整个地球当作一个活的有机体对待，洛夫洛克(1969)认为地球的运作是由某个强大的自我调节系统在起作用，世界作为一个整体系统，其中海洋、天空和生命互相转化。
现代达尔文主义在自然选择学说的基础上吸取非达尔文主义进化概念中的合理因素，统一了宏观进化机制，证明了超物种进化的基本规律是在物种种群层次上起作用，人类的出现是生物进化规律逐渐被社会发展规律代替的时代，无论是生物进化还是选择都没有决定人类的发展，只有人类为实现经济活动的集约化与合理化而创造的技术前提才导致了新的生态形势，破除了人类中心主义的幻想，进化再一次回到生物圈中心主义。正是在这样的高度，B.N.维纳茨基把由科学的智慧管理下的人类生存环境称为智慧圈，其人类自养性观点是这一思路的集中概括，主张依靠科学创造新能源合成材料和食品，形成人类活动的封闭系统，提出一条人类返归相对不依赖生物圈的特殊生物的大胆途径。可以说设在美国亚利桑那州沙漠中的“生物圈2号”是B.N.维纳茨基智慧圈理论的物化，同时是这种人类自养性观点的具体检验。
美国学者里夫金将克劳修斯的宇宙热寂说用于地球系统的自然经济分析，指出人类文明与环境系统熵增的对立关系，否定了人类自养性观点，提出了“熵”的世界观。该观点认为所有的人类活动都逃不开熵增法则，按照这种法则，经济活动投入的是低熵的质能，向环境产出的是高熵的质能，地球基本上是一个与外界只有能量交换而无物质交换的封闭系统，纵然有大自然的循环，整个地球系统也是熵增加的。
将上述两种观点相比较可看出，智慧圈理论是以达尔文生物进化论为基础，从简单到复杂趋向发展而成的，并依据牛顿的机械观，认为人类知识及力量完全可以控制整个世界的进化。智慧圈理论停留在生物进化的世界表层，看不见物质系统熵增加的热力学机制而盲目乐观，导致了无限的个性解放，加速了人类以自然界的索取，造成了经济活动中把拚命地掠夺自然作为工作效率的最高准则。“熵”观点则把热力学第二定律发展成一系列完整的思想，虽然借鉴了普里高津的耗散结构理论，但无限扩大地把一切生物、社会活动均纳入热力学的范畴，停留在能量变化的简单层次上，无视社会文明将逐渐改变人类与自然界互相作用方式而无限悲观，使得人类在心理上处于工业发展所带来的热寂阴影笼罩之中。
1.2 “熵”理论在地球表层系统研究中的困境
地球表层系统从结构上可分为自然地球系统、天然生态系统和人类生态系统。这三类系统相互交换物质、能量和信息，构成一个相互制约、相互改造、既难以分割、又有本质区别的功能实体。
当“熵”理论被频繁地运用于上述三类子系统分析时，似乎可得出有定量意义的结论，事实上，只要继续深入，就会步履艰难，以致于陷入困境。首先，熵理论既已从狭义的与能量、温度有关的概念泛化到与原意相去甚远的一系列广义熵，用不能描述分子秩序的克劳修斯熵来解释生命序，也就必然导致复杂系统简单化；其次，“信息就是负熵”的结论缺乏物理意义；第三，信息是系统结构有序及能量有序的统一量度、玻耳兹曼的熵关系式仅反映分子秩序，不能合成反映信息本质；第四，地球表层由原始性自组织阶段进入生物性自组织阶段，无论是克劳修斯还是玻耳兹曼熵都不能全面反映信息。普里高津用低层次的以能量为基础导出的热力学熵理论来解决高层次的有生物参与的地球表层进化过程所出现新质的努力难以成功。H.哈肯走出熵困境的协同学序参量概念只适用于开放简单巨系统，当地球表层进入智能性自组织过程后，必须把序参量概念由狭义信息转化为广义的信息增殖概念，才能使“熵”理论在地球表层系统研究中走出困境。
2 地球表层系统的广义信息和信息增殖
为了解决地球表层的进化问题，我们引进了由地球表层的结构信息和交换信息两部分所组成的广义信息概念。
地球表层的结构信息是地球表层的宏观层次物质系统的结构有序和能量有序的量度，它是自然地球系统，天然生态系统和人类生态系统各自结构信息相互作用的产物。这三类系统内部组织度及秩序不同，其相应的结构信息也就不同，正是结构信息的差异度，才使得这三类系统分为不同质的多样性层次。
天然生态系统的结构信息是自然地球系统的结构信息与太阳能的结构信息相互作用的结果，表现为光合过程、食物链及资源竞分中的生克过程，其结构信息反映了生态环境的状态、分布特征和进化特征。
人类生态系统的结构信息体现了人类和环境所组成的大系统的历史与现实的协调性和组织性，是地球表层系统结构信息的缩影。人类生存的自然环境包括自然地球系统和天然生态系统。人类生态系统无论在结构上还是能量上比自然地球系统和天然生态系统更为有序，它以人类的社会生产和消费实现着与环境的物质、能量和信息的交换，集中反映在具有社会性的一系列活动中。
地球表层进化是在三个子系统的结构信息相互交换过程中实现的，自然地球系统的结构信息只有一部分与天然生态系统的结构信息存在同构关系，在同构的基础产生交流。这种由结构信息本身可能转化而成的信息形式，我们称之为交换信息。人类生态系统是通过与自然地球系统和天然生态系统交换信息而消除自身的某种不确定性，并把因耦合而得到的交换信息转换成自身的结构信息。从交换的角度看，三个子系统中任何一个子系统的结构信息只是一种可能性，只有当它转换成交换信息时，才能形成现实的信息联系。交换信息的作用在于沟通三个系统间的相互联系，以实现系统间的转移。结构信息转化为交换信息是一个复杂过程，交换信息的沟通组成了纵横交错的多层次网络，地球表层系统进化的复杂性就此而产生。
地球表层系统的诸子系统在信息交换过程中，不仅信息可以复制，还可以通过重组而得到增殖。整个地球表层的进化是在结构信息向交换信息转化过程中完成的，这种由简单到复杂，由无序到有序的进化都是信息增殖的结果。地球表层系统从结构属性到功能属性的信息增殖过程和在参与功能与认识功能相互作用中的信息增殖过程综合地体现了地球表层系统进化是信息增殖和熵增的对立统一。
自然地球系统与天然生态系统的进化过程表明，信息增殖是有机生命体的本质。信息增殖的原因不在于信息量的增加，而在于生命系统具有创造新信息和不消耗额外能量的前提下选取有价值信息的能力，在于对获取信息的重组。
人类智能的出现，是信息增殖的一次伟大飞跃，标志着信息增殖从此由自然增殖进入人工增殖的新阶段。人类创造性思维是由自然信息转化为概念信息从而实现精神信息增殖的重大途径，当精神信息在全人类的交往中形成信息范型时，人类就按照这种新模式，创造出人工自然。在创造人工自然的过程，人类作为地球表层参与者的认识与被参与的地球表层生态环境变化之间有双重联系。参与者的认识是人类行为的依据，这种参与功能直接影响着地球表层系统的进化；而由地球表层结构信息的变化所影响的参与者的认识是一种被动的联系。这种参与功能与认识功能的相互作用使地球表层的三个子系统处于永远追求协调发展的信息增殖过程中。
地球表层系统的信息增殖这一终极目的规定了地球表层系统进化的方向，规定了人类对生态环境的评价逐渐从真理性评价转换到价值性评价，能否使地球表层系统产生信息增殖，是人类行为的准则。地球表层系统进化的全部过程就是其物质组成的分布、能量的聚集受控于信息增殖范型的自组织过程，生命的诞生，基因的遗传，人类的延续都是信息增殖的形式化。地球表层系统在其所依赖的子系统和地外系统之间相互作用的过程中，接受信息，产生变异，调节自身的结构性状，在信息交换中使系统能够在差异中创造同一，把变异转化为自身结构，增加新质，进而被保存下来，使信息增殖有了新的存贮载体。当信息增殖达到阈值时，就会有新的突存，进入更高一级的形式。
无论任何系统，其内熵流总大于零的，这是任何系统也克服不了的退化之源，只有信息增殖大于熵增，地球表层才能进化，可以说信息增殖是进化之源。地球表层无论是退化还是进化，都是系统与内外环境相互作用而导致新信息出现的结果，由信息增殖所形成的不断更替的链条，是地球表层系统向高层次进化的必由之路。
与生物遗传密码传递信息不同，人类是通过实践创造信息，通过教育传递信息，文化就是信息增殖的结果，在当前知识爆炸，各种新观点、新思潮涌现的年代里，寻求统一的观念和原理来创造未来世界文化格局——全球生态文明观，不仅具信息增殖意义，而且具有全人类能否生存下去的伦理意义。
3 地球表层的信息增殖范型是确立全球生态文明观的伦理基础
只有在信息增殖的基础上，使物质和能源消耗的数量减少到最低限度，逐步转向生态发展的全球管理，才能实现生态文明的全球统一。
从历史的观点看地球表层的生态紊乱是工业文明的产物，更是导致全球危机的根源。因为地球表层是抚育生命的摇蓝，是人类的发源地，其生态紊乱与否对全球生命系统有着举足轻重的地位。地球表层实际起着通过人类影响全球系统的超级变换器的作用：社会与自然相互作用的共同进化所表现出的采集方式反映了旧石器时代的生态发展类型，而后又转入生产—非共同进化的方式，即依靠对自然界掠夺性开发促使经济迅速增长的发展模式，造成了社会进步的同时也产生了生态的大规模退化。如果说采集—共同进化方式和生产—非共同进化方式是自然地球系统，天然生态系统与人类生态系统在相互作用过程中自发形成的，那么，今天的生态形势则要求人类用全球性持续发展观念作指导，以信息增殖范型为准则，寻求第三种社会与自然的作用方式，即把采集型经济的生态优点与生产型经济的技术优点结合起来，形成生态文明意义上的“自然—社会—经济”持续发展的运营方式。
面对传统工业生产方式所造成的地球表层生态危机，人类智能也逐渐走上了正确理解生态危机实质的道路。造成生态危机一个主要原因在于人类社会为获得、分配和消耗那些通过人类劳动从地球资源所得到的财富是所采取的方式。伴随着贫困国家和地区的债务偿还以及发达国家向落后地区的投资，一些污染较重的工业转向贫困地区，因此输送了生态危机。另一个主要原因是落后的生产方式不足以养活众多的人口加上封建的管理意义不仅减少了生态保护费用，而落后的生产方式使得生态环境缺乏必要的管理，往往侈奢性的惊人浪费超出地区性的生态承载力。只有良好的生态意识才能变成自觉的生态保护行动。
生态危机是文明没落的深层根源，人类是在付出了惨重的代价后才认识到这一点的。垦殖型生态危机使许多农业文明没落，比较典型的例子有黄河中游流域农业文明、美索不达米亚文明。工业代谢型生态危机使许多工业文明没落，这主要是地区性资源相对不足和环境污染所造成的，工业文明逐渐转向资源丰富、生态环境容量大，自然生产力高的地区已成不可抗拒的趋势。如果人类对生态危机再没有进一步的认识，第五次产业革命所带来的信息文明也将会受到冲击。
信息增殖意义上的全球生态文明观的确立，是现代科学技术、经济、哲学发展的必然结果。
工业文明的兴起是以地球表层生态环境退化为代价的。换言之，世界生态环境退化是传统科学、哲学、经济学和文化的必然产物。传统科学强调分析，那不过是自然界能够用数量表示的那一部分；所谓因果解释，也往往导致把自然界的丰富性、多样性、联系性完全归结为简单的符号和公式，致于和动机、情感、道德和价值相关的东西却视而不见。由于缺乏具体科学间及科学与哲学的联盟，也就是缺乏整个人类知识的共同体，所以无法得到对世界的整体性认识。分析哲学把人与自然分割开来，通过逻辑和抽象的思维，把主体与被认识的客体分离开来，从而把人类推到自然的对立面，强调的是一种人类对自然的征服。传统文化是一种人类中心主义的高熵文化，以追求最大的经济效益为目的，这种人类自我中心，而不与环境协调的传统文明恰和保持地球表层信息增殖的生态文明观背道而驰。
传统的自然科学缺乏与地球表层的生态联系，牛顿科学的实物中心论使得人们对唯物主义的理解狭义化，直到出现相对论(1905)和量子论的测不准原理(1927)后所产生的危机，才使人们有可能开明地思考一个单一的现象，就必须同时依靠两个不同的参照系，而且要预测这一现象，除了采用或然性的方法之外就不可能。这种力学观使得在生物学中，人们试图几乎全部运用分子生物学的成就来取代达尔文主义。只是到了被称之为物理学中第二次革命的混沌理论的提出，人们才认识到在确定宏观系统内部反而出现内在随机性，从而把物理学由牛顿质点原子论推进到系统科学的基础地位。现代物理学与生态学的联盟才使生态学的突破成为可能。可以预言，以系统科学为基础的非线性生态学是未来生态学的发展方向，因为它使物理世界和生物世界达成了统一。然而，今天以传统科学为基础的生产力构型还未发生根本的改变，只有将生产力构型建立在系统科学与生态学联盟的基础上，自然科学才能与地球表层生态进化产生有机的联系，才能克服物质生产的发展与生态危机的降临这对矛盾。科学的分裂，使人类■再丧失与地球表层协调的机会，这是值得深记的教训。
人类生态系统的信息增殖，使我们进入了以第五次产业革命所标志的信息社会，尤其是“信息高速公路”的连通，为我们对全球生态环境的综合管理提供了必要的手段。全球生态管理的信息化正从整体引导着世界经济和社会发展的进程。
历史表明，由于把注意力集中在不同的价值观念上，不同的时代或不同的社会形态则实现了不同的发展。经济追求最大利润准则使人类在地球表层中无视生态危机，各种经济学家都给增长理论以重要位置，把增长和发展看成是相似的。我们说增长仅仅是发展的必要条件，但不能代替作为地球表层整体进化的必要条件。发展不当，将因增长而使社会和生态付出代价。减少物质流通量，就是使增长的生态耗费服从于社会目标。即使是零增长，也还可以有余地把重点放在管理工作的发展上，得到“质”的增长，即信息增殖。
为了保护地球表层，传统经济学必须让位于生态经济学，就是生态学与经济学的结合，经济再生产与自然再生产的统一。
全球生态文明观有一种终极价值，所有的较小的目标都是为达到它而采取的手段，同时它又是对较小目标进行衡量的标准：人类与地球表层共存就是生态文明，威胁它生存的就是愚昧，在最低消耗能量和物质的情况下确保地球表层的信息增殖。全球生态文明观不是一种绝对的生态平衡观，地球表层只有在非平衡中发展、在混沌中选择、在信息增殖中进化。这种文明观是一种具有建设性的全球意识，它跨越自然地球层次、社会功能层次、文化意识层次，形成社会自然科学的整体化性质，解释人与生物圈、社会与自然相互关系的本质，并使之符合社会生态过程。
由于生态问题具有全球关联性，且处于较高的地位。因此生态命令是一个超越国家和地区以及阶层和集团的绝对命令！在生态的绝对命令下，应建立全球性的“生态联盟”，按照全球生态文明观来约束破坏生态环境的行为并统一各国和地区对待生态环境的行为模式，用全球生态文明观把所有的各国人民团结到追求人类与自然协调这一真理的大旗下，进行不同层次，不同结构的再调整、再组合。实现这一目的有效手段就是建立世界生态经济的新秩序，其基本特点是减轻资本主义发展中的马太效应，强调第三世界的持续发展并随着人类对自然资源的开发，国际社会必须投入资金保护自然，进行补偿，该补偿的强度和有效性务必保证使生态潜力的增长高于经济的增长速度。
全球生态意识的普及仅靠少数启蒙思想家的努力是不够的，生态文明的确立应该是全社会的深层思想运动。自然科学家应该自觉地将研究方向与人类生存和生态保护相联系，逐渐从对人类行为的真理性评价转移到生态价值评价上来，建立可操作的生态价值评价指标体系；社会科学家应该努力使生态文明成为一种具有建设性意义的人类文化传统；决策者的生态意识只有通过政策，法令的实施才可能形成具有操作性的生态保护规范。从生态意识到人类自觉地保护生态环境的行动，这需要数代人的努力。
确立全球生态文明观，就是尝试着建造一座人类智慧与自然和谐的“通天塔”，巴西里约热内卢开幕的地球会议（1992年6月30日的联合国环境与发展大会）则为人类建设这座全球生态文明模式奠定了基础。会议通过了全球可持续发展的战略框架文件《21世纪议程》，力求把可持续发展的战略思想贯彻到每个国家的发展实践中去。正是在这种新的生态形势下，中国于1994年3月25日推出了世界上首部国家级的《中国21世纪议程》，作为一个拥有12亿人口的发展中国家已开始实施《21世纪议程》的可持续发展规划，不仅对保护全球生态环境、促进人类共同繁荣，起着无可估价的促进化作用，更为重要的是中国已在努力探索具有中国特色的生态发展之路。
圣经里说，人们最初想修筑一座通天塔，耶和华弄乱了天下人的语言，使人们彼此不通，无法将塔建成。我们确信，尽管今天人类的语言并未统一，但人类具有共同的生态语言，这种生存使命感一定使我们人类能够建成这座全球生态文明和生态伦理的通天塔。
（收稿日期：1995-01-11）
标签：生态文明论文; 生态危机论文; 生态系统论文; 生态环境论文; 地球环境论文; 科学论文; 人类文明论文; 文明发展论文;