资源型城市产业转型中的熵与自组织，本文主要内容关键词为：组织论文,产业论文,城市论文,资源论文，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。
中图分类号：F293文献标志码：A文章编号：1009-1971(2006)05-0064-05
1 引言
产业在整个经济活动中处于主导地位，它的演变是促进经济增长的重要因素。产业问题一直是国内外学者关注的热点。早在1940年，克拉克(Clark C G)通过对各国统计资料的研究，指出随着经济的发展、人均国民收入水平的提高，产值、劳动力首先由第一产业向第二产业转移，当人均国民收入水平进一步提高时，劳动力有向第三产业转移的规律。库兹涅茨(Kuznets S S)在克拉克研究的基础上，进一步研究了产业发展中国民收入在产业间分布结构的演变趋势；霍夫曼(Hoffman W G)则研究了工业化过程中的工业结构演变规律。此外，钱纳里(Chenery H B)的“标准产业结构”理论，赤松要的“雁行产业发展形态说”等也具有广泛的影响。20世纪80年代以来，在经济全球化和区域经济一体化的大背景下，由于信息技术革命的推动，产业演化呈现出三大趋势：一是以经济群簇化为特征的产业集群趋势；二是以经济全球化为特征的产业链升级趋势；三是信息化进程中的产业边界融合趋势[1]。
从静态截面上看，由于长期实行计划经济体制以及重工业为主的工业化历程，我国产业结构和产业组织的演进规律不同于西方工业化一般模式。而资源型城市，作为我国城市体系的重要分支，是矿业的开采地、矿山的坐落地和矿工的聚集地，特殊的发展历程和以采掘业为主的产业结构，使其与全国其他城市相比，具有明显的“异质性”。这些城市曾为国民经济做出过重大贡献，然而，经过多年的高强度开发，资源产业的生存能力和竞争能力已经严重削弱，主导产业的衰退不可避免地影响到这些城市的经济和社会发展，如何在资源逐渐枯竭的情况下实现产业转型，是众多资源型城市可持续发展中不可回避的问题。
宇宙的发展表明，物质运动的不可逆过程具有双重作用，从而形成了自然界在演化中的两个相反方向——进化和退化，进化是由无序到有序、由低序到高序的趋势和过程；退化则相反，是由有序到无序、由高序到低序的趋势和过程。资源型城市是在自然资源开发过程中产生和发展起来的，与自然界有着千丝万缕的联系，毫无疑问，资源型城市中同样存在着进化和退化两个方向，研究资源型城市的产业转型问题，同样需要借助自然哲学和辩证唯物主义思想。
2 资源型城市产业结构特征的熵解释
经过一百多年的发展，熵已经从一个单纯描述微观世界的热力学概念，拓展为一个自然与社会统一的概念。它在热力学中用来描述能量的衰竭程度，在分子运动论中用来描述状态的混乱程度，在信息论中用来度量不确定性[2]；随着复杂系统概念的推广及应用，人们又用熵来表征系统宏观状态的多样化和丰富化程度[3]。
我国学者姜璐结合复杂系统的特点，通过深入分析对比，提出复杂系统具有多个层次，需要建立描述不同层次之间的多个不确定性、多个熵值的观点[4]，即复杂系统的演化方向，在个体层次上组织化程度不断提高，对称性破缺，熵值减少；而在种类层面上多样性和丰富化程度提高，系统的规模增大，熵值增加。姜璐认为，个体层次的熵和种类层次的熵是两种不同性质的熵，就像在人类社会的演化过程中，原始社会只存在采集、狩猎两种宏观状态(生产方式)，而现代社会则包括农业、工业、第三产业等多个宏观状态，在农业内部又包括种植、畜牧、林果等多个子系统，以此类推，可以刻画出一个复杂的生态系统。虽然从宏观数量上讲，系统趋于复杂化，熵值增加，但如果仅以从事采集狩猎的微观状态数目(人员)来看，现代社会的微观状态数要远远低于原始社会的微观状态数，即在特定的某一宏观状态下，系统依然符合熵值越低，有序性越高的熵原理，与当前公认的热力学第二定律也并不矛盾。
长期以来，资源型城市实行以资源开采为主的经济发展模式，追求资源产量与产值的最大化，而产业升级目标、结构调整目标等根本无暇顾及。资源型城市经济活动带有明显的粗放型特征，产业畸形发展是资源型城市的通病，也是造成大多数资源型城市当前困境的主要原因。
根据矿产资源开发度(P)与资源承载力(U)，城市SPERE(社会、人口、资源、环境、经济)系统协调度与临界协调态δ的关系[5]，结合熵的热力学特征，在资源型城市中，大部分属于资源过度开发地区(P＞U，SPERE＜δ)或强力开发地区(P＞U，SPERE＞δ)，位于热力学平衡态或近平衡态；只有小部分属于资源适度开发地区(P＜U，SPERE＞δ)，位于非线性远离平衡态，如图1和表1所示。我国大多数资源型城市呈现近平衡态、低开放度的生存状态；在产业发展上呈现出布局分散、结构单一化、超重型、稳态型和关联度低等特点；在性质上体现出熵值增加和混乱无序的特征，这与我国资源型城市的现状也是基本一致的。
表1 不同资源型城市的热力学特征
资源型城市产业系统是由矿业主导产业和若干相关产业组成的复杂系统，其中每一个子系统都是一个独立的产业部门，是生产或提供同类产品、服务的企业集合体。在各子系统之间，存在着错综复杂的相互作用关系。按照姜璐对复杂系统中熵的层次性描述，可以从两个层面对矿业城市的产业特征加以解释。
从个体企业层面上看，企业是一个开放系统，同外界的交换主要包括物质流、能量流、信息流、资金流和人口流等。对单一企业而言，内部熵产生和外部熵流之间此消彼长的关系与企业的兴衰密切相关。如果将企业比作有机体的话，在进行生产经营等机能活动时，需要不断吸收物质、能量转变为功，代谢时又总有部分残余物既不能为企业所利用又不能被排出，因内部矛盾积累，或与外界交流不当，都可能导致熵的增加。而熵越大，企业的混乱和无序程度就越高，就越容易走向崩溃破产的边缘。
由于矿山企业内部利益机制、激励机制和竞争机制三者构成的系统动力机制还未真正形成；经营机制、发展机制和自我约束机制三者构成的系统运行机制还未有效实现。矿山企业发展过程中表现出分形特征，大多数矿山企业生产经营形势并不乐观，可能被“破产”或“市场淘汰”等奇异因子所吸引，产生渐变退化或突变退化现象。
从种类结构层面上看，当子系统完全无差异时，内部竞争就会极为激烈和残酷，单一物种之中容易产生大量的内耗，其演化常常是退化大于进化；而多物种之间形成了多样性和相互制衡的关系，不同领域的竞争常常有利于进化，这种进化更类似于交叉合作性。资源型城市创立之初，其生长和扩张比较缓慢，单一主导产业带来的矛盾和问题并不突出。但随着矿产资源的深度开发和逐渐枯竭，矿业产业长期在单一、低效的轨道上运行，系统有效能量不断衰减。在矿业产业内部，由于进入壁垒低，子系统间完全无差异，存在诸多厂家的同业恶性竞争，内耗不断增加，行业内部对称性提高，整个行业的价格和利润率降低，无序和混乱程度增加，产业结构呈现单一化、超重型、稳态型和趋同性。
在矿业与其他产业之间，由于缺乏有效的竞争和协同，各产业之间没有形成多样性和相互制衡关系，各种生产要素的配置效率低、配置效果差，对资源产业的依赖性强，在经济增长上呈现出一种结构“刚性”，抵御外部风险的能力差。整个城市在产业布局上分散化，在产业序次上“虚高度化”，在产业关联上联系性差，产业结构丰富化和复杂性程度低。城市经济就像一潭死水一样难以泛起涟漪，缺乏进化和演进的动力，继而引发环境污染、资产废弃、人员富余等问题，城市可持续发展矛盾日益突出。
综上所述，衰竭、无序和不确定性三种意义上的“熵”对资源型城市产业发展产生了重大的、不可逆转的影响，如果继续维持这种“高熵”发展模式，城市必将进入克劳修斯(Clausius R)所说的能量平衡状态，产业结构再没有自由能量来进一步作功，整个城市呈现出一种热寂的平衡状态，届时，资源型城市走向穷途末路的日子就为期不远了。
3 资源型城市产业优化的自组织机理
以热力学第二定律为代表的熵原理，其表述本身并没有错误，它规定了熵变的时间之矢，是人类思想观念的一大进步，但它的出发点仅仅是不与外界进行物质、能量交换的孤立系统，因而必然走向无序。自组织理论是20世纪60年代末发展起来的一门跨学科、跨专业的科学，包括耗散结构理论和协同学理论等，也称非平衡系统理论，主要研究客观世界中自组织现象的产生和演化过程。它以新的科学理论和方法对复杂系统的规律性进行研究，从研究非生命的物理现象、化学现象、天体现象、黑洞宇观现象到研究有生命的生物进化、社会经济的进化等，都不同程度地得到一些新的结果。
自组织理论研究了开放系统的自组织现象，自组织现象是指开放系统无须外界特定指令而能自行组织、自行创生、自行演化，能够自主地从无序走向有序，形成有序结构的现象。因而，自组织理论对研究资源型城市产业结构调整和可持续发展具有重要的意义。
(1)耗散结构理论通过有序形成的外部条件分析，给出了产业优化的宏观机制
耗散结构理论中，采用状态函数熵来度量系统宏观分布几率与混乱程度，它的变化(总熵)由系统内部不可逆性引起的熵产生项dis，和系统与外界进行物质能量交换引起的熵流项des所组成，即：ds=dis+des。由上式可知，资源型城市随着时间的推移有两种截然不同的演化方向：一是ds＞0时，系统将单向不可逆地达到熵值最大的热力学平衡态，此时系统走向无序，功能丧失；二是ds＜0时，系统将向远离热力学平衡态的方向发展，这时系统总熵逐步减少，系统由高熵无序状态走向低熵有序状态。
资源型城市由无序向有序演化有两种途径：一是通过提高矿产资源的采收率和其他资源(能量、物质、信息、人才等)的利用率，减少经济发展过程中的“三废”排放量，尽量减少系统内的熵增加dis，提高城市生态经济系统的可持续性，这是一种治标手段，可以为城市产业优化和结构调整争取时间；二是通过负熵流的不断输入，力争形成产业耗散结构，使des＜0，且｜des｜＞dis，系统的总熵ds不断减少，从而提高系统的有序性和自组织性，这是一种治本手段，能够建立新的有序结构。
资源型城市在产业结构调整中，应营造与环境不断进行广义资源(物质、能量、信息等)交流，生产要素自由流动和转移的宏观机制。利用政府投资、产业政策以及企业内技术、人才的“涨落”，对产业规模和水平进行重新组合，获得新的结构和比例关系。同时，由于物质不灭、能量守恒，在结构调整中尤其要注重信息的获取，即知识、技术、人才等信息量的引入。将一种稳定的产业结构经过变化过渡到另一种新的产业结构，实现产业系统自组织演进过程。按照耗散结构理论开放性、远离平衡、非线性和“涨落导致有序”的形成机制，资源型城市在转型中应注重以下策略：第一，依靠地企合作机制和国家产业政策支持，推动城市跃迁至远离平衡态；第二，不断优化投资软环境，促进城市全方位开放；第三，紧密依靠技术创新，形成非线性高效转换机制；第四，大力发展中小企业，增添“扰动”涨落因素；第五，加大人力资本投资，增强自组织的驾驭能力。
(2)协同学理论通过有序形成的内部机理分析，给出了产业优化的微观机制
一方面，要善于分析事态发展的主要矛盾和次要矛盾，按照协同学的伺服原理和序参量原理，慢变量虽然只有一个或几个，但往往控制着系统演化的整个进程，决定着演化结果。抓住了主宰系统演化过程的主要矛盾，复杂问题就会迎刃而解，资源型城市的危机是一种结构性危机，产业结构是支配资源型城市可持续发展的慢变量，按照慢变量支配快变量的原理，研究资源型城市的可持续发展，必须首先搞好产业结构调整。同样，对于产业系统而言，由于矿业产业的衰落，原有产业结构的稳定性逐步丧失，在产业系统接近相变临界点时，各子系统之间的相互作用形成了序参量——新的主导产业，新的主导产业往往是要素生产率高、需求弹性大的产业，具有很好的效果和扩散效应，可以影响和制约着其他产业的发展，并主宰整个产业系统的演化进程。因此，资源型城市产业结构调整的实质，就是如何正确选择主导产业(群)以及根据主导产业(群)发展其他相关产业的问题。资源型城市产业结构调整的任务，就是在矿产资源枯竭之前，选择新的主导产业，并将这些主导产业培育成未来的支柱产业，从而带动区域经济的可持续发展。
另一方面，按照“协同导致有序”的观点，在复杂系统中，各要素之间存在着非线性作用，当外界控制参量达到一定的阈值时，各要素之间互相联系、互相关联代替其相对独立、相互竞争占据主导地位，呈现出协调、合作、整体效应增强的趋势，系统从旧的无序状态走向新的有序状态。我国资源型城市数目众多，分布广泛，自然条件、资源条件、区位条件等方面情况各异、差异很大。不同资源型城市应采取不同的转型方式、途径与对策，不考虑情况的千差万别，一刀切地采取同一种转型模式，必然使转型脱离实际，其结果非但不易成功，而且还会陷入更加被动的局面。资源型城市产业转型过程中，应基于自身状况，发挥比较优势，对资源优势明显的城市，应走优势延伸之路，搞好产业链的协同，重点发展加工主导产业；对同时具备资源基础、产业基础或区位基础的城市，应走优势组合之路，搞好产业群之间的协同，实现产业多元化发展；对区域经济发达或邻区具有配套优势的城市，应走优势互补之路，将产业转型纳入区域经济一体化之中，减少转型成本，提高转型起点；对处于衰退期的城市应走优势再造之路，搞好非资源因素的有效协同，从现实基础、区位条件以及政策支持等方面重新认识和确立新的优势，谋求建立新的产业体系。
综上所述，利用自组织理论的开放性原理、非线性原理、反馈原理、不稳定原理、支配原理、涨落原理和环境适应性原理等，可以对资源型城市产业发展的自组织性或自组织过程进行判定，如图2所示，形成系统自组织条件、机制、途径等判别方法和依据。其方法论要点是：开放系统、创造条件，加强物质、能量与信息输入使得产业结构自组织过程得以产生；激励各产业子系统的非线性相互作用，通过竞争、合作推动城市产生整体新的模式和功能；通过循环耦合、突变、渐变途径，使得产业结构得以维持自组织和发展演化的多样性，增强有序程度和关联程度；通过自相似构建和寻求混沌临界点，将产业结构的演化推进到最大的复杂性可能空间，创造有序演化发展的良机。
4 结语
本文结合资源型城市产业结构的特征，用熵思想揭示了资源型城市产业经济系统混乱程度不断增加，在矛盾、冲突中走向衰亡的规律，解释了某些资源型城市，如前苏联的巴库、罗马的什金以及玻利维亚的波多西(Potosi)等为什么具有较短的生命周期，指出资源型城市产业升级和结构调整的必要性；以自组织思想揭示了资源型城市产业组织效率递增的规律，从另一个侧面解释了某些城市，如美国的休斯敦、德国的鲁尔以及法国的洛林等为什么具有较长的生命周期，指出了产业结构调整的实质以及如何进行调整。本文对把握资源型城市特点，利用哲学思想，分析、研究资源型城市产业结构调整，为有针对性开展转型工作提供了理论基础，具有一定的现实意义。