- 相關(guān)推薦
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的Ｌｏｇｉｓｔｉｃ演化與負(fù)熵理論探討
內(nèi)容摘要：本文利用自組織理論Logistic模型和負(fù)熵理論研究了生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展演化的歷史過(guò)程，得出生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展演化的四個(gè)階段：漁獵文明時(shí)期、農(nóng)業(yè)文明時(shí)期、工業(yè)化前期和工業(yè)化后期。本文認(rèn)為，目前發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)突破發(fā)展演化的臨界點(diǎn)走向了可持續(xù)發(fā)展，而我國(guó)還處在負(fù)熵平衡能力嚴(yán)重不足以使負(fù)熵降低的階段，應(yīng)采取措施使我國(guó)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)向可持續(xù)發(fā)展方向邁進(jìn)�！ ￡P(guān)鍵詞：生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng) Logistic模型 負(fù)熵理論由于人類對(duì)生態(tài)系統(tǒng)所有干預(yù)和努力的目的歸根到底都帶有經(jīng)濟(jì)動(dòng)機(jī)，應(yīng)歸屬經(jīng)濟(jì)活動(dòng)范疇。生態(tài)系統(tǒng)在加入了人的主觀能動(dòng)性和人的客觀創(chuàng)造力后，就必然轉(zhuǎn)化為生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)。因此，生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)可以理解為由人類活動(dòng)介入于生態(tài)系統(tǒng)之間，以勞動(dòng)形式作用于自然界所形成的自然要素和經(jīng)濟(jì)要素共存，并相互作用的對(duì)立統(tǒng)一體。
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的Logistic發(fā)展演化理論
20世紀(jì)70年代以后，由普里高津和哈肯發(fā)展起來(lái)的自組織理論在許多行業(yè)得到了應(yīng)用。自組織理論的核心是非平衡相變。當(dāng)某些具有非線性特征的開放系統(tǒng)離開平衡態(tài)到相當(dāng)程度時(shí)，在系統(tǒng)內(nèi)部漲落的觸發(fā)下，便從無(wú)序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)。非線性微分方程的數(shù)學(xué)模型是自組織理論建模的一個(gè)特點(diǎn)，自組織理論的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)學(xué)模型形式如下：
即稱為L(zhǎng)ogistic方程，它是自組織理論對(duì)系統(tǒng)演化的一般描述。在這里，狀態(tài)變量x為系統(tǒng)發(fā)展的綜合指標(biāo)。系統(tǒng)的發(fā)展定義為系統(tǒng)發(fā)展綜合指標(biāo)的增大，即dx＞0；而系統(tǒng)的發(fā)展又是在一定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)系統(tǒng)與其環(huán)境的相互作用，不斷交換物質(zhì)、能量和信息，使系統(tǒng)的功能充分發(fā)揮，系統(tǒng)得以成長(zhǎng)；r為系統(tǒng)狀態(tài)變量x的增長(zhǎng)率，即在無(wú)限制條件下系統(tǒng)最大的發(fā)展速率；M則為系統(tǒng)的定態(tài)值，它通常取決于環(huán)境的容許程度，這里表示廣義環(huán)境容量或承載能力，即在限制因子約束下系統(tǒng)最高的發(fā)展程度。Logistic模型可用圖1描述。
圖1中，x是描述系統(tǒng)綜合狀態(tài)的變量。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)展主要由內(nèi)在的增值潛力驅(qū)動(dòng)，外部環(huán)境毫無(wú)限制時(shí)，系統(tǒng)一般呈指數(shù)形式發(fā)展；但通常情況下環(huán)境提供的條件和活動(dòng)空間總是有限的，在系統(tǒng)的動(dòng)力因素和限制因素的雙重作用下，系統(tǒng)的發(fā)展將限于環(huán)境容量之內(nèi)，系統(tǒng)的增長(zhǎng)率逐漸趨近于零，因而呈現(xiàn)出Logistic曲線所示的增長(zhǎng)形態(tài)。
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是生態(tài)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)耦合而成的復(fù)雜系統(tǒng)，它的發(fā)展是人類自身的創(chuàng)造力和自然的約束力共同作用的結(jié)果。一方面，人類具有不斷增長(zhǎng)的需求欲望和滿足其欲望的能力，因而形成了發(fā)展的動(dòng)力；另一方面，發(fā)展必須以大量的資源與環(huán)境投入為代價(jià)，但是資源與環(huán)境的有限性又成為發(fā)展的制約。正是在這種發(fā)展的動(dòng)力與制約同時(shí)并存的條件下，使生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)呈現(xiàn)出自組織特性，也可理解為生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)制及生態(tài)系統(tǒng)的約束機(jī)制下的發(fā)展過(guò)程或演化。
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的負(fù)熵理論
系統(tǒng)科學(xué)用“熵”概念來(lái)描述系統(tǒng)的功能狀態(tài)，這種狀態(tài)是一種由有序向無(wú)序發(fā)展的狀態(tài)。由于系統(tǒng)是由諸要素構(gòu)成的相互作用的有機(jī)整體，從本質(zhì)上講，系統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)的最佳的功能，但當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間的協(xié)調(diào)發(fā)生障礙時(shí)，系統(tǒng)就很難繼續(xù)圍繞目標(biāo)進(jìn)行控制，從而在功能上表現(xiàn)出某種程度的紊亂，表現(xiàn)出有序性減弱、無(wú)序性增強(qiáng)，系統(tǒng)的這種狀態(tài)可稱之為系統(tǒng)的熵值增加�！柏�(fù)熵”被用來(lái)表征系統(tǒng)與環(huán)境作交換，并利用從環(huán)境中得來(lái)交換物來(lái)維持本身的有序，抗拒本身的不可逆熵增這個(gè)過(guò)程中，進(jìn)入系統(tǒng)的交換物的貢獻(xiàn)大小的量。負(fù)熵增加意味著一種促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)間更好協(xié)同作用，從而朝有序化方向發(fā)展的力量增加。
控制論的創(chuàng)始人維納認(rèn)為，信息、物質(zhì)和能量是客觀世界的三大構(gòu)成要素，并且密不可分。物質(zhì)、能量、信息都是改變系統(tǒng)負(fù)熵的因素，而物流、能流、信息流則稱之為負(fù)熵流。若系統(tǒng)的負(fù)熵變化dS，熵增dSi，負(fù)熵流dSe，則：
dS=dSi dSe
這個(gè)系統(tǒng)能否朝有序化方向發(fā)展，也即系統(tǒng)的負(fù)熵是增加還是減小取決于負(fù)熵流與熵增的大小。一個(gè)系統(tǒng)的熵增是因系統(tǒng)內(nèi)部不可逆引起的，永遠(yuǎn)都不可能為負(fù)值，即總有dSi＞0，如果dSe＜0且dSe＞dSi，就會(huì)有dS=dSi dSe＜0，這表明經(jīng)過(guò)這樣的過(guò)程，系統(tǒng)的負(fù)熵將增加，系統(tǒng)就會(huì)由原來(lái)的狀態(tài)朝著更加有序的狀態(tài)發(fā)展。對(duì)于遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，需要靠外界不斷供應(yīng)物質(zhì)或能量才能維持，才有可能使得系統(tǒng)朝著有序化的方向發(fā)展。因此，在系統(tǒng)的演化過(guò)程中，來(lái)自外界環(huán)境的負(fù)熵是系統(tǒng)維持和發(fā)展有序結(jié)構(gòu)的一個(gè)必不可少的外部條件。
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展即是實(shí)現(xiàn)負(fù)熵、克服熵增的過(guò)程。生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)作為一個(gè)耗散結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它的開放性使其與環(huán)境交換物質(zhì)、能源和信息成為可能，這個(gè)交換過(guò)程就是負(fù)熵過(guò)程。而經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)通過(guò)從生態(tài)系統(tǒng)中開發(fā)資源而獲得負(fù)熵，并且總會(huì)有一定量的資源不可被利用而以廢物和廢熱的形式釋放到生態(tài)系統(tǒng)中，還有人類的生活廢棄物也被排放到生態(tài)系統(tǒng)，這些廢物和廢熱排放使生態(tài)系統(tǒng)的熵值增大，為了抵消自身部分的熵增加，系統(tǒng)要不斷把廢熱向外部排放。
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展演化過(guò)程的負(fù)熵理論研究
縱觀人類社會(huì)的發(fā)展史，結(jié)合負(fù)熵理論筆者把生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的演化過(guò)程大致分為四個(gè)階段：漁獵文明時(shí)期，人類的消費(fèi)水平低下，人口規(guī)模也嚴(yán)格限定在天然食物的供給限度內(nèi)，以捕魚和狩獵為生，人類對(duì)環(huán)境的影響非常小，活動(dòng)完全受環(huán)境的制約；此類生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)負(fù)熵很高，系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)十分有序，人和環(huán)境處于低水平的協(xié)調(diào)狀態(tài)。農(nóng)業(yè)文明時(shí)期，人類開始對(duì)自然改造，但主要以作物種植和家畜飼養(yǎng)的農(nóng)業(yè)活動(dòng)為主，未出現(xiàn)大規(guī)模的環(huán)境破壞和污染。此時(shí)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的負(fù)熵相對(duì)于高負(fù)熵系統(tǒng)而言有所降低，但是系統(tǒng)的負(fù)熵平衡能力足以抵消系統(tǒng)負(fù)熵值的降低，所以其結(jié)構(gòu)仍然呈有序狀態(tài)。工業(yè)化前期，社會(huì)產(chǎn)品日益豐富、人們生活水平和健康水平空前提高，全球人口急劇增加，從而導(dǎo)致了環(huán)境的嚴(yán)重污染和破壞，進(jìn)而對(duì)人類的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。此時(shí)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)負(fù)熵的值變低，系統(tǒng)的負(fù)熵平衡能力開始不足以抵消負(fù)熵值的降低，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性在某些方面被打亂，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾日益突出。工業(yè)化后期，隨著科技的進(jìn)步和人口數(shù)量的持續(xù)增加，人類對(duì)自然開采能力不斷加大，由于環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支持能力下降，甚至成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素；生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)熵平衡能力嚴(yán)重不足以使生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)負(fù)熵的降低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的矛盾突出。
如果將生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)展演化的四個(gè)階段與Logistic發(fā)展曲線的過(guò)程結(jié)合起來(lái)，則得到了生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展演化過(guò)程圖。生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)負(fù)熵的高低被看作是表征系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)發(fā)展程度的綜合指標(biāo)，則圖中的x代表著負(fù)熵值的高低S。圖1中的Od’段代表負(fù)熵增加過(guò)程，即dS＞0，此時(shí)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)是向前發(fā)展的，其中Oa’代表高負(fù)熵的漁獵文明時(shí)期，a’b’段代表中負(fù)熵的農(nóng)業(yè)文明時(shí)期，b’c’段代表較低負(fù)熵的工業(yè)化前期，c’d’段代表嚴(yán)重低負(fù)熵的工業(yè)化后期。
生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的發(fā)展演化方向
由于生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重破壞，西方各國(guó)開始紛紛加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和污染治理，從而在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長(zhǎng)的同時(shí)，環(huán)境狀況也得到逐步的改善。此時(shí)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的負(fù)熵流與系統(tǒng)熵值的增加量基本抵消，甚至系統(tǒng)的熵值為負(fù)值，表現(xiàn)為環(huán)境與經(jīng)濟(jì)之間比較協(xié)調(diào)，經(jīng)濟(jì)得到較快的發(fā)展，環(huán)境質(zhì)量也隨之不斷改善，這表明生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已經(jīng)突破了系統(tǒng)發(fā)展的臨界點(diǎn)D點(diǎn)，向可持續(xù)發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。
我國(guó)自改革開放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)一直是以“高投入、高消耗、高排放、不循環(huán)、低效率”為特征。經(jīng)過(guò)近年來(lái)，不僅經(jīng)濟(jì)發(fā)展受資源“瓶頸”制約，環(huán)境壓力也不斷加大，生態(tài)退化問題突現(xiàn)，可持續(xù)發(fā)展問題日益突出。這些跡象都表明我國(guó)生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已經(jīng)處于負(fù)熵平衡能力嚴(yán)重不足以使負(fù)熵降低，生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)將會(huì)衰退。
目前我國(guó)各界已經(jīng)認(rèn)識(shí)到嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，因此，我國(guó)提出了“三個(gè)轉(zhuǎn)變”， 即“并重”、“同步”和“綜合”�！安⒅亍笔黔h(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的辯證關(guān)系，要從重經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)輕環(huán)境保護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎卟⒅�；“同步”是要�?shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同步，是對(duì)各級(jí)政府落實(shí)“并重”的工作部署和對(duì)環(huán)保工作提出的要求；“綜合”闡述的是環(huán)保工作的方法，要綜合運(yùn)用法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和必要的行政辦法解決環(huán)境問題。
參考文獻(xiàn)：
1.王慧敏.流域可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)理論與方法［M］.河海大學(xué)出版社，2000
2.曼紐爾·卡斯特.網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的崛起［M］.社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2003
【生態(tài)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的Ｌｏｇｉｓｔｉｃ演化與負(fù)熵理論探討】相關(guān)文章：
基于經(jīng)濟(jì)變遷的演化理論探討企業(yè)演化的機(jī)制05-23
生態(tài)公路系統(tǒng)熵增結(jié)構(gòu)分析及其對(duì)策研究03-07
探討運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)理論的過(guò)程論文11-17
基于熵理論的企業(yè)組織創(chuàng)新分析03-23
基于第五方物流理論的物流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)探討03-28
關(guān)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益審計(jì)理論與實(shí)務(wù)的探討03-20
商譽(yù)理論的重構(gòu)探討03-18