內容簡介
無序的科學《無序的科學》從一個物理學家的角度出發，闡述怎樣將熱力學定律套用到人類社會所有領域，包括：化學、宇宙學、醫學、教育、農業、經濟、技術和生態學。一旦掌握了熱力學定律的精髓，就能弄清我們現在所面臨的一些從經濟到環境再到社會的、日益複雜的全球性問題。這些熱力學定律知識的精髓將幫助我們了解自然界一切活動的運轉過程，以使我們能夠在一個和諧的自然環境中生活並與自然和諧相處。我們所處的世界正迅速變化，變得越來越複雜，越來越無序。污染越來越嚴重，經濟處於無序當中，犯罪和社會衝突頻繁發生，武器倍增並四處擴散，我們的生活變得狂躁、混亂無序。儘管人們一直在對污染加以控制，但生態環境仍處在危機當中：空氣當中仍瀰漫著有毒氣體，周圍環境仍四處堆放著有毒化學品、核廢棄物，飲水和食物中仍殘留著化肥和殺蟲劑。儘管人們一直堅持不懈地試圖根治令人討厭的病毒、細菌和有害昆蟲，但它們仍肆無忌憚地侵襲著人類，而且日益猖獗。面對上述困惑我們或許能從熱力學原理中找到解釋。熱力學第一、第二定律適應於人類社會所有領域——從物理學、化學、生物學到經濟學、社會學及人的思維——活動的全過程，也就是說人類社會的所有活動都受熱力學第一、第二定律支配。由於歷史的原因，最初研究這些定律是在研究熱和熱能的過程中發現的，因此被稱為熱力學定律，然而，它們同樣也是對人類非常重要的、具有普遍意義的自然定律。無論是重視還是輕視熱力學定律，真正要在熱力學定律基礎之上來解決我們面臨的許多問題還是非常困難的。因此，一個非常重要的問題是，我們應真正了解、熟悉這些定律，了解這些定律對我們生活、我們社會和我們環境的影響。這樣才不會做出與自然規律相悖的決策。早在人類知識被劃分成許多專業之前，科學和哲學的目標是一致的：探求自然是怎樣運動的真理，以達到發現自然基本規律的目的。通過這一過程對自然以及人類在自然中所處的地位提出綜合、統一的自然觀。然而到今天人類知識留給我們的只有哲學而沒有科學，科學已被技術一實用科學所取代。正像一位科學家所描述的：關心的是技術，追求的還是技術(listentothetechnologyandfindoutwhatitistellingyou)。但技術是不能向我們提供任何自然法則的，法則必須來源於一些真實的人生哲理，因此，我們真還不得不回到熱力學定律上來。技術曾承諾給我們一個新的世界，在這個世界裡我們將得到對自然和環境的控制力；將得到源源不斷的、低廉的能源和自然資源；將享受無病害干擾，健康並充滿活力的生活。但這些都沒有兌現，其真正的原因是：我們是生活在一個熱力學世界，一個技術無法左右、只能由熱力學定律來控制的世界。儘管這些熱力學定律早在150年前就被發現，但大部分人——包括受過教育的人卻對它們並不十分了解。例如阿爾·戈爾(AIGore)在他的《維持地球平衡》(EarthintheBalance)一書中，僅僅是提到熱力學第一定律，而對人類影響最大的自然定律之一——熱力學第二定律沒有提及。熱力學定律——特別是熱力學第二定律——在大量文獻中被頻繁誤解、歪曲，造成非常混亂的概念。在這《無序的科學》里，許多常見的誤解，包括大量與它相悖的、被篡改的錯誤概念得到澄清、更正。在第一、第二章里用一般術語闡述了熱力學第一、第二定律的主要思想，附帶介紹了一些歷史背景，為《無序的科學》的主題提供了科學基礎。在今天變幻莫測的世界裡，許多技術、理論、意識形態、時尚和信息都迅速過期、被擯棄。而熱力學定律卻長盛不衰、保持穩定，不僅經受了時間的檢驗，而且隨著越來越多的實證數據的積累而變得越來越有說服力。熱力學定律是建立在兩個熱力學量：能量和熵的基礎之上的。第一定律是能量不滅定律。意思是宇宙中的能量的總量是恆定不變的，是一個恆量。這喻示宇宙中的能量既不能創造也不能被消滅，但是能夠從一種形式轉換成另一種形式。俗語“有失才有得”就是源於此定律。第二定律是關於熵的定律。它規定在所有過程中熵的增加是不可逆的。物理學家把熵作為度量一個熱力學系統無序狀態程度的量度單位。如果用經濟學術語來說，第二定律可看做自然界的一個強硬的收稅員，它索要的稅款取自於由熱力學系統無序狀態增加而導致的所有我們的活動。由增加熵，也就是通過稅收，第二定律控制和指揮宇宙所有運動過程繼續進行的方式、途徑。因此，第二定律在所有自然定律中享有最高地位，對第二定律我們應從全局的、整體的角度理解。不論是物理學家、生物學家、經濟學家、心理學家，還是政治家；也不論是保守黨還是自由黨，或中間派；不論是技術人員、環保主義者、資深生態學家，還是生態女權主義者；不論是非洲人、美洲人、亞洲人、澳大利亞人還是歐洲人；不論是資本主義者、共產主義者還是社會主義者都會感受到在我們之中和我們周圍各種累積在一起的熵對我們施加的影響，這些累積的熵來自於自然的、社會的、環境的、經濟的和思維的熱力學系統，有了這種感受倒是對我們弄清熵的方方面面提供了便利。30年前，生態學家迪博(ReneDubos)就指出：“技術和其他實用性科學一直被過分吹噓。”這位著名的生物學家認為：科學在評判知識真偽、客觀、合理、有創意地評判社會進化帶來的問題、促進知識進步中發揮的作用越大，那么科學對人類就越有用。但他指出：“在大學和研究所里科學即使沒有被完全忽視也是處於一個非常低的地位，人們對大量科學技術的重要成果、結論已介入到人類生活和其生存的環境視而不見。”30年後的今天，迪博所說的這種狀況依然如故。不幸的足熱力學定律也遭受如此境遇。雖然熱力學定律能夠幫助我們理解並解決今天所面臨的、特別是那些由人類自己製造的問題，但熱力學定律——包括熱力學原理中重要的、具普遍意義的不可逆概念，如自然過程的不可逆性——一直沒有受到應有的重視。試想我們如果將人類世界置於一個由人類本身控制的可逆(能進行一系列向前或向後變化的)系統，而不是一個受熱力學定律約束的不可逆系統來進行觀察，由此而得到的觀察結果誤差會有多么的大。一旦掌握、熟悉了熱力學定律，許多早前不可理解的現象和似是而非的觀點就會豁然開朗。人們會明白為什麼時間長河只能淌過一次，為什麼人的年齡不可逆轉，為什麼人們的生活變得越來越複雜，越來越不確定，為什麼人類將經歷“未來的衝擊”，為什麼身邊省時的發明越來越多而自己擁有的時間卻越來越少，為什麼有許多承諾和期望沒有兌現。同時我們也能預知未來的危機。現時的教育、經濟製造了大量的專家。然而，我們在各自專業領域學到的概念——雖然是一些有用的、基本的知識，都只限於狹窄的範圍，這種教育並沒有賦予我們全局、綜合地觀察世界的能力。相反，有關熱力學的科學知識——包括由它衍生出來的所有定律的素質訓練，會使我們學會全面地看問題，自然也會促使我們去考慮全局。以往我們在判斷上釀成大錯，原因在於我們僅僅考慮了熱力學系統的局部。為解決當前各式各樣而又互相聯繫的問題，需要一類可以通用的、基本的自然法則，這些法則可套用到所有活動和過程之中。如果我們找到並熟悉這些法則，我們就擁有了一個討論並解決經濟、管理、教育、健康狀況、交通、技術和生態等一系列緊迫問題的基礎。
作者簡介
作者：(美國)霍金凱譯者：王芷傑克·霍金凱(JackHokikian)，南加利福尼亞大學實驗物理學博士，20世紀70年代在一家噴氣推進器實驗室從事固定軌道宇宙飛船研究，在那裡工作8年。曾任南加尼福利亞大學、加尼福利亞州立大學北嶺分校計算機科學專業教授，指導有關自動化技術和數據設計管理的研討會。現任洛杉磯某保健機構數字建築設計師。
目錄
第一章 自然第一定律
一、什麼是能量?
二、熱力學第一定律的誕生
三、永動機的不可能性
四、能量的放射性與持久性
第二章 自然第二定律
一、新科學的誕生
二、熱力學第二定律的誕生
三、自然過程的不可逆趨勢
四、什麼是熵?
五、麥克斯韋妖企圖摧翻熵定律
六、熵如同“時間的箭頭”
七、波耳茲曼的熵推導式
第三章 自然定律的作用
一、無情的增熵
二、宇宙從時鐘般規律運行到“過熱死”
三、熱力學與宇宙論
四、熵——一個度量未知因素的量
五、人類——一個開放的熱力學系統
六、為什麼我們的年齡不可逆轉
七、與第二定律相悖的進化是一個奇蹟嗎?
第四章 知識和熵
一、知識經歷了熱力學轉化
二、教育系統的熱力學觀點
三、知識的無序狀態
第五章 處於高熵中的美國
一、美國的高熵生活
二、所有產生熵和浪費時間的領域
三、淹沒在信息的汪洋
四、選擇太多，時間太少
五、我們最終會把我們自己從機器中解放出來嗎?
第六章 工-農聯合體
一、現代農業和熱力學第二定律
二、殺蟲制
三、環境中的土壤侵蝕和退化
第七章 熱力學第二定律的真正意義是什麼?
一、反思自然資源和能量的可用性
二、熵：所有自然過程的最高管理者
三、溫室效應
四、高技術環境中的熵
五、我們能夠“控制”自然過程嗎?
第八章 經濟，環境和熱力學定律
一、經濟學理論
二、計算機和技術經濟學
三、經濟學環境外部因素的概念
四、把經濟學當成一門套用科學
第九章 為什麼許多事物在我們未認識它之前看起來如此完美
一、為什麼許多期待被幻滅?
二、核聚變將給人類帶來什麼?
三、空間：無限嗎?
四、發展中的全球一體化和熵
第十章 以熱力學眼光看世界
一、“事半功倍”的概念
二、對變化和科技“發展”的重新審視
三、區分低熵行為、高熵行為及生活方式
第十一章 熱力學法則
一、科學教我們如何生活了嗎?
二、始終如一地傳達科學信息的必要性
三、讓熵成為我們日常用語的一部分
四、熱力學與知識的統一
注釋
索引
