技术大停滞——范式春梦外的阴影（4.1）| 资水东流
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前期参见：
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.1） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.2） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.3） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.4.1-1.4.2） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.4.3-1.4.4） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（1.4.1-1.4.2） | 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（2.2）| 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（2.3-2.4）| 资水东流
技术大停滞——范式春梦外的阴影（3.2.1-3.2.2）| 资水东流
技术大停滞——范式春梦中的地球工业文明（3.2.3-3.2.4）|资水东流
4 低熵体的困境和所面临的技术台阶
假设有A、B两个商人，A营业额增长的规律如下：第一天100元，之后每天增加20元。第二天的增长率有20%。那么，100天后，A的增长率有多少？20/(100+20*100), 不到1%。300天后呢？虽然每天有大约6000元入账，但日均增长率接近于0，基本可以看成停滞不动。B的规律如下：第一天100元，之后每天在前一天的基础上增加2%。第二天的营业额只有102元，看上去很小，比A差远了。但300天后，B的当日营业额度在3万8000元左右。
这就是指数式增长相对于算术式增长的威力。
如果再加上一定背景，比如A,B两个人都向银行系统贷款，需要在一年内偿还高额的贷款本息，很显然，银行系统更愿意把钱借给B，因为资本的运行建立在复利基础上。
马尔萨斯在《人口论》中第一次指出，人类的资源当时看来在算术增长，而人口繁衍的规律是指数式增长。虽然很多人骂马尔萨斯冷血无情，但就逻辑叙述而言，马尔萨斯的理论无可辩驳。学过高中数学的都会知道，指数增长肯定会超过算术增长。但之后的200多年，即使人口急剧增长，人类社会的生活水平在稳步提高，人类没有陷入马尔萨斯陷阱。
马尔萨斯
如果从经济学角度考虑，这一悖论在索洛的经济增长模型中得到了解释。索洛模型认为，当外生的技术以固定比率增长时，经济将在平衡增长路径上增长。因此，技术进步是经济增长的主要动力。丹尼森等人通过对美国经济增长的实证分析证实和巩固了索洛的观点。反之，当外生技术水平趋于停滞时，经济将趋于停滞，投资仅能补偿固定资产折旧和装备新工人。
如果从热力学第二定律角度看待问题，这一切都是建立在一系列资源/能源相关技术革命基础上的。人类跨越了一个新的技术台阶，找到了大规模新层次的负熵流，确保了人类社会能够大范围长时间保持在低熵状态。
宏观角度而言，技术是人类文明的基石，技术会把原来看成垃圾的东西变成资源，让人类社会维持有序状态。技术如果遇到天花板，人类发展的空间也逐步限定，闪转腾挪的余地也会越来越小。
古代中国文明就是一个例子。
中国文明就地理隔绝度而言，在亚欧大陆诸多文明中排名第一。虽然和外界有交流，但比地中海区域的文明交流程度差多了。在农业社会的技术停滞情况下，早期的中国农耕文明，也就是唐朝之前，还能通过空间拓展来摆脱马尔萨斯陷阱。但之后，中国文明陷入了困境，1000多年的治乱循环其实就是文明在遭遇技术停滞后的挣扎和无奈。
对于人类文明来说，在大时间尺度上，技术对新资源和能源的拓展必须符合指数式增长规律，这是资本和文明扩张的需求。因此，2008年的金融危机可能代表着一个新时代的到来：低熵体开始放弃增长之路。
4.1 从热力学第二定律谈起
曾经验证过广义相对论的世界著名科学家爱丁顿对热力学第二定律做过如下评价：“我认为，熵増原则——即热力学第二定律——是自然界所有定律中至高无上的。如果有人指出你所钟爱的宇宙理论与麦克斯韦方程不符——那么麦克斯韦方程就算倒楣。如果发现它与观测相矛盾——那一定是观测的人把事情搞糟了。但是如果你发现你的理论违背了热力学第二定律，我就敢说你没有指望了，你的理论只有丟尽睑，垮台。”
爱因斯坦和爱丁顿
4.1.1 《道德经》的智慧
《道德经》里有一句话：“天之道，损有余而补不足。人之道，则不然，损不足以奉有余。”很多人简单地将其看成贫富分化问题，但实际上，这句话背后隐隐和热力学第二定律以及现代耗散结构理论相对应。
热力学第二定律有几种表述方式，最能说明本质的是熵表述：随时间进行，一个孤立体系中的熵总是不会减少。
什么是熵？熵这个概念是由德国物理学家鲁道尔夫·克劳修斯所提出的，贴公式比较麻烦，简单点说吧，熵是组成系统的大量微观粒子无序度的量度，系统越无序、越混乱，熵就越大；系统越有序，熵就越小。
热力学第二定律指出：在一个不与外界发生物质和能量交换的孤立系统中，无论其初始条件和历史如何，它的一个状态函数“熵”会随时间的推移单调地增加，自发的朝着均匀、无序、简单、趋向平衡态的方向演化，直到达到热力学平衡态。这实际上是一种退化的方向。
所以，在无外界干涉的情况下，把一滴红墨水放入一杯水中，最终整杯水会变红。一栋房子会随时间的流逝而最终倒塌，山峰会瓦解，行星最终会解体。
有序最终会变成无序，熵增的过程就是抹除差异性的过程。
因此，天之道，损有余而补不足。
在另一方面，生物学描述的却是系统从无序到有序，由简单到复杂，由低级到高级，由无功能到有功能的有组织的方向发展，这是一个进化的方向。同时，人类历史一再表明，人类可以在一座荒芜土地上，构建出一个巨大、繁荣、有序的城市。于是产生了一个克劳修斯和达尔文的矛盾，退化和进化的矛盾，似乎生物界包括人类社会遵循着与物理世界完全不同的规律，有着迥然不同的演化方向。
上面的矛盾最终由普利高津的耗散结构理论而得以解决。普利高津指出，要想维持一个系统的有序，系统必须开放，从外界引入负熵。
普利高津
对于开放系统来说，熵(S)的变化可以分为两部分。一部分是系统本身由于不可逆过程（例如热传导、扩散、化学反应等）引起的熵的增加，即熵产生（diS），这一项永远是正的；另一部分是系统与外界交换物质和能量引起的熵流（deS），这一项可正可负，整个系统熵的变化dS就是这两项之和：
dS＝diS＋deS
根据熵增加原理，diS>=0(平衡态diS=0)，而deS可以大于或小于零。如果deS小于零，其绝对值又大于diS，则
dS＝diS＋deS< 0
这表明只要从外界流入的负熵流足够大，就可以抵消系统自身的熵产生，使系统的总熵减少，逐步从无序向新的有序方向发展，形成并维持一个低熵的非平衡态的有序结构。这样，普利高津在不违反热力学第二定律的条件下，通过引入负熵流来抵消熵产生，说明了开放系统可能从混沌无序状态向新的有序状态转化，从而解决了克劳修斯和达尔文的矛盾。
而“人之道，则不然，损不足以奉有余”，其背后的含义就是，在一定时空范围内，人类作为一种生物可以规避熵增原则，通过从外界引入负熵流（消耗外界的资源和能源），使得自身长时间保持高度有序，维持低熵状态存在，这是人类的生物学意义所在。
开放系统能够维持低熵的关键在于能够从外界引入负熵，但如果把系统扩大一点，把外部也包含进去，就会发现，新的大范围系统的总体熵是增加的，整体的无序度是增加的。
这个原理应用到生活中，所带来的结果比较残酷，说的直白一点就是：我们越是想让一个地方有序，就越是会导致总体的更加无序。我们付出的努力越多，使用的技术越高，所导致的总体无序程度就越大。比如清理垃圾，虽然我们面前的垃圾不见了，可运输垃圾和处理垃圾产生的消耗却增加了，这里还包括相关工具的制造耗费；再比如洗衣服，眼前的衣服虽然被我们洗干净了，可洗衣服所耗用的水、电、洗衣机、化学洗涤剂以及污水的处理都随之增加。这种事例随时随刻存在于我们身边，总之，把一个地方弄干净，就会导致另一个地方变脏，而且，以现代人精益求精的标准，只会让更多的地方变脏。
4.1.2 负熵流和文明层次的跃进
熵概念的提出引导人类从一个全新的角度来看待文明的变迁。
通过熵可以区分有效能量和无效能量，有效能量在开发应用过程中不可逆地转化为无效能量，并同时增加外部世界的混乱无序度——熵！因此，即使能量守恒，文明也会发现，一定时空范围内，可用的能量似乎越来越少。为了维持低熵状态，追逐负熵流成了所有文明的本能。在文明扩张过程中，人类繁衍遵循指数式增长规律，相应地，负熵流也必须跟上步伐。
要满足指数式扩张所需要的负熵流，大致有两种方法。
第一种是同层次的量的扩张。农业文明负熵流主要来自于固定太阳能的粮食生产，因此，所有的早期农耕文明都把占据可耕地作为社会的核心使命。以中国文明为例，从黄河旁的两个小部落开始，逐步向外拓展。到唐朝中叶的时候，中国文明最终把东亚大陆上能够稳定产粮的绝大部分地盘占据了，文明迈上了顶峰。再比如煤炭的产量，英国从1800年的1000万吨，到1850年的4980万吨，再到1870年的11200万吨，蒸汽机和煤炭的指数式增长最终使得英国成为第一个全球性帝国。
第二种是引入新层次的负熵流。文明总会受空间的限制，相应的，同层次负熵流的数量扩张总有极限，这时，必须找到新层次的可开发负熵流，否则，文明就会遇到不可逾越的台阶。19世纪下半叶，煤炭的极限开始显露。一个很简单的事实是：蒸汽机推重比太低，永远不能推动飞行器上天。幸运的是，新出现的石油和电力帮助地球文明跃迁到新的层次，大大拓展了人类的活动范围。
在工业革命以前，人类社会维持有序的外来负熵流主要来自太阳。通过农业活动，人类实现了太阳能的初步利用，获得了粮食、燃料和建材，使得人类社会能世代繁衍并逐步脱离蛮荒状态，建立起初等文明。这种农业文明，按照现在的眼光看来，其实是很低级的，有序度不高。依靠这种对太阳能的初步利用和负熵流，农业社会可以维持很长时间。事实上，由于技术天花板的存在，各大农业文明的负熵流获取在很久以前就达到了极限，文明也随即陷入停滞。
农业文明的极限最终被瓦特改进的蒸汽机所打破。
站在21世纪的时间坐标点，回顾人类文明层次的变化，可以看出，通过农业活动来把太阳能转换成生物能，所提供的负熵流根本不能支撑如今的工业化社会。人类现在主要通过化石能源——过去数千万年沉淀下来的太阳能来提供负熵流。
第一次工业革命，人类大规模开采煤矿，资本主义所展示出来的生产力是过去农业社会所不能想象的。第二次工业革命，石油和电力（部分通过水力发电来实现）成了能源产业的核心，人类对能源的利用达到了一个全新的台阶，相应内燃机与电动机的开发和利用，让庞大的地球变成了一个小小的村庄。
节奏到第三次工业革命的时候戛然而止。平常所说的第三次工业革命，从能源供应和控制角度来讲，只能算是半次工业革命。
可能很多人会反驳，信息技术和生物技术在1945年后取得了很大进展。 不错，20世纪50年代后，信息技术取得了飞速进展，生物技术也有若干进步。但最关键的能源技术上，很可惜，迈出了几小步，但之后一直没有突破性进展。
从能源的获取角度来说，裂变核反应堆被大规模推广开来，但从目前角度而言，根本不能取代传统的化石能源，在一次能源中占的比例很低。全球核电占一次能源比例中，世界各国平均水平是5.8%。
单从发电量而言，核电比例甚至是逐步下降（过去10年，中国修了很多火电厂）
从能源的转换和利用上而言，蒸汽机、内燃机和电动机依旧占据着主导地位。火箭发动机、航空发动机都是第二次工业革命巅峰的产物，1970年后，改进逐步停滞，导致航天技术和航空技术差不多在以龟速前进。依靠现在的火箭发动机，登陆火星只是妄想。想象中的核发动机还是只能停留在科幻小说中。信息技术改进了能源的控制，提高了能源使用效率，但无法解决人类现在面临的根本问题——新层次能源的来源和转换。
开发负熵流遇到了麻烦，时间一长，经济危机就不可避免了。不少学者认为，2008年金融危机的背后是高涨的能源价格。从1947年到20世纪末，除了20世纪70～80年代之间在中东地区发生的几次战争使其发生一次脉冲式波动外，国际原油价格一直趋于平稳。21世纪以来，受美国房产泡泡和中国经济迅速增长的推动，国际原油价格一路攀升，2008年7月11日纽约原油期货价格创下了147.27美元/桶的历史最高记录，高能源导致高通胀，高通胀导致高利率，泡沫随即破灭。
从那以后，石油价格再也没有回到上个世纪末的低价，能源问题成了横亘在世界各国面前的拦路虎。欧债危机和中国经济放缓可以让能源价格暂时回落，但世界经济若稍有大一点的增长，能源价格就会飙升。人类社会要想大步前进，跨上新的层次，外界必须能提供更多的廉价负熵流，否则的话，经济危机只会一波接一波，直到人类文明的各个子团体暂时达到一种平衡态。但不幸的是，农业社会的平衡态理论上可以维持到太阳的末日为止，现今工业社会的平衡态是一种建立在有限化石能源上的不稳定结构，不能长时间存在。
不跨越新的技术台阶，开发新层次的负熵流，人类的文明层次就不可能发生质的跃进。
背景简介：本文是资水东流博士的作品《技术大停滞》的第三版《范式春梦中的地球工业文明：低熵体的困境和下一级技术台阶》，原发于新浪博客（http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c4e19860102vyps.html和http://blog.sina.com.cn/s/blog_3c4e19860102w4ll.html），作者授权风云之声发布。全文87000字，风云之声分为多期连载。你不需要同意作者的所有观点，事实上许多观点也都可以商榷。但作者提出的基本问题是真实存在的，事关人类的生死存亡，你一经思考就会深深印入脑海，萦绕于心。对于关心人类命运的读者，这是一篇不可不读的文章。
附：全文目录如下
前言
1 文明和技术
1.1 范式粗谈
1.2 人类文明所经历的范式转换
1.3 范式牢笼
1.4 科学和技术之间存在的鸿沟
1.4.1 科学的本质
1.4.2 技术的核心
1.4.3 从瓦特谈起：蒸汽机引发的正反馈
1.4.4 需求不是救命稻草
1.5 科技利益集团
2 科技利益集团鼓吹的范式春梦：所谓的技术大爆炸
2.1 渲染和洗脑
2.2 论文和专利：天文数字后的荒谬
2.3 比特世界和真实世界
2.4 部分和整体
3 范式春梦外的阴影
3.1 人类面临的技术窘境
3.1.1 能源转换技术的停滞
3.1.2 新能源的窘境
3.1.3 农业，医疗和生物技术
3.1.4 信息技术深度上的麻烦
3.1.5 其它方面的技术
3.2 众多的技术噱头
3.2.1 早早败落的太阳能/光伏噱头
3.2.2 经久不衰的人工智能大噱头
3.2.3 神乎其神的量子计算机噱头
3.2.4 牛逼哄哄的纳米材料噱头
3.2.5 近年来的新噱头
3.3 博士民工和生物技术的挫折
3.3.1 生物噱头的缘起和影响
3.3.2 研究范式和问题
4 低熵体的困境和所面临的技术台阶
4.1 从热力学第二定律谈起
4.1.1 《道德经》的智慧
4.1.2 负熵流和文明层次的跃进
4.2 科技树的主干和分叉
4.3 永远的50年和可控核聚变
4.3.1 永动机之梦
4.3.2 可控核聚变的难产和噱头
4.4 冷静思考:未来不一定会更好
5 台阶前的坑：人类社会的宿命
5.1 耗散结构理论的社会学意义
5.2 大竞争环境的消失
5.3 被全球化抹掉的差异性和人类社会的热力学平衡
5.4 老龄化自锁
5.5 如何填坑？
6 台阶的本质：复杂度魔鬼
6.1 何谓复杂度
6.2 纷繁世界背后的两条规则：适者生存和资本回报预期
6.3技术进步和技术革命：复杂度的变迁
6.3.1 运输/动力系统的演进例子
6.3.2 技术革命的特点和复杂度的变化
6.3.3 正在面临的高复杂度科学魔鬼
6.3.4 源自技术根底的困境
6.4 高复杂度带来的诸多恶果（more is different)
6.4.1 吾知也有涯和生死竞赛
6.4.2 维护成本
6.4.3 来自社会的负反馈
6.5 简单的数学推导
7 寂静星空所隐含的恐怖前景
7.1 大寂静和费米悖论
7.2 细思恐极的三种情景
7.3 宇宙大筛子
7.4 一根小火柴
8 反思和总结
8.1 复活节岛的悲剧
8.2 冷静不代表悲观
8.3 研发需要范式革命
8.3.1 从中心极限定理和大数定律说起
8.3.2 现行科研体制的弊端
责任编辑：黄澹宁
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