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“麦克斯韦妖”与“文化的科学”
Tag：新近化论；文化科学；能量；热力学第二定律；自然科学；人文学科；综合研究
“麦克斯韦妖”与“文化的科学”
——从怀特的《文化科学》看自然科学的人文使用情况
摘要：自然科学与社会科学接合、交融已经成为一大研究趋势。本文通过人类学新进化论代表人物怀特所著《文化科学》中的一大理论贡献——能量学观点与物理学中的能量观点的对比，联系到科学思想与人类学理论的互相影响，考察如何在传统的人文科学中引入自然科学的方法，能引入到什么程度，并提出一种可能的走向。
关键词：新近化论；文化科学；能量；热力学第二定律；自然科学；人文学科；综合研究
1、问题的提出：
科学技术的发展、新知识的不断产生和运用，社会发展问题的不断涌现已经使自然科学与社会科学接合、交融成为一大研究趋势。早在九十年前，列宁曾提出“从自然科学奔向社会科学的潮流”。在今天，这种潮流有了更新的特点：数学方法与计算机的广泛使用、系统论、控制论、信息论等“公共科学”的发展、在技术、生产、管理、经济多方面的接合等。
自然科学的原理和方法在人类学中也早有应用，进代理论思想、统计方法、结构分析、同位素分析、生物技术、图形技术、影像技术的使用等等“外援”一直伴随着人类学理论方法的发展史。那么，如何在传统的人文科学中引入自然科学的方法，能引入到什么程度，是我所关心的问题。
本文以新进化论代表人物怀特所著《文化科学》中的一大贡献——能量学观点作为对象，从物理学的重要定律－热力学第二定律，熵，以及、能量守恒的使用、耗散结构等角度回答上述问题。同时涉及到自然科学与社会科学在发展史上的互相影响。
2、阐述和意义
A、热力学发展及简述
人本主义与“科学的苏醒”起源于文艺复兴时期，准确地说，是复活：“文艺复兴”（Renaissance）来自于法语“重新”（re）“活”（naitre），德国人名曰“宗教改革”（Reformation），意大利人叫“五百年代”（Cinquecentc）。近代科这精神在这个时代就建立起来了。但只有在延续了崇尚“和谐”，以美为美，以理性作为理性来理会的独立精神，对自然作理性观察的自然观，并以此为基础建立起数学的力学系统，近代宇宙观才得以形式。这种宇宙观被称作牛顿的一元宇宙图景。
从运动的遥远天体到地面物体，从火山爆发到人类的呼吸，整个自然被数学和力学完美的地刻画。把自然从超自然中解脱出来，从神学的控制中解脱出来，依据自然来研究自己与环境的方法无疑打开了人类的视野：把自然现象独立，以“他者”的眼光客观分析。科学婴儿的意义远远超出了数学和力学本身：它不但成为发展现代科学认识证的雏形，更重要的是它逐渐建立起来人类的关于理性的信心－理性是如此迷人而强大。从此，人类可以超越自己和环境的局限，站在一个抽象出来的平台上审视世界，把那些高高在上、动人心魄的自然环境和人物都被剥去神秘或世俗的外衣，放到一个理想世界进行卓有成效的研究，而不仅仅是在风雨交加的夜晚对着某个未知的神灵祈求平安－世界将被我们认识和把握。
然而，此时建立起一元宇宙图景的机械证自然观体现在认识论的角度是以因果关系的绝对化，等质化（把所有物体状态看作位置和运动的变化，物本身并无差别），外部的结合，运动的永恒性（忽视质的变化，双向可逆性，时间性，历史性）的特征构成了本身的局限性。
对机械论自然观的批判体现了自然科学的又一次发展：19世纪托马斯·杨开始对热效应进行研究，把热作为等量的某种东西（即能量）采取不同形态表示出来，把力学图景下的机械运动和热相联系；格罗天则进一步拓展范围，把能与机械力，热、光、电、磁、化学力联系起来，明确了各运动形态之间的转化；焦耳的实验确立了能量守恒与转化定律（热力学第一定律）。形成了“自然界最为普遍的规律”。在克劳修斯与开尔芬对卡诺定理分析后得出热力学第二定律，经典热力学也形成了一个完整的系统。作为普适于一切自然现象的解释的理论，再一次完美地刻画了自然图景。
在人类学理论的发展过程中，我们可以看到以“能量”为线索或研究对象的诸多学派：新进化论、文化唯物证、马克思主义人类学、文化生态学等。可以看到能量这种刻画自然图景的有效方法得到的广泛应用。可以说，在以牛顿为代表的机械论世界观后，以热力学为基础的能量定律形成了第二次普适的、统一的世界观。
在这里，我们将主要考察热力学第二定律的影响。热力学第二定律有多种表述形式，其中之一便是“熵增”－我们把不能再被转化为做功的能量总和的测定单位叫做熵，熵增意味着“有效能量”的减少。一个结论是，宇宙的能量总和如果被看作是一个常数（此时宇宙被看作一个封闭系统），熵总是在不断增加的。在孤立时刻，特定场合，我们可以看到逆转的熵增过程（负熵），但这样的逆转要以消耗更多的能量作为代价，又会使更大系统能量的熵值进一步增加。作为符合逻辑的推论令人沮丧：当熵达到最大状态时，世界到达“热寂”，虽然物质中仍然有能量，但不再有能量的转换－比如所有相邻热源的温度都一样时，虽然都有温度，都能向更低温度的热源传热，但是这些个热源之间则没有温差，不会发生热交换了。“热寂”意味着有效能量被耗尽。另一方面，当有效物质被用尽时，我们称之为“物质混乱”，这两种过程都使世界集中程度降低，导致物质和能量的耗散。当“热寂”来临时，所有人类和生命体赖以生存的能量交换都将不可能发生。换言之宇宙中所有生命系统都将走到尽头。除此之外，在牛顿力学系统中，时间双向可行，运动具有重复和可逆性。但“熵是时光之箭”，熵增的方向即时间的方向，在熵增的尽头－“热寂”时，时间（我们所体验的）也不复存在。
在生命体系中，生命体，食物链组成了一个个能量使用体系，生物链从外界获取能量以获得自身和结构的有序性，这是一种负熵的过程，却是建立在消耗外界更大能量的基础之上的。当生物群落密度增高时，原有的能量利用方式不足以支撑本群落的生存。它们必须通过更有效地利用能量来适应环境，或则是减少耗费能量的个体的数量。在人类社会结构中，从能量与熵的角度同样可以看到，社会制度即一种区域秩序，以维持人类得以有序发展，使“负熵”得以保持，当然同时也会引起环境的熵增。当熵增引起能源环境的危机甚至质变时，历史就到达了分界线，一个新的利用（也是加重消耗量的利用）能源方式就必须出现。“贫乏—危机—试验”是人类利用能源不断进步的必须采用的方式。而新的技术加速了能耗，促进了世界集中程度的瓦解，也导致发展的代价越来越高。民族学的资料为这种基于热力学的世界观提供了佐证：新几内亚的岑巴甲人礼仪性地食用猪肉和其内部的周期性的战争、土地利用方式都标志着人类文化与环境能源的生态关系。而现代社会中，满足一个肉食者所需土地比满足一个素食者所需土地高25倍。一个美国人消耗的能源是一个尼日利亚人的150倍。……（《2004年世界状况》世界观察研究所）显示了身处“食物链”高端比之于低端的能耗情况。近年来层出不穷的世界性，区域性问题如温室效应、酸雨、臭氧层破坏，水体污染，泥石流，沙化，疯牛病，SARS，禽流感，海啸，……，则显示了整个生态环境不引逆转地恶化，也意味着世界性混乱程度（“物质混乱”方向）和能源耗散程度（“热寂”方向）的增加：熵增即混乱。
如果以能源消耗尺度来作为时间的单位，在今天的一天即远远超过工业革命之前的一年，时光之箭正以加速度的方式奔向“热寂”，——时间的终点。或者说，人类的终点。
在19世纪末人们普遍认为统一世界的自然基础已被确定，本质性的课题已完成。热力学甚至可以预言世界的尽头，这一切，均出自“客观”的眼光，“理性”头脑，不可辩驳的“科学”口气。
B、怀特《文化科学》
“自然科学”的眼光来自于综合思维的形式，规范化的研究方法，“因此，对于相同的结果，例如：人类的呼吸与动物的呼吸……地面上的光反射与行星上的光反射，必须尽可能地根据相同的原理来加以说明”（《自然哲学的数学原理》，1687，牛顿）。自然科学在伟大的理性光芒其下取得了如此重大的成果，也就不够不对社会科学的研究产生深远影响了。人类学领域内的古典进化论和50年后新进化论的回归，与其说是受到达尔文进化思想的影响，还不知如说是自然科学思维方式作用于社会科学的领域内的结果。
饶有趣味的是，以能量及热力学描述的宇宙图景对牛顿一元宇宙图景的取代，在人类学领域则可以看到绝妙的“翻版”－新进化论对古典进化论思想的取代。潜藏于“取代”下面的都是一脉相承的“科学思维”，这在自然科学中是对宇宙大一统的普适性，一致性，规律性概括，在社会科学中则体现为对人类历史发展“进步”的规律性探寻，对人类未来作出预测。在古典进化论中，泰勒直接使用统计学方法寻求规律性答案，认为人类文化的一致性来源于心理素质的一致性；摩尔根则发现技术的首要地位和客观地位，把人类历史发展划分三个著名的阶段；弗雷泽把人类智力发展也划分为类似的三个阶段来表明其观点。这种规律性的探求把人类学带入客观“科学”的门槛，同时也因在寻找普适性规律，历史发展观上的特点招致人文社会科学理论的种种批评。
怀特的新进化主义就是在上述批评中出现的“回归”，认为摩尔根的社会进化原则值得肯定、运用唯物主义观点，否定人的自由意志及神的意志。其公认的理论创新之一是能量学说，但当我们比较了自然科学中的能量定律的意义后将会看到，《文化科学》其实是以民族学材料形成的“能量定律”。
怀特认为，文化的存在与发展并非由人类心灵或心理所决定的，而是由人类创造符号的能力，以及在此基础上所建构的文化系统所决定的。进化过程是一种时间—空间联结，具有不可逆转性与非重复性。整个自然可分为三大部类：无生命现象的物理部类，生物机体现象的生物部类，人类能力的文化部类。文化是超生物，超机体的事件类型。文化事件可以“降”到有机层次甚至无机层次加以处理。E（能源）×T（科技）=C（文化）。文明史就是通过文化的方式支配自然力的历史。从三大部类来看，文化可以从动物学观点看作为生命过程延续的手段，也可以是一种复杂的热力学和机械系统。整个文化的功用有赖于物理部类的能量及使用方式。
文化本身分为三个亚系统：技术的系统，发挥最基本的作用，整个人类生活和文化莫不仰仗于它；社会系统，是一种组织形的系统，是技术系统的函数（所以工具技术的出现往往带来社会组织的变化）；观念形成是信念的体系，受到技术的强有力的制约，每一种技术都有一种特定类型的哲学，技术起决定性作用。他甚至认为，生命过程是一个热力学过程。能量因素是首要和基本的发展因素，人类发展的阶段分为（按照利用能源的水平）：①自然力；②农牧业；③工业（石油、煤、天燃气）；④核能。在能源开发的“极限”没到来之前，社会系统对技术的制约是此时社会发展停滞之原因。
怀特的理论形成于摩尔根和故乡——美国，形成于当时对古典进化论思想的严厉批判的气氛之中，博厄斯学派的文化相对主义理论，英国盛行的结构功能主义，天不极力反对“单线进代论”，“推测式的历史”。但也可以看到，博厄斯研究的前期，也是以重建人类史，提示文化发展规律，探讨变迁的动力作为人类学研究的三大任务。结构功能主义不去寻求历史规律，而转到研究一个社会的内部结构和功能，从历时性的研究转向共时性的研究，目的仍然是建立一个对人类社会的普适的统一性规律。仪平策在对人类学的思维范式研究中就把上述功能—结构学派归入“古典”的人类学思维范式中。这种范式体现在新进化论的直接结果即是把文化系统从“人”身上彻底剥离开来，形成一个超越个人经验，超越独特性的客观事件系统。
3、对比和批评、发展
比较怀特的《文化科学》中的主要论点与热力学第二定律之应用性解释，我们可以看到惊人的一致性：进化过程的不可逆转，非重复的时－空特性即“熵为时光之箭。”人类使用能量、建立社会结构的劳动与技术的发展史及人类文化历史、生命的发展都是一个局部的反熵过程。从热力学的角度看待社会发展就是，一种新的制度加速能源利用和耗散，熵的增加使可利用能源减少，物质混乱程度加深，引起能源和社会的危机。通过技术的发明，新的利用能源的方法被制造出来，产生变革，通过试验引入到人类社会中。这样，人类利用能源的方式则进一步加速熵增，加速能源开发，直到下一次能源危机的到来。这样的历史发展时间既是自然意义的时间，又是历史意义的时间，都具有同方向的箭头。为了使熵沿着支撑人类社会的方向增加，技术起到了联系人类文化与自然环境的作用。它既是熵的诱因，又是文化的底层结构。在技术的平台上，人类才建立起社会和观念系统，这两种子系统虽然也起反作用，但社会系统和观念系统本身又使熵不断增大。无论如何，人类历史的发展和熵增的方向一致：直指能源利用的“极限”。
黄淑娉老师在评论怀特的能量观点时认为其用能量的转变作为社会转变的标志，有用自然科学规律代替社会科学规律之嫌。经过上述比较，我们可以认为“这嫌”两个字可以拿掉了。怀特的能量观就是热力学定律中的能量观，《文化科学》可以说是自然科学观点在人类学领域内的直接应用。
如同进化论（古典）思想很快为传播论学派和历史特殊论学派所批判一样，在人类学领域内，怀特的工艺决定论受到各界的批评，在对未来社会作出预测上横棱两可，未能作理论上和科学上的必须性与偶然性的区分。怀特的学生，文化唯物论的代表人物哈里斯认为怀特的进化基本规律，能量说不是规律或定义，而是一个研究策略。他在认识方法论上走出了对文化科学的超验主义趋向。“科学总是包含着归纳与演绎法之间的相互作用，包含着经验主义和理性主义之间的相互作用”，“科学策略的总体目标是以理论来说明……事件，而理论可以通过经验纠正和改进”。哈里期引入了以对象价值作为“客位”观点，开始关注到以自然科学方法所观察不到的，相对于对象却又十分重要的东西－意义和价值。
怀特能量学说和文化论的一个前提是把文化看作一个超验的有机体，文化现象是有机或无机现象的显现。“超机体”的提出明确显示了文化被从人类本身身上剥离出来，成为一个“非人”的现象集合，以此来寻求其客观规律。而现代人类学的发展则重新把文化与紧密地“贴合”在一起，物质的、技术的、能量的动机演变为作为人类本质特征的价值与意义，同时强调细节的，偶然的，特殊的体验。在格尔茨的表述中，人类学是“一种探究意义的解释性科学，而不是寻求规律性的实验科学”。个性被带回到“科学”的领域中。他所反对的，“启蒙主义观点，认为……有一种与牛顿的宇宙一样绝对永恒不变的，神奇般的人性。”在肯定人性和价值对于自身重要性的基础上，个体性不是单个的“自然人”，而上具有反映多元文化特点的“文化人”，不是被剥离了生物属性和文化质性的“技术人”、“能量人”，而是有具体性、有价值、有自我特点的“人性人”。――人类对自身的研究注定不能完全超脱，也不能完全客观，“我们”是“我们”的起点，也是“我们”的最终目的和归属。
事实上，现代自然科学的发展表明这种价值回归并不是人文社会科学的独立性所在。以机械决定论为基础的经典力学体系自科学不断发展的十九、二十世纪就开始面临各种挑战，微观世界大量质点的随机运动和客观世界中普遍存在的随机现象，使研究观点进入到了统计学领域；自动控制系统的灵活性和适应性则建立在随机的，进化的基础上；对生物体的研究进入到分子领域，量子生物学也开始新崭露头角，把结构、经验、信息过程带入“科学”的研究范畴。单纯的、普遍适用的简单理论对面向对象的研究要求当然无能为力了。信息科学、控制论、系统工程造就了新型的综合理论体系。从普遍性到特殊性、从单一进化到复合进化、从细分到综合、从规律性到随机性，自然科学竟也走过了一条似乎和人类学理论发展颇为神似的道路。
以热力学两大定律构筑起的热力学世界图景描述系统在当时无疑是无可辩驳的权威理论。但19世纪权威理论和进化证在人类学中的地位一样，成为学科发展的经典和基石，成为整个不断生长的理论体系大厦的一部分。早在十九世纪热力学发展的初期，麦克斯韦意识到某种与熵增对抗的机制，由于当时无法说清楚这种机制，他假定一种“类人妖”能把随机热运动的微粒分配到一定的相格中，导致在原有平均热运动的基础上形成温差，即负熵的产生。这个精灵的“麦克斯韦妖”活跃了近一个世纪无法被令人信服地说明其荒谬性。直到二十世纪前半页，科学才从信息论和控制论的角度成功地“除妖”，从而导致一系列新问题的开始。以普利高津为首的布鲁塞尔学派发展了研究耗散结构和非平衡、非线性热力学。“生物体的组织结构普遍地增加的事实相应于熵的减少”。提出了与热力学熵相对应的信息论的熵。耗散结构被定义为“在远离平衡的条件，借助于外界的能量流、质量流和信息流而维持的一种空间或时间的有序结构”。从而开始研究经典热力学平衡态之外的，从开放系统的系统尤其是生命系统为研究对旬的非平衡态热力学现象，在不违背经典热力学的情况下更加关注结构的熵减及负熵过程。同热力熵增方向相反的过程无不体现了对混乱的否定、负熵和信息的增加。在这种发展的趋势中，我们又可以明显地看到与人文社会科学对于新进化论一致性批判的一致性。
4、结语
新康德主义的历史哲学理论代表人物李凯尔特曾围绕科学的分类提出两种基本对立：自然的和文化的对立，自然科学与历史文化科学的对应。一方面，自然科学把价值剥离的事物看作自己的对象，发现普遍联系和规律。另一方面，文化事件的意义也正是依赖于其不同于他事件的独特性。
在人类学理论的发展过程中，我们截取进化论的断面进行观察发现，进化论、新进化论的产生，理论架构的确立、深层归因，以及后来被其他学派的批判，均与自然科学的发展构成了颇具意味的对应关系。当泰勒先生以学科创始人的权威为文化人类学打上科学的标记时，他可能没有想到，以人为研究对象的人类学，其目的也是在“人”。科学本身就是科学的价值，这在自然科学中是不可否认的。但在人文社会科学中，其科学的价值却在于对人的价值。我们不能否认进化论、新进化论中的自然科学观点的正确性，但我们却能置疑寻找统一规律性的意义所在。某一理论或科学方法的排他性使用是自然科学辩伪存真、建立理想体系的法宝，但应用于人文社会科学，则往往意味着文化中心主义和霸权主义。更何况，统一的规律性的图景构建并不能成为换用其他角度进行观察和理解的阻碍，文化的多样性和文化理解的多样性一样值得尊重。“参差百态乃幸福的本源”，先哲罗素曾这样说。人文社会科学有别于自然科学的特征就在于对独特性的尊重。
很显然，我们在另一方面不得不从自然科学、自然科学发展的过程中获得观察人文社会的启示，统计学、医学、生物学、地理学、化学、核物理，各种技术手段、各种现代工具、各种科学思潮都在人类学研究中留下铬印。在“远离自己”的科学观察中，正如哈里所言，自然科学是有效的策略，也是必然的方法。在人文科学与自然科学结合的大趋势中，各种思潮、方法此起彼伏，有如热力学研究中的作布朗运动的微粒。也许，如同“麦克斯韦妖”一样，论述一个独具慧眼、把各种学术思想按一定的规则分别放入自然科学与社会科学两个容器中的“小妖”的荒谬性的过程本身，就是新问题的开始。也许是某个新的学科发展的一个开始。
参考书目：黄淑娉、龚佩华《文化人类学理论方法研究》广西高等教育出版社，1998
特德，霍华德，杰里米·里夫金《熵，一种新的世界观》
中国人民大学出版 法国大学1963年版
王身立《耗散结构理论向何处去－广义进化与负熵》
人民出版社，1989
怀特《文化科学》 浙江人民出版社，1987
友松芳郎《综合科学史》求实出版社，1987
