不可逆性:打破鸡蛋做蛋饼
早些时候,我们把企业定义为为了盈利而将物质、能量和信息从一种状态转换为另一种状态的人或团体组织。同样,我们也从转换的角度定义了物理技术和社会技术。把事物从一种状态转换为另一种状态的概念是热力学概念。21 19世纪的法国工程师萨迪·卡诺把所有的转换分为两类:可逆的和不可逆的。绕太阳运行的地球是一个可逆转换的例子(我们可以称之为转换,因为它的位置会随着时间的推移从一个点转换到另一个点)。地球绕轨道运行的方向没有任何特殊的原因,牛顿方程中也没有任何东西说明它不能朝着另一个方向运行。如果看到一部地球绕着一个方向旋转,然后又绕着另一个方向旋转的电影,我们将无法分辨哪个方向是前进的,哪个方向是倒退的,因为地球位置的变换在时间上是完全对称的。22相反,如果看到一个牛奶瓶从桌子上掉下来砸碎在地上的电影,然后再看倒放,我们就很容易区分顺序和倒序,因为打碎牛奶瓶是一个不可逆的过程。
在生活以及经济现象的宏观层面上,我们可以参考的一件事是时间只朝一个方向运行。23正是热力学第二定律给了时间以方向。我们的大脑凭直觉就可以知道熵增加了,减少熵的唯一方法就是能量输入和工作。因此,如果看到有关打碎牛奶瓶和一滴墨水在水中扩散的电影,我们就会看到这些系统的秩序在下降,知道时间在流逝。如果看到破碎的牛奶瓶自发地跳起来恢复完整,或者扩散的墨水重新组成一滴有序的墨水,我们就会知道时间在倒流——这样的秩序创造不会自发进行。但是如果我们看到一个人小心地把奶瓶黏在一起并重新灌满它,我们会相信时间又向前推进了,因为有人把能量投入系统来创造秩序。正如物理学家理查德·费曼曾经指出的,如果一部关于转换的电影按倒序放映,观众大笑,那么这个过程就是不可逆转的。24
不可逆性与熵和秩序创造是紧密相连的,这种联系是通过概率定律产生的。思考秩序的一个有效方法是计算随机运动的分子出现某种特定状态的概率。如果你把牛奶倒进一杯咖啡,静置一会儿,不去搅拌它,牛奶最终会消散在咖啡中,因为组成牛奶和咖啡的分子随意运动,相互碰撞,使饮料达到了一个均衡状态。几分钟后,再看咖啡杯,你就会惊讶地看到黑色的咖啡聚在杯子的一边,而白色的牛奶在另一边。理论上,咖啡分子和牛奶分子的随机碰撞可能纯粹是偶然的结果,但这是一种“在宇宙存在期内”不会出现的现象。现在想象一下,我们在这杯牛奶咖啡的混合物中间设置了一个屏障,这个屏障有一个分子大小的活板门,由一个小型纳米机器人操控。通过编程,纳米机器人可以对咖啡分子和牛奶分子进行分类。每当一个随机移动的牛奶分子撞到门的一侧,机器就会打开门,让牛奶分子通过。每当机器人感觉到咖啡分子撞击门的另一侧时,它就会朝另一个方向打开门,让咖啡分子通过。随着时间的推移,机器人就将咖啡和牛奶引导向杯子的两侧。实际上,纳米机器人是在通过创造一个有史以来出现概率最低的状态来提升咖啡杯中的秩序(减少熵)。这种秩序的形成不可避免地要付出代价,我们必须给纳米机器人提供能量来完成工作,反过来,纳米机器人也会释放热量。在咖啡杯内部,局部的熵会减少,但在它周围更广阔的宇宙中,熵仍会增加。在物理学中,这样一个虚构的分子分类装置被称为麦克斯韦妖。詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)在1876年提出了这一思想实验,该装置就是以他的名字命名的。25经历了大约140年的讨论、提炼和实验,科学家们得出结论,没有某种能量来源的话,麦克斯韦妖是不能使熵逆转的——没有免费的秩序。
乔治斯库-罗根说,如果宇宙不能摆脱热力学第二定律,那么经济学也不能。26创造经济价值的转换或其他过程在热力学上来说是不可逆的。这并不意味着逆转价值创造过程是不可能的,相反,它意味着制造事物需要能量,使事物恢复原状也需要能量。在经济体系中,时间是有方向的。例如,造纸的过程就包括砍倒森林里的树木,装上卡车,木材被制成纸浆,与化学物质混合制成浆料,然后把浆料压成卷,干燥,切成薄片。而用一堆纸还原出一棵树是非常困难的。使用费曼的测试,如果观看一部纸浆变成木材,木材从卡车上跳下来的电影,我们马上就会知道它在倒放。同样,汽车自我拆解,飞机向后倒,银行出纳员在电脑上打的字消失等电影都会让观众发笑。
想象一种完全可以逆转的经济转换过程是可能的。1982年,IBM公司的物理学家查尔斯·贝内特(Charles Bennett)展示了可逆计算机在理论上的可能性,即一台既可以向前又可以向后执行计算而不产生任何热力损失的机器。如果这样的计算机存在的话,就可以完成有益经济的事,这似乎违背了乔治斯库-罗根提出的第一个条件。但是接下来,贝内特在IBM的同事表示,这样一台可逆的计算机需要无限的记忆存储。一旦计算机开始清除记忆中的信息,为新信息留出空间,它就有一个不可逆的过程。只要经济是有限的(例如,经济是宇宙的一个子系统,而不是宇宙本身),那么乔治斯库-罗根的理论就是安全的,也没有违背他提出的经济不可逆的条件。27
乔治斯库-罗根的第一个条件表明,所有具有经济价值的产品和服务都是由热动力学不可逆变换产生的。简单地说,你不可能不打碎鸡蛋就做出蛋饼。
你可能已经注意到,在不可逆条件的措辞中,我将交易一词加到了转换的后面。这是因为不仅生产商品和提供服务能够创造价值,而且交易也能创造价值。正如本书前面所讨论的,传统经济学早就认识到了这一点,这是由人们的不同偏好而产生的,交易能按照人们的偏好配置世界上的商品和服务,从而创造价值。正如创造价值的生产是不可逆转的,创造价值的交易也是不可逆转的。28从直观的角度来说,如果两个人因为互利而同意进行交易,那么他们就不会取消,在之后马上是这一过程的逆转。这样做会使他们每个人都失去交易的价值(当然,除非新信息——如交易货物有缺陷的信息被揭露,导致其中一个人改变主意)。
从物理和热力学的角度来看,描述交易的特征有些复杂。例如,如果看到人们用汉克·阿伦(Hank Aaron)的棒球卡换一张“贝比”鲁斯(“Babe”Ruth)的棒球卡,我们就无法判断交易是向前进行还是向后退——是鲁斯换阿伦还是阿伦换鲁斯?这是因为我们需要知道一些隐藏信息,比如每个交易者的偏好以及他们现有的棒球卡片。假设有一位市场研究员在交易前调查两位交易者,询问他们最喜欢的棒球运动员是谁,他们分别有什么卡片。然后,我们将看到在交易之后他们的偏好与现有的卡片更加匹配了,这样我们就可以知道交易进行的方向了。29我们还知道,这两个交易者不会立即撤销交易。因此,在热力学意义上看,这个过程是不可逆的。
不可逆性是创造价值的必要不充分条件。我们不难想象破坏价值的不可逆过程,飓风、爆炸以及无能管理团队都会破坏价值,需要能量去转变局面。乔治斯库-罗根的第一个条件给经济系统中的时间赋予了箭头,但我们需要第二个条件给熵一个箭头,并进一步缩小创造价值的转换和交易。