熵及其演化應(yīng)用的文獻綜述

趙容麗

摘要：介紹了熵的來源及演化，并以經(jīng)濟學(xué)視角為例對熵的演化進行了文獻的梳理與總結(jié)，最后作簡要述評。

關(guān)鍵詞：熵演化 經(jīng)濟學(xué)

一、概念提出

1923年德國科學(xué)家普朗克來我國講學(xué)，胡剛復(fù)教授翻譯時在商字上加了個火字（表示與熱有關(guān)）來代表Entropy，從而我國漢字庫里出現(xiàn)了“熵”字。

二、熵的演化

熵概念著漸從熱力學(xué)領(lǐng)域演化開來。它不僅可以與熱力學(xué)過程相聯(lián)系，而且可以與微觀分子運動相結(jié)合，在自然和社會科學(xué)各個領(lǐng)域的應(yīng)用也著漸豐富起來。熵理論所規(guī)定的自然法則指出，從環(huán)境中孤立出來的系統(tǒng)，很快就會停止運動，失去發(fā)展變化的能力。社會經(jīng)濟系統(tǒng)也是這樣，若沒有自然環(huán)境提供的從低熵到高熵持續(xù)著熵流，社會經(jīng)濟系統(tǒng)就難以維持非平衡狀態(tài)，而很快被歸之于平衡態(tài)。因此，從熵的角度看來，社會經(jīng)濟活動、自然環(huán)境等所有一切都是自然的，都遵循自然規(guī)律。

熵不會減少，只能增加或保持不變。Boltzmann（1872）在研究氣體分子運動過程中，基于把熱理解為微觀世界分子運動的觀點，對熵作出微觀解釋，認為在有大量粒子（原子、分子）構(gòu)成的系統(tǒng)中，熵就是表示粒子之間的混亂程度的物理量，是系統(tǒng)內(nèi)分子熱運動無序程度的定量量度。Shannon（1948）把波爾茲曼熵概念引入信息論，把熵作為一個隨機事件的不確定性或信息量的量度，從而奠定了現(xiàn)代信息論的科學(xué)理論基礎(chǔ)，大大地促進了信息論的發(fā)展。信息熵具有更為廣泛和普遍的意義，即廣義熵。E.T.Jaynes（1957）把用于非熱力學(xué)領(lǐng)域的熵增原理稱為最大熵原理，這主要是取自熵增原理中封閉系統(tǒng)的熵自動增到最大且穩(wěn)定在最大熵狀態(tài)。即任何物質(zhì)系統(tǒng)總是在約束下爭取（呈現(xiàn)）最大自由權(quán)狀態(tài)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)達到約束引牛允許的最混亂、最復(fù)雜、最豐富的狀態(tài)。因此，很多自然現(xiàn)象、社會現(xiàn)象以及人的行為都受到最大熵原理的支配。Golan等（1996）將最大熵原理進行了拓展，提出廣義最大熵（GME）。

三、熵的應(yīng)用

（一）海洋經(jīng)濟學(xué)

當(dāng)然我國的經(jīng)濟學(xué)家在海洋經(jīng)濟領(lǐng)域的專家學(xué)者也展開了利用熵解決海洋經(jīng)濟問題的研究。對于海洋經(jīng)濟的研究基本是基于熵刻畫指標(biāo)體系的完善性，再得出相關(guān)的建議。狄乾斌，韓雨汐（2014）運用信息熵構(gòu)建了海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力評價模型，分析各個指標(biāo)對海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力的影響，從而提出提高海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力的相關(guān)性的措施。許冬蘭，王超（2013）基于熵權(quán)法構(gòu)建我國海洋經(jīng)濟與海洋環(huán)境的指標(biāo)體系，再對兩者的協(xié)調(diào)度進行實證分析，得出促進我國海洋經(jīng)濟與海洋環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的對策。

（二）管理經(jīng)濟學(xué)

H.A.Simon曾指出：管理就是決策，而決策在很大程度上取決于對信息的掌握以及對未來結(jié)果的預(yù)測與評估。管理經(jīng)濟學(xué)像信息經(jīng)濟學(xué)一樣，在熵泛化的基礎(chǔ)上，利用信息熵建立與決策相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，充實并更新著管理經(jīng)濟學(xué)的內(nèi)容。宋華嶺（1999）認為管理的信息與概念在傳遞過程中的傳遞效率與阻力損失的度量，就是對管理系統(tǒng)輸入的物質(zhì)、能量與信息的轉(zhuǎn)化成管理功效的轉(zhuǎn)化率的度量。李龍飛（2008）運用熵權(quán)理論構(gòu)建項目投資的熵權(quán)決策模型，通過算例驗證模型的合理性，并針對目標(biāo)權(quán)重進行靈敏度分析，為項目投資決策提供一種有效的分析方法?，F(xiàn)代物流的應(yīng)用之中，王西（2015）詳細闡釋了服務(wù)創(chuàng)新績效的評價指標(biāo)體系，并構(gòu)建出基于改進的熵權(quán)-雙基點法構(gòu)建了現(xiàn)代物流管理企業(yè)服務(wù)創(chuàng)新績效評價的理論模型。

（三）區(qū)域經(jīng)濟學(xué)

在區(qū)域經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域，由于區(qū)域經(jīng)濟學(xué)是從經(jīng)濟學(xué)角度研究區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與區(qū)域關(guān)系協(xié)調(diào)的科學(xué)熵也得到了廣泛的應(yīng)用。區(qū)域經(jīng)濟學(xué)中的熵一般都是指的區(qū)位熵，由P.Haggett首先提出并運用于區(qū)位分析中。區(qū)位熵在衡量某一區(qū)域要素的空間分布情況，反映某一產(chǎn)業(yè)部門的專業(yè)化程度，以及某一區(qū)域在高層次區(qū)域的地位和作用等方面，是一個很有意義的指標(biāo)。周子英等（2012）運用信息熵理論對長沙市的土地利用變化進行時間序列和空間變異分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長沙市土地利用變化主要表現(xiàn)為耕地、園地、林地、未利用地、水域及水利設(shè)施用地的減少以及交通、居民點和獨立工礦用地的增加，直接導(dǎo)致了其信息熵的變化。

四、簡要述評

愛因斯坦認為熵定律是科學(xué)定律之最，可以作為信息不確定性的度量。作為一種新的世界觀，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)文化領(lǐng)域中它猶如一顆明星正日益璀璨。如今，熵被公認為當(dāng)代物理學(xué)前沿中的五大重要概念之一，熵定律在信息、社會、經(jīng)濟等領(lǐng)域也給人們帶來重要啟示，使得人類在生產(chǎn)生活中，獲取最大效益的同時盡量減少熵的增加，為人類社會的和諧與可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的依據(jù)?？傊?，認識和掌握熵原理，對于我們能夠用科學(xué)的思想及世界觀去指導(dǎo)和調(diào)整人類的生產(chǎn)及生活行為是十分必要的。