主题：【原创】（零）经济物理学原理 -- 唵啊吽

人民谈论生态系统时，往往称之为生态环境。“环境”一词暗示人类与生态的分隔，然而，以物质循环观点来看，人类就是生态环境的一部分，而且是越来越重要的一部分，人类物质文明每前进一步，人类在地球的生态系统中的比重就增加一分。由于人类社会是地球生态系统中重要的一部分，纯技术已经无法维护地球生态的健康。要维护地球生态平衡，人类需要一个和谐运转的全球社会结构，一个合理的国际政治秩序。

如前所述，经济进步就是将更多的物质循环吸收入人类社会，经济进步就是发明新技术使得人类可以控制地球物质循环中更多的环节。这种进步的结果之一，就是人类吸纳的物质循环越来越复杂，被吸纳的物质循环需要人类对其更多的环节中进行控制和干预。这就需要有更复杂的合作来控制和干预物质循环和能量耗散。

在石器时代，个人或许可以独立生存而不必改变其基本生活方式。今天，我们很难想象一个人可以自己生产自己的消费品而不借助任何其他人的合作或贡献。人类吸纳的物质循环越多，对物质循环的控制就要求有更多的人的合作。正如经济学巨人亚当斯密发现的一样，经济进步是以劳动分工来标志的，而劳动分工是合作基本形式之一。没有劳动分工，人类无法吸纳复杂的物质循环。

由于最终消费品是许多人不同劳动分工的共同结果，这要求人类社会有交换和分配制度。人类吸纳的物质循环越复杂，就要求有更复杂的社会之度来协调社会分工和制约产品分配。这就是为什么人类学家要以社会分工和社会职能复杂程度来度量人类社会文明程度的原因之一。

由于物质是守恒的，对于一个恒定的开放系统，流如的物质必须与流出的物质相等，如果不相等，则系统不恒定。如果流入的物质多于流出的物质，则有物质积累在体系中，体统就在扩大；如果流入的物质少于流出的物质，系统就在缩小。人体就是一个例子，小孩体重增加，是身体摄入的物质多于排出的物质，老人体重减轻，是身体摄入的物质少于排出的物质。

秋收后，粮食被收藏起来了，这些粮食流入人类社会，还没流出去，粮食没有被马上消费掉，而是被保存起来供全年其他季节消费。但无论如何，这些粮食最终要被消费掉，其中绝对部分物质要流出人类社会。这些被收藏的粮食，我们称为存货。以长期平均来说，存货不构成积累。

但不是所有流入人类社会的物质都流出去的，许多物质积累在人类社会再也不流出去了。其中如黄金、钻石之类构成人类财富，还有一部分是人体的有机物，以人口增加积累起来。还有一部分如铁、铜、铝等物质，它们经由废旧回收再人类消费与生产两部门之间循环，也被永久留存在人类社会了，这部分物质积累在人类社会，其总量在增加。

我们知道，物质循环有耦合作用，即不同的物质循环往往要耦合一段才能使循环持续，如果其中一部分积累到人类社会，另一部分就无法继续循环，以致造成污染。举一个不恰当的例子，塑料袋和塑料饭盒是污染大问题，但并不是可以用鼓励别人不用塑料袋而能消除的。有些环保意识强的超市抵制塑料袋，全部使用纸袋，那是豪无效果的。以往人类开采石油，而人类开车消耗大量汽油，汽油只是石油的一部分，塑料就是石油化工的产品，开采了石油，你就不可能只烧汽油而不使用塑料袋。少掉了石油，就终究要有一些长碳链高分子物质留下来。汽油一下子就烧完了，塑料袋好多年都分解不了。

由于物质循环的耦合，人类财富的积累阻断部分物质循环，所以人类物质文明越发达，污染和环境问题越尖锐。

我们前边说过，处女地开发是经济发展模式之一，其作用就是将处女地上外在于人类的物质循环吸纳入人类社会。房屋的发明使得人类走出了洞穴，衣服的发明使得人类可以抵御冬寒，衣服和房屋，使人类走出了洞穴和雨林，走出了热带，使得人类得以迁移到地球的温带和寒带，去开发更多的处女地。虽然用于衣服和建筑的这部分物质循环不直接参与人体新陈代谢，但这部分物质循环被人类社会吸纳，使人类可以开发更多的处女地，吸纳那里的物质循环。让我们将流经人类但不直接参与人体新陈代谢的物质循环称为辅助性循环。

如今，人类文明社会大部分生产活动都是控制这类辅助物质循环，这使得人类与环境更紧密地结合在一起了，因为流经人类的物质循环已经不仅仅是为了满足人体新陈代谢，而且还满足人类的其它需求，这使得人类在生态循环中的地位区别与其它生物的地位。一般事物都以自身新陈代谢介入生态循环，人类则远远不只新陈代谢。由此，人类介入地球物质循环的规模不断扩大，人类社会介入的地球物质循环，已经对环境，对地球物质循环和能量耗散过程有举足轻重的影响了。

物质循环是复杂的，如庄稼的生长需要水、氧、碳、氮、磷、钾、钙等多种元素的新陈代谢，但这些元素物质在庄稼以外却经由不同的途径循环。其中任何一种元素的循环的中断，会影响到其它元素经由庄稼的循环。比如，大气水循环对生物圈的碳循环和氧循环是必不可少的。

灌溉是对大气水循环的控制和调整，使其流经更广阔的地域，耦合并带动更多的能被人类吸收的物质循环。

大气水循环中，只有经由植物而挥发的那部分才参与光合作用，从这一角度来说，灌溉使得人类社会吸纳了更多的水循环。

注意到水的循环是能量耗散过程的一部分。灌溉使得水能量耗散过程受到更多的人类控制，并以水车的形式提供许多人类可利用的能量，甚至直接发电，转变为电能供人类使用。

水利工程是对物质循环的控制，也是对能量耗散过程的控制。人类从水利工程中，不但直接吸纳了更多的水循环、吸纳了更多水循环所耦合的其他物质循环，还控制了驱动水循环的能量耗散过程，从而增加了许多人流可利用的能量。

水利工程是人类控制物质循环最大的工程之一，这是因为大气水循环是太阳能在地球上能量耗散过程带动的最大的循环之一，是生态循环的支柱循环，没有大气水循环，就没有生态循环。

当今之世，对人类生产和全球环境最为关键有益的水利工程，就属大西线工程了。

地球只有30%表面是陆地，其中最大的一块是欧亚大陆。我们现在说的保护生态，大部分是是指人类居住的陆地生态。陆地生态最重要的支持系统是大气水循环系统：海洋信风将大洋蒸发的水汽吹到大陆，然后变成降雨，在经由河流返回大洋。没有这一水循环，所有陆地自然生态保护工程都是无米之炊。

欧亚大陆中部，就是中国的新疆及中亚，是世界离海洋最远和信风吹不到的地方。由于大气水循环在这一地区的缺失所，中亚和中国北部空气和地表地下的水含量越来越少，大气热容量越来越低，日夜温差和冬夏温差越来越大，沙漠化程度越来越高，这不但使得北京风沙越来越大，也蚕食欧亚大陆整体生态环境，加速全球变暖，危及全人类生存环境。

大西线补偿信风所不及，将大气水循环延伸到欧亚大陆几何中心，是人类生态保护最有效率的工程：直接增加欧亚大陆心脏的水量，其效用不单只有利于中国北部生态改善，也有利于中亚其它国家生态改善，有利于全球生态的保护。

大西线虽然涉及国际河流，但不可因为是国际河流而不加治理，毕竟河流上游是在中国，中国当然有开发的权益，不能说下游国家占有100%的权益而中国无权开发。现在全球变暖导致冰川融化加速，使得南亚水灾年年增加，减少青藏高原流向南亚的水量并增加对水的控制能力是减少南亚洪涝灾害和水土流失的善举，也是世界共同维护人类生存环境的一部分。

大部分反对！

我们生活在一个物质封闭和物质有限的地球上，给定有限的物质，人类消费这些物质的数量就取决于这些物质循环的速度。我们可以用货币量来做一个比方。如果货币一年周转一次，则年市场交易额数量就等于货币量。如果货币半年周转一次，则年交易额数量就等于两倍数量的货币量。同理，我们消费的碳水化合物中碳循环的速度，决定了同等数量碳的循环在一定时间跨度内可以提供多少人类消费的粮食。

前边讲了吸收外在于人类的物质循环是人类经济发展的一种模式，那么，加速经由人类环节的物质循环则是另一种经济发展模式。

人类早期的刀耕火种技术，就是加速物质循环的一个例子。碳循环可以比较快，对于一年生庄稼来说，就是一年循环一次。但是，庄稼除了需要碳循环，还需要氮循环、钾循环、磷循环等来维持。在这些组合物质循环中，循环周期最长的元素制约了整个循环的速度。由于许多元素不能再一年内完成一周循环，古代耕种需要轮耕，即种了一年庄稼，需要等几年再耕种，这几年时间就是让氮、钾等物质循环回地里，所谓恢复地力。刀耕火种，以草木灰的形式加速磷、钾等的循环，缩短了轮耕的的时间，提高了土地使用效率。其后人类又以有机肥料形式，将粪便放回田里，加速物质循环速度以赶上农作物生长周期，使得农田可以年年耕种同一块地。

如今城镇化了，城镇粪便难以循环回农田，粪便不回田一方面造成水污染，另一方面造成大量化肥的使用，从我们物质循环观点是经济发展的倒退。这种倒退表现为磷和钾等物质的循环经过排污渠道，流入江河湖海，再经过百万年地质运动形成矿藏，然后开矿，生产化肥，再回到田里。这与人类万年来的农业进步背道而驰。城乡一体化的城镇化模式有许多优点，优点其中之一就是有可能设计得粪便回田，保持物质循环不被人类活动打断，是人于环境和谐共存的可持续发展模式。

废物回收，如废纸回浆，废铜烂铁回炉，是将整个物质循环保留在经济体系之内，跳过了长时间的自然循环，加速了物质循环。

粗略来说，我们可以按物质循环的人类链接功能来划分产业。将物质循环从自然界接入人类社会的经济活动为第一产业，如农业、矿业、畜牧业、渔业等；奖已经人类社会中的物质进行加工准备供人类消费的经济活动是第二产业，如制造业；流通、交换、分配等奖物质循环耦合到人类消费的活动，是第三产业产业；将物质需循环从人类消费送回自然界的为第四产业，如垃圾处理、废水处理、废物回收等。

经济活动提高物质循环效用的原则，就再于延长消费时间而缩短消费阶段以外的物质循环时间。前者使得每一次的循环产生更大的效益，如提高产品质量和产品寿命，使得物质每流经人类一次效用增加。后者是加速循环，使得地球内给定数量的物质在给定时期内可以提供人类更多的使用次数。

http://www.gzsrhw.gov.cn:8088/gzsrhw/content.jsp?cataid=5&seccataid=36&turnid=0&infoid=123

http://www.patentol.com/qybl/index.asp?id=1595

http://www.cq.xinhuanet.com/2005-01/20/content_3628874.htm

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在在某一特定的物质循环中，可以插入多个人类消费环节。例如，珠江三角洲有着悠久的桑基鱼塘和蔗基鱼塘的经济模式。那就是在鱼塘周围种上桑树或甘蔗。桑叶养蚕，蚕屎或甘蔗叶喂鱼，鱼塘可以养四种鱼，每一种生活在不同的深度，上层的鱼屎可以成为下层的鱼食。塘泥定期被挖上来作为桑田或蔗田的肥料。在局部完善的循环中，人类有多次利用，鱼和蔗糖供人食用，蚕丝供纺织用。桑基鱼塘和蔗基鱼塘就是传统的零排放的循环经济模式。

今天提倡的综合利用就是这种多利用环节模式的延伸。任何一个环节没有得到利用，都有可能阻断相应的物质循环，造成污染。如蚕屎不被利用，就有垃圾处理问题。这种例子很多，一般来说生物处理来垃圾要比其他方式更有利于环境保护。如农村沼气池，实际上是处理粪便的过程，使得粪便更容易被植物吸收，而这一处理过程有提取了可供人类使用的能量。

火力发电厂烧煤会排放二氧化硫，造成酸雨的环境问题。如果以综合利用开发煤炭，可以生产硫酸而消除二氧化硫的排放。所以综合利用就是建设工业“生态”，疏导工业内部的物质循环，替代容量有限的自然生态物质循环。中国是用煤大国，煤炭化工与煤矿的结合，发展综合利用和循环经济，是中国经济发展与环境保护的双赢策略。

物质循环往往是都种物质相辅相成的形成循环，人类利用其一而置其余于不顾，就容易阻断整体物质循环。综合利用不但提高物质循环效用，而且还保护了物质循环。

鱼猎技术的发展，把人类作为一个链节插入到原来外在于人类的物质循环中间。但并非所有的物质循环都可以简单地插入人类环节。经济的发展需要在保持物质循环的前提下插入人类环节。

当欧洲移民到新大陆时，他们带了许多种子和农具来开垦者片处女地。然而，北美许多地区并不适用于农业种植。于是他们就在这片土地上种草养牛，而人以食用牛肉制品和乳制品的方式介入北美物质循环。即在北美插入牧草、畜牧、和人类这三个环节，其中之一是人类。

中国以往以来粮为纲，大办农业，忽视畜牧业和林业的发展，造成重大的环境问题，就是不知道需要除人类环节以外还有加入更多的环节才能保持物质循环。解决经济发展与生态环境的矛盾，以北美牧业和乳业为例，就是一种生态工程，将物质循环保护好再吸纳到人类社会。

西藏有中国最大的草原，但过去以增加游牧的方式来发展经济，使得草场逐年退化。有人以环境保护为由反对现在的任何经济发展，这是价值观上的错误。保护生态环境最终目的是使这部分物资循环服务于人类，而不是使这部分物质循环永远外在于人类。否则，我们就必须否定一万年以来的人类文明发展。西藏的问题是没有草原产权，使人人只有在草原上放牧的积极性而没有维护草场健康的积极性。美国西部开发，就是先制定农场产权，然后才进行西部开发，谁有能力维护和经营农场，谁才有资格那片农场的产权。西藏也应该建立合理的草场产权制度，激励牧民种植牧草，才能既发展经济，又有效保护生态环境。山林产权也一样，产权所有者的首要义务是维护山林基本生态环境，在此基础上经营牟利，否则丧失山林产权所有资格。

流入生态的能量主要是植物光合作用将太阳能储存在碳水化合物分子中的能量。同样化学成分的碳水化合物有不同的空间结构，即分为左旋的分子和右旋的分子。人体分泌的酶只能分解左旋的碳水化合物，那就是糖和淀粉，而右旋的碳水化合物不能被人体直接吸收，那就是纤维。农业就是增加光合作用产生的左璇碳水化合物分量。同样是碳循环，右旋碳水化合物在发明农业之前不是外在于人类生存和活动的，就是只能间接地经由人类这一环节。如鱼猎，原来在植物与动物和鱼类之间的碳循环，由于渔猎技术被吸纳入人类社会了。草食性动物大部分是依靠消化右旋碳水化合物的，如牛和羊是吃草的。农业就是直接将更多的碳循环中插入人类环节。

人类农业这一模式至今是经济发展的重头戏。中国著名的水稻专家袁隆平[1] 的研究成果举世公认，极大的缓解了人口与环境的矛盾。这一方向还有很大发展空间，应该是基因工程方向之一。毕竟满目青山，右旋碳水化合物居多。孔老大《返还森林》[2]的设想，也可以结合这一思路来探索，即除了草本庄稼外，是否可以基因工程出木本庄稼？

由于农耕田整体光合作用效率相对森林来说是下降了，农田替代森林阻断了许多原有的碳循环，造成二氧化碳积累在空气中无法继续循环，也使得辐射到地球表面的阳光更多地变为大气温度的升高。物质循环的阻断，就是污染的本质，也是太阳能利用率下降的标志。袁隆平良种模式，在不增加农田面积的下增产，是可持续发展模式。以开荒模式发展，在今天已经不可持续了，所以就有了退耕还林的政策。

[1] http://news.xinhuanet.com/newscenter/2005-01/16/content_2467911.htm

[2] http://www.cchere.com/article/744972