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四时大义初探

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发表于 2005-12-18 13:11:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
1、热力学第二定律
《四时调神大论》说:“夫四时阴阳者,万物之根本也。”
又说:“故阴阳四时者,万物之终始也,死生之本也。”
在我们通常的观念中,如果说“太阳”是“万物之根本”,没有人会有疑义。因为供我们一切生命活动的能量都来自于太阳。
但是很少有人意识到,四时交替的意义与太阳的意义同样重要。没有四时交替,就好像没有太阳一样,生命根本不可能存在。要说明这个观点,就必须了解这个世界最基本的规律之一“热力学第二定律”。
“热力学第一定律”就是我们所熟悉的能量守恒定律,我们认识太阳对生命的重要性,就是从“热力学第一定律”的角度理解的。能量不可能凭空产生,所以植物需要阳光,人类需要食物。
“热力学第二定律”告诉我们,要把热能转变为我们所需要的能量,如果没有能量从高温物体向低温物体的流动,同样不能使任何一个简单的装置持续运转。我们用一个非常简单的机械装置来说明这个问题:
如图,用架子固定一个试管,可以让试管转动,试管中用水银封闭一些空气。现在我想利用一杯热水让试管不停的运动起来,我可以把试管泡到热水中,试管中的空气温度逐渐上升,体积膨胀,水银柱上移,当水银越过试管的支点以后,就会倒下,试管离开热水,在空气中散热,于是试管中的气体收缩,水银柱往回移动,越过支点后试管又倒回来回到热水中,收缩的气体温度又升高,水银柱又上移......如此周而复始,不断把热水中的能量提取出来,转变为试管运动的能量,同时有一部分能量在空气中散失。
如果只有热水,而没有散热的空气,这个装置就不可能持续运转,因为膨胀后的热空气不能冷却,试管就不可能回到热水中。所以散热是维持任何一个系统运转的必要步骤。
物理学中的“热力学第二定律”就是告诉我们:任何一个把热能转化为其他形式能量的装置,都必须有吸热的过程与散热的过程。
“散失”与“获得”同样重要。但“散热”这个步骤往往是我们理解事物时容易忽视的。
这不由得想起老子那句话,大意是:容器有器壁,但有用的是其中空的部分。房屋有墙壁,但我们用的是其中的空间。“故‘有之’以为利,‘无之’以为用。”
我们对待事物,往往只重视那些看得见的有形东西,看不见那些无形东西的重要用途。
同样,对待一个系统,我们通常只考虑它如何获取能量以推动系统的运转,获取能量固然重要,但有效的把能量散发出去是一个同样重要的过程,没有能量的散失,系统也将停止。
获得能量是“有”,散失能量是“无”,“有无”之间的转化,不就是道家哲学反反复复讨论的问题吗?
上面介绍那个小装置的能量在“有无”之间的转化,也正符合天地间变化的特点。老子说:天地之间,其犹橐龠乎?橐龠是风箱的意思,我们不妨把这个意思引深一下:天地之间,不就像个小的机械装置吗?
2、天地的能量代谢
天地间的生命系统同样可以看为一个不断把太阳能转换为化学能的装置。这个系统同样需要吸热与散热两个过程。而四时交替,正是使得能量从天地这个大系统中有效的散发出去。
于是我们就看到了四时的重要性:
如果没有四时交替,太阳一直直射赤道,那么就会形成赤道的温度极高,南北两极温度极低的状况,天地间不会有“季风”“洋流”,不会有任何形式的大气的流动,热量只会以热传递的方式由赤道传向两极,然后在两极散发。由于没有大气的流动,不会有风雨雷电,不会有任何有形物质的运动,而生命必须在物质与能量的流动过程中才能产生,所以没有风雨雷电,也就不会有生命。
正是四时的交替,促成了天地间物质的流动:
大地吸收太阳的光线,这是推动天地这个系统运作的高温热源。高空的大气向太空辐射热量,是低温热源,而水在其间的循环,促成了能量在“天”“地”这两个热源之间的有效的流动。
阳光照射到大地,大地温度升高,水液蒸发,带走大量热量,高温气流上升,当在高空温度降低时,大气中的水分就凝结成雨滴,释放出大量的热,雨水回到地面,再被蒸腾,如此循环不休。
这样的循环为生命系统能量的流通提供了条件。但是这个循环过程正是因为四时的变化才形成的:
春天刚开始,天寒地冻,大地转暖。水液逐渐蒸发上升,遇到高空寒流而降为雨。
夏天大地充分受到阳光的照射,水液的循环过程达到最激烈的程度。但是由于循环过程越来越频繁。但大量热量在高空释放,高空气温会逐渐升高,散热过程越来越慢,如果这个过程持续下去,会导致地面与高空的温差太小,不足以促成气体的流动,空气不流动就会造成地面空气湿度太大,达到饱和,于是液体也不能再蒸发,能量的流动过程会停止。于是天空需要一个散热过程。
秋天,阳光对大地的照射减少,地面温度降低,气体不能上升,高空气温就会逐渐降低。
冬天,无论高空还是地面都处于低温状态,一切蒸发、循环过程都大大减少,热量以热辐射的形式散发出去。
于是我们看到在天地的这个循环过程中,高空的低温空气是循环过程的低温热源,而太阳对地面的照射使地面成为高温热源,春夏是使得地面加热,为万物提供能量的过程,而秋冬是让高空的低温热源散热,让循环过程持续下去的过程。
四时为生命的存在提供了一个基本的条件:能量的流动。
所以说:夫四时阴阳者,万物之根本也。
(待续)
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发表于 2005-12-18 18:37:51 | 只看该作者

四时大义初探


这样来理解热力学第二定律,是不是有些偏
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 楼主| 发表于 2005-12-19 08:14:39 | 只看该作者

四时大义初探

3、熵
热力学第二定律的另外一种表述方式是:封闭系统的“熵”总是随时间的推移而增加。
这也叫“熵增原理”。
所谓“熵”是物理学中描述系统无序、混乱程度的物理量。热力学第二定律告诉我们:任何一个封闭的系统总是会从有序的状态变为无需混乱的状态。例如把胡椒与盐搁在一起,不停的搅动,胡椒与盐就会混合的越来越均匀,越来越混乱,而不会再恢复到盐与胡椒分离的状态。一个房间,如果不有意思的去收拾整理,而是无意识的把东西乱搁乱放,房间只会越来越混乱,而不可能自己变整洁。
这就是热力学第二定律所描绘的现象:封闭系统总是会越来越混乱。或者说系统的熵会越来越高。
但是生命却是一种高度有序的结构。植物从种子开始,吸收周围的各种营养物质,成长成为完整的植株,这是从无序到有序的过程,也是生命这个系统熵不断减小的过程。而当生命终止时,逐渐腐烂的过程就是从有序到无序的过程,也就是熵不断增大的过程。
生命从无序到有序的过程并不违反“熵增原理”,因为熵增原理所描绘的是一个封闭系统,才会越来越混乱,“熵”越来越高。但是生命体是一个高度开放的系统,它不断的摄入食物、水分,散发出热量、呼出废弃、排泄出粪便等等。在这个物质与能量流动的过程中,系统能够把自身不断增加的熵转移给别的物体。例如植物的蒸腾作用带走大量水分,也就带走了植株的大量的熵。
所以如何把“熵”从系统有效的“排泄”出去,是任何一个要维持有序状态的系统必须解决的问题。
“天地”也是一个有序的系统,天地这个大系统的物质能量代谢使得世间的生物能够保持高度的有序状态,生生不息。任何一个生命体都把自己的熵排泄到天地这个大系统中。那么天地又是如何排泄自己产生的熵呢?
主要是靠水的循环。
任何物体都有这样的特点:温度越高,熵就越高,温度越低,熵越低。因此液态水相同重量的汽态水的熵小很多。于是当大地表面的液态水不断蒸发到天空时,就不断带走地面的熵,当水蒸汽在高空凝结成雨滴时,也就把大量的熵传递给了大气。于是当雨滴回到地面,就使地面获得了“负熵”,也就是为地面熵的减少创造了条件。
能带来“负熵”的物质,意味着它能够减小系统的无序状态,能够使系统获得生机,因此完全可以把“负熵”作为“生机”的代名词,获得了“负熵”,也就获得了生命的活力。
于是通过雨滴带回地面的是生机,是活力,是生命的原动力。
《阴阳应象大论》中说:故清阳为天,浊阴为地;地气上为云,天气下为雨;雨出地气,云出天气。
我们从这一篇的讨论可以看到,“天”所富有的,是负熵,是生机与活力,这或许就是“清阳”。地所拥有的是推动事物运转的能量,是高熵,高熵意味着无序与混乱,这或许就是“浊阴”。水蒸气把无序、混乱带到天空,所以说“地气上为云”,雨把生机活力带回地面,所以说“天气下为雨”。“雨”去除了大地的混乱无序,所以说“雨出地气”,“云”的形成解除了天空寒冷、低熵的状态,所以说“云出天气”。
上面这番诠释很可能不是《内经》作者的本意,但确实是这样一个客观规律的极好概括。
4、春夏秋冬与生长收藏
虽然不能说我们远古的祖先提出过与“热力学第二定律”相类似的规律,但是显然在远古就已经认识到了“吸热”与“散热”这两个过程,是任何一种生命活动所必需具备的两个过程,是生命活动的基本矛盾。而这两个过程就分别可以用“阳”与“阴”两个概念来代表。
于是我们更深刻的体会到了这样一些古老哲学命题的内涵:
“一阴一阳谓之道”《黄帝内经》
“阴阳者,天地之道也,万物之纲纪,变化之父母,生杀之本始”《黄帝内经》
“变通配四时,阴阳之义配日月”《周易•系辞》
远古的祖先已经认识到,系统在高温与低温之间的往复循环是生命活力的源泉,是任何一个生命过程都离不开的循环过程。物理学是用“理想热机”(就类似于笔者在第一篇中描述的那个小装置)来阐述这个概念。而在远古的哲学中,“天地之间,其犹橐龠乎?”,就用天地间这个大的“热机”来阐述生命存在所需具备的基本循环。而描述这个循环的语言,就是人们在生活中就能感受到的春夏秋冬四时。
在现代的语言中,“热机”的工作过程可以用人们比较熟悉的汽车发动机的工作过程来描述,分为四个步骤:压缩过程、燃烧过程、做功过程、排气过程。
排气过程与压缩过程都是使得发动机“熵”减少的过程,是为发动机获得活力作准备的过程,其特点是收缩、向内、冷、缓慢、柔缓,用古代的语言来说属“阴”。
具体说来排气过程使得发动机的热量有效的散失,压缩过程为热量转化为运动做出物质上的准备。
燃烧过程与做功过程是使得发动机获得能量、转化能量的过程,也是使“熵”增加的过程,其特点是扩张、向外、热、迅速、刚猛,用古代的语言来说属“阳”。
具体说来燃烧过程使得发动机获得能量,做工过程使得热能转化为机械的运动。
传授现代科学的老师,可以通过对发动机工作过程的解释来向别人阐述任何一个有序的系统必须具备的基本步骤。
那么远古人通过什么来阐述呢?或许正是这个原因,远古的哲人或者科学家,选择了天地间春夏秋冬这的变化过程作为模型,来描述对通过对生命过程的理解。下面四句话是《四气调神大论》对四时特点的概括:
春三月,天地俱生,万物以荣
夏三月,天地气交,万物华实
秋三月,天气以急,地气以明
冬三月,此谓闭藏,水冰地坼
用本篇对生命循环过程的解释,可以把四季的特征概括为:
春天,刚刚结束天寒地冻的状态,天地间处于熵最低的状态,于是天地间孕育着生机与活力,但是由于大地还不能获得足够的热量,所以万物处于蓄而待发的状态。“天地俱生,万物以荣”
夏天,阳光普照大地,为生命的代谢提供了足够的能量,同时冬季为天地间提供了充足的“负熵”,于是生命就要充分的利用天地间的能量与“负熵”转化为自己生命的果实。所以说“天地气交,万物华实”。
秋天,由于经过夏天的频繁的物质与能量的代谢,高空气流的温度较高,而地面温度较低,天地之气已经不能交流,“负熵”已经消耗殆尽。同时大地获得的能量已经逐渐减少,于是天地间的循环过程也就逐渐停息。
冬天,天寒地冻,天低间热量最大程度的散失,但同时也使天地间的“熵”大大减少,为来年天地获得充足的活力作出充分的准备。
因此《内经》把这四个过程概括为:生、长、收、藏,分别对应阴阳的少阳、太阳、太阴、少阴四种状态,用本篇的语言来描述:
春为少阳,代表“生”,是一个低能低熵的状态,生命循环不强烈,但活力无限。
夏为太阳,代表“长”,是一个高能低熵的状态,生命循环达到最激烈。
秋为太阴,代表“收”,是一个低能高熵的状态,生命循坏过程较弱,活力逐渐减弱。
冬为少阴,代表“藏”,是一个能量极低熵极低的状态,生命循环近乎停止,但在为生命活动蓄藏活力。
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发表于 2005-12-19 12:01:59 | 只看该作者

四时大义初探

很好。
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