熵及其演化應(yīng)用的文獻(xiàn)綜述

趙容麗

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

關(guān)鍵詞：熵演化 經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(rèn)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(jìn)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(dá)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(jìn)行了拓展，提出廣義最大熵（GME）。

三、熵的應(yīng)用

（一）海洋經(jīng)濟(jì)學(xué)

當(dāng)然我國的經(jīng)濟(jì)學(xué)家在海洋經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的專家學(xué)者也展開了利用熵解決海洋經(jīng)濟(jì)問題的研究。對于海洋經(jīng)濟(jì)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(jì)與海洋環(huán)境的指標(biāo)體系，再對兩者的協(xié)調(diào)度進(jìn)行實證分析，得出促進(jìn)我國海洋經(jīng)濟(jì)與海洋環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的對策。

（二）管理經(jīng)濟(jì)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(jì)學(xué)像信息經(jīng)濟(jì)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(jì)學(xué)的內(nèi)容。宋華嶺（1999）認(rèn)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(jìn)行靈敏度分析，為項目投資決策提供一種有效的分析方法。現(xiàn)代物流的應(yīng)用之中，王西（2015）詳細(xì)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(jìn)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(jì)學(xué)

在區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)學(xué)是從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度研究區(qū)域經(jīng)濟(jì)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(jì)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(jìn)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(rèn)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(rèn)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(jì)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)。總之，認(rèn)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。