(三)地理熵与自然改造
地理学家都同意,地理学是一门认识自然、改造自然的科学。但是千百年来,人们对于自然改造的认识,还只能作为一种矇眬的质的概念去理解,即基本上处于一种无严格标准,无定量描述,无精确评价,无合理预测的不自觉状态。在这种情况下,对世界上一些大型的改造自然工程和措施的评价总是毁誉参半,成功的与失败的概率处于相近的数值,这就为上述的不自觉状态作了恰当的注释。应该承认,人类触动自然的初衷,不能说是不良好的,但有时却会获得截然相反的结果,有时甚至要招致大自然的惩治,这却是始料所不及的。以上现实,常萦绕于地理学家的思索之中,使地理学家不断地想从理论上和方法上攻克地理学上的哥德巴哈猜想。我们在本书中将专辟一章论及此理论体系,同时从地理熵的角度对几个初看简单,实则涉及深厚理论体系的重大课题,如为什么要改造自然?如何衡量地理环境变化的方向与强度?改造自然的终极目标是什么?等等加以探讨。
可以毫不犹疑地指出,人类改造自然的一切措施,都是围绕着如何增加地理环境综合有序性这个中心展开的。这就意味着通过投入一定的能量,加上地理环境本身的自组织能力,以增加区域生产力水平并且保持它,或者尽量减少混乱程度等基本考虑,是实施自然改造的出发点。由此看来,任何改造自然的工程和措施,其本质目的都是力图降低区域地理熵的过程。任何一个地理系统的地理熵值随时间的变化,可以分为两个主要的部分,一部分为地理系统内部的地理熵增大,即在系统内部,由于各个要素的运动所致的组合多样和混乱,产生了无序的增加,它永远为正值;另外一部分为通过地理系统界面与外部环境所进行的交换,以取得外部来的负熵流,以抑制系统本身熵增长的趋向。换言之,改造自然的手段,就是利用有控制的和有目的的外加能量或外加物质,并且充分地协调或发挥系统本身的自组织能力,抑制甚至抵销地理熵的增加值,进而不断地降低系统内部的混乱。很显然,随着地理系统内部有序性的增加,地理熵值的相应变小,直至最佳有序时,此时系统的地理熵为零,达到我们改造自然的终极,而后在此终极目标上保持其稳定性,以便有效地实现自然改造的最高要求。当然,在实际讨论中,改造自然在地理空间上的差异性和在时间过程上的阶段性,使得在实现最终目标时,必须有不同的层次和不同的水平。从而使有序性、地理熵、最小因子限制律、自然平衡论、地理质量说、时空相谐原理等,在一个更大范围的统一性基础上,得到相应的共源解释,为理论地理学的统一基础作出积极的贡献。
仍以水的有序性为例:一个地理区域对水的改造,其目的就在于把降水、系统外的来水、系统内的贮水、蒸发掉的水、流出系统的水,在一种动态平衡的方式下加以协调,使其合理地约束于河道、湖泊以及土壤体、生物体之中。并且在考虑地体的变化、所提供的约束能力等前提下,构成其最佳有序结构状态,达到地理熵最小的目标。这不仅要求能够获得现实条件下的地理熵数值,更要求追索地理熵随时间变化的趋势,以实施人工的调节和控制。
(四)地理熵与相关判别
作为一个强有力的工具,地理熵还表现为能够判断和评价地理事件之间的本质联系程度。当我们从外部考察这个系统时,地理熵将作为对于系统的有序程度的认识,以此判别系统的演化方向和强度;当我们从内部考察这个系统时,地理熵则作为对于该系统稳定性的测度和判别。所有这一切在地理学的研究中,都是十分关键的问题。此外,利用地理熵还可以判别地理事物或地理过程之间的相关程度。通过这样的两两比较,即能对于地理相关序列实行程度排序,并以此为据,决定在某一地理系统中,各种地理表现对于某个特定性质或某个特定过程的贡献率大小。
例如,在地理研究中,常因地表形态(以其高度表示)使某种植被类型缺失。现在欲知这种植被类型的缺失,是否与高出海拔500米的地形有关,从调查可以得到如下数据(注:该地理区域的最高海拔高度为1100米):
本文标题:地理熵(3)
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