《生命的物理學》:商業活動的存在,是為了幫助我們在地球上「流動」

《生命的物理學》:商業活動的存在,是為了幫助我們在地球上「流動」
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我們想讓你知道的是

當我們睜開眼睛、啟程旅行時,新的景象會不斷衝擊著我們,刺激我們產生新想法,並且引導我們獲得毫無預警的新發現,這稱作「意外發現的事物」(serendipity),是讓我們變得更好的知識泉源。

文:亞德里安・貝贊(Adrian Bejan)

節約是一種未來動力與運動的儲蓄。當燃料在A地的消耗量比A地所需的運動更多時,過剩的運動會被轉換到對運動有需求的B地。用貨幣學的語言來說,物質流動的紀錄可以用下列方式描述:B在A處存放票據,其代表著當A處需要增加運動而不想燃燒燃料時,A處可以接受來自其他運動生產者所產生的運動。如果我們用這些術語來檢視交易行為,就可以瞭解貨幣發明所帶來的實際效應,以及為什麼金錢和資本積累(capital accumulation)會自然地發生。

這些設計的改變具有傳播運動的效應,以傳播到距離產生動力(無論是食物、工作的動物或電力)很遠的地方。這些改變的發生和建構定律中的時間方向是一致的,也就是讓運動更容易流通到全球。有著金錢及資本累積的人類社會,必定發生在沒有金錢及資本累積的社會之後。

無論是河狸或是人類建造水壩,都是希望藉此改變流動。這些水壩屬於我們和海狸,水壩是無法自行建造的。不同於隨機倒下的樹幹,只是個會暫時阻擋河流的障礙物,最終會被整個流域移走,水壩代表著渠道化:這是我們的設計,關於如何從多雨地區蒐集「燃料」來供給我們使用,而在水中儲存的燃料是重力位能。水壩和其他的人類設計,讓雨水導入到山谷中的渦輪機,藉由渦輪機所產生的動力移動我們自身和物品。海狸築水壩也是相似的原因:為了要維持牠們的運動,或者說牠們的生命。沒有水壩,雨水會從山丘上流下來,就像熱從森林的大火中直接耗散到四周環境。這無助於動力需求,因此對我們來說毫無意義。相反地,人類的發明物(科技、水車、發電廠)阻斷了水的流失,並因為水壩和渦輪機的流動結構而能從水中抽取出動力,去推動許多運動。

當水流方向錯誤時,也就是水流方向遠離渦輪機,水壩就會造成障礙。水壩的設計是為了將水流導至我們想要的方向,將水往下墜落的動力輸送給我們,並增加我們的運動。阻止水流從側邊溢出和促進縱向水流是同樣的事,這就是「渠道」的意義:沿著渠道容易流動,流出渠道則很困難。當我們在白紙上畫出黑色的渠道時,順著黑線可以連續移動,企圖往垂直方向流動就會遭遇黑白分明般明顯的阻力。

大致上來說,商業活動、法規和人類為生活所建造的渠道(例如電力的生產)沒什麼不同。商業活動、法律和條例是一種規定,可以維持著運送所有人的渠道,對於所有生命與移動的族群是有益的,而且在自由的社會上,會持續變化來讓流動更加順暢(詳見第八章)。

商業活動並非從來往的路人或貨品間榨取錢財。相反地,商業活動是渠道和閥門的開啟工具,這就是為什麼商業活動(像法律、條例和政府)會自然地出現,其存在都是為了幫助我們在地球上的流動——我們的身體、交通工具和萬物。

舉例來說,20世紀初期,福特汽車公司引進生產線,使得每位工人生產的汽車數量驟增。秘訣就在生產線的設計:組裝配件沿著各種管道,在工人的雙手間輸送流轉。在生產線出現之前,工人要在置於工廠地板上的材料間來來回回,而產品也在工人和材料之間來來回回。在生產線出現前後的生產模式,其差別在於材料和工人可以透過優化配置的動線而更快速地移動。

生產線的概念也時常被應用於球類的團體運動,例如在籃球運動中,好的教練會告訴球員:「盡量傳球,因為傳球的速度比球員帶球走更快。」球要傳得又直又遠,並且傳給對的球員。對的球員通常是指球技佳的球員,可以持續移動位置到沒人盯防的區域。好的傳球員可以引導球,變成「球場到籃框」之間的良好渠道(詳見第五章)。

今日,工廠的樓地板面積往往比一般的建物大上許多,在某種意味上,甚至已經擴展到整個世界。多數工廠專精於生產某些零件,少數工廠則專門組裝這些零件。零件的傳輸變得又快又遠,這表示組裝中心與日趨擴展的零件廠範圍間,已經達到平衡。我們可從空中巴士的製造和美國的汽車製造業中看到這樣的形態。

企業外包和全球化是這演化與設計趨勢的現代名稱。這樣的設計趨勢,在過往生產線時代被歌頌的,到了現代工業全球化的時代,卻時常被冠以負面的意涵。

研究與發明(研發)是讓渠道具有更佳演化的另一種說法。研發中的流動是什麼?設計的改變就是研發中的流動。演化一詞代表著自由變化的流動結構之兩個特徵:設計的改變和設計改變的傳播,也就是知識。演化發生在我們的內在(透過學習和思考方式)和外在(透過與同儕合作創造的新事物,幫助地球上每一個人的運動)。創造出新發明之時,我們的運動,即是全球運動的部分,是整體運動的螺絲釘、螺帽和引擎。

研發中的流動,可以從過往的科學演進史一窺究竟。幾何與力學是幫助我們瞭解流動最直接的科學原理。透過數學代數,這些研究方法以更快且更有效率的方式散播出去。緊接著透過數學分析(微積分)的協助,幾何、力學及代數的發展更是如虎添翼。到了現今,我們有了電腦軟體。這些種種都是為了演化的內在流動,為了我們的思考。

若從外部來看知識的傳播,另一個有效的組織慢慢演化出來:從只有一間教室的學校(柏拉圖學院和早期教會)到大學(波隆那大學裡的學生),到圖書館、期刊和現今的網路,將這些排成一列,宛如流動結構的自然序列,讓知識的流動更容易、更長久。這些都讓我們更容易接觸到各式發明,而正是這些發明,讓全球的流動更為順暢通廣。

科學和科技的內外演化方式,也可以經濟和商業活動中的術語來表示,說明為什麼更有效率的商業活動會存留至今。電腦軟體也是一種可以自由變化設計的流動——電腦的程式碼多元,且程式碼的存取也有著階級結構,就像一篇文章裡的字句。有些字被使用的次數比其他的字更加頻繁,而有些字句被修改得更好或更簡潔,有些字則是被創造出來的。想要運用建構定律在軟體發展上,就要掌握它演化的奧秘,善用自由變化的設計:去質疑、去改變、拋開陳見以及重新創造。

階層結構通常與複雜性有關。這兩個詞都是指組織、可理解的流動或表現之物。複雜性也與不確定性有關,因為普遍的觀點認為複雜性的意思就是高度複雜,例如:一個有著數量極為龐大的幾何特徵而無法被描述的模型。這種詮釋從科學上來說是不正確且沒有效益。複雜性是我們感知、描述與觀察物體的方式之一,因此,複雜性是根源於確定性,而非不確定性。此外,我們實質上觀察和描述一個事物的複雜性,顯示了觀察到的複雜性尚屬輕微,並可掌握,而非無法衡量且令人生畏。

將一個自己都不甚了解,更糟的是也無法預測的現象,賦予一個聽起來很科學的名稱,已經成為一種時下的顯學,例如複雜性、亂流、網絡、混沌、異速生長(allometry)等等。這些術語引人注目,因此新世代的作者養成了在不知道這類名詞代表的意義之前,就撰寫了種種關於複雜理論、亂流理論、網絡理論、混沌理論等內容。不知不覺中,理論(預測的能力)的發展從一開始就走偏了。

真正的挑戰是透過回答問題去預測那些看似無關的現象,像是一個物體該有何等的複雜性,又是為什麼?層流何時會開始旋轉,並出現漩渦?何時物體的流動會像血管網絡般複雜?為什麼混沌的特徵有必要出現,並與規律的特徵共存?設計的特徵何時會出現相似性,何時不會?這些特徵是什麼?為什麼它們的出現是必要的?

多樣性和階層結構是大自然流動設計的必要特色。各種流體形塑地表的力道是強弱不一,正如所有河流都會重新塑造地表,但大的河流重新塑造的程度會大於小的河流。高速公路上的貨車比起街道上的轎車能負載更多的重物,貓比老鼠能攜帶更重的物體。經由更大的渠道,先進國家的居民可以攜帶更重的物品移動到更遠的距離。愈大的移動者生存愈久,並且愈快樂,也愈富有。

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圖3.3 自由的社會擁有財富和穩定力。隨著時間,所有國家都在往上(沿著圖1.2中的平分線),意味著演化是朝向更多的自由。要注意底部坐標軸線表示了排名,因此最具競爭力的國家在左方。

一個國家的經濟活動都跟這樣的流動有關,每個年度的國內生產毛額(GDP)正比於在國土上消耗的燃料,而計劃性的燃料消耗與社會自由之間有高度的相關性。我們可看到先進國家,在圖3.3左上角,擁有自由、財富,持續修改法律和維持動力,是「正常」的國家。而右下角,我們看到的是發展中國家,缺乏自由、貧窮且經歷災難性的改變。統計資料顯示的趨勢是一致的,隨著能源使用與國家財富的增加,這些國家也逐步發展出更大的自由度。現在真相大白了,這一切與個人觀點無關,其道理根源於物理學。

相較於被鞭策驅使的人,追求心之所嚮的人發展得更好。每個個體和群體都渴望擁有財富,而財富也渴望擁有生命,也就是運動(源自有目的性地使用燃料),而且渴望擁有更多的自由以移動和改變運動的結構。這就是建構定律如何透過運動和組織,展現於演化的歷史、人類生命的未來之中。

「 勒索使得智者變得愚妄。」《傳道書》7:7

「在天堂之下,沒有一個人不知道奴隸制是不對的。」佛雷德里克.道格拉斯[1]

「人是注定要受自由之苦的;因為一旦被丟進這個世界,他必須要對他所做的每一件事負責。你有權決定要不要賦予生命意義。」尚——保羅.沙特[2]

在《大自然中的設計》一書的最後幾頁,我寫到我的獸醫(父親曾在共產黨屠殺最慘烈的時期,大聲告訴任何一位願意聽他說話的人。他說:「看看狗的眼睛,牠正在告訴你:『不要管我,我想要自由。』」當我在美國演講時,我重說了一遍這個故事,令我印象深刻的是,所有人對於這故事的反應,有如這隻狗要說的彷彿是傳入聾子的耳裡。後來我了解了原因。在美國,狗和人都很自由,沒有任何繩子拴在他們頸上。

自由經濟是由具有目的地消耗燃料來驅動的流動系統,提供所需的動力去推動社會中的每件事物,以維持社會的生機;從需要動力給消化食物的胃,到需要動力來產生靈感的頭腦。資本主義是賦予給這個自然結構的名字,而自然結構是由這世上流動的人與商品所創造,由機器和無數的發明物所產生的動力來驅動。

資本主義的產生是一種自然現象,有益於人類,就像其他和人類有關的自然現象,自火的使用到蓄養動物,到使用金錢、空中交通和電力。

總結來說,人類的生活是一套龐大的脈管系統,有著錯綜複雜的流動,藉由組合各個將燃料和食物轉換成物體之重量位移的機器來驅動。人類生活所帶來的淨效應,是更加劇烈地重新改變全球的樣貌,比起沒有人類時還要劇烈得多。

我們都正在隨著流動嗎?當然是,而且我們每有機會都會這麼做。看看環繞全球的飛行情況,飛機往西飛行時會經過北極圈,避開從西邊飛往東邊的高速氣流所產生的衝擊。飛機往東飛時會行經過較低的緯度,順著高速氣流的方向飛行。全球的空中交通乘著大氣的流動飛行,兩者皆是由「地球引擎」所驅動,當兩者協力流動時,整體的流動會更快更順暢,彼此息息相關。

這現象和地球一樣古老,支流會結合成更大的支流,如此方式可讓其水體更順暢地流動。我們已經從流域的演化和肺氣管與脈管的組織中發現這現象,也可以從人類以船為交通工具的旅程中看到。從最古老的情況開始:一個孤獨的漁夫身處木船上,當他逆流而上時,他會選擇沿著河岸邊划行,因為水流較慢。而當他要順流而下時,漁夫便知道要沿著流速快的地方划行,其位置不一定是在河道中央。

河流的流線類似地球大氣層中的高速氣流,高速氣流是一種以氣體為載體的河流,在相應的「空氣河床」中流動。高速氣流的曲折蜿蜒[3]就像河流一樣,然而氣流的運動比河水的流動快多了,因為「空氣河床」比起硬梆梆的真實河床來得柔順綿軟多了。高速氣流持續扭曲自己,這也是為什麼長途飛行的飛機路徑會一直改變。

當我們睜開眼睛、啟程旅行時,新的景象會不斷衝擊著我們,刺激我們產生新想法,並且引導我們獲得毫無預警的新發現,這稱作「意外發現的事物」(serendipity),是讓我們變得更好的知識泉源。

相關書摘 ▶《生命的物理學》:從工程知識到政治觀念,「通訊」所造成的物理影響無所不在

註釋

[1] Frederick Douglass, What to the Slave Is the Fourth of July?, July 5, 1852.

[2] Jean-Paul Sartre, Being and Nothingness, 1943.

[3] A. Bejan, Convection Heat Transfer, 4th ed. (Hoboken, NJ: Wiley, 2013), ch. 6.

書籍介紹

本文摘錄自《生命的物理學:從生命到經濟消長,讓物理學的建構定律解開演化的祕密》,三采文化出版
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作者:亞德里安・貝贊(Adrian Bejan)
譯者:王志宏、吳育慧

生命與演化,只能用達爾文的演化論來定義?
世界頂尖的能源科學家,顛覆既有的生物學思維,以大膽、創新的觀點揭開萬物演化的奧祕——

獲獎無數的麻省理工學院博士、杜克大學教授亞德里安.貝贊(Adrian Bejan)主張,
這世界的萬事萬物莫不遵從「建構定律」(Constructal law),
無論有生命或無生命,例如河流、風、動物、人類和機器等萬物都在「演化」——改善機制,提高物質流動的效率。
他認為,物理能夠解釋一切演化現象,包括人類文明、經濟活動、體育競賽甚至政治選舉。

從物理學出發,貝贊教授以建構定律的角度,引領你重新觀看這個世界——

  • 生命是什麼?生、死與演化為什麼會發生?
  • 不必擔心世界會失控。為什麼?S-曲線能提供解答。
  • 如何改善能源的供給與經濟?
  • 人類文明如何高效演化?

物理意謂自然法則,「自然」即是萬事萬物,包括生命。
《生命的物理學》藉由生物與非生物的演化,探索一個終極問題:
如何善用能源、文化、經濟,以及周遭事物的資源而讓生命永續生存?
現在很清楚了,答案就是物理學!

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Photo Credit: 三采文化

責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航