自然与人-31.6   系统效率问题

李开乐

    摘要：系统运行效率由下列几项决定：系统物质的能量高低、高能物质是否得到有效保护、开放的地方是否最合适、协同规律是否很好发挥作用、能量有否得到有效转换和做功。地球系统协同规律的运作效率很高，又近在人类眼皮底下，很值得我们认识和学习。

    可运行的有序系统都有运行效率问题，这由系统物质的能量高低、高能物质是否得到有效保护、是否在最合适的地方进行开放、协同规律是否很好地发挥作用、能量有否得到有效的转换和做功而无过分浪费等因素所决定。
    要使系统能量能够有效的转换和做功，就必须让协同规律在系统中很好发挥作用，使系统内部的无序运动都转化为有序的运作。星球系统的协同规律发挥作用有三个必要条件，即球心附近的高度不平衡状态、球面的对外开放、从里到面有作为媒质的“流”的存在，这就是有序系统三要素。
    下面就以众人皆知的地球系统为例看看其协同规律是如何运作的。地球在陆地上设置了极厚的隔热层将底下会导热的硬地壳底层覆盖住，又在金属性质的深海地壳层之上面覆盖了很厚的水层，水层之上面再覆盖一层很厚的大气层。这样一来，地球这个封闭系统就变成一间很高效率的巨大工厂了。地壳包住了地球系统的主体，能量最高的物质被保护在球心附近，远离了能量开放口子。在星球自转力学原理的操控下，球内浆液便形成了有序的环流，令两极附近下沉而赤道截面附近上升。在此，协同规律得到了有效地发挥，球心附近因无法停止的热核等反应所不断产生的热能，便被顺畅地传到了低纬度的表面。被作为地球这个大工厂的能量开放口子（似烟囱作用）的低纬度海底，上面所覆盖的水层和大气层，实际上是地球所设置的两层利用余热的机器，又都是高效率的小型开放系统，严格遵守了高效率系统的原则要求。它们虽然都对着太空开放，却又都用“打太极拳”的方式尽量将能量反馈回地球。它们既以海量宽容的大度巨量接收了地球深处上传而来的热能，有效化解了球心附近热能强烈生发的矛盾，又使地球能量的消耗速率很微弱。正因海洋和大气的出色运作，才使得地球与其它行星相比显得年轻。
    地球系统由内因天然主动形成，其协同规律的运作效率很高，又近在人类眼皮底下，很值得我们认识和学习，所以本小节特别再对其做点概括。