宏观经济的热力学循环分析
本帖最后由 moonlee 于 2012-10-15 09:51 编辑大概在两年前，我开始尝试着去了解社会是如何运行，经济是如何发展，各行各业是如何组织生产并进行分工协作的。但是对于经济学，我完全是个小白，面对“砖家们”的各种“砖业”词汇，很是头大。幸好多年的理工科教育，让本人学习了另外一种分析问题的方法，我想这种方法对于社会经济问题也是有一定程度的适用性的。当然，不得不说的是，人类的经济社会是一个非常复杂的系统，而我所谓的分析，也只不过是结合自身知识结构的一种助记方法，勉为其难的称其为分析，真是有些大言不惭。 人类社会需要不断的运转，就需要不断地提供能源和动力，正是火，煤炭，蒸汽燃气动力和电力等能量来源和利用方式的进步，使得人类远离茹毛饮血的蒙昧时代，推动工业革命并促进生活生产的发展。然而大部分能量源诸如太阳能，煤炭，石油和核能要为人类所利用，一般需要先转变成热能，再通过热力循环转变成可供人们生产活动的机械能和电能。工程热力学正是研究热能与机械能之间相互转换规律及应用的一门工程学科，可以说它是和我们的生活息息相关的。那有的人就要问了，一门研究能量转换的工程学科，怎么能用来分析人们的经济活动呢？这个疑问是合情理的，其实，我只是用热力学中的很小部分即热力循环过程来模拟经济系统的运行，还远远未达到建立一个理论来进行分析的程度。 好了，言归正传，首先呢，让我们介绍一下热力学中一种常用的循环——朗肯循环，这也是实际蒸汽动力循环的基础，我们也将会以该循环为模板来分析经济运行过程。蒸汽动力循环，顾名思义，就是以水及水蒸气作为工质的热力循环，蒸汽机和热电厂均是以该循环为原理进行工作的。人们在生活中可以发现两个很常见的现象：一个是水经过加热会变成蒸汽，另一个就是风吹过风车会使风车转动。没错，这两个现象就是朗肯循环的原理。如图所示，4-5-6-1过程：水在锅炉中定压吸热，气化成饱和蒸汽，饱和蒸汽再经过热器，吸热升温变成过热蒸汽；然后高温高压的蒸汽在汽轮机内膨胀做功，如过程1-2所示；从汽轮机排出的做功后的乏汽在冷凝器内冷凝，并向冷却水放热，相应于过程2-3；最后3-4过程为凝结水在给水泵内的压缩过程，压力升高后的水再次进入锅炉完成循环。图中横纵坐标就是水的状态参数，其中P、V、T、S分别表示压力，比体积，温度和熵，通俗地讲，这四项就是水蒸汽的压强，分布区域或者充盈区域，温度以及混乱程度。 http://i.6.cn/cvbnm/ea/14/46/fda341715570f3f6735131a6ca820585.jpghttp://i.6.cn/cvbnm/47/85/db/b63aa9b2f09d8a20c0a92e4ce6d0d885.jpg 图1 朗肯循环及其装置流程示意图 反观经济运行过程，作为推动社会运行的主要媒介——具有流动性的资金，也循环往复地经历着一个从集中到分散再集中的过程。因此，能不能按照普通的热力循环来模拟资金的这一过程呢，事实证明是可行的。首先仿照水的状态参数来相应地描述资金的状态，此时P,V,T,S就分别表示资金的压力（名称有待商榷），充盈区域，投资热度以及熵，其中资金的压力表示资金往外扩张的一种倾向，压力越大，往外扩张能力越强；资金的充盈区域表示资金的分布面，相同数量的资金其充盈区域越大，表示资金的分布越广，就越倾向于均匀化分布；资金的投资热度表示资金在其所有者手中的投资欲望，其欲望越强，表示投资热度越高；资金的熵，表示资金在社会中分布的无序性及不确定性。 在图1中有6各个点，我们分别将其状态描述如下。1点，如图所示，表示资金处于高压，充盈区域大，投资热度最大和混乱程度大的状态，相应于经济系统中，是指资金在各行各业的借贷方如创业家、国企相关部门和工厂主手中即将用于工业生产的状态。点2表示资金处于低压，充盈区域大，投资热度小和混乱程度大的状态，也就是资金已经流到从事各生产性行业的劳动者手中。点3表示资金处于低压，充盈区域小，投资热度小和相对有序的状态，该状态表示资金已经通过各种形式流到银行、保险公司和税收部门。点4表示资金处于高压，充盈区域小，投资热度小和相对有序的状态，该状态资金仍然处于大型金融机构或国家财政部门，但是资金已经得到有效的整合。点5表示资金处于高压，充盈区域小，投资热度大和混乱程度相对小的状态，该点表示资金已经处于国家财政或者金融机构的投资部门里。点6表示资金处于高压，充盈区域大，投资热度大和混乱程度大的状态，该状态与5类似。 让我们把各个点连接起来，就能看到这么一个过程：首先4-5-6-1，资金在国家财政及银行等金融机构中，处于政府刺激经济发展的欲望、金融机构食利的欲望以及生产行业里企业家赚钱的欲望这三把火的烘烤下，逐渐从储蓄或税收部门中的低投资热度变成了各生产性行业借贷方手中的高投资热度，同时资金的分布区域也变广，从单纯的金融机构流向了各行各业。然后，高投资热度和高压的资金涌向各行各业，从支柱产业和高端行业向边缘产业和低端行业蔓延，驱动处于各生产性行业的人民群众进行生产劳动，创造了社会赖以生存和发展的物质财富，如过程1-2所示，这就像高温高压的蒸汽进入汽轮机，在汽轮机内各级叶片间膨胀穿梭，推动汽轮机做功并发电一样。投资到各行各业的钱终于流到了各种行业的产业工人手中，变成了类似于乏汽的低投资热度的资金，并且分布区域极广，呈现一片混乱的局面，这正是点2所处的状态，然后人们为了满足自身的物质及精神需求，必须进行一定的消费（这也是资金不可能膨胀到零投资热度的原因），此时资金大部分在第三产业内流动，并且越来越集中到此行业的巨头手中，当消费越强时，资金也就会越集中，这个过程便是图示的2-3。第三产业巨头的资金及少部分未参与消费的资金通过储蓄，保险、购买国债或者纳税等各种方式，流入金融机构或国家财政部门手中，资金再一次集中，这就是图示的3-4过程。此时资金已经完成了所有状态的转变，这个循环中间所包围的区域便是整个过程的输出功了，体现在经济中就是人们创造的总财富与消费所耗损的财富之差，而消费所耗损的财富在热力循环中就是可用能损失，消费水平就对应于热力系统的环境温度了。 对应于流程示意图中的热力设备，我们可以做出如下对应关系：给水泵类似于存款吸纳部门和税收部门；锅炉、过热器分别对应于银行投资部门和财政部门，国企领导部门、创业家和工厂主等，大名鼎鼎的国家发改委应该也有部分起着类似的职能；汽轮机就是各个生产性行业如工业和农业；冷凝器就是消费行业，主要存在于第三产业。可以看到，金融机构或国家财税部门占据整个循环的两个过程，因此是非常重要的，而且它们起的作用是类似的，可以说如果没有这两个部门，就无法组织起社会性的大生产；工农业的作用如汽轮机一样，处于动力系统的心脏地位，因此一个国家经济要想持续健康发展，必须有强大的工农业来支撑；冷凝器对应的消费行业是完成闭式循环的必须过程，正如冷凝效果的好坏极大地影响循环的效率一样，消费的充分与否也极大影响着经济循环所能创造的财富量。 按照资金在循环的位置，可以将其分类为：金融资本，产业资本和商业资本，基本上可以将其分别对应到锅炉过热器，汽轮机和冷凝器上。资金在完成一次循环时，也就是完成了从金融资本转变为产业资本，再转变为商业资本，最后变回金融资本的过程，与蒸汽动力循环中，水的状态由液态变为过饱和蒸汽，在变为乏汽，最后冷凝回到液态的过程极为类似。前面提到过，金融机构和财政部门相当于锅炉，锅炉是什么？锅炉是蒸汽动力系统的原动力所在，因此金融机构的贪婪和国家政府对于发展经济的决心是一个经济系统能快速发展的保证，而且二者的职能是可以相互替代的，这也是为什么一个国家即使在金融不发达的情况下，只要有政府正确的引导，也能步入经济快速发展的轨道。而为了增加做功，在蒸汽动力系统中一般会设置过热器，目的是将蒸汽加热到更高的温度，相应地，经济系统里国企领导部门、创业家和工厂主的存在，也使得资金的投资热度大幅升高，当然也使创造财富的过程更加高效，因此一个社会必须要有大量的实业家，如果在自然经济中未能孕育出数量众多的创业家和工厂主，通过行政手段形成的大型国企领导也能起到类似作用，这就是为何新中国能通过行政手段建立颇为完善的工业体系，而许多走资本主义道路的发展中国家依然跛着脚走路。事实上，老牌资本主义国家也是得益于多年来累积起来的众多实业家。 汽轮机有着动力之源的美称，相对应地，恩格斯有句名言说道，劳动和自然界一起才是财富的源泉，自然界为劳动提供材料，劳动把材料变成财富。如果我们把汽轮机的转动比喻成劳动的话，汽轮机所拖动的发电机就是自然界了，正是汽轮机与发电机的组合产生了动力循环的产品——电力，这和劳动与自然界的结合创造财富的过程是如此的类似。因此各个生产性的产业的确是财富之源，而奋斗在这些产业的群众，主要是工人和农民，是真正的财富直接创造者，理应像汽轮机受到优待一样得到社会更多的尊重和认可。而如何优化工农业的产业结构，就像如何优化汽轮机的内部结构一样，对减少损失，创造更多的财富有着很大的促进作用。 消费是满足人类物质和精神生活的主要过程，客观地，它还是一个将混乱的广泛分布的资金重新积聚的过程，正如凝汽器将排汽冷凝成水供锅炉重新使用一样，然而，冷凝器还具有在汽轮机建立真空和维持真空的作用，如果没有凝汽器与汽轮机入口之间的压力差，汽轮机无法做功，同样的，如果没有消费的驱动作用，劳动也是完全无法组织起来的。因此，虽然消费是对财富的损耗，但是不管从人本角度上还是资本角度上讲，一个良好的社会消费，可以促进资金顺利的回流，并且驱动更多更大规模的劳动，使得经济社会完全运转起来，并且源源不断地创造财富。 从以上陈述可以看到，国家的经济系统和蒸汽动力循环系统具有很大的相似性，但是有一点非常明显的区别就是：财富的分配问题。在热力发电厂中，汽轮机所做的功，除了少部分耗散以及必要的工厂用电外，大部分作为产品输送到国民经济的各个部门。然而在人类社会中，情况就大不相同了，除了社会公共财富之外，大部分财富被少部人或者组织占有，而广大的劳动者和各个产业的参与者只是得到了维持基本生活消费的财富。因此，各个国家会有风起云涌的罢工和游行，这都是对这种财富分配方法的不满。还有一个比较隐秘的区别就是，在物理过程中，水工质仅仅是一种传递和承载能量的媒介，不会因为它停留在锅炉的时间稍微长一些，就认为水工质归锅炉所有，然而，人类社会中，资金，除了作为一个组织社会性大生产的媒介外，由于私有制的盛行以及人类自私的本性，人们习惯性地将钱当做自己的固定资产，因此银行往往将存入其中的资金以一种合法的方式据为己有，甚至政府的财税部门也参与这样的抢劫，活生生将一个社会财富的管理者和流通者扮演成了社会财富的强盗。 至此，我们已经成功地用朗肯循环来模拟经济系统的运行，当然每个经济系统各不相同，这种模拟只是具有某种相关性。现在我们就可以用热力循环的分析方法来分析经济社会中的某些问题了，甚至可以依照改善热力系统效率的方法对应地来进行改善社会经济的决策的选择。 作为一个例子，对网络盛传的一句颇有争议的话进行分析：中国的贫富差距大吗？中国的贫富差距还不够大，只有拉大差距，社会才能进步，和谐社会才能有希望。据说这话出自著名经济专家厉以宁之口。普通人一看这句话，肯定是暴跳如雷，然而，理智告诉人们，事实没那么简单。首先，必须承认的是，一定的财富梯度是刺激社会竞争的有效手段，但是过大的贫富差距肯定会带来很多社会问题，因为人毕竟不是机器；再者，一般来讲，热力循环中热端与冷源间的温差越大，系统做得功越多。此原理反应在经济系统中，可以表述为：资金在高端产业的投资热度与普通民众消费资金的投资热度之间差距越大，带动的社会生产越强劲，社会财富生产得越多，相应地社会越进步。必须注意的是，如果把这个规则理解成为拉大社会的贫富差距，社会才会进步，这就是典型的概念偷换了。因为资本能作为财富创造的要素，主要不在于其积聚属性，而在于其媒介作用，而且投资热度的差距不是资金多少的差距，事实上投资热度的差距可以通过延长产业链来增加。相应地，我们可以把厉教授的话翻译到热力循环系统中，那就是：这个热力系统锅炉与凝汽器之间的水多少差距大吗？该系统锅炉中的水比凝汽器的水多得不多，只有拉大这两者之间水量的差距，才能做更多的功。这显然会让行业内人士笑掉大牙了，因此厉教授的这番言论是很荒谬的。 最后，不管是热力系统也好，还是国家的经济系统也好，各个过程和设备在整个循环中都是缺一不可的，如果哪一个环节出现重大问题，势必影响整个系统的正常工作（笔者认为前苏联过分依赖重工业而使生活消费未能与社会经济协调发展，也是其解体的诱因之一），正如我们不能认为锅炉比汽轮机更重要一样，社会也不能推崇银行家而贬低产业劳动者和服务工作者。工程师们可以通过设计更高效的设备和改进循环的参数来增加热力系统的效率和做功能力，同样地，在经济社会里，管理者们也可以通过对各个行业和部门的调配，使得经济系统更加优化，从而创造更多的财富，使社会更加进步。我们要不厌其烦的强调分配问题，虽然它也只是经济系统优化中的一个问题，但它是至关重要的，因为只有解决好分配问题，才能使系统持续健康地运行，才能让广大群众真正享受自己劳动的成果，这也是人和机器的最大区别。国家管理者们必须意识到，资本和金钱仅仅是手段，而不是目的，真正的目的只有两个，一个是让人们过上更加富足的生活，另一个是让国家和民族在世界上更有地位和尊严。
杯具啊，贴不了图片，只能麻烦去找度娘了...
兄台好。
您这没有图，真是很难理解啊，呵呵。
茶馆里面的IT高手出来帮忙啦。
纯支持 哈，火电厂的 王希 发表于 2012-10-13 22:45 static/image/common/back.gif
哈，火电厂的
是啊，看来茶馆工科生不多啊 jerrod 发表于 2012-10-13 20:09 static/image/common/back.gif
兄台好。
您这没有图，真是很难理解啊，呵呵。
http://www1.freep.cn/
这个免费上传图站
先把图压缩到200K以下；然后上传，然后复制图片链接，然后粘帖到茶馆发帖栏的“图片链接”里。
OK 支持原创。
不是权限的原因。。。在茶馆贴图可参见：
图床贴图扫盲贴
http://www.sychaguan.com/forum.php?mod=viewthread&tid=2013&extra=page%3D1
我原本想帮你上图的，不过帖里的链接好像不对，不能不开。。。
物质对应起来了，工作介质是水（资本）的话，能量是什么呢？ 本帖最后由 我不吃青椒 于 2012-10-15 20:14 编辑
按照楼主这个模型应该不会发生经济危机的，所以这个模型不全面，不能符合真实情况。我说我的观点，希望能给楼主带来一些新的思路。现在经济危机的实质表现在自产不能自销，而不能被社会消化的产品（产业资本）拥塞在资源循环的回路上。当充当介质的金融资本被这些产品堵住了运行的道路，不断损耗能量后，唯一的办法就只有通过加大压力，以冲击商业资本为代价，来保证循环的继续。我们都知道这是个死结，而这个死结最后必然导致整个经济循环的崩溃。
其实这个过程与市场多一点还是市场多一点，根本没有关系。因为计划经济的危机是个人的效率低下传导到全社会，这个成本由全社会承担，而由此拖垮了社会资源分配模式。市场经济的危机在于，部分不能被社会消费的产品在经济循环中阻滞正常资本流动，从而拖垮社会资源分配模式。本质是一样的。我们以前的问题在于，要求这两个模式中起关键作用的活塞（要么是市场，要么是政府）必须是绝对刚性的材料。也就是要求他们有绝对的理性与公义。而后的一切制度都建立在这个错误假设下，通过不断的打补丁来为继。
如果我们要突破这个瓶颈就必须有一个装置识别出固体，并且让它流动起来。所以这个问题留给了楼主，在楼主的领域里，如果锅炉里熬着成千上万种稀奇古怪的东西组成的液体（见到任何已知的物质都起化学反应，包括这种液体自己都在不断的结块，形成固体废物），怎么在不停止运行的情况下除垢。不管是谁，能在这个问题上取得成功，就能为人类社会的大变革提供足的理论依据。
我不吃青椒 发表于 2012-10-15 20:12 static/image/common/back.gif
按照楼主这个模型应该不会发生经济危机的，所以这个模型不全面，不能符合真实情况。我说我的观点，希望能给 ...
兄台眼光很犀利啊，我会借鉴你的思路继续深入思考的。谢谢你的指点 楼主的模型呢 我觉的基于这个结构计划经济也是可行的，问题是你如何评定价值，两个人投入同样的劳动时间生产出来的产品，怎么进行评价，如果市场逻辑下，那么是基于选择和交换的，我付出一份货币选择了A，他把市场占光了B就没有生存空间，最后消灭不被认可的一方完成扩张，然后失业人口再进行新的社会分配，但是如果产品直接分配下去，那就不行这里面有个经济运行效率的问题，而且不能简单根据产量来比较，因为人需求有一定程度的发散性，这就是经济模型不同于物理模型的地方，最基础的假设就不稳定，难以量化。 实际的问题还是在分配的过程中有了变化。
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