自然辩证法-工程哲学实践教学参考资料2工程生态观学习资料

讲义实践教学资料工程生态观工程活动作为人与自然相互作用的中介，对自然、环境、生态都产生了直接的影响，特别是20世纪下半叶以来，生态环境问题已经日益突出，严重影响了人类的生存质量和可持续发展。人们意识到那种片面强调征服自然的传统的工程观①有很多弊端。当人们欢呼对自然界的胜利的时候，自然又反过来报复了人类。人们愈来愈深刻地认识到必须树立科学的工程生态观，把工程理解为生态循环系统之中的生态社会现象，要做到工程的社会经济功能、科技功能与自然、生态功能相互协调和相互促进。1、传统工程观的反思和工程生态观问题的提出自18世纪的工业革命以来，人们一直都把工程现象理解为是对自然界的改造，是人类征服自然的产物。这种传统工程观是建立在工程具体技术功能和经济功能的片面认识上的，而对工程过程和运行的生态环境缺乏足够的关注，对工程与自然的辩证关系未予深刻反思。在20世纪后半叶，面对生态环境质量迅速恶化的现实，人们在反思传统的工程观局限性的同时也在努力探索一种新的工程生态观。1.1生产过程的单向性与自然界循环性的矛盾自然进化过程中一种生物与另一种生物之间，以及所有生物和周围其他事物之间都有着一种有机的联系。“一种动物的粪便成为土壤细菌的食粮；细菌所分泌出来的东西滋养了植物；植物养育了动物。”这是一种动态的、循环的逻辑。工程体的作用如果有悖于自然逻辑、破坏了正常的生态循环过程，就会出现“自然资源一产品一废弃物”的单向流动。传统的工程观强化了这样一种线性的、单向流动的逻辑：机器生产产品，产品使用后会被丢弃，成为垃圾与废物，不能进一步正常循环。所以，作为传统工程观所支配的工业技术体系在其内在逻辑上具有与自然界的循环性相矛盾的性质。1．2工程技术的机械片面性与自然界的有机多样性的矛盾自然界的有机多样性是深层的秩序或自然生态平衡的反映。近代以来的大规模向自然索取、大规模制造和大规模消费、大规模无序化废弃，以高度受控的工业技术系统方式，建造对自然系统影响强烈的人工系统，而又缺少自我调控与反馈机制，使内在功能不能适应于外在影响因素的变化，这使作为工程活动的产物或结果变成了环境与生态平衡的机械对立物。这种工程活动的机械片面性的直接后果是造成技术社会与自然环境的有机联系的断裂，而且还对生物多样性造成了严重危害，使生物物种锐减，因而直接威胁到人类的生存和可持续发展。1．3工程技术的局部性、短期性与自然界的整体性、持续性的矛盾工程活动以满足人的需要为目的，是一种功能性较强的系统。特定的结构被赋予特定的功能，这些功能不能替代，不可置换，这就是技术的局部性。功能的实现意味着结构的使命实现，在特定的条件下，结构与功能的对应关系越严格，结构被淘汰的可能性就越大，从而形成技术的短期性。人类工程活动规模愈大，往往同时导致技术的某些局部性与短期性的特征就愈多愈严重。这个矛盾的形成是技术与市场分工两种因素协同作用的产物。工业生产的目标与生态环境系统的要求不相吻合，一种柔性的功能体系被一种刚性的结构推向专门化，虚假的“目标”在市场推动下又成为虚假的“需求”。产品的“冗余功能”屡见不鲜。一些产品从制成的那一刻就已经是废物，这是经济与生态的双重不合理。这不仅强化着前两个矛盾，还造成另外的社会效应——人与自然的统一被分工所打破，处于局部技术环节和特定利益链条上的“劳动者”对自身赖以生存的自然失去基本的判断。无论是作为生产者，还是作为消费者，他只能面对自然过程的某一环节。当人们生产时关心的是效益，不考虑环境代价；当人们消费时，关心的是物品的功能，无法确知该物在生产时带来的环境影响。这就导致自然界被分为两个部分——有用的和无用的，有用的“拿来”，无用的“扔掉”。有些人为了“自己”的环境利益可以将污染转移，但这样做的结果常常是既增加了污染又加大了污染治理的难度。传统工程观的基本局限是对于工程与生态的辩证关系作了“单向”的理解，片面地强调工程对于自然的改造和利用，工程的建造缺少来自生态规律的约束和对生态环境的优化，所以，传统工程观是一种脱离生态约束的工程观。在反思传统工程观的局限性的基础上，人们开始探索如何才能树立一种新的工程生态观，要求树立起一种能够正确认识和处理工程活动与生态循环辩证关联的新的工程生态观。2、环境治理对工程观变革的推动20世纪70年代开始的现代环境运动揭示出环境不再仅仅是人类生产活动的舞台，它已经成为一种需要人类理智地出事生产活动、生活活动才能维持其存在的“产品”。“环境生态问题”不再仅仅是“自然问题”，而且它同时也成为了经济社会问题。因为，从静态看，生产活动、生活活动的环境后果成为了一种“标准”；从动态看，环境的维护与改善依赖于人类理智地活动。这就导致了循环经济概念的产生。循环经济是一种以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统增长模式的根本变革。这种理念的形成是人们长期实践、反思和探索的结果。面对污染问题，人们曾经采取“头疼医头，脚疼医脚”的“末端治理”方法。这种方法有很大的局限性。有一些治理污染的过程还会产生二次污染，有的则只是污染的“转移”。20世纪80年代以来，兴起了旨在将污染物消除在生产过程之中的“清洁生产”，这是一种克服“末端治理”局限的具有创造性的保护环境措施。经由“清洁生产”模式的推动，人们的环境治理观念由单纯的污染治理转向从工艺、原料等生产环节着手的污染预防，由对产品制造与使用过程的相互孤立的考察转向关注产品生命周期的环境效应的综合考察，进而形成了对技术系统、生态系统、社会经济系统的综合考虑的循环经济新思路。在传统的经济增长模式中，经济的合理性作为核心的因素，对技术的可行性提出要求，为了满足经济系统的要求，各种技术系统纷纷涌现，接受市场的选择，那些快速占有市场的技术战胜了其他技术。从技术系统内部看，那些最流行的技术并不一定总是最优的技术；从技术与生态的关系看，最流行的技术并不一定是符合生态要求的技术，甚至对环境危害越大的技术越有可能推广。环境生态的标准出现，改变了经济系统与技术系统的关系格局。对工程、工程技术而言，经济的合理性已不再是唯一标准，一些未被大规模推广的新技术的价值有可能被发现，而主流的技术也要在生态的标尺下被重新认识。这是循环经济带给人们的启示，也是我们探讨工程生态观的背景。在循环经济的视野中，人们将对经济活动的经济合理性、技术可行性及生态平衡性进行综合考虑。一个工程过程，消耗资源是必要的，但能否减少；工艺流程有无其他选择、能否进行优化、方案是否唯一；废弃物的形成能否避免、有无再利用的价值等等；这些在传统经济活动中被分割考虑的因素现在必须放在一起进行考虑了。3、生态学的思想启示和工业实践探索3．1生态法则对工程观的启示生态学是研究自然界中生命有机体与其生存环境间的相互关系及其作用规律的科学，它以生物个体、种群、群落、生态系统直到整个生物圈作为研究对象，将生物群落和其生活的环境作为一个互相之间不断地进行物质循环和能量流动的整体来进行研究。生态学的启示可以用巴里·康芒(BanyCommoner)在《封闭的循环》中所概括的四个法则来说明，这四个法则分别是：生态关联——每一种事物都与别的事物相关；生态智慧——自然界所懂得的是最好的；物质不灭——一切事物都必然要有其去向；生态代价——没有免费的午餐(o。以下分别对其进行一些简要的分析。第一个法则是生态关联。现代系统思想通过功能分化、结构有序、动态平衡等角度来认识系统。对于生态系统而言，这意味着一个系统愈复杂愈多样，它的功能就愈完整，愈容易保持平衡，向有序方向演化的可能性也就越大。稳定、平衡与功能多样的生态系统无疑是人类持续发展的基本前提。但人们目前遇到的一个严重问题是生态系统的退化，而生态系统退化的标志之一就是的生物多样性的丧失。生态学家可以有根据地告诉人们在地球上每天有多少种物种灭绝。仅仅从最常见到的景象来看，农业种植结构导致的自然景观的单一性和城乡建设导致的人文景观的趋同性也突出地说明了多样性丧失的程度。生物多样性的丧失常常会减少生态系统的生产力，因而减少自然界向人类提供物质和服务的能力。生物多样性的丧失动摇了生态系统，弱化了生态系统抵御自然灾害及抵抗污染的能力。造成生物多样性丧失的人为原因可以归结为两点：一是对事物的关联度认识不足，二是对系统行为的时滞性缺乏预见。一般地说，笼统地认识到事物的关联性与整体性并不是一件特别困难的事情，所以，即便是在早期朴素的生态观中也已经出现了有关的论述。这里存在和出现的特殊困难在于生态系统具有特殊的复杂性和长期效应的难以预见性。一旦人们将事物分为“有用’’和“无用”时，一些在“当前”不是很紧迫的关联就容易被忽略。在生态学史上，狼对于鹿的种群稳定的积极作用是在狼被大量捕杀后才为人们所认识的。人们逐渐认识到，在生态系统中，不存在无用的事物，只有用途尚未被认识的事物。这不仅是对待自然系统所应有的态度，对待不同的技术所构成的技术群也应持有这种态度——“高技术”与“低技术’’的发展也应保持平衡。正如环境伦理学者利奥波德所说的“保留每一个螺丝和齿轮，是聪明的修理师的首要防范措施”。值得注意的是，事物之间的这种关联是在一定的时间中实现的，这就是系统行为的时滞性。康芒纳在《封闭的循环》中分析了这种复杂系统对环境反应的时间上的滞后性：“在船的体系中，罗盘针是在一秒钟的范围内摆动的，舵手则需要花费几秒钟来做出反应，船则要在数几分钟的时间内才能做出相应的摆动”…·。生态上的每一个步骤也都有一个特有的反应时间。”②这个适应过程意味着对生态系统的变化要有一个较为长期的观察。第二个法则是生态智慧。生态智慧的基本含义是：生命物种，植物、动物、菌藻类都有生存的办法和自我保护的策略，都有一定的适应环境的智慧，有些智慧的精致和神秘，还远不能为人类现有的科学所破译。因而各种生命的生存策略对于各种人工系统的构建都有借鉴意义。自然系统的复杂性是人类认识的难题，而其如何实现自身的平衡更显得奥妙无穷。自然界在进化过程中，有足够的时间和代价，可以不断试探，通过“自然选择”而留下的只能是少数——这实在是一个意味深长的“事实”。工程系统是人工设计的，它的复杂性原则上讲不可能超出理性的范围，但工程系统要在与自然系统相互作用中完善，各种技术环节的匹配同样需要磨合，同样要付出时间和代价。目前的各种工程体系是在大量方案被淘汰后的产物，在这一意义上，工程系统的进化中也有“自然选择”。在这个“自然选择”过程中，有大量的尚未为人所知的因素在起作用。第三个法则是物质不灭。该法则所强调的是，在自然界中是无所谓“废物”这种东西的。在每个自然系统中，由一种有机物所排泄出来的被当作废物的那种东西都会被另一种有机物当作食物而吸收。物质不灭是简单的道理，但近代以来工业化好像使人们忘掉了它。一个产品的形成既要消耗原材料，生产过程要产生环境排放，产品寿命终结后还要以废弃物的形态对自然界造成压力。这是一个有来处，有去处的过程。产业界采用的生命周期评价法就是把产品的环境影响从原料采集直至产品废弃整个过程进行评价的一种方法。这种评价贯穿于产品、工艺和活动的整个生命周期，包括原材料提取与加工，产品制造、运输以及销售，产品的使用、再利用和维护。当前，人们已经认识到生产者的责任不仅是应该提供产品而且还应该对产品退出使用环节后的环境后果负责。1991年德国颁布了《包装条例》，该条例要求产品生产者对其产品的包装容器负责，不允许将公共资金用于包装废物的收集处理。第四个法则是生态代价。应该在分享工程带来福利的同时，对其风险和负面效应保持足够的警惕。现代工程系统在某种程度上已经超越了人类思维所能达到的范围，工程中所包含的技术进步存在着众多的技术风险。人们在发明技术和建构工程时是以对工程技术利益的预测为前提的’，往往会忽视工程技术带来的环境损失。现代工程威力巨大、影响深远，充满了不确定性。而工程的不确定性又带来了对生态可持续发展的背离的可能性。工程系统日益增长的复杂性往往意味着出现误差及由此导致的失败风险增加，同时也意味着技术使用时人为错误引发的风险增加。技术发展应该为自身的调节留下余地。沿着一种技术路线发展的工程系统在环境改变后，其适应性有可能会明显降低。农业生产中，使用化肥增加了产量，但对化肥的过度依赖会降低土地的自身更新能力；对农药的依赖降低了动植物自身的免疫能力；即便是农业机械化这种看起来有百利而无一害的事物也导致了社会生活中不断有技艺失传这一文化学意义上的憾事。3．2工程界目前的实践探索——产业生态学学科的兴起受循环经济潮流的推动，工程界积极从事体现生态法则的工业工程的工作，并形成一系列初见成效的技术措施，形成了以系统分析为核心的方法，以工业代谢分析、生命周期评价、生态设计为手段．，逐步建立起以对产品在整个生命周期内的环境影响进行综合考察的工业生态学理论。3.2.1工业生态学视野中的生命周期是以自然界生命周期的物质能量循环来考察经济系统内产品的物质能量循环的。传统经济学考察产品而不考察排放物、废弃物，考察原材料、产品的价格成本而不考察环境成本，考察工艺过程的技术可行性而忽略其生态合理性。生命周期评价的出现将考察的范围向前延伸至原材料、能源的获得，向后延伸至产品使用、回收以及废弃物的处理。产品的形成既是物质的转化过程，又是伴随着能量消耗的过程。这个过程由原材料的采集开始，直到废弃物被自然界或者其他产品所吸收。作为一种评价方法，生命周期评价贯穿于产品，工艺和消费活动的整个生命周期。产品的形成‘要消耗原材料、生产过程要排放废物、产品寿命终结后还要以废弃物的形态对自然界造成压力——这是一个“有来处，有去处”的过程。通过对“从何处来”和“向何处去”的追问，使人们对产品的环境压力有了较为完整的认识。例如，纸制品与塑料制品相比，如果仅仅从最终产品认识和分析问题，那么，纸制品利于降解，这是利于环境的，但从生命周期的角度看，对于纸制品的考察应从伐木开始，包括木材的运输，造纸生产的污染等环节都应予以考虑，如果这样来认识和分析问题，问题就不那么“简单”了。工业代谢分析就是针对此类问题的一套工业生态学方法。3.2.2工业代谢分析方法(industrialmetabolism)生命周期评价方法从全过程的角度向人们展示了某个产品或者某项工程究竟有多大的环境代价，要进行有利于环境的变革还必须从工业与生态的连接循环机制上寻找出可行的办法。工业代谢分析方法就是这样的方法。“代谢”是一个生物学概念，是指生命体吸收食物排除废物的过程。有机生命体将摄人的营养物质分解成小分子物质以及在体内进行化学反应的同时释放能量，用于形成新的机体原料以及实现自身的生理功能。从这一原理的启发，人们发现，利用生产过程的共生关系，在不同工业部门之间建立有机联系，形成合理的工业结构，实现不同工业部门间物流、能流的优化，既能减少废物的输出，又能提高经济效益。于是就出现了将有共生关系的企业布局在集中的区域以形成生态工业园的设想和试验。3.2.3生态设计真正将生命周期评价和工业代谢分析方法运用于实践的就是生态设计。生态设计(ecologicaldesign)又称为环境设计(designforenvironment)、绿色设计(greendesign．)，是以保护环境与资源为核心的产品设计理念和过程。就产品生命周期全过程而言，应充分考虑产品的环境属性，并将其作为设计目标，既保证产品应有的功能、寿命和质量要求，又满足环境目标要求。目前工程界从不同的层面进行探索，形成了各有侧重的设计理念。例如：以材料环境指标为依据，同时考虑材料的使用对产品生产周期全过程所带来的负面影响的面向材料设计；以方便维修，并且有利于产品废弃后的拆卸回收的模块化设计；以提高操作者工作的有效性，降低体力和脑力消耗为目标的人机工程设计。设计理念是工业过程的长期起作用的因素，其主观性色彩浓厚，对新变化的反应速度快，设计理念的更新，有助于人们寻找出生态理想与技术现实的结合点，从而实现工艺技术的持续改进。工程师们似乎应该放弃那种过分强调产品在外观上标新立异的做法，改变把产品的基本功能与可选扩展功能生硬地捆绑在一起的设计习惯。甚至可以在一定程度上摆脱单纯的经济目标，限制那种把产品使用、安全、环境、维护和废弃成本等置于次要位置甚至有意转移成本的行为。产业生态学研究核心是产业系统与自然系统、经济社会系统之间的相互关系，它考虑产品或工艺的整个生命周期的环境影响，而不是只考虑局部或某个阶段的影响，是一种整体观；产业生态学主要关注未来的生产、使用和再循环技术的潜在环境影响，其研究目标着眼于人类与生态系统的长远利益，追求经济效益、社会效益和生态效益的统一，是一种未来观；产业生态学不仅要考虑人类产业活动对局部地区的环境影响，更要考虑对人类和地球生命支持系统的重大影响，是一种全球观。从宏观看，它是国家产业政策的重要理论依据，即围绕产业发展，如何将生态学的理论与原则融人国家法律、经济和社会发展纲要中，促进国家以及全球生态产业的发展；从中观看，它是企业生态能力建设的主要途径和方法，其中涉及企业的竞争能力、管理水平、规划方案等；从微观看，则是具体产品和工艺的生态评价与生态设计。对于工程界至少可以有以下启示：第一，工业共生关系是客观存在的，在一定条件下，对不同工业部门的整合也是可能的。分离的工业布局存在着非生态共存和不经济的双重缺陷，合理的时一空共生关系可以取得环境与经济的双赢。第二，系统行为是整体的属性，不应该将它机械地还原为个体层次，可持续是整个经济技术系统的目标，脱离整体而求局部的可持续是不全面的，甚至有时是会发生误导作用的，离开对上游原料和下游废弃物环境压力的考察对一个产品的环境影响进行估计是片面的，同样在分离的条件下确定某种产品、工艺或者某个企业是“环境友好”的也是不恰当的。第三，预防问题比解决问题更重要。环境问题有长期性、潜在性，以及认识上的专业化的特点，对于可能出现的问题，如果专业人员不能预见，一般公众更难顾及。要避免工程系统对环境造成额外的负担，必须对其各个环节进行综合评价，必须依靠专业人员的能力发现改进的机会。如环境伦理学者利奥波德所说的：一项决策“只有当它有助于维护生物共同体的完整和稳定时，它才是正确的，反之，它就是错误的”。第四，观念转变影响更深远、更根本。技术是一种理性的机巧，如果能够在工程中用生态价值理性指导工具理性的机巧，用之得当就可以化腐朽为神奇。工程设计思路的绿色化比任何具体的单项环保措施的效应都更强。4、工程生态观的基本思想工程生态观是在人类工程活动剧烈，技术手段多样，自然环境又变得脆弱的背景下理性反思的产物，这里既有对技术滥用的担忧，也有对合理利用技术的期望，更有对工程、技术、生态一体化设计的理想追求。我们在此将其基本思想概括为以下四个方面。4．1工程与生态环境相协调的思想无论工程的效果怎样，它只能是“自然一人一社会”大系统中的一个角色；无论工程的成就如何，它总不能超出规律的约束。利用工程手段改变自然，满足人类的需求的同时，必须看到这种活动具有多重后果的特征。工程活动作为人与自然相互作用的中介，对自然的影响具有最直接效果，出于单纯经济利益的工程建造活动导致的生态环境问题已经严重影响人类的生存质量，也极大地影响和制约着经济、社会和环境的可持续发展。所以，工程活动的生态效应引起人们的高度注意，人们开始反思传统的工程观和工程建造的科学性和合理性问题。传统的工程观强调人类主动干预自然，征服自然，片面理解工程与生态关系，忽视人和人类活动与自然的协调共生，造成了全球性生态危机。今天人类应该树立科学的工程生态观，对人类工程活动的后果作多重分析，尤其是加强对工程建构的潜在后果和负面后果的分析，将其作为人类工程建造活动的约束性条件。在认识的价值取向上应当将生态价值和工程价值协调起来，时至今日更应重视和强化工程的生态价值。做到工程的社会经济和科技功能与自然界的生态功能相互协调和相互促进。一方面，工程活动必须顺应和服从生态运动规律，最大限度地减少对生态环境的不良影响。另一方面，工程活动要在认识生态运动规律的基础上通过利用生态运动规律去改善和优化生态环境。总之，工程生态观的最基本的思想就是尊重自然，承认自然存在的合理性和价值，在工程活动中把工程事物作为自然生态循环的一个环节。4．2工程与生态环境优化的思想既然人类工程活动会对环境造成后果，人们就应当以对这些后果负责的态度，形成新的工程观，去指导工程活动进行环境优化和环境再造。工程活动对环境影响最为直接，所以，工程活动的参与者应自觉负起环境改变的责任。这不仅是包括了对环境破坏的责任，更多和更重要的是对环境重建和环境优化的期待。从自然生态系统自身循环来看，任何工程活动都会干扰和影响自然生态自我运行。然而，这种干扰和影响并非在任何情况下都是破坏性和负面性的。一方面，在深入研究和分析认识生态系统的运行规律和约束条件的基础上，进行符合生态循环规律的工程活动，将工程活动的负面影响控制在自然生态系统可以吸收消化的自我调节的限度之内，从而保证自然生态系统的良性循环。例如，依山而建的生态野生动物园，既满足了人们的观赏需求，又保证了动物的天性和环境的自然状态。另一方面，人类工程活动经过与自然生态互动，可能产生破坏生态环境的同时，也会使人们积累起对生态的知识和利用生态规律调整和保护自然生态环境的理念、方法和途径，不仅可以利用新的理念和技术去改善和消除人类工程活动已经造成的破坏，也可以通过工程活动对自然生态系统自身的盲目性、破坏性加以因势利导，为我所用，从而使工程活动在追求经济社会利益的同时能和自然生态系统良性循环之间保持恰当的协调，有目的地将工程活动融入自然生态循环中，以改善和优化生态环境。在工程活动中，工程师的主体性最为突出。在生态观的指引下，他们能在工程受益者的需求与环境承载力之间、在经济效益与环境成本之间、在环境现状和环境优化之间进行权衡，也能以专业的眼光寻求解决工程与生态环境优化问题的出路。4．3工程与生态技术循环思想在工程能否为人类营造一个可靠的未来这一问题上，向来有乐观主义与悲观主义的分歧。而比较科学的态度应当是相信技术并依赖工程的力量重建人与自然关系的和谐，相信随着科学技术的发展进步，不断的工程创新能解决工程带来的