在资源有限的星球上，77亿人口的文明何去何从？
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原文作者：Melanie Moses
Vaclav Smil的新书探讨了在资源有限的地球上使用能源的代价，Melanie Moses对此深表赞赏。
如今的农产量比一百年前高很多，但是能耗也很大。来源：Paulo Fridman/Bloomberg via Getty
在7万年的时间里，智人从行将灭绝的数千名狩猎采集者演变成了77亿人口。在《增长》这本书中，Vaclav Smil解释了随着人类从环境中采集能源的能力逐步增强，人类最终如何走向全球：粮食来自植物，劳力来自动物，能量来自化石燃料。通过支配地球的资源，人类文明得到了发展。Smil的研究覆盖能源、人口和环境变化等多个方面，他直击了在有限的地球上实现增长的代价。这个代价是高昂的：大地、空气和水被污染；原野消失；大气中二氧化碳含量不断上升。
相关图书
《增长：从微生物到大都市》
（ Growth: From Microorganisms to Megacities）
作者：Vaclav Smil
出版社：麻省理工学院出版社（2019年）
他认为大多数关于增长的经济学预测，忽略了生态资源有限这一事实。经济学家们强调，有效利用资源可以在不增加能耗的情况下实现增长。Smil也不否认能源效率已有提高。
比如，他详述了现代农业单位产量如何增长为一个世纪前的10倍。但是这10倍的增长是90倍的能源输入带动的，其中包括消耗石油的农机、灌溉所需的电力以及化肥的生产。如果将这些错综复杂的因素考虑在内，农业高效的假面就被摘下了：如今单位粮食产出需要耗费的化石燃料越来越多。
在业已拥挤的地球上，我们处理这个问题的方法主要是靠增加耕地面积。2019年，政府间气候变化专门委员会发布了一份报告——《气候变化与土地》（Climate Change and Land），指出人类快要无地可用了：人类已经改变了70%无冰覆盖的地表，大多数被用于种植作物或者养殖牲畜。
随着草原和森林被改造成了农田，大地不再是储存碳和维持生态多样性的原野。人类的历史是创新和提高效率的历史，但是也是无休止掠夺地球资源的历史。有没有一种能在不依赖过度消费的前提下，使人类走向繁荣幸福的方法呢？
《增长》的看法并不乐观：我们这个物种不断增长的能耗和一个可持续的未来，这二者之间的关系没有办法调和。Smil的分析主要聚焦于一些简单的方程，这些方程被用于模拟增长，以及增长背后的能耗、物质以及生物原理。他收集了大量案例，那些看起来毫无关联的系统都是由小发展到大，在经历了指数级的快速增长后进入平台期。但这些模型的预测准确性往往不高。
在某些情况下，发展的轨迹急转直下。录像带和CD的历史就是如此，而它们也无力回天。但是也有反例，比如美国的石油工业从20世纪70年代开始衰退，但是随着水力压裂技术在十年前的发展，又“起死回生”。2018年，它超越了50年高位。Smil反复向我们表明，漂亮的模型无法预言未来的种种。
他指出，在数学建模的假设之下暗藏着一些无法回避的事实：能量守恒定律，地球资源有限，这些资源被转化为生产力的数学约束。有鉴于此，每25年增加20亿的人口，是无法持续的。
随着能耗增加，人均GDP以及预期寿命增加了，出生率和婴儿死亡率则下降了。Smil承认，厘清因果关系、发现关联事件背后的驱动因素是一件很困难的事。但是他提出，能源是人类无比复杂的现代文明的基础，文明的运转离不开能源。每个新生儿降生，每比特信息被传输，每个原材料被移动，都要耗费能源。
为了计算人类能耗，《增长》引用了Smil 的其他书。据他估计，我们的狩猎采集祖先人均消耗的食物和炭火能量相当于每年5-6吉焦。而现在高收入国家的人均能耗是这个数字的50倍，其中大多来自化石燃料。我们把这种能源变成了比古时候快100倍的旅行速度、厉害数千倍的武器以及近乎无穷增长的存储信息。
从投资回报来看，结果不错，但是Smil对“技术乐观者”的观点持怀疑态度。技术乐观者认为，要解决人类的问题，得靠提高效率，减少原材料在经济生产中的占比，或者靠信息技术。他回顾了智能手机、笔记本电脑电池以及超级计算机等技术，它们的增长符合摩尔定律——每2年计算能力就会翻番。他认为这种指数级增长不会解决环境危机。
根据Smil的估计，从真空管诞生算起，计算的成本已经下降至千亿分之一。但是他并不认为这种“高效”能将我们从地球危机中解救出来。他打趣道，社交媒体 “有力地证明沟通的数量和质量成反比”。我们最伟大的技术革新到目前为止并没有减少我们对地球的影响，有些甚至加剧了。
Smil尤其怀疑的一点是，指数级自我完善的人工智能奇点的到来，能够挽回人类增长带来的不利影响。AI符合Smil描述的人类历史的规律：产生了更强大的武器和更多的信息，但没有减少对资源的破坏。
但是，看起来利用AI和其他计算技术来解决全球问题是合理的选择，这些技术已经让许多科学学科实现了革新，它们可以激发创新，找到经济和技术解决方案。太阳能以及其他类型的可再生能源是否能快速发展，最终使人类走向可持续发展的未来，Smil对此着墨寥寥。到目前为止，太阳能的效率符合类似摩尔规律的增长趋势，而价格则不断下跌。
《增长》呼吁我们用不同的视角看待问题。提高可再生能源的效率；增加经济激励以促进人们采用可再生能源；最大程度减少环境恶化；以及改善不断膨胀的人口的生活，要在这几个方面取得平衡，就一定需要不同的视角。我们面临着生死奇点：这颗星球推动了人类文明的伟大发展，但是就快要弹尽粮绝了。
原文以Computing a hard limit on growth为标题发表在2019年9月16日的《自然》书籍与艺术上
© nature
Nature|doi:10.1038/d41586-019-02716-z
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