（原標題：在資源有限的星球上，77億人口的文明何去何從？）

文章來源：Nature自然科研

原文作者：Melanie Moses

Vaclav Smil的新書探討了在資源有限的地球上使用能源的代價，Melanie Moses對此深表讚賞。

如今的農產量比一百年前高很多，但是能耗也很大。來源：Paulo Fridman/Bloomberg via Getty

在7萬年的時間裏，智人從行將滅絕的數千名狩獵採集者演變成了77億人口。在《增長》這本書中，Vaclav Smil解釋了隨着人類從環境中採集能源的能力逐步增強，人類最終如何走向全球：糧食來自植物，勞力來自動物，能量來自化石燃料。通過支配地球的資源，人類文明得到了發展。Smil的研究覆蓋能源、人口和環境變化等多個方面，他直擊了在有限的地球上實現增長的代價。這個代價是高昂的：大地、空氣和水被污染；原野消失；大氣中二氧化碳含量不斷上升。

他認爲大多數關於增長的經濟學預測，忽略了生態資源有限這一事實。經濟學家們強調，有效利用資源可以在不增加能耗的情況下實現增長。Smil也不否認能源效率已有提高。

比如，他詳述了現代農業單位產量如何增長爲一個世紀前的10倍。但是這10倍的增長是90倍的能源輸入帶動的，其中包括消耗石油的農機、灌溉所需的電力以及化肥的生產。如果將這些錯綜複雜的因素考慮在內，農業高效的假面就被摘下了：如今單位糧食產出需要耗費的化石燃料越來越多。

在業已擁擠的地球上，我們處理這個問題的方法主要是靠增加耕地面積。2019年，政府間氣候變化專門委員會發布了一份報告——《氣候變化與土地》（Climate Change and Land），指出人類快要無地可用了：人類已經改變了70%無冰覆蓋的地表，大多數被用於種植作物或者養殖牲畜。

隨着草原和森林被改造成了農田，大地不再是儲存碳和維持生態多樣性的原野。人類的歷史是創新和提高效率的歷史，但是也是無休止掠奪地球資源的歷史。有沒有一種能在不依賴過度消費的前提下，使人類走向繁榮幸福的方法呢？

《增長》的看法並不樂觀：我們這個物種不斷增長的能耗和一個可持續的未來，這二者之間的關係沒有辦法調和。Smil的分析主要聚焦於一些簡單的方程，這些方程被用於模擬增長，以及增長背後的能耗、物質以及生物原理。他收集了大量案例，那些看起來毫無關聯的系統都是由小發展到大，在經歷了指數級的快速增長後進入平臺期。但這些模型的預測準確性往往不高。

在某些情況下，發展的軌跡急轉直下。錄像帶和CD的歷史就是如此，而它們也無力迴天。但是也有反例，比如美國的石油工業從20世紀70年代開始衰退，但是隨着水力壓裂技術在十年前的發展，又“起死回生”。2018年，它超越了50年高位。Smil反覆向我們表明，漂亮的模型無法預言未來的種種。

他指出，在數學建模的假設之下暗藏着一些無法迴避的事實：能量守恆定律，地球資源有限，這些資源被轉化爲生產力的數學約束。有鑑於此，每25年增加20億的人口，是無法持續的。

隨着能耗增加，人均GDP以及預期壽命增加了，出生率和嬰兒死亡率則下降了。Smil承認，釐清因果關係、發現關聯事件背後的驅動因素是一件很困難的事。但是他提出，能源是人類無比複雜的現代文明的基礎，文明的運轉離不開能源。每個新生兒降生，每比特信息被傳輸，每個原材料被移動，都要耗費能源。

爲了計算人類能耗，《增長》引用了Smil的其他書。據他估計，我們的狩獵採集祖先人均消耗的食物和炭火能量相當於每年5-6吉焦。而現在高收入國家的人均能耗是這個數字的50倍，其中大多來自化石燃料。我們把這種能源變成了比古時候快100倍的旅行速度、厲害數千倍的武器以及近乎無窮增長的存儲信息。

從投資回報來看，結果不錯，但是Smil對“技術樂觀者”的觀點持懷疑態度。技術樂觀者認爲，要解決人類的問題，得靠提高效率，減少原材料在經濟生產中的佔比，或者靠信息技術。他回顧了智能手機、筆記本電腦電池以及超級計算機等技術，它們的增長符合摩爾定律——每2年計算能力就會翻番。他認爲這種指數級增長不會解決環境危機。

根據Smil的估計，從真空管誕生算起，計算的成本已經下降了1000億倍。但是他並不認爲這種“高效”能將我們從地球危機中解救出來。他打趣道，社交媒體 “有力地證明溝通的數量和質量成反比”。我們最偉大的技術革新到目前爲止並沒有減少我們對地球的影響，有些甚至加劇了。

Smil尤其懷疑的一點是，指數級自我完善的人工智能奇點的到來，能夠挽回人類增長帶來的不利影響。AI符合Smil描述的人類歷史的規律：產生了更強大的武器和更多的信息，但沒有減少對資源的破壞。

但是，看起來利用AI和其他計算技術來解決全球問題是合理的選擇，這些技術已經讓許多科學學科實現了革新，它們可以激發創新，找到經濟和技術解決方案。太陽能以及其他類型的可再生能源是否能快速發展，最終使人類走向可持續發展的未來，Smil對此着墨寥寥。到目前爲止，太陽能的效率符合類似摩爾規律的增長趨勢，而價格則不斷下跌。

《增長》呼籲我們用不同的視角看待問題。提高可再生能源的效率；增加經濟激勵以促進人們採用可再生能源；最大程度減少環境惡化；以及改善不斷膨脹的人口的生活，要在這幾個方面取得平衡，就一定需要不同的視角。我們面臨着生死奇點：這顆星球推動了人類文明的偉大發展，但是就快要彈盡糧絕了。

原文以Computing a hard limit on growth爲標題發表在2019年9月16日的《自然》書籍與藝術上