在资源有限的星球上,77亿人口的文明何去何从?

在资源有限的星球上,77亿人口的文明何去何从?
2020年02月09日 11:15 新浪科技综合

  文章来源:Nature自然科研

  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。

  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了1000亿倍。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

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