在能量演变的长河中
反思文明的发展——读《能量与文明》
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◎林颐
比尔·盖茨每年都会在自己的网站上分享自己的书单。在2017年的年度推荐里，有本书名叫《Energy and Civilization: A History》，中译版即《能量与文明》。比尔·盖茨认为：“斯米尔深入而广泛地解释了人类将能量转化为热、光和运动的能力方面的创新，是如何在过去一万年中推动我们的文化和经济进步的。”这句话高度概括了该书的主要内容和核心观点。
作者瓦茨拉夫·斯米尔是加拿大曼尼托巴大学杰出荣休教授，是一位享誉全球的科学家、历史学家和政策研究者，经常现身世界经济论坛和气候变化国际圆桌会议，在能源、环境、食品、人口、经济、历史和公共政策等方面均有突出建树。早在1993年7月，斯米尔就完成了备受欢迎的《世界历史中的能量》一书，自那以后，斯米尔陆续出版了9本能量问题专著和12本能量问题跨学科著作，《能量与文明》是他的集大成之作。
世界唯一的硬通货
“能量是唯一通用的货币。”斯米尔在全书开篇就亮出观点，立场鲜明，层层推进。如果离开了将太阳能转化为有机物并释放氧气的光合作用，地球上的生命将不可能存在。斯米尔引述理查德·亚当斯所言，认为历史的运行方式尽管无法预测，但必然呈现出一种结构或组织，这种结构或组织一定符合其能量组成。也就是说，人类依靠这种能量转化来生存，且依靠更多能量流动来发展文明。
所以，斯米尔敏锐地抓住了“能量”的概念，作为理解人类文明发展的关键线索。为了证明这个“唯一”性，斯米尔融合了历史、文化、经济、物理等领域的大量材料和数据，尽可能缜密地论证他的观点，开启经济思想范式带给人们的根本转变。
斯米尔认为，能量有诸多形式，但需要在不同形式之间进行转化才能达到特定目的。所有能量转化都以第一原理为基础。各种形式的能量都可以转化为热能，在这些转化过程中没有能量损失，就是能量守恒定律，即热力学第一定律。但当我们沿着转化链不断前进，潜在有用功将逐渐减少。这种无法回避的现实构成了热力学第二定律，与有用能量的损失相关联的度量被称为“熵”。斯米尔指出，虽然宇宙的能量是恒定的，但是熵的耗散将导致复杂性的损失，在任何封闭系统中产生更大的无序性和同质性。
简单地说，根据能量守恒定律，人类所消耗的热能，自然界会以其他的能量方式加以转换或重新生成，但问题是假如消耗过快，那么这种损失就来不及补充，进而造成不可逆转的单向状态。
斯米尔在第一章总论中强调了能量守恒定律的历史学意义。在他的世界观中，熵处于一个关键地位。人类社会的发展依赖于能量和动力，而能量与动力的使用必然会带来熵耗散，文明的内在辩证法就是两者之间永恒的反馈回路。如果这条回路能够保持畅通，人与自然就处于和谐的状态，反之，就会陷入危机。为了证明这一点，斯米尔在接下来的正文中，展示了能量的需求和使用在历史上留下的强大印记。斯米尔同时指出，这些决定基本演化的因素中，有许多细节、顺序和后果或许只能通过理解人类动机和偏好，或者通过承认那些令人惊讶的、看似无法解释的选择来进行解释。
人类的起源与能量演化
这些选择的第一项，就是人的演化。人类与其他灵长类动物的最大区别就是直立行走。然而，仅靠自然选择无法创造直立行走这样的行为，因为直立行走未必具有足够的生物力学优势足以让自然选中。然而，一旦直立行走出现了，就引发了一系列巨大的进化调整。直立行走解放了人类的双臂，可以制造和使用工具，也解放了嘴和牙齿，语言逐渐形成，这些进化又需要强大的大脑来支持，于是人类大脑的能量消耗达到了黑猩猩的3倍，脑指数的提升又带来社会复杂性的增加，人类社会最终形成。
只有严格地审视人类的起源，然后再从能量的角度来研讨人类这个物种的行为方式，我们才能真正平衡而客观地理解人类与众不同的生存方式。
在采集和狩猎时代，人类需要的能量主要依靠自己的体力从外部获得。火的使用和烹饪技术的发明，让人类意识到能量带来的益处。为了使能量能够长期保持稳定供应，大约在公元前3500年，两河流域出现了农耕文明，然后印度河流域和中国黄河长江流域也步入了农业社会。大规模、集中化的运河灌溉，系统地促进了农业生产的迅速发展。比采集和狩猎复杂得多的农业体系需要大量劳动力运用新技术去建立和维护水利基础设施，于是畜力、风力、水力得到了应用，剩余的谷物也被贮存起来经历再分配，人类阶层开始出现分化。这个时代的能源体制就这样催生了国家的诞生，以及维持道路、货币、市场、贸易、城市生活、官僚机构等方面的相应运转。
在古代文明时代和农业文明时代，人类和自然处于相对和谐的阶段，几千年来，维持人类社会所需的原动力和燃料一直没有大的改变，但人类智慧的神奇创造力，使得它们的作用得到了充分的发挥。在书中，作者用很多配图直观地展示了各类机器的发明。比如，在14世纪早期发明的中国槽碓，就是一种由流水驱动的简单杠杆；还有汉代时流行的独轮手推车、装置简单却极其实用的滑轮组等发明，这些无不显示了中国古代璀璨的科技成就。欧洲和其他国家的卧式绞轮、踏车、立式水车、帆船、供暖和照明，直至近代自行车等发明，也展示了人类利用自然界能源的多种方式。
进入工业文明时代之后，整个社会的物质流动速度迅速加快，生物质燃料和家畜劳动力被化石燃料迅速取代。这个变化被斯米尔称为“伟大转变”。煤炭的开采和蒸汽机使用，推动了印刷术、工厂和航海、铁路运输的发展，石油和内燃机推动了动力革命，新的通信、能源和运输模式让全球化成为了可能。瓦特的蒸汽机、狄塞尔的内燃机、法拉第的电磁感应、爱迪生的电灯、特斯拉的发电机……斯米尔选择了这几个最具世界级影响力的技术创新来说明能量快速增长的规模。
与这些“伟大转变”相伴随的是能量使用的大幅增长。斯米尔用一系列数据材料直观展现了增长的速率。从1810年到1910年，煤炭开采量增长了100倍，原油开采量增长了约300倍；在整个20世纪，全球化石能源开采总量增长了14倍，能量供应效率与1900年相比，增长了30倍以上。
人们相信，使用更多能量总会得到回报，但是情况并不总是如此。斯米尔指出，经济增长和能量使用的增长只应被视为确保更好生活质量的手段。在美国，能量消耗非常高，生活质量指标却极低。美国新生儿在2013年的死亡率为6.6％。，世界排名第31；美国儿童的阅读得分只比平均分略高，大幅落后于西方富裕国家。这些敏感指标都说明，美国的高能量消耗与确保更好的生活质量之间存在偏差。
警惕能量过度使用
新能量世界的基础已经打牢，以化石燃料为能量的经济体见证了前所未有的增长，但是现代社会的高能量消耗也带来了多重负面影响。比如，丰富的食物供应量带来的惊人浪费，以及它所导致的让人惊诧的超重和肥胖比例；如果说起初电器的使用解放了家务，但是随着能量使用量的不断增加，效益开始呈现趋缓甚至递减。
化石燃料大量消耗的同时带来了严重的环境污染，自然界的恢复能力远远无法应对人类快速增长的能量需求。斯米尔提交了一份工业时代的熵账单，从气候、资源、战争、核武器、致命病原体、城市化等多个方面讨论了能量过度使用的后果与隐患。现代社会的高能量消耗如此惊人，这不能不让人对超负荷的生态系统产生忧虑，如果社会经济进步的结果换来是的熵值持续快速增加，如果熵值消耗的缺口无限扩大到能量不及转换和补充，那么人类的未来命运是否终将以毁灭作为代价呢？
在《生物学文明论》一书里，日本学者本川达雄提出了“将时间作为环境问题考虑”的观点。本川达雄认为商业的本质就是“使用大量能源来缩短时间”，现代人的时间流逝速度比远古时代的人类要快几十倍，人们用这种方式无限地加快了生活的速度，然而现代人的身体无法跟上这飞快的时间，这就造成了“社会时间与身体时间的严重背离”。所以，就算经济增长，人们却常常感觉不到幸福，反而是觉得“更忙了”。在20世纪晚期，以贾雷德·戴蒙德为代表的环境史学家集中发声，强调人类社会与自然界的密切联系。2014年，伊丽莎白·科尔伯特出版的《大灭绝时代》指出，“当世界改变的速率快于物种适应的速率时，这些物种大多会崩溃。”人类现在已经走到了严峻的关口。
这些著作表明，一种全新的文明观正在兴起并引发越来越多的关注。人类自诞生以来就一直为生存和更好的未来而努力。随着文明的演进，人类与自然的关系存在失控的风险。当这个宇宙不断扩展、熵值不断增长时，我们的星球必定会做出自主的抗拒反应，为此人类必须做出改变。《能量与文明》借鉴了历史学界“年鉴学派”以量化评估为基础的写作方法，同时始终保持明确的问题意识和社会关怀，以其磅礴的气势、鲜明的论调、丰富的论据、清晰的逻辑，成为与这些经典可堪比肩的21世纪的宣言，并为政策经略提供参考依据。
