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第五部 大加速 在变暖的世界中加速变革1815年至2008年（第2页）

▲人均能源使用量（吉焦人年）：全新世和人类世。

▲预期寿命（年）：全新世和人类世。

▲最大定居点的规模（千人）：全新世和人类世。数据来自莫里斯《为什么当下西方统治世界》，第632页。

人类世的根源

环境史学家约翰·麦克尼尔（JohnMeill）提出：“几个重大转变推动我们进入人类世，但最大的转变是采用化石燃料和1750年以来能源使用的飞跃。”

要解释这些变化，我们需要在整个人类历史的背景下考察它们。人类世是由创新驱动的：新技术，以及组织人类社会、开发生物圈的资源和能量流动的新方法。没有其他物种能像智人那样创新；事实上，创新可能是人类作为一个物种最显著的特征。我们的技术创造力很大程度上要归功于人类的语言。在过去几十万年的某个时期，我们的祖先发展出了如此高效的语言形式，将他们与近亲大猩猩区别开来，他们可以在许多世代之间分享和积累新的想法和信息。随着不断的积累，新的想法和新的信息给了人类管理周边环境的新方法。因此，尽管经历了许多逆转和困境，我们物种的集体生态力量在人类历史的进程中得到了增强。在地球40亿年的生命史上，没有其他任何物种显示出通过集体学习进行持续创新的能力。在这些方面，唯有根据人类的特征才能理解人类世，这些特征最晚出现在20万年前的智人身上（可参阅第一章和第二章）。

随着更多有关周围环境的信息日积月累，我们祖先对流经生物圈的能源和资源控制得越来越多。本章追踪的每一次迁移都依赖于创新，因为每次进入新环境，人类都需要新的技术、新的环境知识和新的生存方法。例如，冰河时代的西伯利亚人必须知道如何捕猎猛犸象，如何用猛犸象皮制作保暖的衣物和住所，如何将肉埋在永冻土中，以及如何雕刻象牙。

但创新的速度和后果却大相径庭。在某些时代，创新慢得几乎难以察觉；今天，没有人会错过它。一些创新是次要的；而另一些则是革命性的。弓箭和狩猎技术的改进在当地就很重要。但有一些创新改变了游戏规则，它们开启了人类历史的新道路。它们在技术上像黄金般珍贵。人类语言的出现是这样的巨变，农业技术也是如此，在过去一万年中，农业技术出现在世界许多地区。农业被视为一项巨大的创新，因为它让农民获得了更多流经生物圈的能量。农民改变了他们的环境，从而增加了他们可利用物种的产量，如牛或小麦；同时减少了他们不需要的物种的产量，如杂草和老鼠。他们通过这种方式获得的能量最终来自植物光合作用吸收的阳光。农业使人类得以利用更多的流经生物圈的古老的光合作用能量。

这一变化是革命性的。人类可以生产更多的食物，燃烧更多的木柴，并通过驯养动物获取更多畜力。随着能源使用量日渐增长、人口飙升，以及人们生活的日益多样化，更多的想法得以交流碰撞，致使创新本身也在加速。这些变化产生了在过去5000年的大部分时间内主导人类历史的农业文明。随着对能源控制的日益增强，人口也在增长，城市的规模、国家和帝国的实力、有组织的宗教领域以及贸易公司的财富与权力随之增长。

公元1500年以后，人类开始在整个地球上交换思想、商品和财富，创新的步伐再次加快，还有投资创新的意愿不断增强。最近的一项估算表明，在过去的200年里，全球贸易额增长了6000多倍。其中大西洋地区的加速最快，因为欧洲水手和贸易商在寻找进入亚洲和印度洋这一巨大市场的机会时，最先发现了如何环球航行。对第一批全球贸易网络的控制，使欧洲企业和政府能够优先接触到巨量的财富和思想流动，这些流动是通过将各地连接起来而产生的——这些地方在人类历史上大部分时间里相互隔绝。欧洲学者邂逅新的星球、新的国家、新的民族和新的宗教。新信息引发了对传统宗教和知识的质疑，并为宇宙学、地理学、物理学和生物学中的新观念奠定了现代科学的根基。

通过这些方式，创新在日益全球化的世界中加速发展。新的财富给欧洲的科学、工程和商业注入了活力，创造了卡尔·马克思所说的第一个“资本主义”社会。全球市场也产生了激烈竞争，鼓励政府和企业家进行创新，以便在生产和销售上胜过竞争对手。这些成果包括商业资本和智力资本，正是它们给欧洲社会带来了工业革命。

然而，尽管创新速度加快，但有理由认为增长终会停滞，因为农业社会能够利用的能源总量是有限的。农业文明依赖于通过光合作用获取能源和食物供给。其能量来自以农场农产品喂养的人和家畜的劳动，以及林地木柴的燃烧；小部分来自风和水。因此，管理能源意味着管理人或家畜（如马和牛）的艰苦劳动，且以这种方式动员的工作量（即使增加踏板和踏车等机械装置）也受到可耕地数量和年收获规模的限制。

几个世纪前，一些社会已经达到了可利用能源的极限。亚当·斯密等经济学家认为，随着能量流动的减少，经济增长将会停滞。最终，工资会下降，人口也会下降，社会将面临所有其他生物在填补其缝隙时所面临的制约。

1750—1900年：人类世的突破性技术

与全新世一样，人类世也是始于改变游戏规则的创新，然后释放了大量新的能量流。

在18世纪，企业家和发明家偶然发现可以利用数亿年来在化石燃料中积累和储存的能量流。下图展示了自1850年以来人类的能源使用情况，显示了化石燃料的变革性作用。1850年，生物质（木柴燃料以及人类和家畜劳动）仍然能够满足人类大部分的能源需求。2000年，生物质仅占人类能源使用的九分之一左右，而大多数能源来自化石燃料：煤、石油和天然气。无法想象没有化石燃料，当今世界会是什么样子。

关键的突破很难实现，因为如何有效利用化石燃料并非轻而易举。煤、石油和天然气在许多社会中都很常见，渗入里海周围土壤的石油以沥青的形式被用来堵住船只，或者以**的形式用作药物，或者偶尔被焚烧用以照明；天然气也是如此。石油可能是“希腊火”的成分之一，这是拜占庭海军在海战中使用的一种高度易燃的材料。在中国宋代，木炭短缺的铁匠大量使用煤炭生产武器和盔甲用铁。但事实证明，他们对煤炭的依赖是暂时的，因为大多数煤炭来自中国北方，这超出了宋朝控制的核心区域。

很长一段时间以来，化石燃料无足轻重，这里面有诸多原因。大多数煤、石油和天然气深埋地下，而且煤和石油很脏，难以用传统技术利用它们。但正如我们所见，世界许多地方的政府和企业家正在海外的陆地或距离他们本土偏远的地方寻找新的粮食和能源来源。在寻求廉价能源的创业投资者的支持下，这项研究最终将实现重大突破。

▲自1850年以来人类的能源使用情况，该图显示了化石燃料的变革性作用。

这些突破是在欧洲实现的，欧洲现在是世界上商业和智力最具活力的地区。英国位于欧亚大陆西北部的小岛之上，有着雄心勃勃的政府、充满活力的经济和遍布全球的贸易网络。但早在16世纪，它就饱受木材和土地短缺的困扰，木材价格上涨迅速。与美洲和波罗的海地区的贸易填补了部分缺口，同时更高效的作物轮作，改良的育种方式，以及通过排挤小农户建立起的规模更大、更商业化的农场，都提高了土地生产力。与此同时，自新石器时代以来就一直用于取暖的煤炭，在英国储量丰富且较易获得。到16世纪，英国的面包师、酿酒师、砖瓦匠和玻璃匠开始用煤取暖，而且越来越多的普通家庭也纷纷效仿——尽管燃烧的煤会产生难闻的烟雾[17世纪末，日记作家约翰·伊夫林（JohnEvelyn）把伦敦比作“埃特纳火山（Mouna）、火神宫廷……或者地狱的郊区”]。开采煤炭之所以成为可能，是因为北英格兰是延伸到德国的地质带的一部分，那里的煤层接近地表（约翰·麦克尼尔称之为“石炭纪的新月沃地”）。许多英国煤矿靠近河流，因此其煤炭可以很便宜地沿海岸运至伦敦。

▲1884年，美国游客威廉·里丁（WilliamRideing）在画作中称，按照谢菲尔德（Sheffield）的标准，这是“非常晴朗的一天”。工厂是“早期人类世的典型制造机构”。

到1750年，煤炭已为英格兰和威尔士提供了相当于430万英亩（约174。0万公顷，约占两地总面积的13%）林地的能源；到1800年，煤炭提供了相当于1100万英亩（445。2万公顷，约占两地总面积的25%）林地的能源。它已经成为英国厂商最重要的取暖燃料来源，在一些历史学家看来，这使英国成为一个“典型化石能源经济体”。如果仅仅依靠林地能源，伦敦不可能发展成为世界上最大的城市之一。以煤炭为燃料的工业提供了就业机会，鼓励早婚并提高了生育率。能源短缺、充满活力并快速增长的人口和经济，以及容易获得的煤炭，确保了对煤炭和相关行业的投资不断增加，从而产生了更有效地开采和使用煤炭的强大驱动力。这些因素与18世纪时弥漫于许多欧洲社会日益高涨的科学精神相结合，有助于解释关键性的突破为何会发生在18世纪的英国。

关键就在于找到使煤炭不仅能产生热量，还能产生机械能的方法：驱动纺织机、泵或滑轮，甚至为马车或船只提供动力。在18世纪早期，许多煤炭生产商已经开始使用以煤为燃料的纽科门（Newen）蒸汽机，在矿井日渐变深的时候，将其中的水抽出来。但纽科门蒸汽机的效率太低，在煤矿以外无法使用——因为煤矿的煤很便宜。纽科门蒸汽机有一个单缸，蒸汽从燃煤锅炉中泵入，然后冷却形成部分真空，从而牵引一个活塞，带动泵工作，但持续加热和冷却的效率极低，需大量的煤与水。

许多工程师试图改进纽科门蒸汽机。其中的佼佼者当属詹姆斯·瓦特，他是一位技艺精湛的苏格兰乐器制造商，与当时顶尖的工程师、修理工、自然哲学家和企业家们关系密切。瓦特在1760年遇到了他的第一台蒸汽机，他当时被要求修理一台纽科门蒸汽机，这台纽科门蒸汽机的低效令他深感震惊。在1765年一个星期天的下午，他在散步中灵光一闪，意识到该如何改进它：“有个想法跃入了我的脑海，因为蒸汽是一个弹性的形体，它会冲进真空，如果汽缸和能量耗尽的容器之间得以联通，蒸汽就会冲进去，而且可能在没有冷却汽缸的情况下凝结在那里……我还没有走出高尔夫球馆，整件事就已心中有底了。”

瓦特建立了一个成功的工作模型，但他花费数年时间做了大量改进、争取资金支持以及学习许多前沿工程技术，才制造了一个成功且完善的版本。他在1769年获得了第一项专利，潜在的具有革命性的蒸汽机的消息很快就传开了，这表明许多国家对生产和使用新能源的需求在不断增加。在全球化的世界里，瓦特甚至得到了去俄罗斯工作的机会。1776年，在伯明翰（Birmingham）企业家马修·博尔顿（MatthewBoulton）的资金和工程支持下，瓦特制造了一台蒸汽机，这台蒸汽机可以将蒸汽释放到单独的冷凝器中冷却，这样主缸就可以保持高温。

▲瓦特蒸汽机：对发明家来说，这种技术产品是启发性和创造性洞察力的产物。

这是一个关键性的突破。瓦特蒸汽机是第一批突破地域限制、提供廉价机械动力的由化石燃料驱动的机器，他和博尔顿知道它们将有一个巨大的市场。1776年，博尔顿对约翰逊博士（DrJohnson）的传记作者包斯威尔（Boswell）说：“先生，我在这里出售的是全世界都渴望拥有的东西——动力。”到1800年，英国大约有500台的发动机在运转，蒸汽开始挑战水力，成为英国迅速扩大的棉纺厂最有效的驱动力。到19世纪30年代末，蒸汽已成为英国工业的主要动力来源。

除了帆船，以前从未有过如此强大的动力。在1750年，一个农民拉着两匹马犁地，只能控制大约1000瓦的动力，即使是一辆四轮马车也只能产生不超过2500瓦的动力。

虽然“马力”是由詹姆斯·瓦特提出的，但其命名并非偶然。在化石燃料革命之前，犁和马车是最有力的一般原动机。即使是最早的瓦特蒸汽机也能提供更大的功率——在7000到10000瓦（10到15马力）——而且在改进之后其功率很快增加。在接下来的两个世纪里，原动机的力量会成倍增长。到1850年，英国蒸汽机车的司机控制着20万瓦的机车，今天日本子弹头列车的司机控制着大约1300万瓦的列车，而波音747或空客380的机长控制着1亿瓦的客机——这是一个拥有两匹马的农民所能获得功率的10万倍。

表11。21700—2000年不同的动力源以及相应的输出功率

数据来源：瓦茨拉夫·斯米尔，《能源新世界》（ANewWorldy），《剑桥世界史》（CambridgeWorldHistory），第7版，第1卷，第173页。