我讀丨《能量與文明》：能量在歷史發(fā)展中的作用
在思考歷史發(fā)展的動力時，通常采用還原論的思維方式。有人認為，物質運動推動歷史前進；另有人認為，精神力量促進歷史進化。毫無疑問，這兩派觀點都體現出二元論的對立思考方式，但如果要繼續(xù)深入一步進行綜合探究的話，就會發(fā)現物質和精神背后都隱含著共同的因素，那就是能量。沒有能量就不會有現實世界的物質和精神，沒有進行能量轉換的原動力就不會有作為物質和精神統(tǒng)一體的人的進化，自然也不會有文明的發(fā)生和發(fā)展。然而，這么說并不意味著能量決定論，而是要把能量視為歷史發(fā)展的必要條件，同時在與其他多種因素相互作用的進程中推動歷史發(fā)展。在這個進程中，歷史和文明能夠達到的高度和擴張的范圍，在很大程度上取決于對能源的利用和利用的效率。
能量或能源史在1990年代以前主要是科技史研究關注的領域。科技史研究在發(fā)展進程中逐漸形成了兩條分析路徑，分別是內史和外史。所謂內史，就是從學科內部的演進建構科技史的脈絡和框架；所謂外史，就是從促進科技發(fā)展的外部因素著手建構大科技史，即把科技和社會經濟政治融為一體的歷史。顯然，前者似乎更專業(yè)化，主要是由對學科史感興趣的科技人員編撰的，讀者主要是專業(yè)人員；后者似乎更通識化，主要是由對科技史感興趣的歷史學者編撰，主要面向大眾讀者。應該說，這兩種取向各有利弊。進入1990年代后，環(huán)境史學者開始關注能源史研究，最直接的動因來自對環(huán)境污染的深層次探究。現代環(huán)境污染和生態(tài)破壞都與科技存在密不可分的關系，化石能源的利用在其中發(fā)揮著明顯的、重要作用。溫室氣體排放主要是由燃燒化石能源造成的，毀林和生物多樣性損失通過借助于化石能源驅動的鏈鋸和運輸工具得以愈演愈烈。然而，能源史并不是只有化石燃料的發(fā)掘和使用，向前追溯是肌力、畜力、風力和水力的使用，向后延展是核能和可再生能源的使用。與此相應，歷史和文明也在不斷升級和進化。于是，能量或能源與歷史和文明發(fā)展的關系史就成為環(huán)境史關注的重點。2006年，第一代環(huán)境史學家中最具世界眼光的杰出代表阿爾弗雷德.克羅斯比出版了《人類能源史：危機與希望》，簡明扼要地回顧了能源史發(fā)展的三個階段，即太陽的賞賜、化石能源時代和第三個千年之交的能源，指出我們現在的生活方式是不正常的和不可持續(xù)的，面對能源的有限性或即將失去太陽能量的載體，我們或許能夠從歷史中得到走出困境的啟示。從英文版書名看，作者顯然想表達兩個意思，一是人類是太陽之子，深受太陽的恩惠，因為一切能源都來自太陽；二是人類對能源的貪婪，正是這種過度利用打造了文明，也種下了文明發(fā)生危機的種子。從中外文書名的差異可以看出對能源史的不同理解和立場。2017年，專研能源史的瓦克拉夫·斯米爾出版了集大成的著作《能量與文明》，從縱向和橫向兩個方面立體分析了能量與文明的復雜關系，解構了一些約定俗成的常識。然而，與克羅斯比的書一樣，斯米爾的書名的中英文也呈現出不同。斯米爾書的英文版有個副標題——“一部歷史”，但中文版并沒有翻譯出來。這反映了斯米爾實際上想從歷史的角度探討能量與文明的關系，或者說，他把能量與文明的關系歷史化了，即通過對不同歷史階段的特點的比較，從縱向上把握能量與文明的關系；同時在第七章通過橫向比較展示這種關系的復雜性。
歷史編撰最主要的方法是敘述。在敘述中建構歷史發(fā)展過程，傳遞對歷史的認識和解釋，進而啟發(fā)讀者汲取歷史的經驗教訓。但是，能源史的編撰除了采用敘述方法之外，還需要定量分析，從而把歷史認識建立在堅實、客觀的基礎上，甚至能夠校正先前流傳的一些似是而非的或者錯誤的結論。進行定性分析之前，需要確定可以一以貫之的標準或指標。標準的設定需要兼顧科學和歷史兩個方面，前者在科技研究中已經相對比較成熟，后者需要從歷史進程中進行提煉，需要兼顧先發(fā)工業(yè)化國家和發(fā)展中國家。另外，這些標準不能單獨使用，因為它只代表某個單項或方面，需要與其它標準合作進行綜合分析。這樣才能克服對歷史進行片面分析的弊端，進而形成既忠實于歷史又超越具體歷史的深刻認識。在《能量與文明》中，作者相繼使用了能量密度、功率密度、能量強度、能量成本、能量回報率等標準，對人類使用能量的效率進行了量化測算和比較，進而改變了一些傳統(tǒng)認識。例如，在傳統(tǒng)的能源史研究中，形成了幾次能源轉換的基本認識和框架，但經過多標準的綜合衡量，發(fā)現并沒有在先前認定的明確時間點上發(fā)生能量替換，相反這些轉變都經歷了長期的過程。在肌力為主的時代，畜力所占份額逐漸增多；在化石能源逐漸成為主導的時代，肌力和畜力并沒有立即退出歷史舞臺，相反，卻與化石能源一起共同推動了新文明的誕生和發(fā)展；在向可再生能源過渡的時代，化石能源也不可能像人們想象的那樣，輕而易舉地退出歷史舞臺，相反，這不但是一個長期的過程，而且各種能源還會相互交織并存，因為能源成本與功率密度并不能與能量密度、能量強度保持一致，因為能源成本還會受到技術閉鎖和路徑依賴的影響。只有把量化衡量標準和歷史因素相結合才能體現能源與文明之間的復雜關系。
能量的流動、存儲與控制受制于熱力學定律，文明的發(fā)展同樣也遵循熱力學定律，但是，文明的演進還有自己的獨特規(guī)律。在尋找能量與文明演進關系的共性時，不能走到另一個極端，即忽略文明的特性。熱力學第一定律表明能量守恒，第二定律表明能量在轉換過程中會損失，即熵值增加。文明史的演進當然是利用能量的結果，也無法沖破宇宙能量所限定的范圍，但是，在能量轉換推動文明進化過程中，并非時時刻刻都能提升能源效率，相反，能源效率往往很低。換言之，文明史在某種程度上、實際上是效率很低的歷史，例如，美國的人均能源使用量很高，但能源成本和能源效率并不高，這反映出文明內部還存在著單純用能量不能解釋的發(fā)展不平衡和不平等問題。造成不平衡和不平等的原因在某種程度上與能源的分布和占有有關，但占有背后的支撐因素是經濟和軍事實力。進而言之，占有能源的多寡并不必然帶來政治發(fā)展的民主化，事實正好相反，最富有化石能源的沙特實行的是君主制，而化石能源匱乏的韓國和日本等實行的是民主制。從這個意義上看，能源是文明發(fā)展的基礎，但在把能源轉換成歷史發(fā)展的動力過程中，人類經濟、社會、政治和思想文化都施加了不可磨滅的影響，從而促使文明走上了多樣化發(fā)展道路，體現出能源與文明的關系是一致性和多樣性統(tǒng)一的特點。
從歷史的延長線上觀察，人類面臨的能源問題不是化石能源的枯竭，而是如何提高能源利用效率。傳統(tǒng)的觀點都認為，能源儲量有限，不同國家和人群的需求幾乎都在增加（發(fā)達國家增速較緩，發(fā)展中國家增速劇烈），這就產生有限供給和無限需求之間的矛盾。解決辦法要么是開發(fā)核能或可再生能源，要么是抑制需求，但是，可再生能源因為開發(fā)成本太高或核能的危險性無法降低到讓人放心的程度而不能成為可行的替代方案，人為降低發(fā)達國家的能源需求或阻撓發(fā)展中國家滿足其利用更多能源的愿望既不可行也不人道。因此，這個方案沒有可行性。不過，通過深入研究就會發(fā)現，這兩種思路都沒有觸及問題的根本。能源史和文明史昭示，能源的有限性不是影響文明發(fā)展的最關鍵因素，真正關鍵的是如何提高各種能源的轉換率。在這個過程中，既要依賴技術進步，又要改善不平等狀況，使能源利用率的提升普惠眾生。換言之，文明與能源的關系中出現的問題，需要主要從文明內部來解決，調整文明發(fā)展不平衡和不平等才是解決能源問題的可行之道。
斯米爾還在綜合先行研究的豐富成果基礎上，從能量史和文明史的視角對世界歷史上的一些重要事件提出了新觀點。工業(yè)革命是世界歷史的一個重要分水嶺，主張地球歷史已經進入人類世的保羅·克魯岑甚至還以瓦特發(fā)明蒸汽機作為劃分人類世和全新世的金釘子。實際上，無論從蒸汽機的發(fā)明和應用過程來看，還是從工業(yè)中肌力和畜力的占比以及化石能源的利用來看，都不能以1769年瓦特通過重新設計將蒸汽機變得更為實用作為工業(yè)革命的起點。實際上，蒸汽機的改進和使用是與采煤業(yè)相互促進、共同發(fā)展的。直到19世紀80年代早期，蒸汽機才代替生物原動力（肌力、畜力、水車和風車）成為工業(yè)化的主要原動力，化石能源代替生物質能源成為工業(yè)化的主要能源基礎。從這個意義上看，工業(yè)革命最先就是一個局部的、局限性很強的歷史現象，其影響只觸及棉紡織業(yè)、采煤和煉鐵等少數產業(yè)，其它領域基本上還停留在前現代狀態(tài)，因此，把那時稱之為工業(yè)革命名不副實，把英國19世紀的經濟增長歸因于蒸汽機的使用更是錯誤的認識。另外，中國在能源史、科技史和文明史上留下了若干難解之謎。例如，在漢代，中國發(fā)明了許多利用畜力、風力和水力的新技術，領先了千年之久；在宋代，中國出現了“早期的工業(yè)革命”，用煤冶鐵的技術和產量都高居世界首位；在明代初期，中國的航海技術和實踐獨步天下。然而，這些技術進步都沒有產生全局性的變革，原因在于能源利用的新技術發(fā)明只有在合適的經濟和社會環(huán)境中才能發(fā)揮應有的作用。沒有強烈的經濟需要和寬松的社會氛圍，新生事物的成長和擴散都難以想象。進而言之，并不是能源富集的地區(qū)就能迅速轉向能源高收益利用，也不是能源短缺的地區(qū)就一定能創(chuàng)立能源成本節(jié)約型經濟和文明。作為經濟和文明發(fā)展基礎的能源，發(fā)揮作用的過程非常復雜，許多非能源因素都參與其中，并發(fā)揮了重要作用。從這個意義上說，“研究能源史，功夫在能源之外”，能源與文明的歷史關系仍是一個需要進一步探索的重要領域。
撰寫歷史、尤其是自古至今的歷史，沒有分期是不可想象的。傳統(tǒng)的歷史分期、能源史分期以及文明史分期，都既有合理性又存在這樣或那樣的問題，而且也不大適合于研究能量與文明的關系史。但是，《能量與文明：一部歷史》的分期并不明朗。如果說第一章“能量與社會”是引子、第七章“世界歷史中的能量”是綜論，那么第二章至六章就是該書的主體。其標題分別是：史前時代的能量；傳統(tǒng)農業(yè)；前工業(yè)社會的原動力和燃料；化石燃料、初級電力和可再生能源；化石燃料文明。顯然，無法從這些標題中觀察到一個統(tǒng)一的分期標準和時間連續(xù)性，而這正是閱讀此書時給人以內容豐富但線索不清的印象的問題所在。
文明是相對于野蠻而言的，是歷史發(fā)展到一定階段的產物。文明包括物質文明和精神文明等，能源與物質文明的關系相對比較直接，也容易理解，但能源與精神文明的關系并不那么直接，也不易理解。斯米爾并沒有對后者做出與它的重要性相符的論述，只是提到腦力勞動和思考的新陳代謝成本與劇烈的肌肉運動相比是非常小的，但要支撐心理發(fā)育和技能習得需要大量的間接能量投入。毫無疑問，能源與精神文明的關系史不但更為復雜和隱蔽，也是具有重要意義的、需要進一步探討的問題。
在能源轉型中，環(huán)境發(fā)揮了重要作用。在肌力、畜力、風力和水力時代，環(huán)境位置限制著文明發(fā)生和擴展的方位；在化石能源和電力時代，位置不再重要，但環(huán)境問題愈演愈烈，對地球環(huán)境系統(tǒng)造成的危害迫使人類不得不尋找環(huán)境友好型能源（可再生能源）及其高效利用方式。顯而易見，化石能源燃燒帶來的環(huán)境問題是促使能源轉型的重要力量，但該書僅僅用了三頁來討論環(huán)境影響，這無論怎么看都顯得有點輕描淡寫。其實，環(huán)境問題不僅僅造成了對人體的損害，還對經濟和社會發(fā)展產生了嚴重負面影響，也引發(fā)了遍及全球的環(huán)境主義運動，從更廣泛意義上推動著文明轉型。從這個意義上說，能源與環(huán)境的關系問題應該成為深入探討能源與文明的關系史中的一個重點。
總之，能源是文明發(fā)展史中的一個牽一發(fā)而動全身的因素，能源與文明的關系史相當復雜，值得深入探索。斯米爾的《能量與文明》對其進行了歷史化處理，呈現了能源與多種非能源因素之間錯綜復雜的關系，勾勒了能源與文明協同演化的全貌。雖然還有一些重要問題需要進一步深化認識，但該書是研究能源史、能源與文明的關系史、文明史時繞不過去的重要著作。