一、
美国能源署统计，1650年到2009年的美国能源消耗，年增长率为2.9%。
你可能觉得，2.9%不是一个很高的增长率。某种程度确实如此，1949年到2019年的七十年间，中国用电量增长了1978倍，折算为年增长率是11.5%。
那么看上去，2.9%的增长似乎比较温和。
但是，加州大学的一个物理学家不这样想。他提出了一个无人问过的问题：如果人类继续以这种速度，生产和消耗能源，那会发生什么事？
下面，我就介绍他的计算结果。我不知道他的计算对不对，但是我觉得他的思路没错。
他后来写了一本书，叫做《一颗有限星球的能源和人类欲望》（ Energy and Human Ambitions on a Finite Planet），网上免费下载。书里有详细的计算过程，感兴趣的朋友可以去看。
二、
他首先假定，全世界的能源增长率是每年2.3%。这样比较容易计算，这个速度正好等于每一百年增长10倍。
以这个速度，一百年后的2122年，全世界的能源是今天的10倍；两百年后的2222年，是今天的100倍。
那么，问题就来了。人类怎样才能在两百年内，将能源扩大到今天的100倍？
化石能源是不可能的，太阳能倒是有可能。根据维基百科，一小时内到达地球的太阳能，比人类当前一年消耗的能量还要多。
如果我们充分利用太阳能，确实可能把能源扩大到今天的100倍。但是那样的话，地球的每一寸陆地都必须铺设太阳能板。
计算表明，2.3%的增长率保持400年，地球的所有表面（包括海洋）都必须铺设太阳能板；保持1350年，人类需要的能源将等于整个太阳的能量；保持2500年，等于整个银河系的能量。
这显然是不可能的。但是，即使不考虑遥远的将来，只在今后几十年保持2.3%的能源增长率，人类也会遇到一个严重的问题：散热。
三、
物理学告诉我们，能量只要做功，就必然会产生热量。
人类消耗越来越多的能源，不可避免会产生更多的热量，地球的散热问题也就越来越严重。
地球主要通过红外线，向宇宙空间辐射散热。但是，温室气体的增长，阻碍了红外线离开大气层，越来越多的热量因此留在了地球表面，使得全球变暖。
人类产生的热量越多，留在地球表面的热量也就越多，温室气体让这个问题变得更严重了。所以，全球变暖的程度与人类的能源消耗是正相关的。
2020年，全球的平均气温约为14.9℃。如果能源增长率保持2.3%，350年后，全球平均气温会达到体温37℃，450年后达到水的沸点100℃，750年后达到钢铁的熔点1500℃，950年后达到太阳表面的温度5500℃。
这是完全合理的：如果人类在地球上产生与太阳相当的能量，那么地球表面一定也有太阳表面的温度，何况地球比太阳小得多。
四、
联合国预计，全球平均气温如果上升4.5度，一半的物种有灭绝的风险。气温继续上升，人类也可能灭绝。
所以，2.3%的能源增长率再保持一两百年，地球的散热问题，就会让人类面临生存危机。
大家可以这样想，人类现在的能源消耗，已经让夏季气温上升到40度。如果一百年后，能源消耗变成现在的10倍，那时的气温会升高到多少度？
结论显然就是，能源不可能长期保持2.3%的增长率。按照目前的能源增长率，留给人类的时间，已经很少了， 很可能在一百年内，人类就不得不停止能源的增长，以缓解地球的散热问题。
能源增长与经济增长是强相关的。因此，在一百年内，人类的经济增长可能也会停滞。
最理想的情况是，到了那时，全世界人口已经开始减少，也就不需要那么多能源了，生活水平也不会有大幅下降。
五、
理想归理想，现实状况却是，全世界目前对能源有迫切需求，而且还有加速的迹象。
哈佛大学今年有一个研究，估算全世界还需要多少台空调。
他们发现，生活在世界上最热地区有28亿人，随着气温上升，这些人都需要空调。但是，目前其中只有大约8%的人家中有空调，其他人都盼望尽快用上空调。
[图片说明] 空调是印度人最想要的家用电器。
哈佛大学估计，2050年时，需要空调的人口比例，德国是92%，美国是96%，印度和印度尼西亚则是99%。
美国目前的空调普及率是90%，所以再给6%的人装空调就可以了。但是，印度和印度尼西亚的空调普及率，现在分别是5%和9%，这意味着，需要给超过90%的人装空调。
这两个国家都是人口大国，印尼有2.7亿人，印度有14亿人，为所有人装空调，需要的能源将是一个天文数字。
因此未来几十年，全球能源肯定会快速增长，以满足空调的需求。 政府不得不加大能源供应，因为空调不再是奢侈品了，而是维生的必需设备，否则高温会出人命。
六、
这就是人类面临的严峻局面：能源增加，导致气温上升；气温上升，又需要更多的能源来降温，从而形成恶性循环。
就像上面说的，人类的能源增长期，可能只剩下未来一百年了。人类社会如何在这么短的时间内，一边经受全球变暖，一边实现经济转型，减少能源消耗，实在是一条不乐观的未知之路。
（完）
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发表日期： 2022年7月27日
