“鑽吧，寶貝，鑽！”已成為那些希望生產更多石油和天然氣，並嘲笑石油替代品的人的口號。但很少有人提到獲取石油和天然氣所需的成本——更少有人提到獲取這些資源所需的能源。
查爾斯·霍爾是一位生態學家，在紐約州立大學環境科學與林業學院（位於錫拉丘茲）工作，他畢生的職業生涯都在努力讓同行研究人員和公眾認真審視獲取我們使用的能源所需的能源。他因建立一種名為能源投資回報率（EROI）的衡量標準而受到讚譽，EROI 是能源產出與能源投入的比率。（例如，對於石油，能源產出將是生產的原油，而能源投入將是尋找油藏、鑽井和將石油從地下泵出所需的一切。）霍爾認為，EROI 是一項至關重要的指標，因為它有助於我們瞭解哪些能源是高質量的，哪些不是。
霍爾和他的學生在該領域做了開創性的工作，包括1984 年發表在《科學》雜誌封面上的論文。然而，多年來，人們對該主題的興趣一直低迷。但近期飆升的油價和獲取新供應的日益困難加劇了經濟困難，導致人們對 EROI 的興趣重新燃起。《大眾科學》請霍爾解釋 EROI 的基礎以及它與我們經濟的關係。
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[以下是經過編輯的訪談記錄。]
你自稱是“自然之子”，後來成為了一名生態學家。那麼你是如何提出能源投資回報率（EROI）這個概念的呢？
我有一位令人難以置信的博士生導師，H. T. 奧德姆，他在教堂山的北卡羅來納大學工作。他說：“查理，我認為沒有人從系統角度考慮過魚類洄游。”
我去了北卡羅來納州的海岸，尋找一個可以進行這項研究的地方。我找到了一個：在這個淡水環境中，魚類本不應該洄游，但它們卻瘋狂地洄游。
你從能源使用的角度來研究這個洄游之謎。你是怎麼做的？
我使用自由水氧技術測量了生態系統的生產力。我在上游和下游的五個不同地點進行了測量，發現了一些非常清晰的模式。隨著你向上遊走，魚類可獲得的能量變得更加集中，我由此提出了一個理論，即魚類會洄游以利用生命最初一兩年中豐富的能量，然後幼魚會向下遊洄游到更穩定但生產力較低的環境中。
該研究發現，洄游的魚類種群能夠透過在其生命週期的不同階段利用不同生產力的生態系統，從而使其在洄游過程中投入的每一卡路里能量至少獲得四卡路里的回報。
從研究魚類洄游到思考人類和化石燃料，這是一個很大的飛躍嗎？
不，可能是因為霍華德·奧德姆的思想過程在不斷演變。他在那個時候寫了一本書 《環境、權力和社會》。與奧德姆共事最令人驚奇的事情是，對他來說，只有系統。無論是森林系統、河流系統、河口系統，還是是否有人存在，都無關緊要。它只是一個系統——系統有許多相似的模式和許多相似的消費和生產過程，而且它們通常甚至有相似的控制機制。
所以，這對我來說並不困難，因為我從小就接受了霍華德·奧德姆的這種訓練。此外，當我還是研究生的時候，有很多非常令人興奮的事情正在發生。生態學家更多地參與其中——不僅僅是生物多樣性（這是今天的大部分焦點所在），而是處理人類與資源關係的重要問題。保羅·埃利希 [《人口炸彈》（1968 年）的作者]，加勒特·哈丁 [以其 1968 年發表在《科學》雜誌上的論文“公地悲劇”而聞名]，喬治·伍德韋爾 [伍茲霍爾研究中心的創始人]，以及許多其他人——這些人對我作為研究生影響深遠。
對於社會的能源來源，考慮 EROI 重要嗎？
地下還剩下很多石油嗎？當然。問題是，我們能以顯著高的 EROI 從地下開採多少石油？答案是，嗯，沒有那麼多。這就是我們正在努力解決的問題，隨著我們越來越深入近海，不得不進行水力壓裂和水平鑽井以及所有這類操作，尤其是當您遠離頁岩地層的甜點時。獲取下一桶石油變得越來越困難，因此 EROI 不斷下降、下降、下降。
我們需要保持某個最低 EROI 嗎？
由於我們製造的一切都依賴於能源，您不能簡單地支付越來越多的錢就能獲得足夠的能源來維持社會運轉。在某個能源投資回報率——我猜是 5:1 或 6:1——它就行不通了。
當 EROI 太低時會發生什麼？在不同的 EROI 水平下可以實現什麼？
如果你的 EROI 是 1.1:1，你可以把石油從地下泵出來看看。如果你的 EROI 是 1.2:1，你可以提煉它並看看。如果你的 EROI 是 1.3:1，你可以把它移動到你想去的地方並看看。我們研究了駕駛卡車所需的最低 EROI，在井口處至少需要 3:1。現在，如果你想在卡車裡裝任何東西，比如穀物，你需要 5:1 的 EROI。這包括卡車的折舊。但是，如果你想包括卡車司機、石油工人和農民的折舊，那麼你就必須養活他們的家庭。然後你需要 7:1 的 EROI。如果你想要教育，你需要 8:1 或 9:1。如果你想要醫療保健，你需要 10:1 或 11:1。
文明需要可觀的能源投資回報率。你不能用像玉米乙醇 [EROI 約為 1:1] 這樣的劣質燃料來維持文明。
我們面臨的替代能源的一個大問題是它們的 EROI 都太低了。我們都希望轉向可再生燃料，但這絕非易事。這甚至可能是不可能的。我們可能無法依靠這些替代燃料來維持我們的文明。我希望我們可以，但我們必須現實地對待它。
你認為我們現在正面臨增長的極限嗎？
我認為，如果你用債務修正美國 GDP——換句話說，債務是一種非真實增長——那麼我認為自 2005 年以來 GDP 根本沒有增長。它只是透過債務增長的。我認為增長明顯放緩；增長可能已經停止或可能很快停止。
我們知道中產階級現在的收入已經 20 年沒有增加了。在這背後——不總是直接原因，但縱觀這些原因——我發現能源供應的下降。
這對那些一切都以增長為基礎的政治家和經濟學家來說是可怕的。我認為他們不會談論它，因為這個概念太可怕了。
大多數經濟學家認為經濟增長可以無限期地持續下去，對嗎？
當我們從地下抽出越來越多的石油時，很容易制定出有效的經濟理論，因為無論你是資本主義者、共產主義者、這個主義者還是那個主義者，它們都會奏效——因為有更多的石油讓它們奏效。過去，我們可以承擔所有的腐敗和低效率，並且仍然有很多涓滴效應。
但現在這塊蛋糕並沒有變得那麼大。現在，很明顯有很多經濟理論不太奏效。
這些經濟論證與人們的日常生活有什麼關係？
難道不意味著餐桌上的食物、頭頂上的屋頂、汽車裡的汽油——以及汽車本身嗎？所以經濟學實際上不是關於金錢的。它是關於物質的。我們從小就被訓練成認為經濟學是關於金錢的，在某種程度上確實如此。但從根本上說，它是關於物質的。如果它是關於物質的，那麼我們為什麼要把它作為一門社會科學來研究呢？為什麼我們不至少同樣地把它作為一門生物物理科學來研究呢？
霍爾最近與經濟學家肯特·克利特加德合著了一本關於生物物理學視角的書，《國家能源與財富：理解生物物理經濟學》（施普林格出版社，2011 年）。