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一本幾百年前關於人口的論著為我們理解能源提供了啟示。
1798年,一位名叫托馬斯·馬爾薩斯的人預測了他認為人類即將面臨的厄運。根據他的計算,人類的增長速度超過了自身生產食物的能力。馬爾薩斯是一位英國學者和經濟學家,他認為每英畝耕地每年的產量只會增加很小的百分比。另一方面,人類大約每一百年人口就會翻一番。在他的論著《人口原理論》中,馬爾薩斯正式提出了他對災難性饑荒的預兆,他寫道:“人口的力量遠超地球為人類生產生活資料的力量,因此,早逝必然以某種形式降臨人類。” 按照馬爾薩斯的推理,這種“早逝”將在 1800 年代中期發生。
正如我們所知,馬爾薩斯的預測並沒有實現。人類並沒有屈服於大規模的饑荒。從他 1798 年寫作到 1800 年代中期,全球人口增加了 1 億,總人口超過 10 億。在新開發的美國開墾了新的耕地,那裡土地肥沃、營養豐富,有助於養活不斷增長的世界人口。
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但是,在 20 世紀中葉,發生了一些事情:人口爆炸式增長。人口數量在 1960 年代左右超過 30 億,並在千禧年之交突破 60 億。原因是什麼?一項新的技術進步徹底改變了現代農業:化肥。透過從空氣中提取看似無限量的氮,農民可以克服耕地中自然養分的限制,生產更多的食物。不再受農業自然限制的約束,可以提供更多的卡路里,這反過來又導致了更多的人口。
現代農業的增長與現代能源的故事有著很強的相似之處。新的科學和工程進步正在挑戰先前關於世界能源供應的傳統觀念。水平鑽井和水力壓裂等技術的發展正在解鎖以前無法獲得的石油和天然氣資源,本質上是在“餵養”一個不斷增長的星球。
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在 1950 年代,殼牌石油公司的地質學家 M. King Hubbert 提出,人類在可用的石油儲量方面將遇到自然限制。根據 Hubbert 的計算,人類消耗石油的速度快於自然過程補充的速度。這樣做,石油產量達到峰值是不可避免的:美國石油產量將在 1970 年代初期達到峰值,全球石油產量將在 2000 年左右達到峰值。
值得稱讚的是,Hubbert 對美國的預測基本上是準確的,他預計美國石油產量將在 1970 年代初期達到峰值,並在隨後的幾十年中下降(巧合的是,德克薩斯州的石油產量也是如此)。然而,他對全球峰值的預測並沒有實現。
雖然 Hubbert 的峰值在當時很有用,如果說有什麼作用的話,那就是強化了速度的概念,但它嚴重低估了世界可採石油資源量。就像 18 世紀的馬爾薩斯一樣,Hubbert 的估計遺漏了開採技術的進步,這些進步已導致全球石油產量達到創紀錄水平,以及其他方面的考慮。根據英國石油公司 2012 年統計回顧的資料,全球石油日產量超過 8300 萬桶,這在很大程度上得益於美國國內的石油產量。大多數估計都預計全球能源需求將持續增長,石油產量也將隨之增長(至少在本世紀中葉之前)。
然而,在某個時候,由於前面提到的時間尺度(這就是為什麼生物燃料特別有趣的原因,因為我們實際上可以快進數百萬年的熱量和壓力),再多的技術進步也不會帶來更多的天然石油產量。我們基本上將達到石油生產“S 曲線”的頂峰,到那時,有理由假設石油的替代品將可用,這提出了更有趣的問題:新的資源將是什麼?啟動轉變的觸發因素又將是什麼?
正如我們在現代食品經濟中所瞭解到的那樣,能源資源的自然限制最終必須得到尊重,但技術進步也必須得到尊重。