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讀書隨筆:能量與文明(上)

 書蟲小記 2023-01-16 發(fā)布于北京

能量就是一切。

我們能觸及、感知和想象到的世界,究其根本,無不是能量的某種形式——熱、氣、電、物質(zhì)、信息、組織。

熱與力是最容易理解和接觸到的能量形式,而實際上,稍微深入一點看內(nèi)里,諸多事物的本質(zhì)都是能量。

首先是物質(zhì)即能量,這一點已由著名的質(zhì)能方程說明了,到了粒子世界,之所以存在那么多不確定性,難以測量,只能用概率來描述,就在于到普朗克常數(shù)那個量級,質(zhì)量和能量在不停地相互轉(zhuǎn)換。

其次就是難以理解的信息是能量什么是信息?要包含了不確定性的形式,才成為信息。

比如說,我站在你面前說,我活著。這條消息對你而言就不是信息,因為它并沒有表達新的內(nèi)容或不確定性。

我要對你說,明天早晨會下雨。這條消息才能叫信息,并不是因為明天早晨一定會下雨,而是因為這條消息中包含了不確定性。

這條信息可以引發(fā)人的行動,造成事件,引發(fā)后果。信息是能量的原因就在這里,它可以轉(zhuǎn)化為力量與事實。

比如我們說價格機制是一種信息傳遞機制,價格傳遞的是什么呢?同一個商品在A地比B地要貴,這個信息被商人知道后,就會利用兩地之間的價差,把商品從B地倒賣到A地賺取價差。

價格高的信息內(nèi)涵是什么呢?當(dāng)然是A地更缺這種商品,那么這條信息造成的后果是什么呢?是更多的商品供給到A地去了。

如果再退后一步,跳出商人、價格、市場,站到更廣泛的層面來看,價格信息實際上促進了AB地物質(zhì)流通的平衡,再進一步,是維持了能量守恒

同樣的道理,適用于我們的社會組織、企業(yè)組織,組織是一種結(jié)構(gòu),把信息轉(zhuǎn)換為決策,并通過組織進行實施進而造成事件的載體,本質(zhì)上也是能量的形式。

與敝號前年隨筆的《海洋與文明》、去年隨筆的《新食貨志》一樣,這是一部從能量轉(zhuǎn)換視角寫出的世界史。

能量為什么能成為世界史的一個視角?——歷史的運行方式可能無法預(yù)測,然而,歷史事件都是由一定的結(jié)構(gòu)或組織呈現(xiàn)出來的,這些結(jié)構(gòu)和組織本身就是能量的形式。

從最基礎(chǔ)的物理層面來看,人類的進化和人類歷史,都可以被看作尋求控制更多樣、更集中的可用能量,并更大規(guī)模地儲存和轉(zhuǎn)化,用更低成本的方式實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的歷程。

小到一個細(xì)胞,大到一個池塘生態(tài)系統(tǒng),最大的也就是人類文明體,都遵循著這一既簡單又復(fù)雜的模式。

一、史前到太陽能、畜力和生物質(zhì)能的獲取。

人類的第一次革命性變化,當(dāng)然是史前時代,居然進化出了直立行走這一典型特征。迄今僅從功用角度來看,無法解釋何以直立行走會出現(xiàn)。

不過,從體能耗費的角度而言,只要直立行走一出現(xiàn),自然就會選擇它——節(jié)省體能。

現(xiàn)代的測量表明,直立行走的體能消耗,較之四肢著地行走要省75%。這樣也許可以解釋,直立行走既不安全,也不靈活,更無速度,還不隱蔽,何以能成為人類的選擇。

直立行走之所以是革命性變化,因為它解放了雙手,解放了雙手,就解放了嘴和牙齒,制造工具、語言交流也就都有了先決條件。

想象一下,沒有手,那么我們的嘴還要做很多手的工作,比如盛東西。滿嘴都是要帶回窩里去的東西,誰還有時間說話。

手的使用和溝通的增加,使得大腦功能開發(fā)更多,大腦對能量的消耗也就越來越大。

同樣的時間需要攝入更多能量,就需要改變飲食范圍——進食能量密度更大的肉類和蛋白質(zhì)。這又引發(fā)了對捕獵武器、火的掌控的需要,進一步增促了人類集群和群體分工的復(fù)雜程度,引發(fā)一系列變化。

當(dāng)然,直立行走之后體現(xiàn)出來的一個優(yōu)勢就是散熱好,散熱好帶來了強的耐力——直立人比之大部分四肢行走的哺乳動物都有更強的持續(xù)行動能力。

馬的出汗率是每小時100g每平方厘米,駱駝能達到250g每平方厘米,而人可以達到500g每平方厘米。因此,我們的祖先早期基本上是靠驅(qū)趕動物兩三個小時,把動物累趴下然后捕獲之。

在人類祖先的采集階段有一個有趣的比較,熱帶叢林采集生活的難度,較之偏北的草原和開闊林帶采集生活要大很多。主要原因在于:

1)熱帶雨林中的食草動物體型偏小,且較少群居,如猴子和鳥類,又生活在樹冠層,捕捉難度很大。草原和開闊林地的食草動物體型較大,群居,捕捉難度相對較小,如投擲型武器可以廣泛使用。

2)熱帶叢林的可食用植物如果實一類,基本都結(jié)在樹冠部分,采集難度很大;草原和開闊林地植物的根和果實較為易得。

不過,大部分食草動物的肉只是蛋白質(zhì)含量較高,能量密度并不高。所以人類轉(zhuǎn)向農(nóng)耕,一個很大的原因可能是因為植物的根莖和果實的能量密度更高,且能定期收獲。

農(nóng)耕的出現(xiàn),可謂全面推進了人類社群的規(guī)?;蛷?fù)雜化——工具制造、分工、倉儲、灌溉、溝渠、畜力、施肥、村落規(guī)劃等等,都隨之而來。

尤其重要的是,由于作物是根據(jù)季節(jié)變化而變化的,由此產(chǎn)生了對人群勞作的規(guī)律性安排,輪耕、輪班,以及充分利用農(nóng)閑時間發(fā)展手工等。

谷物和豆類的好處是,即便沒有肉食,光靠谷物和豆類組合,也能構(gòu)成人體所需的蛋白質(zhì)的來源。

其中小麥擁有獨特的單體面筋蛋白,這種蛋白的存在,使得小麥構(gòu)成的面筋復(fù)合物能有彈性,發(fā)酵后能膨脹——于是有了面包和饃。

回顧這個時期幾個主要文明地帶的農(nóng)耕文化,埃及和中國是最出色的,不論從農(nóng)田布局、灌溉系統(tǒng)、工具及人力搭配、施肥方式和輪作模式上,可以說都做到了人力農(nóng)耕時期的頂級水平。

尤其中國的農(nóng)耕系統(tǒng),實際上從明代之后一直到20世紀(jì)50年代,整整四百年間都沒有什么很大變化,卻支撐了世界上最大密度人口區(qū)域的能量攝取。

歷史上知名的饑荒,大部并非因為農(nóng)業(yè)本身的問題,而是體制的問題。就像我們常說的先進技術(shù)匱乏問題,并非先進技術(shù)本身或者我們頭腦的問題,而是體制的問題。

更值得關(guān)注的是,農(nóng)耕越是發(fā)達而精細(xì)的區(qū)域,越容易產(chǎn)生中央集權(quán)和壟斷型的政治治理模式——埃及的法老王朝,中國的君主集權(quán)。

相比之下,歐洲的農(nóng)業(yè)勞動力密集度和前現(xiàn)代的技術(shù)水平就遠(yuǎn)不及中國,有兩個條件限制了歐洲人力農(nóng)業(yè)的發(fā)展——沒有人口密集的核心區(qū)域,始終沒有足夠的人口規(guī)模。

從西羅馬帝國解體之后一直到公元12世紀(jì)的八百余年中,饑荒始終是歐洲普遍的情況。

這反過來促成了歐洲也始終沒有形成統(tǒng)一的中央集權(quán)治理模式,同時,由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)出水平低,人力不足,向外拓展貿(mào)易和發(fā)展集約型農(nóng)業(yè)就成了不得已的選擇。

結(jié)果導(dǎo)致了歐洲的對外擴張和技術(shù)領(lǐng)先。用湯因比在《歷史研究》中的理論——過于精湛的適應(yīng)性能力,反而會成為一個部落、一個文明體發(fā)展的桎梏,把他們鎖定在相應(yīng)的環(huán)境中原地踏步

比如說,埃及和中國,過度發(fā)達的人力農(nóng)耕技術(shù)水平,把這兩個文明體鎖定在了農(nóng)耕文明和勞動力密集型生產(chǎn)模式上,與之有沖突的商業(yè)貿(mào)易、技術(shù)發(fā)明就失去了自然生長的土壤,沖突在哪?商貿(mào)和技術(shù)需要溝通交流,需要人口自由流動

北美是個特例,應(yīng)該說,它面臨的人力不足情況更為嚴(yán)重,不過它的優(yōu)勢在于后起優(yōu)勢,而且后起的時機也非常好——既不是那么落后,又不是那么超前——恰恰在歐洲冶煉技術(shù)已經(jīng)成型,鋼鐵生產(chǎn)初具雛形的階段,人們開始開發(fā)北美領(lǐng)土。

所以,從一開始,北美的農(nóng)業(yè)就被一輪又一輪的技術(shù)發(fā)明推動發(fā)展,看美國農(nóng)業(yè)史,跟其工業(yè)史幾乎沒有什么區(qū)別,都是各種“機”——18世紀(jì)上半葉就發(fā)明了鑄鐵犁、條播機、馬力脫粒機、聯(lián)合收割機,18世紀(jì)中期開發(fā)了鋼片犁、三輪鋼犁、繩子打捆機,19世紀(jì)上半葉,北美的農(nóng)民就已經(jīng)實現(xiàn)了1個人管理控制30匹馬,實現(xiàn)犁地、播種、收割全套流程了。一百年時間,北美農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力水平提升了20。

這其中,沒有君主的命令,沒有強大政府的規(guī)劃,沒有政府大筆資金的投入,有的就是平等均一的市場、私有產(chǎn)權(quán)保護制度。

19世紀(jì)末,美國的農(nóng)民成為人類歷史上第一批使用化石能源進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)民群體。

也就是從此時起,美國的農(nóng)民從農(nóng)耕的能量提供者——與埃及、中國和歐洲一樣——轉(zhuǎn)變成了能量流的控制者,他可以通過機械來駕馭更多的畜力和化石能源,來從事農(nóng)耕生產(chǎn)。

農(nóng)民不再是用體力去勞動,而是諸多動力的管理者。就像《Yellow Stone》里凱文科斯特納說的,a cowboy only knows  how to herd, a rancher knows how to run a farm。牛仔只知道怎么放牧,農(nóng)場主則要懂得怎么經(jīng)營。

當(dāng)然也有例外——美國南方的棉花產(chǎn)業(yè)及種植園,依然采用奴隸制這種勞動力密集型生產(chǎn)方式。

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