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读书随笔:能量与文明(上)

 书虫小记 2023-01-16 发布于北京

能量就是一切。

我们能触及、感知和想象到的世界,究其根本,无不是能量的某种形式——热、气、电、物质、信息、组织。

热与力是最容易理解和接触到的能量形式,而实际上,稍微深入一点看内里,诸多事物的本质都是能量。

首先是物质即能量,这一点已由著名的质能方程说明了,到了粒子世界,之所以存在那么多不确定性,难以测量,只能用概率来描述,就在于到普朗克常数那个量级,质量和能量在不停地相互转换。

其次就是难以理解的信息是能量什么是信息?要包含了不确定性的形式,才成为信息

比如说,我站在你面前说,我活着。这条消息对你而言就不是信息,因为它并没有表达新的内容或不确定性

我要对你说,明天早晨会下雨。这条消息才能叫信息,并不是因为明天早晨一定会下雨,而是因为这条消息中包含了不确定性

这条信息可以引发人的行动,造成事件,引发后果。信息是能量的原因就在这里,它可以转化为力量与事实。

比如我们说价格机制是一种信息传递机制,价格传递的是什么呢?同一个商品在A地比B地要贵,这个信息被商人知道后,就会利用两地之间的价差,把商品从B地倒卖到A地赚取价差。

价格高的信息内涵是什么呢?当然是A地更缺这种商品,那么这条信息造成的后果是什么呢?是更多的商品供给到A地去了。

如果再退后一步,跳出商人、价格、市场,站到更广泛的层面来看,价格信息实际上促进了AB地物质流通的平衡,再进一步,是维持了能量守恒

同样的道理,适用于我们的社会组织、企业组织,组织是一种结构,把信息转换为决策,并通过组织进行实施进而造成事件的载体,本质上也是能量的形式。

与敝号前年随笔的《海洋与文明》、去年随笔的《新食货志》一样,这是一部从能量转换视角写出的世界史。

能量为什么能成为世界史的一个视角?——历史的运行方式可能无法预测,然而,历史事件都是由一定的结构或组织呈现出来的,这些结构和组织本身就是能量的形式

从最基础的物理层面来看,人类的进化和人类历史,都可以被看作寻求控制更多样、更集中的可用能量,并更大规模地储存和转化,用更低成本的方式实现能量转化的历程。

小到一个细胞,大到一个池塘生态系统,最大的也就是人类文明体,都遵循着这一既简单又复杂的模式。

一、史前到太阳能、畜力和生物质能的获取。

人类的第一次革命性变化,当然是史前时代,居然进化出了直立行走这一典型特征。迄今仅从功用角度来看,无法解释何以直立行走会出现

不过,从体能耗费的角度而言,只要直立行走一出现,自然就会选择它——节省体能

现代的测量表明,直立行走的体能消耗,较之四肢着地行走要省75%。这样也许可以解释,直立行走既不安全,也不灵活,更无速度,还不隐蔽,何以能成为人类的选择

直立行走之所以是革命性变化,因为它解放了双手,解放了双手,就解放了嘴和牙齿,制造工具、语言交流也就都有了先决条件。

想象一下,没有手,那么我们的嘴还要做很多手的工作,比如盛东西。满嘴都是要带回窝里去的东西,谁还有时间说话。

手的使用和沟通的增加,使得大脑功能开发更多,大脑对能量的消耗也就越来越大。

同样的时间需要摄入更多能量,就需要改变饮食范围——进食能量密度更大的肉类和蛋白质。这又引发了对捕猎武器、火的掌控的需要,进一步增促了人类集群和群体分工的复杂程度,引发一系列变化。

当然,直立行走之后体现出来的一个优势就是散热好,散热好带来了强的耐力——直立人比之大部分四肢行走的哺乳动物都有更强的持续行动能力。

马的出汗率是每小时100g每平方厘米,骆驼能达到250g每平方厘米,而人可以达到500g每平方厘米。因此,我们的祖先早期基本上是靠驱赶动物两三个小时,把动物累趴下然后捕获之

在人类祖先的采集阶段有一个有趣的比较,热带丛林采集生活的难度,较之偏北的草原和开阔林带采集生活要大很多。主要原因在于:

1)热带雨林中的食草动物体型偏小,且较少群居,如猴子和鸟类,又生活在树冠层,捕捉难度很大。草原和开阔林地的食草动物体型较大,群居,捕捉难度相对较小,如投掷型武器可以广泛使用。

2)热带丛林的可食用植物如果实一类,基本都结在树冠部分,采集难度很大;草原和开阔林地植物的根和果实较为易得。

不过,大部分食草动物的肉只是蛋白质含量较高,能量密度并不高。所以人类转向农耕,一个很大的原因可能是因为植物的根茎和果实的能量密度更高,且能定期收获

农耕的出现,可谓全面推进了人类社群的规模化和复杂化——工具制造、分工、仓储、灌溉、沟渠、畜力、施肥、村落规划等等,都随之而来。

尤其重要的是,由于作物是根据季节变化而变化的,由此产生了对人群劳作的规律性安排,轮耕、轮班,以及充分利用农闲时间发展手工等。

谷物和豆类的好处是,即便没有肉食,光靠谷物和豆类组合,也能构成人体所需的蛋白质的来源。

其中小麦拥有独特的单体面筋蛋白,这种蛋白的存在,使得小麦构成的面筋复合物能有弹性,发酵后能膨胀——于是有了面包和馍。

回顾这个时期几个主要文明地带的农耕文化,埃及和中国是最出色的,不论从农田布局、灌溉系统、工具及人力搭配、施肥方式和轮作模式上,可以说都做到了人力农耕时期的顶级水平。

尤其中国的农耕系统,实际上从明代之后一直到20世纪50年代,整整四百年间都没有什么很大变化,却支撑了世界上最大密度人口区域的能量摄取

历史上知名的饥荒,大部并非因为农业本身的问题,而是体制的问题。就像我们常说的先进技术匮乏问题,并非先进技术本身或者我们头脑的问题,而是体制的问题。

更值得关注的是,农耕越是发达而精细的区域,越容易产生中央集权和垄断型的政治治理模式——埃及的法老王朝,中国的君主集权。

相比之下,欧洲的农业劳动力密集度和前现代的技术水平就远不及中国,有两个条件限制了欧洲人力农业的发展——没有人口密集的核心区域,始终没有足够的人口规模

从西罗马帝国解体之后一直到公元12世纪的八百余年中,饥荒始终是欧洲普遍的情况。

这反过来促成了欧洲也始终没有形成统一的中央集权治理模式,同时,由于农业产出水平低,人力不足,向外拓展贸易和发展集约型农业就成了不得已的选择

结果导致了欧洲的对外扩张和技术领先。用汤因比在《历史研究》中的理论——过于精湛的适应性能力,反而会成为一个部落、一个文明体发展的桎梏,把他们锁定在相应的环境中原地踏步

比如说,埃及和中国,过度发达的人力农耕技术水平,把这两个文明体锁定在了农耕文明和劳动力密集型生产模式上,与之有冲突的商业贸易、技术发明就失去了自然生长的土壤,冲突在哪?商贸和技术需要沟通交流,需要人口自由流动

北美是个特例,应该说,它面临的人力不足情况更为严重,不过它的优势在于后起优势,而且后起的时机也非常好——既不是那么落后,又不是那么超前——恰恰在欧洲冶炼技术已经成型,钢铁生产初具雏形的阶段,人们开始开发北美领土。

所以,从一开始,北美的农业就被一轮又一轮的技术发明推动发展,看美国农业史,跟其工业史几乎没有什么区别,都是各种“机”——18世纪上半叶就发明了铸铁犁、条播机、马力脱粒机、联合收割机,18世纪中期开发了钢片犁、三轮钢犁、绳子打捆机,19世纪上半叶,北美的农民就已经实现了1个人管理控制30匹马,实现犁地、播种、收割全套流程了。一百年时间,北美农业生产力水平提升了20

这其中,没有君主的命令,没有强大政府的规划,没有政府大笔资金的投入,有的就是平等均一的市场、私有产权保护制度

19世纪末,美国的农民成为人类历史上第一批使用化石能源进行农业生产的农民群体。

也就是从此时起,美国的农民从农耕的能量提供者——与埃及、中国和欧洲一样——转变成了能量流的控制者,他可以通过机械来驾驭更多的畜力和化石能源,来从事农耕生产

农民不再是用体力去劳动,而是诸多动力的管理者。就像《Yellow Stone》里凯文科斯特纳说的,a cowboy only knows  how to herd, a rancher knows how to run a farm。牛仔只知道怎么放牧,农场主则要懂得怎么经营。

当然也有例外——美国南方的棉花产业及种植园,依然采用奴隶制这种劳动力密集型生产方式。

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