文明可能需要“忘记火焰”以减少二氧化碳排放

我们的能源需求与我们的经济过去息息相关

就像生物不断需要食物来维持生命一样，经济消耗能量来做事并保持运转。不过，这种消耗伴随着温室气体排放和气候变化的成本。那么，我们如何利用能源来维持经济的活力而又不会烧毁整个星球呢？

犹他大学大气科学教授蒂姆·加勒特（Tim Garrett）与麦克马斯特大学（McMaster University）的数学家马修斯·格拉斯利（Matheus Grasselli）和伦敦大学学院（University London）的经济学家斯蒂芬·基恩（Stephen Keen）在一篇《 PLOS ONE》的论文中报告说，当今世界的能源消耗与过去经济生产的不变联系在一起。而且，摆脱不断增长的碳排放量的道路不一定意味着不断提高的能源效率，事实上，情况可能恰恰相反。

“我们如何在有经济生产的情况下实现稳态经济，但又不会不断扩大我们的规模并增加我们的能源需求？”加勒特说。“我们能否仅通过修复腐烂，同时将现有的化石基础设施转变为非化石食欲而生存？我们能忘记火焰吗？”

热经济学

加勒特（Garrett）是一位大气科学家。但他认识到，大气现象，包括二氧化碳含量上升和气候变化，都与人类的经济活动息息相关。他说：“由于我们将地球系统建模为物理系统，所以我想知道是否可以用类似的方式对经济系统进行建模。”

他不是唯一一个从物理定律角度思考经济系统的人。实际上，有一个研究领域叫做热经济学。就像热力学描述了热量和熵（无序）如何流经物理系统一样，热经济学也探索了物质，能量，熵和信息如何流经人类系统。

其中许多研究着眼于能源消耗与当前生产或国内生产总值之间的相关性。加勒特采取了另一种方法。他的经济体系概念始于具有数百年历史的热机概念。热力发动机在高温下会消耗能量来做功并散发废热。但这只是消耗。它没有增长。

现在设想一种热机，就像有机体一样，它利用能量来做功，不仅可以维持自身，还可以生长。由于过去的增长，需要不断增加的能量来维持自身。对于人类来说，能量来自食物。大部分用于维持生计，而少量则用于增长。从童年到成年，我们的胃口就越来越大。我们吃得更多，并呼出越来越多的二氧化碳。

加勒特说：“我们从整体上看待经济，看是否有类似的想法可以用来描述我们的集体维护和增长。”尽管社会消耗能量来维持日常生活，但一小部分消耗的能量却用于生产更多的物质并促进我们的文明发展。

他补充说：“我们已经存在了一段时间。”“因此，这是过去生产的积累，导致了我们目前的规模，今天我们非同寻常的集体能源需求和二氧化碳排放量。”

成长为症状

为了验证这一假设，加勒特及其同事使用了1980年至2017年的经济数据来量化过去的累积经济生产与当前的能源消耗率之间的关系。无论检查的是哪一年，他们都发现，经通货膨胀调整后的2010年，全球全球经济生产每增加一美元，就相当于一个文明的扩大，需要额外的5.9吉瓦的电力来维持自己的生产。加勒特说，在化石经济中，这相当于约10个燃煤发电厂，每年导致向大气排放约150万吨二氧化碳。因此，我们当前的能源使用是我们先前累积的经济生产的自然结果。

他们得出两个令人惊讶的结论。首先，尽管通过创新提高效率是努力减少能源使用和温室气体排放的标志，但效率具有副作用，使文明更容易成长和消费更多。

第二，当前的世界人口增长率可能不是能源消耗率上升的原因，而是过去效率提高的征兆。

加勒特说：“倡导能源效率缓解气候变化似乎是有道理的，”但他们的论据只有在文明保持固定规模的情况下才有效，而事实并非如此。相反，有效的文明能够更快地成长。它可以更有效地利用可用的能源来制造更多的东西，包括人。文明的扩张是加速而不是衰退，它的能源需求和二氧化碳排放也是如此。

处于稳定状态的脱碳未来？

那么这些结论对未来，特别是与气候变化有关的未来意味着什么？加勒特说，我们不能仅仅停止消耗今天的能量，而不能摆脱过去。“我们有惯性。拉上能源消耗的插头，文明就不再散发出来，但它也变得一文不值。我认为我们不能接受这种饥饿。”

但是，是否有可能破坏使文明发展到这一点的经济和技术进步？用加勒特的话说，利用火力的物种现在可以“忘记火焰”，降低有效的增长吗？

他说：“除非资源枯竭和环境恶化给我们带来崩溃，否则我们似乎不会忘记我们先前的创新，”他说，“显然，我们希望避免这种情况。”

那么，加勒特的作品有什么样的未来呢？经济是一种稳定的状态，在这种状态下，我们使用的能源专用于维护我们的文明而不是扩大文明。

这也是未来能源不能依靠化石燃料的地方。他说，那些必须留在地下。

“以目前的增长率，仅要将二氧化碳的排放量维持在目前的水平，就需要迅速建造可再生和核能设施，每天大约需要一座大型发电厂。而且，在某种程度上，必须以不增加对经济生产的支持的方式来做到这一点，这样化石燃料的需求也会增加。”

他说，这是一次“奇特的舞蹈”，既消除了先前基于化石的，加速了文明发展的创新，又创新了非化石燃料新技术。即使要立即实施这种稳定状态的经济，稳定二氧化碳的排放，全球变暖的步伐也将放慢，而不是消除。研究发现，大气中的二氧化碳水平在平衡之前仍将达到工业化前水平的两倍。

通过热力学的视角看待全球经济，加勒特承认存在不变的现实。任何形式的经济或文明都需要能量来工作和生存。诀窍在于平衡气候影响。

加勒特说：“气候变化和资源稀缺正在定义本世纪的挑战。”“我们将不希望通过无视物理定律来摆脱困境。”

未来的工作

这项研究标志着Garrett，Grasselli和Keen之间合作的开始。他们现在正在努力将这项研究的结果与一个完整的经济模型联系起来，包括对物质和能源在生产中的作用进行系统的调查。

格拉斯利说：“蒂姆使我们专注于能源消耗与累计经济产出之间的非凡的经验关系。”“我们现在正忙于尝试理解模型所包含的模型，这些模型包括经济学家更熟悉的概念，例如资本，投资以及货币价值和通货膨胀这一始终重要的问题。”

参考：“过去的世界经济生产限制了当前的能源需求：持久性扩展，对经济增长和减缓气候变化具有影响”，蒂莫西·J·加勒特（Timothy J. Garrett），马修斯·格拉斯利（Matheus Grasselli）和斯蒂芬·基恩（Stephen Keen）于2020年8月7日在PLOS ONE。
10.1371 / journal.pone.0237672