如何快速了解世界科技史-能量是衡量文明的标尺和钥匙

世界是能量的，地球上的能量大部分来自太阳能，地球上诞生后，植物通过光合作用把太阳能转化为生物能存储在果实或根茎中，动物食用植物来获得生物能。人类采集植物的果实和根茎或者狩猎野兽来获得生物能。这些生物能通过消化转化为维持生命所需的热量和日常活动所需的热量。

如何更加高效地把太阳通过核聚变辐射给地球的能量收集起来，并转化为人类可以利用的能量，是人类一直的课题。今天我们比较熟悉的能量是电能，电能如何获得的，大概有这几种方式：

1. 火力发电，把原料煤燃烧来获得电能，而煤的来源是植物腐化变质沉积。

方式是：太阳（通过核聚变辐射给地球光和热）——植物（通过光合作用得到生物能）——煤（通过存储生物能变质为化学能）——电能（通过发电机把化学能转化为电能）

2. 风力发电，通过捕获风让扇叶转动获得电能。

方式是：太阳（通过核聚变辐射地球不同处造成温度差）——风（有温度差就会造成气体流动从而形成动能）——电能（通过发电设备捕捉风的动能转化为机械能来获得电能）

3. 水力发电，通过捕获水让水轮转动获得电能

方式是：太阳（通过核聚变辐射造成水蒸发被风吹到高处）——水（从高处流向地处形成重力势能）——电能（通过发电设备捕获重力势能转化为机械能来获得电能）

人类利用能量的效率和能量的总量一直在提升。现在获取能量极为便利，因此只要很少的人从事物质生产就可以了，剩余的人就可以进行科学研究，以便将来可以更好的利用能量，解放更多的人，达到更高的文明水平，这就形成了一个更大的正循环。人类的科技发展历程其实就是这样一个不断放大的正循环。

今天我们用GDP这类指标去判断不同经济体的发达程度，也可以用能量来衡量不同时期的文明。在使用能量水平的背后，既能反映出一种文明当时的发展水平，也反映出它能够创造财富和动员战争的可能性。

那么在能量的刻度上，人类文明是如何从0开始的呢？

对于微观的个体而言，突破0的限制就意味着要存活下来。今天一个成年男子大约2000大卡的热量，大概是2斤牛肉的量，如何计算你我需要多少能量呢，大概是体重公斤数乘以30，比如我70公斤，需要70乘以30，2100大卡左右的热量。1大卡就是将1000克水从14.5°提升15.5°所需的热量。如果在狩猎时代，大约需要两倍的能量才能维持生活，如果要养育后代可能要6000大卡，也就是说如果人类获得能量的水平低于这个数字，人类就会灭绝。

想要发展文明，不能只获得维持生活的能量，必须获得更多的能量。所有物种都在努力争取能量保存能量，但人类相比其他物种有一个很大的优势，人类善于借助外力。大约在17万年前，人类学会了制作衣服，节省了大量的能量，为人类走出非洲提供了基础保障。另一个外力是取火技术的发明，这是人类最初掌握的远高于自身能量的能源，渐渐地人类活动所获取的能量就大于了生长和生存所需，也就能够得以利用剩余的能量改变世界。

人类追求利用能量的效率，同时能量总量也十分重要。这就可以解释为什么人类进入农业社会后平均寿命低于采集狩猎时代，首先人类在迁徙的过程中，人口的不断增加使得采集狩猎不可能获得整个族群所需要的全部食物。一部分人类就开始了农耕，在史前时期，部族之间的竞争非常激烈，而取胜的一方几乎都是人口占多数的部族，农耕部族的优势越来越大，那些靠狩猎采集为生的部族就被边缘化了。

能量不仅是衡量文明的标尺，同时他还是一把解密文明的钥匙，很多历史上难以破解的谜题都可以从能量的视角找出答案。

比如：中国历史上每一次小冰期常都伴随着北方游牧民族南迁，因为他们在北寒地区无法获得让部族生活和繁衍所需的能量。西方主流学者也用能量解释中国一些王朝更替的根本原因，就是到了王朝的末期由于人口太多，农田里收获的能量不足以养活很多人。中国每次大的王朝更替或者动乱都会造成大量的人口死亡，在此之后就会有大量空闲的土地可供耕种，整个社会的矛盾就能得到解决。新王朝往往会出现一段时间的繁荣。

对于我们的启示：

1. 任何事情最终做好，需要一个正反馈机制。一种文明是否有生命力，就看它是否能形成正反馈，形成不断放大的正循环。同样，一个人是否有出息，就看他做的每一件事，是否能成为放大自己进步的台阶。

2. 一个文明能够利用的总量，决定了文明的高度。今天像瑞士，尽管科技很发达很富有，但无法像中美做出绝对水平很高的科技成就，主要是因为总量不足造成的。凡事效率是需要的，总量也是需要的。

3. 系统研究一门学问，需要一个清晰的，容易理解和量化的线索，对于科技的发展，能量就是这样的线索。对于生活或者工作，我们不妨给自己定这样一个衡量进步的线索。