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资本主义物理学

作者:proletrans  更新时间:2019-01-28 17:42  来源:无产者译丛  责任编辑:小石头

  译者按:

  从历史唯物主义的观点来看,不同的社会形态建立在不同的生产方式的基础之上,而不同生产方式又对应于不同的生产力。生产力包括很多方面,其中一个重要的方式就是对能源的利用。不同的能源使用方式,就意味着不同的生产力。资本主义生产方式的最终确立依赖于对化石能源大规模使用,而时至今日,全球资本主义的存续和扩张仍然高度依赖于化石能源。

  化石能源的广泛使用极大地提高了人们的生活水平,同时带来了很多环境污染,温室效应等严重的生态和社会问题。不仅如此,化石能源的储量是有限的,即使以我们这个星球上大多数人尚未进入工业化社会的时代的消耗水平,在短则一两百年,长则二三百年的时间里,化石能源就会消耗殆尽。

  人类社会要继续存在和发展,超越资本主义对能源的利用方式是必要的,也是必须的。因此,反思资本主义对生态的影响,探索环境友好的可持续发展的能源利用方式,已成为各个反资本主义思想流派的重要课题。

  本文从能源利用的角度,历史性地考察了资本主义生产方式的限度,并提出了超越资本主义的新制度在能源方式的改革方向。这篇文章具有较强的代表性,反映了许多对资本主义生产方式持批判态度的生态主义者的观点。不过,文章最后提出要返回到一个低能量消耗的社会,扭转工业社会的发展方向,以达成与自然的和解。在这个问题上,文章似乎是偏离了马克思主义的分析思路。资本主义文明无法摆脱能源危机和环境的一个重要原因,就是没有真正建立替代化石能源的新能源工业。当前的新能源如核能,太阳能,风能等,仅仅是化石能源的补充而已,替代不了化石能源,而且还带来了核泄漏等一系列环境问题。太阳能和风能等不稳定且能量密度较低的能量来源,无法支撑起人人平等的超越资本主义的新生产方式;真正的未来仅仅在于核能。但由于核能投资巨大,且当前的核裂变堆出现多次事故,已经在人民群众心理留下了巨大阴影。不仅如此,裂变资源和化石能源一样,也是有限的。这应该就是许多生态社会主义者倾向于认为人类只有走向更少的人均能量消耗,甚至于吃素食才能延续文明的原因。但这样的文明发展方向,代表人类的进步吗?

  比核裂变更安全,无污染且原料近乎无穷的可控核聚变,才是真正可以超越资本主义进而避免社会倒退的新生产方式的能源基础。跟化石能源工业不同,可控核聚变投资巨大,不仅私人资本无力参与,甚至世界上绝大多数国家都无力独自推进研究,只有中美这样的大国,以及其他主要国家的政府力量联合起来,才有可能完成。为追逐利润而投资的模式完全失效,新的生产力要求新的生产关系。马克思主义者应该从历史唯物主义的基本原理出发,考察新能源工业发展的应有方向,而不只是在资本主义生产方式为我们划定的技术框架内,探究生存之道。

    正文

  人们一般把资本主义当作一个经济术语。卡尔·马克思认为,资本主义是一种政治和经济体系,它将人类劳动的生产力转化为拥有生产资料的人的巨额利润和回报。1 其支持者认为,资本主义是一种促进自由市场和个人自由的经济体系。2 反对者和拥护者都经常衡量资本主义在财富和收入,工资和价格以及供给和需求方面的影响。

  然而,人类经济是复杂的生物物理系统,它与更广泛的自然世界相互作用,如果离开了支撑它的物质条件,我们就无法对其彻底考察。通过研究物理学中的一些基本概念,我们可以更好地理解一切经济体系的运作方式,包括资本主义能量密集型活动改变人类和地球的方式。

  本文将解释我们的自然存在和经济存在的基本特征如何依赖于热力学原理——热力学原理研究能量、功和热量之类的量之间的关系。3 通过牢牢掌握资本主义如何在物理层面发挥作用,我们可以理解为什么我们的下一个经济体系应该更加生态化,应该优先考虑它的长期稳定性,以及它与人类赖以生存的生态圈的兼容性。

  理解本文需要一瞥物理学中的一些核心概念,包括能量、熵、耗散以及将它们结合在一起的各种自然法则。我们作为生物有机体和人的自然存在的核心特征,是由这些核心物理存在所描述的相互作用产生的。虽然这些概念很难在不参考具体模型和理论的情况下定义,但我们可以概述和分析它们的一般特征,以揭示物理学与经济学之间的强大交叉。

  不同系统之间的能量交换对物质的结构、状态和稳定性具有决定性影响。能量可以被定义为:在不同系统之间交换时可以产生运动(比如功或热量)的任何保守物理特性。4 动能和势能是两种最重要的能量储存形式。这两个量的总和称为机械能。5在高速公路上行驶的卡车包含大量的动能 - 即与运动相关的能量。在悬崖边缘摇摇欲坠的巨石具有巨大的势能 – 即与位置相关的能量。如果轻微推动,它的势能就在重力的影响下转化为动能,然后它就撞碎了。当物理系统相互作用时,能量被转换成许多不同的形式,但其总量始终保持不变。能量守恒意味着,一切能量流动和能量转换过程的总输出一定等于总输入。

  不同系统之间的能量流动驱动着宇宙,这个过程到处都在发生,普遍到我们几乎没有注意。热量自然地从较暖的区域流向较冷的区域,因此我们的咖啡在早晨会变冷。粒子从高压区域移动到低压区域,因此会有狂风怒号。水从高势能区域移动到低势能区域,使河流流动。电荷从高电压区域行进到低电压区域,因此电流通过导体释放。能量穿过物理系统的流动是自然界最常见的特征之一,正如这些例子所示,能量的流动需要梯度 - 温度、压力、密度或其他因素的差异。没有这些梯度,自然界永远不会产生任何净流动,所有物理系统都会保持平衡,并且世界将是惰性的 - 而且非常无聊。能量流动在它可以产生机械功的意义上也很重要。机械功就是受力影响的一切宏观位移。6 提起重物和踢球都是在另一个系统上施加机械功的例子。经典物理学的一个重要结论是:做功量等于物理系统机械能的变化,这揭示出了这两个变量之间很有用的关系。7

  虽然能量流动可以产生功,但这一过程很少有高的效率。大型宏观系统,如卡车或行星,通常在与外部世界的相互作用中失去或获得机械能。这场大戏中的主角是耗散,耗散的定义是:部分减少或完全消除某个物理系统的可用机械能,并将其转换为热量或其他产物的一切过程。8 当物理系统与外部环境相互作用时,物理系统通常会逐渐丧失机械能,机械能通过摩擦、扩散、湍流、振动、碰撞和其他类似的耗散效应丧失,一切耗散效应都阻碍能量源向机械功的完全转化。耗散的一个简单例子是:当我们快速摩擦双手时产生的热量。在自然界中,宏观能量流动通常伴随着这种或那种的耗散性损失。能够耗散能量的物理系统可以进行丰富而复杂的相互作用,这使耗散成为自然规律的核心特征。一个没有耗散,也没有作为耗散的条件的相互作用的世界,是难以想象的。如果摩擦突然从世界消失,人们就会摔倒并到处乱滑。我们的汽车成为废铁,期望运输也毫无意义,因为轮子和其他机械装置将缺乏与地面和其他表面之间的任何牵引力。我们永远无法握手,也无法摇宝宝。我们的身体会迅速恶化并丧失内部结构。这个世界将变得陌生且无法辨认。

  耗散与熵密切相关,熵是热力学中最重要的概念之一。能量用于测量物理系统产生的运动,而熵反映能量在自然界中的分布。熵在物理学中有几个标准定义,它们在本质上相同。经典热力学的一个常见定义是:熵是在热力学过程中不可用于做机械功的单位温度的热能的量。9 另一个重要的定义来自统计物理学,后者研究自然界的微观组成是如何能够产生巨大的宏观结果的。这个统计物理学版本的熵是:重新排列一个系统的微观状态而又不改变该系统,排列的各种方式的量度就是熵。10 举一个具体的例子,想象一下处于平衡状态的典型气体和典型固体。这两种物质状态的能量分布非常不同。气体具有比固体更高的熵,因为前者的粒子比起固体和晶体具有更多可能的能量分布;而固体和晶体的原子位置固定,在维持其基本结构不变的情况下只有很少量的能量分布。11 我们应该强调,熵的概念不适用于宏观物质的特定分布,但是可以用来约束宏观系统在平衡时可能具有的分布的数量。

  根据热力学最重要的定律之一,熵和耗散存在深刻的联系。这一定律指出热量永远不能完全转化为功。12 耗散性相互作用导致物理系统在任何自然热力学过程(存在着摩擦和其他类似的效应)中总是失去一些能量作为热量。这种热力学损失的实际例子有:汽车发动机的排放,电流遇到电阻以及流体层的相互粘滞。在热力学中,这些现象通常被认为是不可逆转的。不可逆现象持续产生热能,逐渐耗尽可以被物理系统利用的机械能。根据熵的定义,耗尽有用的机械能通常意味着熵增加。正式陈述是:一切不可逆过程的最重要结果是使物理系统及其周围环境的熵的总和增加。对于一个孤立系统,其熵会持续上升,直到达到某个最大值,此时系统便稳定在平衡状态。为了弄清楚这最后的概念,想象一下由密封容器内的隔板分隔的红色气体和蓝色气体。移除隔板允许两种气体混合在一起,结果会得到紫色气体,并且这种平衡时的分布会代表最大熵的状态。我们还可以将耗散与统计物理学中的熵概念联系起来。穿过物理系统的热能的增加使得其分子的运动更加随机和分散,从而增加了可以反映系统的宏观性质的微观状态的数量。从广义上讲,熵可以被视为自然界中的一种趋势:能量状态总要重新排布成耗散机械能的分布。

  上面给出的传统的熵的描述适用于平衡态热力学的规律。但在现实世界中,物理系统很少存在于固定温度、完全平衡状态或完全与宇宙其他部分隔离的情况下。非平衡态热力学研究了在远离平衡态的情况下运转的热力学系统的性质,例如生物体或炸弹。非平衡态系统是宇宙的活力之源,它们使世界充满活力和不可预测性。现代热力学仍然是一项进展中的工作,但它已被成功应用于研究广泛的现象,包括热流、相互作用的量子气体、耗散结构、甚至全球气候。13 在非平衡条件下,熵没有普遍被接受的含义,但物理学家提出了几个建议,14 它们都要求分析热力学相互作用的时间,这使我们不仅可以确定熵是上升还是下降,还可以确定物理系统在达到平衡的过程中变化得多快或多慢。因此,现代热力学原理对于帮助我们理解现实世界系统的行为至关重要,包括生命本身的行为。

  物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)在20世纪40年代提出,所有生命形式在物理上的核心目标是通过不断耗散能量来避免达到与其环境的热力学平衡。他当时使用非平衡态热力学来研究生物学的关键特征。15 这个至关重要的目标可以称为必要的熵。所有生物体都消耗来自外部环境的能量,利用它来为重要的生化过程和相互作用供能,然后将消耗的大部分能量耗散回环境。能量向外部环境的耗散使生物体能够保持其自身生化系统的有序性和稳定性。生命的基本功能关键取决于这种熵稳定性,包括消化、呼吸、细胞分裂和蛋白质合成等功能。生命作为物理系统的独特之处在于它所发展出的各种耗散方法,包括产生热量、排放气体和排出废物。各种各样耗散能量的能力能够帮助生命维持必要的熵。事实上,物理学家杰里米·英格兰(Jeremy England)认为,充满大量能量的热水浴中的物理系统一般会耗散更多的能量。16 这种“耗散驱动的适应”可能导致秩序、复制和自组装自发出现在微观的物质单元中,这为生命起源的动力学提供了潜在的线索。生物体还利用它们消耗的能量来施加机械功,例如行走、跑步、攀爬或在键盘上打字。能够获得许多能源的生物体可以做更多的功并耗散更多的能量,满足生命的核心条件。

  能量、熵和耗散之间的热力学关系同样强力约束着经济系统的行为及其演化。17 经济是动态的涌现的系统,这一系统受其基础社会条件和生态条件支配发生作用。在这种背景下,经济系统是能够迅速将能量耗散到外部环境的非平衡态系统。一切动态系统都从某种能量存储中获得动力,通过吸收常规能量来达到峰值强度,从而摆脱了系统内部或外部的某种变化:这种变化要么破坏重要的能量流动、要么使系统无法耗散更多能量。这种系统甚至能够发生长时期的波动:增长一段时间,之后下降,接着再次增长,直到最终崩溃。动态系统之间的相互作用会产生非常混乱的结果,但能量膨胀和收缩是一切动态系统的核心特征。一切经济系统所消耗的能量,要么转化为机械功以及机械功的实际产物,要么被简单地消耗掉并耗散到环境中。我们可以将经济系统的总体效率定义为所消耗能量中产生机械功和电能的比例。经济体产生的机械功越多,其生产的产品和服务就越多。但无论机械功多么重要,它在任何经济体总能耗中都只占相对较小的部分;一切经济体消耗的绝大部分能量都是通过消耗、耗散和其他类型的能量损失经常地浪费在环境中的。

  纵观历史,经济的增长在很大程度上依赖于人们更多地消耗自然环境的能量。18 当人类处于狩猎采集状态时,产生机械功的主要工具是人体肌肉。19 我们的游牧生活方式持续了大约20万年,但在冰河时代之后受到了巨大的破坏。几千年来,世界各地不断变化的生态条件迫使许多集团采取农耕畜牧战略。农业经济为了产生食物和其他物资的剩余,严重依赖于栽培植物和驯养动物。这种农业生产和消费模式几乎支配了人类社会一万年,但最终被新的经济体系所取代。资本主义借助殖民扩张、工业化浪潮、流行病的扩散、针对土著居民的种族灭绝运动以及新能源的发现而产生并传播。

  从那时起,全球经济已经成为金融、计算机、工厂、车辆、机器等相互联系构成的系统。创造和维持该系统需要大幅提高我们从自然环境中获取能量的速率。在我们游牧的日子里,每日人均能量消耗量约为5,000千卡。20 到1850年,人均消费量已升至每天约80,000千卡,此后至今已膨胀至约250,000千卡。21 从物理学的角度来看,所有资本主义经济体的基本特征是:为促进经济增长和物质过剩而导致的过高的能量消费率。资本性资产的总体部署调配可以产生令人难以置信的大量机械功,使得人们生产更多,旅行更远,提升重物,还能完成其他任务。资本主义的能量密集程度远高于以往的任何经济体系,以至于它带来了可能威胁到自身存在的前所未有的生态后果。没人知道人类仍然可以维持资本主义能量密集型活动多少年,但毫无疑问,无限增长和轻松获利的幻想是无法继续下去的。一切动态系统都终将灭亡。

  在过去的两个世纪中,低效的资本主义经济体以废物、化学品、污染物和温室气体的形式将大量能量损失到了自然环境中。所有这些浪费和耗散合在一起,从根本上改变了整个生态圈的关键能量流动,引发了自然界的重大社会和生态危机。这场社会生态危机仍处于早期阶段,但它已经催生了森林砍伐、全球变暖、海洋酸化以及生物多样性大量流失等灾难。22 除非我们的社会经济系统发生革命性的变化,否则这场危机只能继续并加剧。如果这样的话,自然界积累的问题将威胁到全球文明的长期生存能力。我们耗散到环境中的产品对我们来说可能毫无用处,但它们通常作为其他动态系统的能量储存器。能量损失通常会对人类文明产生放大效应,这意味着它们的实际成本远远超过可见或表面理解的成本。我们想想人类历史上大部分时期城市的不卫生条件。前现代经济中的城市通常是肮脏的,垃圾和废物填满了许多公共空间。然而,这些能量损失是各种其他生物体的食物和营养的重要来源,特别是对于昆虫和其他可以在人类文明中生存的小动物。当这些生物成为致命疾病的宿主时,人类的浪费使得他们大量集中在最糟糕的地方:像城市这样的高密度地区。因此,相较于其他情况下,流行病通常会导致更多的人死亡,黑死病令人难以想象的大屠杀就是一个重要的例子。23

  今天这个古代问题的现代版本摆在我们面前,但规模要大得多。大气中有几种气体被称为温室气体,它们能够吸收外向的热辐射。24 当大气中的这些气体捕获辐射并将辐射发射回地球表面时,大量的光子将地球表面上的电子、原子和分子激发到更高的能量状态,这个过程称为温室效应。微观层面上的这些额外的激发和波动的总和就是我们在宏观层面上所感到的温暖。温室效应至关重要,因为它使地球足够温暖,适合居住。25 然而,在过去的两个世纪中,富裕国家和工业化国家一直向大气中排放大量新的温室气体,从而加强了这一自然过程,从而加剧了全球变暖。人类加剧的温室效应已经对我们物种和其他物种产生了深远的影响。放大的温室效应带来的热激发通常成为其他动态系统和自然现象的强劲能源,这包括风暴、洪水、干旱、飓风、野火、昆虫、病毒、细菌和赤潮。26

  全球变暖也可能加强气候中的正反馈机制,除了已经由我们的温室气体排放引起的变暖之外,还能引起更多的变暖。这些机制,如融化海冰和解冻永久冻土,将使地球在自然排放大量温室气体的同时,吸收更多的太阳能。27 由此产生的混乱将使人类任何试图减轻全球变暖的努力成为徒劳。这正是我们应该担心的:我们通过资本主义制度在地球上造成的混乱将开辟一条通往新秩序的道路,而这种秩序将威胁人类文明自身。随着资本主义的扩张,生态危机将进一步恶化。强化的自然动态系统将越来越多地与我们的文明相互作用,并可能严重破坏支撑着社会再生产和经济活动的重要能量流动。人口密度高的地区经常发生自然灾害,是特别脆弱的。飓风Bhola在1970年袭击东巴基斯坦时杀死了大约50万人,引发了一系列大规模骚乱和抗议活动,最终导致内战,并促成了新国家孟加拉国的建立。28 大量研究得出的结论是,袭击叙利亚的近一千年来最严重的干旱是造成当前叙利亚社会和政治紧张局势以及引发内战的部分原因。29 气候是一个有弹性的动态系统,它能够吸收许多不同的物理变化,但这种弹性是有界限的,如果人类不断试图突破界限,人类将陷入深深的麻烦。

  这些论点突出了现代经济理论中最深层次的缺陷之一:缺乏科学基础。从货币主义到新古典综合派的正统经济哲学着重于描述资本主义的短暂金融特征,将这些特征误认为是不可改变的和普遍的自然法则。资本主义经济学在很大程度上已经转变为一种形而上学哲学,其目的不是为经济学提供科学基础,而是为了保护全球精英的财富和权力而制作复杂的宣传。对经济学的任何科学解释都必须首先认识到:能量流动和生态条件 - 而不是市场的任何“看不见的手” - 决定了所有经济体的长期宏观参数。生态经济学已经为这些方面做出了重要贡献,特别是经济学家尼古拉斯•乔治库斯-罗根(Nicholas Georgescu-Roegen)和赫尔曼·戴利(Herman Daly)的开创性作品,也包括系统生态学家霍华德·奥德姆(Howard Odum)的贡献。30 马克思本人将生态问题纳入其经济和政治思想中。31 这些和其他思想家的贡献表明,世界的经济特征是由潜在的物理现实和生态条件所塑造的涌现特性,因此对这些条件的理解是基本理解经济学的关键。

  生态思想在本质上与正统的经济学派有所不同。最重要的是,生态学理论认为,我们不能再将浪费和耗散损失视为“外部性”和“经营成本”,因为这些能量损失强烈影响着经济系统的动态演变。主流经济学家所称的“外部性”包括我们倾倒在环境中的实物产品 - 从污染物和塑料垃圾到有毒化学品和温室气体的一切。极端能量损失的后果可能对动态系统的未来演变产生深远影响。正如科学家不断强调的那样,我们现代经济的能量损失是如此之大和剧烈,以至于它们开始从根本上改变整个生态圈的能量流:从加强温室效应到改变海洋化学。这些新聚集起来的能量中的某些会成为能量源,驱动着其他动态系统的形成和运行,这通常会破坏文明的正常活动。因此,我们的经济行为无法摆脱自然界的根本原因是:如果与我们的能量损失相关的影响强烈到足以破坏我们文明的正常运行的程度,那么任何巧妙的经济政策都无法使我们免遭自然的暴怒。

  今天大多数掌权者认为,我们可以谨慎管理资本主义,避免生态危机的最坏影响。一种流行的技术乐观主义认为,创新可以解决人类面临的基本生态问题。有人已经提出了几种不同的方案来解决我们的生态问题,从采用可再生能源到碳储存和固碳等更为古怪的计划。所有这些想法都预设了:资本主义本身不必改变,因为技术的解决方案将始终可以实现更多的经济增长,带来更健康的环境。从北京到硅谷,科技资本家们都乐于说:资本主义可以通过能量效率的提高而持续增长。32 长远看来这一战略终将失败,根本原因在于:自然界对效率施加了绝对的物理限制,这一限制是技术进步无法克服的。由于量子效应导致最近摩尔定律的崩溃就是一个值得注意的例子。33 卡诺循环对一切实际热机效率的阻碍也是一个例子。34

  但我们最紧迫的问题与技术创新和经济增长之间的潜在关系有关。对技术解决方案的信心会促进更多技术创新和经济增长,总体上增加对生物物理世界的需求以及与资本主义体系相关的耗散。我们可以首先考察人们和经济系统如何对效率增长做出反应,以此来检验这些关系。为了了解资本主义能否在效率方面取得重大进展,我们需要概括出能解释我们经济体系的总体效率如何随时间而变化的一般理论。

  如果燃油效率提高,我们通常会开出更长的距离。如果电力变得更便宜,我们通常为更多电器供电。即使那些通过回收、堆肥和其他活动自豪地在家中节约能量的人也非常乐意乘跳上飞机飞往世界各地度假。人们经常在一个地区储蓄,并在另一个地区用以交换消费。我们最终在提高效率方面的努力,有时与增长等效。在生态学研究中,这种现象通常被称为杰文斯悖论(Jevons Paradox),它揭示了提高效率的预期效果并不总能实现。35 英国经济学家威廉·斯坦利·杰文斯(William Stanley Jevons)最初在十九世纪中期提出了这一悖论,他指出:提高能量效率通常用于扩大积累和生产,从而本应因效率提高而被节约的资源被更大地消耗了。提高效率可以带来更便宜的商品和服务,从而鼓励更多的需求和更多的支出,从而消耗更多的能量。36 杰文斯首先描述了在煤动力和蒸汽机的背景下这种效应。他观察到蒸汽机的效率提高促使英国消耗了更多煤炭,这意味着提高能量效率实际上并没有产生节能效果。

  我们知道经济学中这一悖论的变种是回弹效应。大多数经济学家都认为对这种效应的某些版本是真实的,但在问题的大小和范围上存在分歧。一些人认为回弹效应是无关紧要的,他们认为从长远来看,效率的提高确实会降低能耗水平。37 英国能量研究中心在对该课题的文献进行全面审查后,确定回弹效应的最极端版本可能不再适用于发达经济体。然而,他们还是认为,我们各经济体仍可能出现大规模的回弹效应。他们得出了以下结论:“认为......反弹效应过于微小而可以忽视它是错误的。在某些情况下(例如显著提高能量密集型产业生产力的节能技术),整个经济体的回弹效应可能超过50%,并可能在长期内增加能量消耗。“38 整个经济体回弹效应可能十分巨大,这一事实应当让我们暂停用效率战略来应对生态危机和气候变化。事实上,这全部论述都掩盖了一个更为严重的不确定性:效率的提升是不是足够快,进而能否缓解横在我们面前的生态危机的最坏后果?鉴于资本主义的运作机制和激励机制,我们应该警惕当前对效率乐观主义的迷恋。

  为了弄清这些论争,我们需要一种理论来解释效率在更广泛的技术进步背景下的作用。回弹效应和杰文斯悖论的重点是了解人们和经济系统是如何应对效率提升的。然而,更为根本的是要理解总体效率的长期一般演变。历史上技术创新的主旋律是努力将能量使用的负担从人体肌肉转移到其他物理和生物系统,如动物、机器和计算机。想一想汽车、自行车、飞机、微波炉、洗碗机、吸尘器,以及现代生活的几乎所有“奇迹”:它们的核心目标是消耗能量并执行原本需要利用人体肌肉的任务。机器人和人工智能近来风靡一时,准备向我们袭来并完成我们不想做的琐事。技术进步促进机械产出的增长,这通常导致能量密集型社会,那些控制生产资料的人可以产生更多的盈余和利润。特别是资本主义制度下,技术创新促进了经济体可以产生的机械功的总量的增长,并且还大大增加了我们自然环境中的能量消耗速度。但它没有从根本上改变总体效率,这意味着更高的经济增长率通常伴随着更大的能量损失。

  经济体系通常使用新能源来扩大生产、消费和积累,而不是用来从根本上提高效率。从植物的种植和动物的驯化到化石燃料的燃烧和电力的发明,一般而言,对新能源的发现和掌握造成了更多的能量密集型社会。尽管任何经济体系都可以提高效率,但这相对于更广泛的积累的目标来说,只是偶然且次要的。经济体系的整体效率是高度稳定的,变化极其缓慢。这样的过程我们现在可以在温室气体排放的问题上看到,尽管生态危机远远超出了这个问题。政治和商业领袖多年来一直希望技术进步能够以某种方式提供更高的经济增长率,同时急剧减少温室气体排放。事情并不如其所愿。2017年全球有害排放量大幅增加,甚至没达到“巴黎协定”的微薄目标。39 就在此之前,联合国曾警告过:为了避免气候变化导致的最坏结果发生,我们需要减少排放,而政府的支持与减少排放的需求之间存在“不可接受的”差距。40如果我们在全球的范围内观察资本主义,提高效率的挑战就更加明显:虽然许多发达国家的总体效率已经取得了少量但可衡量的改善,然而仍处于工业化进程中的发展中经济体已经削弱了这些成果。41 显然,任何经济体系的总体效率很少在短时间内实现重大变化。资本主义制度下的技术进步将使效率取得一些新的进展,但这肯定不足以避免生态危机的最坏后果。

  有一个了解总体效率的稳定性的最佳方法:将资本主义下的能量效率与一万多年前人类游牧时代的能量效率进行比较。回想一下,人类肌肉在游牧社会中完成大部分工作,我们的肌肉效率大约为20%,在特殊情况下或许更多。42 相比之下,大多数汽油驱动内燃机的效率约为15%,煤炭火力发电厂全球平均约为30%,绝大多数商业光伏发电厂约为15%至20%。43所有这些数据都取决于各种物理条件而变化,但在效率问题上我们可以有把握地得出结论:即使经过三个世纪的快速技术进步,资本主义的主要资产也难以胜过人类的肌肉。技术创新之所以会如此,主要是因为成本和便利,强调机械产量和生产规模而牺牲效率。在物理和经济方面,效率极难以大幅提升。詹姆斯·瓦特(James Watt)或埃隆·马斯克(Elon Musk)不时会做出一项惊人的发明,但这些产品并不代表整个经济。瓦特蒸汽机是对以前型号的重大改进,但其热效率最多只有5%。44 虽然马斯克的特斯拉电机具有惊人的运行效率,但运行它们所需的电力往往来自更加低效的电源,如煤火电厂。如果你在俄亥俄州或西弗吉尼亚州驾驶特斯拉,肮脏的能源就意味着你这台惊人的技术产品与本田雅阁的碳排放大致相同。45资本主义经济的总体效率仍然相对较低,因为这些经济体感兴趣的是增加利润和生产水平,而不是为了显著提高效率而进行大量投资。

  2017年11月,来自180多个国家的15,000名科学家签署了一封信,对生态危机和我们未来可能遇到的事情发出了警告。46 他们的预测非常严峻,他们的建议有意或无意地大量批判现代资本主义。他们提出了许多有用的建议,呼吁“改造我们的经济以减少财富不平等,并确保价格、税收和激励制度考虑到消费模式对我们的环境造成的实际成本。”我们的基本问题很容易陈述:现代文明使用的能量太多了。这个问题的解决方案同样容易陈述,但很难实现:人类必须降低现代通行的能量消耗率。降低这一速率的最好方法不是技术进步的弥赛亚式妄想,而是要打破资本主义的结构和激励手段,使其不能驱动利润和生产,并建立一个新的经济体系,这一体系要优先考虑与我们的自然界相容的未来。

  世界各国政府和民众运动应该制定和实施有助于将人类从资本主义彻底转向生态主义的措施。这些措施应包括对极端财富的惩罚性税收和限制,对能量密集型产业的部分国有化,将经济产品和资源大量再分配给穷人和受压迫人民,定期限制对资本性资产和技术系统的使用,大规模公共投资更有效率的可再生能源技术,大大减少工作时间,甚至可以在工业化国家采用大规模纯素食主义,不再依赖动物进行粮食生产。生态的经济应该优先强调提高我们现有生活的质量,而不是试图造成高水平的经济增长来提高资本主义利润。如果人类文明要生存数千年,而不仅仅是几个世纪,那么我们必须大大减小经济野心,转而关注改善我们共同体的生活质量,包括我们与自然的共同体。我们应该改变方向并与自然界共存,而不是试图主宰自然界。

  注释

  1.马克思,资本论,第1卷(伦敦:企鹅出版社,929–30,1976)。

  2.爱德华·W·扬金斯,《资本主义与商业》(纽约:列克星敦,2002),57。

  3.彼得·阿特金斯,《宇宙运行的四定律》(牛津:牛津大学出版社,2007年),序言。

  4.罗伯特莱赫曼,“能量不是工作的能力,”物理学教师11,第1号(1973):15-18。

  5.拉里·柯克帕特里克和格雷戈里·E·弗朗西斯,《物理学:概念世界观》(波士顿:圣智出版公司,2009年),124

  6.阿特金斯,《宇宙运行的四定律》,23。

  7.黛伯拉·M·卡茨,《科学家和工程师物理学》,第1卷(波士顿:圣智出版公司,2016),264。

  8.威廉·汤姆森,“关于自然中机械能耗散的普遍趋势”,爱丁堡皇家学会第3期(爱丁堡:尼尔公司,1857年),第139-42页。

  9.道格拉斯·C·吉安科利,科学家和工程师物理学(伦敦:皮尔森,2008),545.。

  10.约翰·M·塞登和朱利安·D·盖尔,热力学和统计力学(伦敦:英国皇家化学学会,2001),60–65。

  11.塞登和盖尔,热力学和统计力学,65。

  12.阿特金斯,《宇宙运行的四定律》,53。

  13.关于描述热流的著名相互关系,见拉斯·翁萨格,“不可逆过程中的相互关系I”,物理评论期刊37(1931):405-26。主要是因为这项工作,昂萨格在1968年获得了诺贝尔化学奖。关于一维陷阱中玻色子量子气体的研究,见米格尔安琪尔加西亚•马奇等人,“和谐陷阱玻色子的非平衡热力学”,新物理杂志18(2016):1030-35。关于现代热力学的详尽回顾和耗散结构的解释,这为伊利亚·普里高津赢得了诺贝尔奖,见德里普康德普迪和伊利亚·普里高津,现代热力学(霍博肯:怀利,2014),421-41。2009年,亚历克斯·克莱顿用非平衡热力学对气候系统进行了重要的理论研究和评述。见亚历克斯·克雷顿,“地球系统中的非平衡热力学和最大熵产生”,《自然科学》96(2009):1-25。

  14.物理学家菲尔·阿塔德提出的一个著名的观点认为熵是与给定周期内的物理跃迁有关的粒子构型的数量。参见费城,“第二熵:非平衡热力学和统计力学的一般理论”,物理化学105(2009):63-173。也许技术上最严格的熵模型把它想象成两个函数的集合,描述了一类受限的非平衡系统之间发生的变化。见埃利奥特·H·利布和雅各布恩加瓦松,“非平衡态的熵概念”,英国皇家学会学报A 469(2013):1-15。物理学家卡洛米切利安提供了熵的直观定义,将其视为物理系统探索可用能量微观状态的速率(“生命起源的热力学耗散理论”,地球系统动力学(2011):37-51)。

  15.欧文·薛定谔,生活是什么?活细胞的物理方面(安阿伯:密歇根大学出版社,1945),35-65。

  16.娜塔莉·沃尔乔弗,“新的生命物理理论”,量子杂志,2014年1月22日。

  17.卡斯滕·赫尔曼·皮拉斯, “能源、增长和进化:走向自然的经济学本体”,生态经济学119(2015):432-42.

  18.来自世界各地的大量研究揭示了能源使用与经济增长之间的强大关系。有关全球能源使用与GDP增长之间统计关系的回顾,请参阅汉内斯森,“能源与GDP增长”,国际能源管理杂志3(2009):157-70。有关某些亚洲国家能源与收入之间关系的主要研究,请参阅约翰·阿萨夫·阿贾伊,“能源消费、能源价格和经济增长之间的关系:亚洲发展中国家的时间序列证据”,能源经济学22(2000):615-25。有关能源使用对人类历史形成方式的概述,请参阅《能源与文明》(瓦克拉夫·斯米尔,能源与文明)(剑桥:麻省理工学院出版社,2017年)。

  19.瓦克拉夫·斯米尔,《能源与文明》(剑桥:麻省理工学院出版社,2008年),第49。

  20.杰里·H·本特利,《世界历史上的环境危机》,序言–社会和行为科学77(2013):108-15。

  21.宾利113。

  22.罗伯特·福克纳,《气候变化、国际政治经济和全球能源政策》,安德烈亚斯·戈德图,迈克尔·F·基廷和卡罗琳·库兹姆科编辑,能源和自然资源国际政治经济手册(切尔滕纳姆: 埃尔加,2018),77-78。

  23.爱德华·休谟,垃圾处理学:我们的爱情与肮脏的垃圾(伦敦:企鹅出版社,2013年,30)。

  24.W.J.马特,《全球气候变化词典》(纽约:斯普林格出版社,2012年),120。

  25.蒙德,《全球气候变化词典》,120。

  26.将气候变化与美国森林火灾联系起来的主要论文之一于2016年发表;见约翰·T·阿巴佐格罗和A.帕克威廉姆,“人为气候变化对美国西部森林野火的影响”,PNAS 113(2016):11770-75。关于最近关于飓风和气候变化的一些研究的综合指南,见詹妮弗·M·柯林斯和凯文·沃尔什,编辑.,飓风和气候变化,第3卷(纽约:斯普林格,2017)。关于气候变化在传染病传播中的作用的综述,见吴晓旭等,“气候变化对人类传染病的影响:经验证据和人类适应”,环境国际86(2016):14-23.关于气候变化与藻类水华之间的关系,见丹尼尔·克雷塞,“气候变化使藻类水华恶化,”自然,2017年4月25日。

  27. 奥纳坦·A·纽曼等人,《气候变化生物学》(牛津郡:Cabi,2011),220-21。

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  29. 布鲁斯·E·约翰森,《气候变化:科学、社会和解决方案百科全书》(圣巴巴拉:ABC–Clio,2017),19–20。

  30.关于第一批试图在物理学中钻研经济学的主要著作,见古拉斯·乔治斯库·罗根,《熵定律和经济过程》(剑桥,MA:哈佛大学出版社,1971年)。乔治斯库罗根最初的论点已经被后来的思想家们精炼和发展,他们认识到经济活动受到物理规律的约束。其中有赫尔曼·戴利,他是“经济增长不会永远持续”理念的主要倡导者,他的作品对生态运动产生了深远的影响。有关他的思想的简要概述,请参阅赫尔曼·E·戴利,超越增长(波士顿:比肯,1997)。也许最伟大的生态系统理论家是霍华德·奥德姆,他很好地解释了人类社会与自然环境之间的联系机制。关于他的理论的解释,见霍华德·奥德姆,《二十一世纪的环境、权力和社会》(纽约:哥伦比亚大学出版社,2007年)。

  31.约翰·贝拉米·福斯特,《马克思生态学》(纽约:月刊评论出版社,2000年),第9-10页。

  32.关于这一观点的正式学术解释,见莉娜尼西亚,“改变边界:创新的作用”,在瓦伦蒂娜·博塞蒂等人的编辑中,气候变化缓解、技术创新和适应(切尔:埃尔加,2014),32-39。

  33.汤姆·西莫尼,“摩尔定律死了。现在怎么办?“麻省理工学院技术评论,2016年5月13日。

  34. 阿特金斯,《宇宙运行的四定律》,51-52。

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  37. 伊万·米尔斯,“效率活在反弹效应中,而不是太大,”思维进步,2010年9月13日,http://thinkprogress.org/。

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  40.菲奥娜·哈维,《联合国关于“不可接受”温室气体排放差距的警告》,《卫报》,2017年10月31日。

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  42.何振等,“不同肌球蛋白异构体组成的人体单个肌纤维的ATP消耗和效率”,生物物理学杂志79(2000):945-61。

  43.关于内燃机的效率,见埃夫斯塔西奥斯 E. 斯塔斯 迈克利兹,替代能源,(纽约:斯普林格,2012),411。对于燃煤电厂,见桑德斯特罗姆,“锅炉用奥氏体不锈钢的蠕变强度”,A. 史布里,主编.,燃煤电厂材料和寿命评估(阿姆斯特丹:爱思维尔r,2014),128。关于光伏电池的效率,见弗里德里希·辛克和托马斯·埃尔格,《建筑物中的光伏》(伦敦:爱思维尔,1996),14。

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  译者:扫地工

  来源:《每月评论》[美国]

http://www.wyzxwk.com/Article/sichao/2019/01/398856.html