能量與文明：農業生產的深層邏輯，未來農業發展的前景

不愛讀書的小青

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而能量的總量保持不變。
——熱力學第一定律：能量守恒定律

迄今為止，人類文明經曆了四個階段：漁獵文明（原始文明）、農業文明、工業文明，以及如今的生態文明或信息文明。農業文明，又稱農耕文明，是人類首次掌控自己命運的嘗試，也是人與自然最為和諧共生的階段。
四大古國是農耕文明的典型代表，“男耕女織”可以視為中國農耕文化的起源。

能量的起源，則更為古老，從地球上沒有人類之前，能量就一直來來去去。植物用它長高高，動物用它吃飽飽，山川因之絢麗，四海為之澎湃。能量一詞，與時間一樣，都是人類對既定事實的一種規矩化描述。
“大到改變板塊構造的力量，小到微小雨滴的累積侵蝕，能量無處不在。通過將太陽輻射的能量轉換為植物質的光合作用，生命得以形成。”

加拿大歷史學家瓦茨拉夫·斯米爾，在《能量與文明》一書中指出：能量是唯一的通用貨幣。要想達成任何目標，能量都必不可少。
他對人類社會發展進程中，能量利用與文明生滅之間的關系，做出了系統解讀，涵蓋了能量起源、當前人類利用能量的極限，以及能量與文明的未來發展方向。

作為人類史上的第一種文明形態，農耕文明的發展與能量利用密不可分。
縱觀農耕文明的發展曆程，可以發現農業生產主要包含三個部分：農作物品種、土地資源、耕種方式。從事農業生產的人被稱為農民，收成的好壞用來農業生產的結果。隨著耕種方式的改進，農業生產解決了大部分人的溫飽問題，在農業生產的過程中，衍生出了祭祀（舞蹈的起源），天象（天文學起源）等活動，並創造了大量閑暇時間，人們用來研發科技，發展文化等。要想理解這種關系，首先要解決的問題是：能量來自哪裏？

眾所周知，太陽輻射（太陽光）是地球上一切生命得以形成的源泉。
而科學研究表明，我們看到的太陽光，約30%左右被地表和雲層反射，約20%被大氣層和雲層吸收，而另一半的大部分被地表吸收，轉化為熱能，輻射到太空。僅有不到0.05%的太陽輻射，被植物的光合作用轉化，存儲在體內。
人體獲得能量的基本方式，就是將植物體內儲存的能量，以直接或間接的方式，轉化為自身的能量，這個過程被稱作吃飯。這也是農業生產在很長一段時期內，要解決的核心問題。

為了解決吃飯問題，一萬年前的中國人，選擇種植一切可以吃的植物。在長期的實踐過程中逐漸積累經驗，能量高、易吸收、能推廣
的農作物品種被選擇了出來，例如“九谷”“六谷（稻、黍、稷、粱、麥、苽）”“五穀（《黃帝內經》中為粳米、小豆、麥、大豆、黃黍）”。在魏晉南北朝以前，以“北粟南稻”為主，隋唐以後麥類得到推廣，逐步形成“北麥南稻”的格局
（引自周躍中《試談中國古代農作物種類及其歷史演變》一文）。
漢代也曾引入玉米、馬鈴薯等作物，如今在北方和西南地區大面積種植。

不同的農作物，對土地資源的需求也是不同的。
馬鈴薯適宜在富含有機質的土壤，如沙壤土、黑鈣土中栽培；小麥在微酸和微堿性土壤上都能較好地生長；玉米則比較親近質地黏重的土壤；水稻則顧名思義，需要便利的水利條件。單純強調土壤性質，很難保證農作物常年豐收。隨著種植年份增加，土壤之中的無機鹽和有機質，都會被植物吸收轉化為自身能量。要想保證土壤中的能量足夠農作物生長，農民需要做一件事：施肥。針對作物的不同需求，有機肥、磷肥、氮肥、複合肥等等，應運而生，各施所需。施肥，就是對能量的轉移利用的一次有效嘗試。

前面我們提到，農業生產主要包含三個部分：農作物品種、土地資源、耕種方式。在漫長的實踐經驗積累中，農民選好了農作物品種，針對不同農作物，土地也被精心選擇並加以呵護。接下來，農民伯伯在種植農作物時發現：種植、收割、分離等過程中，只用手似乎有些麻煩，於是他們開始發明工具。人類正式通過工具影響“自主能量利用”過程的先河，由此而開。
在公元前2000年左右，甘肅武威一帶的齊家文化中，就出土了骨鏟、玉石鏟（挖土），石刀（收割），石質磨盤、杵、棒（加工）。這種粗糙的初級工具，讓農民嘗到了甜頭，卻也面臨難以進步的窘境。直到商、周時代出現了青銅農具，春秋戰國時期出現了鐵制農具。這種工具材質的演變，極大地增加了農作物產量，也讓農民開始思考另一個問題：解放自己。

耕種方式的改進，意味著農民對能量的利用率提高了。但如何才能在耕種過程中，消耗較少的人體自身能量？
人們最先想到了替代，役畜進入歷史舞台。這種方式一直延續，在改革開放之前的農村，役畜的多少還是影響農作物收成的關鍵因素。但役畜的使用，在能量的轉換過程中，還是存在弊端。人們需要提供大面積的飼草，來為役畜充能，這意味著同等條件下，人類需要更多的能量去滿足農業生產，而在能量轉化過程中，會有大部分能量被浪費。就像汽車需要加油一樣，能量始終在轉換中，為人類提供便利，卻也在整個過程中悄然流失。因此，人類想到了更好的能量轉換方式：機械力與自然力。

工業革命的紅利，讓人類文明在過去的2個多世紀裏，產生了質的跨越。集約式農場因此而生，工具的升級讓大部分農民從農業生產中解放，他們有大量的時間研發科技，發展文化，跳廣場舞。但工業革命的崛起，也意味著地球不可再生資源的大幅消耗。這個問題又回歸到能量利用的兩個關鍵：一是提高能量的利用效率，二是改善能量的來源。與此對應的，正是當前文明形態的兩種方式：信息文明與生態文明。

未來農業發展的前景也將面臨兩個抉擇：是選擇不顧一切的機械化動力提升，還是在綠水青山的美好生態中和諧發展？
唐朝筒車的發明，為農業發展提供了另一條路徑，自然之力的使用，但畢竟自然終究無法受人類掌控，而機械、信息技術的操控之力，始終掌握在人類自己手中。

《能量與文明》為我們快速理解這個世界的運轉方式，提供了一條簡明的途徑。以能量作為標尺，可以輕松地掌握人類文明的發展程度，進而把控未來社會發展的方向。
但在人類運用能量的進程中，可以發現人類利用能量的效率在增加、成本在減少，浪費卻也在增加。

人類發展需要的能量總量，與人類實際利用的能量總量之間，很難有“剛剛好”的平衡狀態。這不免引起擔憂：地球資源的消耗率遠遠大於產出率，未來人類對能量的需要將如何滿足？
或許，這也是生態文明被提出，與人類探索外太空的初衷吧。