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直到17世纪，化石燃料和蒸汽动力才以一种高效的方式结合在一起。西北欧的煤矿工人发现，他们可以烧自己挖的煤来给发动机提供动力，把水泵出矿井，这样他们就能挖得更深，去寻找更多的煤炭。最早的蒸汽发动机烧掉的煤过多，因而只有在不断供煤的矿井边上使用才划算，但在1776年，詹姆斯·瓦特（James Watt）和马修·博尔顿（Matthew Boulton）设法建造了一台加热室与冷凝室分离的发动机，大大降低了煤炭消耗量。实业家们很快就发现了如何在各行各业利用蒸汽动力来补充人力和畜力。生产力突飞猛进，商品价格一泻千里，但因为销量大涨，利润比以往任何时候都高得多。在工业化程度最高的西方经济体，人均能量获取增长了7倍，从1800年前后的约38 000千卡/人/天，大增到20世纪70年代的230 000（图4.1）。能量丰富的时代开始了。
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人类当然还需要进食，这意味着驯化的动植物仍是不可或缺的能量来源，但化石燃料也迅速改变了农耕。19世纪末，火车和蒸汽轮船使得人类运输食物更加方便低廉。20世纪，化肥、拖拉机用汽油，以及抽水灌溉农田所用的电能直接提高了产量。2000年，美国每英亩农田平均吸收的能量是1900年的80倍，产出是那时的4倍。
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像觅食和农耕一样，化石燃料的正式使用也在特定的时间（大约200年前）兴起于特定的地点（西北欧）。但工业革命与前两次能量获取方式转变的巨大差别在于，工业化使世界发生了翻天覆地的变化。它在短期内大幅增加了可用能量，以至于最早实现突破的英国（我会在第五章讨论原因）在19世纪能够把其势力部署到全球的各个角落。因此，英国工业革命甫一开始，其他人就没有时间再独立发明化石燃料工业。1914年，地球上的大多数人都是西方主导的化石燃料经济的一部分，依赖于全球市场，而欧洲人及其海外殖民者利用其作为化石燃料早期采用者的优势，控制了全球84%的大块陆地和100%的海洋。工业革命是人类历史最大的一次中断——至少到目前为止如此。
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图4.1 能量爆炸
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公元1~2000年东西方核心区域的人均能耗（引自莫里斯，2013）。
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人类的演变：采集者、农夫与大工业时代 [:1707498712]
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信息充足的时代
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能量获取的爆发推动了信息技术更加突飞猛进的发展，正因为此，关于近两百年的证据比先前所有时代加起来还要多得多。资料分布很不均匀，富国及其人民留下的记录远非穷国可比，不过随着20世纪徐徐落幕，问题越来越变成了如何筛选过滤海量数据，而不再是竭力寻找信息了。
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人类的演变：采集者、农夫与大工业时代 [:1707498713]
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从阿格拉利亚到因达斯特里亚
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化石燃料使用者一直在变革能量的获取方式。在利用煤炭实现首次突破后，他们很快就发现了新的碳氢化合物（石油和天然气）来源，发明了新的开采方式（如深海钻井和水力压裂法等），学会了新形式的能量输送方法（尤其是电力）。他们还成立了新的商业、法律和金融机构来组织这场能量热潮。这一切发生的速度让当代人目不暇接。“一切固定的僵化的关系以及与之相适应的素被尊崇的观念和见解都消失了，一切新形成的关系等不到固定下来就陈旧了，”1848年，马克思和恩格斯在变化刚刚开始时如是说，“一切等级的和固定的东西都烟消云散了。”[1]
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和早期的几次能量革命一样，最明显的结果是规模上的一次跃升，而化石燃料革命远比觅食或农业能量变革要大得多，也快得多。起初，规模剧增集中于西北欧（图4.2）。欧洲人口在19世纪翻了一番，历史学家尼尔·弗格森（Niall Ferguson）形象地称其为“白色瘟疫”，不断有婴儿诞生在蒸汽轮船和火车上，随着这些交通工具跃向其他大陆，像传染病一般蔓延全球。1800~1900年，欧洲和北美（欧洲移民的主要目的地）的居民占世界人口的比例从15.8%激增到23.6%。然而，特别是1945年后，随着全世界越来越多的区域掀起了化石燃料革命，生产规模的增长蔓延到了全球。2000年，欧洲和北美在世界人口的比例缩减为区区13.7%。
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图4.2 第四章中提到的地点和社会群体
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1800年，世界人口还不到10亿，1900年即增长到16亿，2000年为60亿。如今，全球平均每平方千米的土地上居住着45人，也就是说世界上宜居部分的人口密度高达100人/平方千米。农业社会的典型人口密度30多人/平方千米，少数城邦（如古雅典）达到了100人/平方千米，而在化石燃料世界，一般整个国家的人口密度就超过了200人/平方千米。孟加拉的国土面积为15万平方千米，平均人口密度超过了1 000人/平方千米，某些城市国家（特别是香港和新加坡）的人口密度超过了6 000人/平方千米。农业社会最大的城市有大约100万人口，但截至1900年，伦敦人口激增到660万，在我撰写本书时（2014年底），东京拥有3 820万居民（比公元前5000年的世界人口总数还多）。
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18世纪末，化石燃料已经在试图冲破农业社会的能量限制，西北欧的思想家们才最终阐释了农业生活的根本原则，这是思想史上最大的讽刺之一。1798年，托马斯·马尔萨斯[2]认识到尽管人口可以呈指数级增长，大约每20年便可两倍三倍地增加，但食物供应却一般只能线性增长。这意味着尽管好运气（农业创新、好天气等）可以暂时提高生产能力，但从长期来看，需要填饱的肚子永远比可吃的食物数量增长得快，这迫使大众退回到贫困状态。然而在1850年，人们清楚地看到，化石燃料可以改变这种状况。蒸汽动力的交通工具方便了从产地运输食物到人们的居住地，供应量大幅增加，以至于尽管需求随着人口爆炸而上升，价格仍然下降了。到1900年，西方人口不仅在数量上比1800年翻了一番，（平均来看）他们个头更高，营养更好，身体更健康，寿命也更长。1900年以来，将化石燃料（以前文提到的化肥、汽油动力的拖拉机和电动马达等形式）直接施用于农田大大提高了产量，而且从1950年以来，化石燃料社会的全球化和绿色革命也将这些收益推广到了全世界。2000年，人类的身高平均比1900年他们的曾祖父母高10厘米，寿命延长了30年，扣除物价因素后的收入高出了5倍。
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就在马尔萨斯解释其人口数量与生产力关系的逻辑仅仅几十年前，苏格兰哲学家亚当·斯密也以同样的理性解释了分配的逻辑。他认为，国家的财富并非来自劫掠或垄断，而是来自市场的规模及其所推动的劳动分工。亚当·斯密推断，劳动分工本身是“人性中某种倾向的必然结果……即互通有无、以物易物和互相交易的倾向”。为了追求利润，人们专门从事自己特别擅长或代价低廉的工作，并用劳动成果换取他人尤其擅长或代价低廉的商品和服务。通过创造这类商品和服务的市场，他们既降低了成本，又提高了质量，皆大欢喜。“我们的一日三餐并非仰仗屠夫、酿酒师或面包烘焙师的恩惠，”亚当·斯密评论说，“而是出于他们对自身利益的考虑。”
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“通过全力引导产业，使其产量达到最大价值”，亚当·斯密解释道，一个人“只是为自己赚取利润，在种种情形下，他都是由一只看不见的手引导着，不由自主地去达到并非出于本意希望达到的目的……在为自己谋福利的过程中，他往往能够比出于本意更有效地促进整个社会的福利”。其含义很明显：参与互通有无、以物易物和互相交易的人越多，大家就越幸福。
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斯密时代的大问题是，农夫虽然比觅食者富裕，但劳动生产率水平仍然很低（根据我在第三章中提到的经济学家安格斯·麦迪逊的计算，典型的农民每天的收入相当于1.50~2.20美元，而典型的觅食者只有1.10美元）。因为农民的购买力很弱，他们只能支撑得起小型、无组织的低效市场，而因为市场无法聚集足够的规模来满足农业社会所需要的一切，国家干预和强迫劳动经常是调动工人和商品的最有效方式。
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化石燃料改变了市场的结构，形成了反馈回路，扫清了阻碍规模和整合的旧障碍。如果没有市场来吸收商品，使用蒸汽动力来生产大量制成品就没有什么意义了。幸运的是，蒸汽动力在产生利润的同时也解决了这个问题：产生的利润可以支付更高的工资，工人们有更多的可支配收入来购买工厂生产的商品。这是一个良性循环：蒸汽动力的交通工具推动着交易商品的成本一路向下，让更多的人买得起它们，而高工资也诱惑着越来越多的人去工厂工作而不是留在家里务农，这促成了愈发复杂的劳动分工，制造出更多的商品。
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化石燃料把马尔萨斯和亚当·斯密的问题结合起来一并解决了。随着人口爆炸（1780~1830年，英国人口大约翻了一番，增至1 400万），18世纪末的很多农民都面临着贫困和饥饿的威胁。19世纪的资料表明，进入受薪劳动力市场会是一个痛苦的经历，工人必须服从严格的时间纪律，适应复杂的工厂环境，一切与他们在乡下的所见所闻有着云泥之别；然而仍有数以百万的人选择这样做，因为另一个选项——饥饿更糟糕。
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贫苦的农民都渴望到肮脏危险的工厂工作，以至于1780~1830年，英国工人的工资只提高了5%，而每个工人的产量提高了25%。工资的提高只在19世纪30年代有所加速，且即使在那时也只有城市工人才享受到这一福利。巨大的原动力来自生产力，随着生产力水平的迅速攀升，雇主们发现和工人们分享部分利润要比镇压罢工划算得多。（在狄更斯、马克思和恩格斯著述的时代，工资上涨的速度是有史以来最高的，这是另一个巨大的讽刺。）在接下来的50年，工资和生产效率上涨的速度一样，甚至在1880年后超过了后者。到那时，农村的收入也开始上涨。
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1955年，经济学家西蒙·库兹涅茨[3]猜想，工业化经济中的收入不均遵循倒U型的模式，在早期阶段上升，而后呈下降趋势，从19世纪的文献中计算得出的基尼系数表明，他大体上是正确的。17世纪，英国的收入不均（图4.3）状况呈现出先进的农业社会的典型特征，但整个18世纪，收入不均程度陡然放大，工人的工资停滞不前，而资本家的利润却持续增高。城市工人的工资在1830年前后开始提高，但资本回报率上升得更快，1867年，基尼系数达到了0.55，几乎与有据可查的最不平等的农业社会一样高。但到1913年，基尼系数——尽管以21世纪的标准来看仍然极高——就已经降回到18世纪的水平。在法国，工业化的步伐直到19世纪30年代才真正启动，收入不均也遵循同样的曲线，在19世纪60年代达到顶峰，1901年回落到0.48；在美国，税后基尼系数从1774年的0.44迅速升高到1860年的0.51。
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