一、
美國能源署統計，1650年到2009年的美國能源消耗，年增長率為2.9%。
[圖片說明] 美國的能源消耗，紅線為年均2.9%。
你可能覺得，2.9%不是一個很高的增長率。某種程度確實如此，1949年到2019年的七十年間，中國用電量增長了1978倍，折算為年增長率是11.5%。
那麼看上去，2.9%的增長似乎比較溫和。
但是，加州大學的一個物理學家不這樣想。他提出了一個無人問過的問題：如果人類繼續以這種速度，生產和消耗能源，那會發生什麼事？
下面，我就介紹他的計算結果。我不知道他的計算對不對，但是我覺得他的思路沒錯。
他後來寫了一本書，叫做《一顆有限星球的能源和人類慾望》（ Energy and Human Ambitions on a Finite Planet），網上免費下載。書裡有詳細的計算過程，感興趣的朋友可以去看。
二、
他首先假定，全世界的能源增長率是每年2.3%。這樣比較容易計算，這個速度正好等於每一百年增長10倍。
以這個速度，一百年後的2122年，全世界的能源是今天的10倍；兩百年後的2222年，是今天的100倍。
那麼，問題就來了。人類怎樣才能在兩百年內，將能源擴大到今天的100倍？
化石能源是不可能的，太陽能倒是有可能。根據維基百科，一小時內到達地球的太陽能，比人類當前一年消耗的能量還要多。
如果我們充分利用太陽能，確實可能把能源擴大到今天的100倍。但是那樣的話，地球的每一寸陸地都必須鋪設太陽能板。
計算表明，2.3%的增長率保持400年，地球的所有表面（包括海洋）都必須鋪設太陽能板；保持1350年，人類需要的能源將等於整個太陽的能量；保持2500年，等於整個銀河系的能量。
[圖片說明] 2.3%的能源增長率，將導致兩千多年後，人類需要整個銀河系的能量。
這顯然是不可能的。但是，即使不考慮遙遠的將來，只在今後幾十年保持2.3%的能源增長率，人類也會遇到一個嚴重的問題：散熱。
三、
物理學告訴我們，能量只要做功，就必然會產生熱量。
人類消耗越來越多的能源，不可避免會產生更多的熱量，地球的散熱問題也就越來越嚴重。
地球主要透過紅外線，向宇宙空間輻射散熱。但是，溫室氣體的增長，阻礙了紅外線離開大氣層，越來越多的熱量因此留在了地球表面，使得全球變暖。
人類產生的熱量越多，留在地球表面的熱量也就越多，溫室氣體讓這個問題變得更嚴重了。所以，全球變暖的程度與人類的能源消耗是正相關的。
2020年，全球的平均氣溫約為14.9℃。如果能源增長率保持2.3%，350年後，全球平均氣溫會達到體溫37℃，450年後達到水的沸點100℃，750年後達到鋼鐵的熔點1500℃，950年後達到太陽表面的溫度5500℃。
[圖片說明] 如果保持2.3%的能源增長率，一千年內，地表溫度會像太陽表面一樣。
這是完全合理的：如果人類在地球上產生與太陽相當的能量，那麼地球表面一定也有太陽表面的溫度，何況地球比太陽小得多。
四、
聯合國預計，全球平均氣溫如果上升4.5度，一半的物種有滅絕的風險。氣溫繼續上升，人類也可能滅絕。
所以，2.3%的能源增長率再保持一兩百年，地球的散熱問題，就會讓人類面臨生存危機。
大家可以這樣想，人類現在的能源消耗，已經讓夏季氣溫上升到40度。如果一百年後，能源消耗變成現在的10倍，那時的氣溫會升高到多少度？
結論顯然就是，能源不可能長期保持2.3%的增長率。按照目前的能源增長率，留給人類的時間，已經很少了， 很可能在一百年內，人類就不得不停止能源的增長，以緩解地球的散熱問題。
能源增長與經濟增長是強相關的。因此，在一百年內，人類的經濟增長可能也會停滯。
最理想的情況是，到了那時，全世界人口已經開始減少，也就不需要那麼多能源了，生活水平也不會有大幅下降。
五、
理想歸理想，現實狀況卻是，全世界目前對能源有迫切需求，而且還有加速的跡象。
哈佛大學今年有一個研究，估算全世界還需要多少臺空調。
他們發現，生活在世界上最熱地區有28億人，隨著氣溫上升，這些人都需要空調。但是，目前其中只有大約8%的人家中有空調，其他人都盼望儘快用上空調。
[圖片說明] 空調是印度人最想要的家用電器。
哈佛大學估計，2050年時，需要空調的人口比例，德國是92%，美國是96%，印度和印度尼西亞則是99%。
美國目前的空調普及率是90%，所以再給6%的人裝空調就可以了。但是，印度和印度尼西亞的空調普及率，現在分別是5%和9%，這意味著，需要給超過90%的人裝空調。
這兩個國家都是人口大國，印尼有2.7億人，印度有14億人，為所有人裝空調，需要的能源將是一個天文數字。
因此未來幾十年，全球能源肯定會快速增長，以滿足空調的需求。 政府不得不加大能源供應，因為空調不再是奢侈品了，而是維生的必需裝置，否則高溫會出人命。
六、
這就是人類面臨的嚴峻局面：能源增加，導致氣溫上升；氣溫上升，又需要更多的能源來降溫，從而形成惡性迴圈。
就像上面說的，人類的能源增長期，可能只剩下未來一百年了。人類社會如何在這麼短的時間內，一邊經受全球變暖，一邊實現經濟轉型，減少能源消耗，實在是一條不樂觀的未知之路。
（完）