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70年前，莱斯利·怀特曾说，能量获取应当是了解社会发展的基础。物质的复合性层次要想随时间的推移而维系，除非它们能自由地从所处的环境中获取能量，人类及其社会也不例外。
如果没有氧气，构成我们身体的物质的复合性层次在几分钟后就要开始瓦解：如果没有水，我们几天后就会完蛋；如果没有食物，我们至多撑上几星期，也要呜呼哀哉。如果将多个人聚在一起创造超个体，人们就必须获取更多的能量，这使得能量获取成为社会发展的基础。
我在说“能量获取”时，指的是人类全方位的能量获取，最重要的有：
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食物。无论是直接消耗，还是喂养牲畜以让它们提供劳力，还是喂养肉畜以供随后食用。
燃料。无论是用于做饭、取暖、制冷、烧窑或烧炉，还是用于为机器提供能源。燃料既包括木头、煤炭、石油、天然气，也包括风能、水能和核能。
原材料。无论是用于建筑、金属制品、制陶、制衣，还是用于任何其他目的。
</blockquote>
如此定义的能量获取与更普遍使用的生理幸福感尺度有关，但要宽泛一些。生理幸福感尺度包括诸如实际工资、人均GDP、人均GNP（国民生产总值），或者人均NDI（国民可支配收入）等。实际工资衡量校正了通货膨胀的个人收入（无论是以现金还是其他形式获取）；GDP衡量消费、生产添加的价值和一国疆域内产生的收入；GNP衡量的是加上或减去从世界其他地方转移财产收入或劳动收入而来的净收入的GDP；而NDI衡量的是GNP加上或减去以货币或其他形式从世界其他地方获取的净转移支付的GNP，包括税收和馈赠。GDP、GNP和NDI只需各自简单地除以研究地域的人口数量，就可转换为人均数字。
经济学家通常关注的是人均实际工资、人均GDP、人均GNP和人均NDI，而不是能量获取，很大程度上是因为这些度量标准在现代经济体（即1800年后的西方、1900年后的东方和1950年后的世界其他地方）中，比种类更广泛的能量获取记录要完备得多。然而，如果在时间跨度极长、生存实践的本质变化巨大的情况下做比较，能量获取是一种更灵活的度量标准。
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东方、西方从哪儿出发</h3>
关于人类的能量使用情况，涌现了浩如烟海的文献，贡献者有医学研究者、工程师、自然科学家、社会科学家和人道主义者。然而，相形之下，很少有人尝试对其进行历史的综合分析，而且由于不同的研究者专注于不同的能量获取特点（比如，食物消费、净能量使用、物质生活标准、总消费等），以不同的方式对其进行度量（比如，每人每天千卡消耗量、出生时预期寿命、实际工资、身高等），或者对变化进行定性分析而不是定量分析，使得即使只是形成总体概貌也变成了一个复杂的任务。因此，我首先要更严密地定义我的一些术语。
我的总体框架要从一幅广为引用的图说起（见图3.1）。这幅图最初是于1971年发表在《科学美国人》（Scientific American）杂志上的。在该图中，得克萨斯农工大学的地球科学家厄尔·库克（Earl Cook）对狩猎–采集社会、早期农业社会（他指的是大约公元前5000年亚洲西南部的农民）、先进农业社会（大约公元前1400年欧洲西北部的农民）、工业社会（1860年左右的西欧人），以及他本人身处的北美和西欧的技术社会的典型的人均能量获取，进行了粗略估计。库克给4项指标打了分：食物（包括喂养的家畜）、家庭和商业、工业和农业，以及交通运输。此图表成为研究能量获取情况的历史学家一个常用的出发点。
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图3.1 厄尔·库克的社会发展不同阶段能量消费（以每人每天计算）</h5>
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资料来源：库克，《能量流》（Flow of Energy），137页。</h6>
库克将食物能量与非食物能量区别对待，这是至关重要的。人类对食物能量的消费是具有极大的强制性的：如果在一段时间内，这一数值远低于平均每人每天2 000千卡，人们就会变得虚弱而无法劳动。他们将丧失身体的机能，过早死去。然而，如果食品能量的输入在一段时间内持续高于4 000千卡，人们也会变得肥胖，患上极其严重的相关疾病，同样会有不少人过早死去。（营养学家通常会用“卡路里”来描述物理学家所说的营养“千卡”，食品包装上的营养成分表上列出的含热量实际上指的是千卡。）
食物能量的消费会随时间推移而变化，部分是因为人们会在诸如谷物等“廉价”热量食物和诸如肉之类的“昂贵”热量食物之间来回摆动（大致估算，消耗10千卡的植物才能生产1千卡的肉类）。在肉类丰富的21世纪，饮食通常会达到每人每天大约10 000千卡。然而，在非食物的表中，能量消费变化得更显著。大多数狩猎－采集社会消耗的非食物热量都相当少：他们需要生物量用于烹饪、燃料、衣服、武器、篮子和个人饰品，但通常居住在非常简陋的栖身所里，只有极少的实用物质产品。农业社会通常有数量多得多的坚固房屋，有大量的各式各样的人工产品，而现代工业社会无疑更是能生产出数量巨大的非食物产品。在最简单的热带狩猎－采集社会，总能量获取量（食物+非食物）大致会低至每人每天4 000~5 000千卡；而在当代美国，这个数字则会高达每人每天230 000千卡，全球平均数现在大约为每人每天50 000千卡。
在历史上的大部分时期，人均非食物能量都是趋于上涨的，但人们没有多少办法将非食物热量转化为食物。结果，增加食物热量的困难成了扩大人口规模和提高生活水平的主要障碍。托马斯·马尔萨斯（Thomas Malthus）在其《人口原理》（Essay on the Principle of Population）中就已认识到这个问题。他写道：“应当始终牢记，食物与加工产品之间存在根本区别。加工产品的原材料取之不尽、用之不竭。对这些产品的需求可以促使它们需要多少就能生产出多少。然而对食物的需求，绝对没有这样的创造力。”
甚至在史前时代，非食物能量都能稍稍缓解食物供应的压力。例如，提供肥料、改善交通以使食物从充裕的地方流动到匮乏的地方，还可以提供燃料以加工食物。然而，直到19世纪起——具有讽刺意味的是，始于马尔萨斯在世时——交通、加工、肥料和科学干预才对食物供应进行了彻底改革，使得人类的身材、寿命和健康状况得到不断改进。
尽管马尔萨斯和库克的研究都很出色，对长期经济史感兴趣的社会科学家们仍通常会忽略食物热量和非食物热量的差别，只专注于食物，他们的结论是：自一万年前农业发明到200年前工业革命之前，几乎没有发生什么变化。在最被广为引用的最近的一次讨论中，经济史学家格里高利·克拉克（Gregory Clark）清楚地表明：“（公元）1800年时世界上的人均富裕状况并不比公元前100 000年时好。”但他的论断是错误的。正如马尔萨斯所认识到的，如果良好的天气状况和先进的技术或组织促使了食物产量提高，人口往往会增长，消耗掉盈余的食物，迫使人们消费更少、更廉价的食物热量，然而尽管人均食物供应有下降的压力，从长远来看，非食物能量获取的增长，在整个全新世却得到了稳步的累积。
库克提出，虽然典型的狩猎－采集社会只能获取每人每天2 000千卡的非食物能量，但到早期农业社会时便提高到8 000千卡，而工业革命前先进的农民所获取的达到了每人每天20 000千卡。我重新构建的框架认为，从长远看（暂且忽略几个暴跌期），自大约公元前12700年冰期结束后的13 000年间，非食物能量的获取提高得较缓慢，但却很平稳，直到罗马时代的意大利——最先进的古代农业帝国的核心地带——这一数字可能会达到每人每天25 000千卡。这似乎是前工业社会可能达到的上限，相当于经济史学家E·A·里格利（E. A. Wrigley）所说的高级有机经济体和化石燃料经济体之间的界限。
在将近2 000年间，农业帝国不断冲击着这个上限，但却无法突破。到了十七八世纪，当全球化达到了能使植物和动物在大洲之间流动的程度时，投入到交通运输业的热量开始间接地转化为食物热量。然而，直到19世纪，企业家们学会了将煤燃烧释放的热能转化为动能后，非食物能量获取才得到了极大增长，使之能够转化成食物热量。这便将人类从马尔萨斯所说的陷阱中解救了出来——至少目前如此。
库克的估计当然只是个起点，因为他只提出了6个数据点（原始人社会、狩猎社会、早期农业社会、先进农业社会、工业社会、技术社会），没有尝试区分世界上的不同地区；他也没有提供他估计时使用的资料来源。因此，在重新探索西方和东方的能量获取时，我先将库克的数据作为出发点，为给定体制内“正常”的消费建立一个数量级，然后利用更详细的证据，估算出每个时间点上东方和西方的核心地带实际上距离这些正常的数据有多远。
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度量的单位</h3>
在书中，我使用下列传统的度量单位及缩写：
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1卡=将1立方厘米的水的温度提升1℃所需要的热量
1卡= 4.2焦耳
1焦耳= 0.238卡
1英制热量单位= 1 055焦耳
1吨小麦当量= 3 300 000千卡
1吨原油当量 = 10 038 000千卡
1公升小麦当量= 0.78千克小麦当量=2 574千卡
1兆焦=239 999千卡
1瓦特= 1焦耳/秒
1马力= 750瓦特
成人基本生理需求所需食物热量=2 000~2 700千卡（=8~11兆焦≈90瓦特）/（人·天）
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证据的本质</h3>
关于能量获取的可靠的统计资料，在东方的核心地带，只能部分回溯到20世纪，在西方也只能回溯到19世纪早期。即便如此，这些资料通常也都会遗漏大量的农业社会用于燃料和建筑的生物量。零星的统计资料在中国和日本的部分地区可追溯至19世纪，在西欧可至少追溯至17世纪。在此之前，无论东方还是西方，都只有文本记录，偶尔才有一些计量文献，在中国可回溯至公元前1200年，在美索不达米亚和埃及可回溯至公元前3000年，但这些资料都无法提供像现代时期那样可供了解的细节。
我们在时间上回溯得越远，就越必须依赖于考古证据和比较证据。前者有时能为我们勾勒出一幅关于谷物和技术的非常清晰的画面，以及关于贸易水平和生活水准的一种尽管模糊但仍然很重要的感觉。结合现代语境中记录良好的关于类似的谷物、技术、贸易和生活方式的能量产额的比较证据，我们可以大致了解能量获取。我们偶尔也可以对照一些完全不同类别的证据，如冰蕊和泥炭沼的污染记录等，反复核查结果。
将这样形形色色的资料结合在一起，当然是个挑战，需要时常施展猜测的功夫。一方面，这使得专家们对于公元1900年之前的东方和公元1700年之前的西方的精确分数，永远不可能取得一致意见；但另一方面，证据的确形成了没有专家会质疑的历史上能量获取的参数。例如，没人会认为公元1000年西方的核心地带（大约在伊拉克－埃及一带）或东方的核心地带（黄河流域）的能量获取，会像1 000年后的美国或日本一样高，或者就此而言，像1900年、1800年，甚至1700年时的核心地带那样高。同样的，也不大可能会有专家提出公元1000年时西方的能量获取会和1 000年前罗马帝国时一样高，但几乎所有专家都会同意，那时的能量获取会比大约公元前1000年“黑暗时代”的地中海地区高。在东方，大多数中国经济史学家也许会同意，东方的能量获取水平在公元1000年左右的宋朝，比在公元1年左右的汉朝要高，比在公元前1000年左右的西周时期更是要高得多。任何违背这些看法的结论，都会招致严密的审查。
