所有生物都要从环境中汲取能量才能维持生存。在此基础上,人类还为与其活动和福祉有关的诸多其他需求而消耗能量,如工业流程、建筑物的温度控制(供暖和制冷)、运输(汽车、火车、船舶和飞机)、家用电器等等。事实上,能源消费的增加与人口的发展成正比。(研究)结果表明,文化和福祉的发展与能源消费相连:前者愈是进步,后者愈会增长。因此,关于人类发展及其对自然的影响,需要考虑的因素不仅有人口的增加,还有能源消费的增长。

总能源消费(E)随着人口增长指数(p)和每个人的能源消费增量(e)而增长,所以我们必须要看总量,E=p+e。如果能源消费增量(e)很高,即使我们的人口(p)进入零增长正如发达国家正在出现的情况,这个总量的数值仍会很高。目前,全球范围内的总量指数(p+e)实际上依然很高,结果导致能源消费总量每20年便会翻一番。

在过去的100年中,世界人口快速增长。据估计,在我们这个时代的最初几个世纪,其数量约为2亿。随着缓慢的增长,世界人口在18世纪达到6亿,在19世纪增至10亿。但自此之后,这一增长变得迅速:我们从1950年的25亿达到2022年的79亿。近来,由于与发展相关的出生率下降,这一进程正在放缓,估计到2050年我们最多将达到110亿人。

能量可用不同的计量单位表示:首先是功的单位,即焦耳(J),其倍数单位为千兆焦耳(1 GJ = 109 J)和艾焦(1 EJ = 1018 J)。1焦耳是1牛顿力移动1米距离所做的功(J=N x m)。1牛顿力则是使质量为1公斤的物体产生每平方秒1米的加速度所需的力(N = kg x m/s2 )。另一个被广泛应用且更为人所知的标准是以功率单位(单位时间内的功)来计量能量的瓦特,它相当于1焦耳/秒(W = J/s)。以1瓦特的功率在l小时内所作的功是1瓦特小时(Wh),代表在这一过程中所产生的能量。它最为大家所知的倍数单位是千瓦时(kWh)和太瓦时(1 TWh = 109 kWh)。千瓦时即用以维持1,000瓦特的功率在1小时中所消耗的能量,1千瓦时相当于360万焦耳(3.6 x 106 J)。至于倍数单位,1艾焦相当于280太瓦时。

另一个用于表示能源消耗的单位是燃烧煤炭或石油产生的能源,被定义为“吨油当量”和“吨煤当量”(Ton Oil Equivalent, TOE和Ton Coal Equivalent, TCE)。其等价关系是:1吨油当量=1.4吨煤当量。吨油当量与千瓦时和焦耳的关系是:1吨油当量=11,630千瓦时(1.2 x 104 kWh),1吨油当量=42千兆焦(4.2 x 1010 J)。

可以用一些日常生活中的例子来说明能源消耗和计量单位。煮沸10公升的水需消耗1.2瓦时的能量。一台洗衣机或洗碗机在一小时内需要1.5至2千瓦时或540至700万焦耳的能量。一辆中型气缸汽油车用于行驶的能量仅占其消耗量的12%到30%(被散失的热量为60%),而每100公里的行程需要消耗大约25千瓦时或9,000万焦耳。

在谈论年度能源消费总量时,需对能源供应总量Total Energy Supply, Tes)、最终能源消费Final Energy Consumption, Fec)和发电量Electricity Generation, Eg)进行区分。2017年度的数额为:Tes = 162,500 TWh; Fec = 113,000 TWh; Eg = 25,600 TWh。这些都是近似值,取自来源不同和经过四舍五入的平均值,以提供一个纯粹的数量级概念。在许多情况下,用于报告能源消费的测量形式没有被明确阐述,并可能造成混淆。2020年的世界能源总消费被照常性地报告为160,000 太瓦时(160 x 1012 kWh),但其他来源的报告额为580艾焦(556 x 1018 J)。若以石油和煤炭的吨位当量来表示,这相当于140亿吨(14 x 109 Tep)石油和200亿吨(20 x 109 Tec)煤炭。这些数字使人们对目前的世界年能源消费总量有所了解[1]

随着时间的推移,特别是自19世纪中叶化石燃料在工业和交通领域投入使用以来,能源的年消费量不断增长。据估计,以艾焦为计量单位,1800年至2020年期间的消费产生了如下变化:1800年-20; 1900年-30; 1950年-100; 2000年-540; 2020年-556。以太瓦时为计量单位则为:1800年-5,600;1900年-8,400;1950年-28,000;2000年-151,200;2020年-160,000。这一时间段的增长系数为28倍。

能源消费在不同国家之间存在着很大差异。这一点可以通过对人均年需求量的观察看出,它取决于每个国家的发展程度。在仍然非常原始的民族中,它几乎处于单纯的生物代谢水平,估计约为人均每年100千瓦时。然而,发达国家当前的个人能源消费已达到这个数字的20至100倍。按照降序排列,人均年耗电千瓦时依次为:挪威26492,美国12235,德国6771,中国5297,巴西2850,墨西哥2349,尼日利亚184[2]。人均用电量为5,000千瓦时。以吨油当量计算,美国的人均年消费为7.8个TOE,欧盟国家的平均消费为4个TOE,肯尼亚勉强达到0.5个TOE,而海地只有0.3个。这种差距意味着,人口仅占世界总额5%的美国消耗全球能源的26%。由此可见,以每个国家国内生产总值衡量的经济发展程度与相应的能源消费之间存在着直接的关联。以万亿美元为单位,一些国家2021年的国内生产总值分别为:美国22.9;英国3.1;西班牙1.4;尼日利亚0.440;哥伦比亚0.314。这些数据与能源消费量相对应[3]

由此而来的第一个问题涉及这些能量的来源。能源可分为两种类型:不可再生和可再生。不可再生能源是那些因不断消费而枯竭的资源(煤、石油、天然气、铀等);可再生能源是那些其来源不会因消费而耗尽的能源,因为它会随着时间而再生(太阳能、风能、水能、地热能、生物质能,等等)。目前,这些资源的使用比例为:84.6%的化石燃料(33.1%的石油、27%的煤炭和24.5%的天然气)、4.3%的核电和11.1%的可再生能源(太阳能、风能和其他)[4]。因此,我们仍在主要开发那些即将耗尽的资源。

负面影响、资源枯竭和污染

首先,我们的地球所拥有的资源是有限的。例如,据估计,世界煤炭储量约为1,074,108百万吨(Mt)[5],石油储量约为1,650,000 Mbbl(百万桶)[6]。虽然这些数字是有待商榷的近似数值,但事实是,无论如何提高这些数字,它们终归是有限的。例如,按照目前的年消费速度,如果以石油来生产三分之一的能源,其储备将可持续约50年。至于可再生能源,消费确实不会导致它们的减少,但其开发却以物质资源为条件,而物质资源同样是有限的。这一问题的解决也包括如何更多更好地使用它们的途径,需要通过技术上的进步,但我们与令人满意的解决方案仍相距甚遥。

与能源生产和消费议题相关联的主要因素还包括污染这一对生态系统带来负面影响的问题。总体而言,我们可以将污染定义为积累于环境中,即空气、水或土壤,所有对生物有害的废物。根据其来源,它可以分为两大类:自然的和人为的。在此我们的关注仅限于后者,特别是与能源生产过程相关的排出。污染是人类与生俱来的问题;事实上,任何生物都会以某种方式污染其居住环境。然而,近代中的两个因素使情况更加恶化:人口的城市集中化以及能源生产和消费带动下的工业发展。这两个进程特别是在19世纪中叶以来尤为加剧。

在由生物体产生的有机产品造成的污染领域,通常可以说,对于每一个产生的污染分子,都存在一种可以去除它的酶。事实上,大自然通过避免有机分子的簇集而保持生态平衡。它拥有同化和去除污染物的良好机制;然而,只有在污染物的浓度不至过高,并且这些物质在某种程度上可生物降解的情况下,这些机制方可发挥效能。

然而,人类技术的出现打破了这种平衡,因为一方面,它排出高浓度污染物的速度超过了大自然的同化速度,另一方面,它将生物降解机制无法应对的产品投入了环境。一个特殊案例来自由CO2,即二氧化碳造成的污染,当其排放量过度时,会导致某些具有负面作用的气候现象。这种年复一年以数百亿吨的规模被释放出来的气体在大气中形成使地球温度升高的温室效应,成为气候变化的最重要因素。自19世纪中期以来,全球平均气温已上升了
1°C。这一变化导致了多种后果,其中包括海洋温度的上升,而它又以不同方式与海平面的上升相关。

能源消费和生活质量

我们已经看到发展与能源消费的增长是如何并驾齐驱的。毋庸置疑,一个国家的发展也与生活质量紧密相关。从本质上而言,能源消费和生活质量之间存在着直接关系。生活质量由“人类发展指数”(Human Development Index, Hdi)来衡量。这是一个归一化的指数(从0到1),对每个国家来说,它是对诸如预期寿命、教育水平和人均收入等因素的反映。Hdi在挪威等富裕国家的0.96和塞拉利昂等贫穷国家的0.31之间波动[7],其世界平均值为0.7。当Hdi低于这个阈值时,生活质量被视为欠佳。

然而,Hdi值和能源消费之间的关系并不完全是直线型的。低于0.7的数值,即低于世界平均水平,与每人每年低于1个TOE的低水平相关。高于0.9的高Hdi值与超过5个TOE的能源消费相对应。然而,在Hdi值约为0.9的富裕国家,其能源消费差异很大,在人均2.4至8个TOE之间波动。这些数值表明,为保障生活质量而提供的人均最低所需能源供应量被确定为2.4个TOE,但它未必会随着额外的能源消费而提高。世界平均消费量低于这一最低限度,因为其人均每年数额为1.7个TOE。从1975年到2004年,Hdi值随着时间的演变表明,它在发达国家从0.84升至0.92,在中等发展国家从0.67升至0.8,而在贫困国家的表现则各不相同:在某些国家从0.43升至0.61,在其他国家保持于0.43和0.48之间。总之,尽管能源消费是生活质量的最重要因素,但超过一定界限后的附加能源消费并不等于生活质量的提高。

正如许多作者已经指出的,解决之道在于打破能源消费和生活质量之间的关联束缚。通常认为,后者与个人使用更多能源有关,即使用更多能源可带来一系列个人利益。然而,从各种意义上讲,更充实和更高质量的生活并不一定意味着更大的能源消费。接受这一原则等于彻底改变已在发达国家形成并且贫困国家倾向于模仿的消费习惯。以消费为基础的经济模式也将必须适应并服从于这样的原则:从长远来看,只有那些不涉及高能源消耗和不产生更多重大污染的活动才是有收益的。恢复到一种放缓的生活节奏以及对物质产品的某种限制是绝对必要的。在任何情况下,超过生存最低需要的适当物质生活是必须向所有人提供的保障。

生态学和环境伦理学

我们可以把生态学定义为研究各种生物之间相互关系以及各生态系统相互作用的科学。“生态学 ”(ecologia)一词来自希腊语的oikos(家)和logos(话语),由恩斯特·海克尔(Ernst Haeckel)于1866年提出。然而,这不应被视为一个只关乎我们的时代的问题。我们发现的证据表明,早在古希腊,人们便开始关注其自然环境:希波克拉底文集(Corpo ippocratico)中的一部作品《空气、水、地方》(Aria, acqua , luoghi) 证实了这一点,该作品可以追溯到公元前5至4世纪。关于生态问题,人类由于对环境和其他生物物种的巨大影响而扮演着一个特殊的角色。目前,人类活动对自然的影响从根本上改变了人类与自然的关系,特别是由于人类通过科学技术而获得的对自然现象的支配权以及为满足自身能源需求而进行的对资源的利用。在过去,无论人口密度还是消费需求均较低,人类行为不会对大自然构成严重威胁,但于今,人口增长和发达国家对能源需求的增加却开始对其提出极其严峻的挑战。

在我们这个时代,我们对保护自然、管理资源和捍卫环境的关注理所当然。人类由于意识到自己对大自然的影响,与其说将它看作必须加以防范的事物,不如说视其为一种福祉,必须保护它免受自身活动的损害。如今,大自然被感知为一种脆弱的福祉,因为它受到人类活动的影响,而这些活动在很多情况下具有破坏性。这些情况引发了新的伦理问题,其中主要涉及对自然资源合理及适度的开发,使每个人平等地分享它,为后代而呵护它,保护环境,保存生态财富以及自然界中人类因素以外的价值。

这一难题促生了现在广为人知的“环境伦理”,即对人类与环境及其他生物的关系的规范。作为一种思潮和一门学科,这属于一个比较新的理论,因为它产生于20世纪70年代并在此后得到迅速发展,形成了对被尊崇为西方伦理学主流观点——人类中心主义——的反对。促生它的一个基本问题是:对大自然(动物、植物、河流、海洋等)的思考是应基于其本身的特有价值;还是仅以它对人类的用途为出发点。这一至关重要的问题难以得到一致答案。如果占优势的是第一种信念,那么随后会认识到的是,大自然不能被视为一种人类可以肆意利用的单纯工具及手段。人类对自然的这种专横态度,尤其是自工业革命以后,在以最发达国家的率领下得以蔓延。其主要动机是人口和能源消费的持续增长,以及与其相关的对人类更高生活质量的贪求。

人口和能源消费持续增长的另一个负面因素是:它们在以人类收益为准的考量中对其他陆地生命形式(动物和植物)所造成的影响。被认为有用的动植物受到特殊优待,而被认为无用的动植物则遭到破坏,以至在许多情况下受到威胁,导致许多生物物种的消失和生态平衡的恶化。例如,肉类消费导致过度牧牛,而与此同时又要求将以前的森林覆盖区转化为牧场。另一方面,如今被我们视为“野生”的动物被圈限于受保护的公园内,生活于非常狭窄的栖息地。类似情况也发生于那些被视为养活不断增加的人口的基本植物上,以至对其他物种造成损害。

基督信仰的愿景

人对大自然的这种掠夺态度有时被追溯到《创世纪》的经文,其中天主告诉他们:“你们要生育繁殖,充满大地,治理大地,管理海中的鱼、天空的飞鸟、各种在地上爬行的生物”(1:28)。由于它被解释为一种要求人主宰大地和其他生物的命令,基督信仰因此而蒙受指责,因其滋养了人类中心主义对大自然的专横和侵犯态度。

这种解释并不属实,它不符合基督信仰的观点。基督信仰对人与自然之关系的态度源于对世界由天主创造的肯定。有鉴于此,受造界的主人是天主,而不是人。因此,人在大自然中的角色仅限于管理者,而不是主人。这一点同样在《创世纪》随后的经文中得到了证明:“上主天主将人安置在伊甸的乐园内,叫他耕种,看守乐园”(2:15)。对人来说,呵护大自然构成对天主创造工作的延续。这就是面对环绕我们由天主创造的世界的真正基督徒态度。作为受造物的管理者,人必须将其视为既不属于自己也不属于任何团体或国家,而是属于全人类的福祉,它不仅属于当代人,也属于未来的后代。

教宗方济各的通谕《愿祢受赞颂》(LS)开宗明义地提醒人们注意环境退化的人为状况及其对人类生活的严重后果。面对矢口否认的企图,通谕重申,气候变化和地球的全球变暖是人类行为的结果(参见LS8)。与其相关的问题包括缺水、水质以及生物多样性的丧失,这些只是人类造成并必须面对的问题的局部,它们影响到的主要是最贫穷和最脆弱的人。面对这种情况,教宗疾呼所有人就地球的未来进行共同对话:“保护我们共同家园的紧迫挑战包括如何将整个人类大家庭团结起来,共同寻求可持续的整体发展”(LS13)。面对人为的危机,教宗方济各提出了一套整体生态学,集环境、人类、经济和社会于一体。他提出了在国际、国家和地方政策中开展环境对话的方向和行动路线,最后提出了生态教育和生态精神的建议。

  1. 参见 «Energy Production and Consumption», in Our World in Data (ourworldindata.org/energy-production-consumption).
  2. 参见 «Electricity consumption per capita worldwide in 2020, by selected country», in Statista (www.statista.com/statistics/383633/worldwide-consumption-­of-electricity-by-country).
  3. 参见«Gdp», in Trading Economics (tradingeconomics.com/country-list/gdp).
  4. 参见 «Electricity Mix», in Our World in Data (ourworldindata.org/electricity-­mix).
  5. 参见«Statistical Review of World Energy», 2021 (www.bp.com/content/dam/bp/business-sites/en/global/corporate/pdfs/energy-economics/statistical-review/bp-stats-review-2021-coal.pdf).
  6. 参见Worldometer (www.worldometers.info/oil).
  7. 参见«Human Develpment Index», in Human Development Reports (hdr.undp.org/data-center/human-development-index#/indicies/HDI).