现代农业生产与熵定律---熵和熵定律之二

 

在《熵---一种新的世界观》一书中,举例说到:在传统农业时代,一个农民以1卡能量的体力支出,可产出含有10卡能量的粮食。如今,在农业生产效率较高的美国,一个农民以1卡能量的体力支出,便可生产出含有6000卡的能量粮食。面对这两组数据,我们自然而然的反应是:现代机械化农业生产的效率是如此之高(为传统农业的600倍),将人类从自然界中的艰苦劳动中解放了出来。但真实的情况,是这样吗?

 

 

如果我们把生产过程中消耗掉的除人体体力支出的其他能量----如机器消耗的化石燃料(汽油)、机械灌溉消耗的能量以及为生产杀虫剂而消耗的能量,等等,也计算在内,那么,这种表面上的高达6000倍的高效率,不过是个宏伟的假象。书中又给出一组数据:如果将生产过程中所有的能耗计算在内,那么,仅是为生产一个270卡的玉米罐头,就需消耗2790卡的能量,其中,大部分能量消耗在农业机械的使用与机械灌溉上。总的来说,一个现代美国农民用掉约10卡能量,才可生产出包含1卡能量的粮食,效率其实很低。

 

 

500万年前人类诞生以来,人类在大部分时间内的食物来源以捕猎、采集为主。转至农业社会后的大部分时间里,又都是依靠牲畜的力量来完成重体力劳动。在公元前3000年的中东地区,人们就已经发现,将牲畜的粪便施到地里,便可恢复土地的肥力。在这个过程中,人类的能量来源,只有一个----太阳。太阳光的照射,使得植物生长并完成光合作用,牲畜以植物为生,人类以植物的果实、牲畜的肉为生,最原始的能量来源,便是太阳。在这个时期内,仅从地球能量的角度看,是可以达到收支平衡的。但是,熵定律始终在起作用。虽然从能量上看可以达到收支平衡,若是以热力学第二定律(即熵定律)的角度看,在人类早期发展的整个过程中,熵还是在不可避免地在增加。以地球为封闭系统来看,人类始终在进行着将有效能量(太阳能)转化为无效能量的过程。无效的能量始终在增加,无序的状态(熵)也始终在增加。只是,这种熵的增加的速度非常“缓慢”----“缓慢只是相对的,至少在我们今天的纪年方式看是如此。

 

 

1765 年,瓦特发明了蒸汽机。60年后,拿破仑的战争部长的年仅28岁的儿子,利用业余时间,写出了一本仅118页的小册子。这本小册子,为内燃机的设计奠定了初步的理论基础,也对此后开尔文的重要研究,产生了重要的影响。这个28岁的年轻人,名叫卡诺。

 

 

内燃机的发明,彻底改变了了我们人类与自然界的交互方式。这些技术的发明,使得牲畜被拖拉机取代,使得原来用以喂养牲畜的燕麦、干草,被化石燃料(煤、石油)所取代。“人类从使用马等牲畜的劳动变成使用拖拉机的过程,是一个用不可恢复的能量来源取代了可恢复的能量来源的过程。”今天应用的高强度机械化的耕作方式,往往是投入的化石燃料的能量大大超出产出的粮食所包含的能量。尽管看起来似乎很“高效”,但从基本的投入产出来看,这种耕作方式,在能量核算方面,是一个入不敷出的赤字。

 

 

“高熵农业”的确在短短一个世纪之内,便几乎解决了地球上大部分居民的基本生存问题,使得人们有更多的闲暇,去关注生活的其他方面。但是,以地质年代的时间形成的化石燃料,在人类纪年的时间内,还能够被继续使用多长时间?随着化石燃料消耗速率的增长和因此而产生的无效能量(熵)增加,以及可开采的化石燃料的数量的减少而必将伴随的燃料价格的上涨,我们今后是否还会如今天这般,不用为衣食而担忧,继续享受不为生存问题而担心的无忧生活?

 

 

 

posted on 2009-05-05 22:43 刘晓峰 阅读(85) 评论(0)  编辑  收藏


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