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你们哪一位想要造塔，首先不要坐下来，要计算费用，看是否有造成塔的足够本钱。 ——《路加福音》14:28 |
支持世界经济和人口增长直到2000年，甚至2000年以后 将需要什么？必需的组成因素表是很长的，但是可以粗略地将 它分为两大类。
第一类包括维持所有生理活动和工业活动所需要的物质的 必需品：粮食、原料、矿物燃料和核燃料，以及这个行星上吸收废 料，并使重要的基本化学物质再循环的生态系统。这些组成因 素原则上是有形的，属于可以计算的项目。例如，可耕地、淡水、 金属、森林、海洋。在这一章里，我们将估计这些物质资源的世 界贮存，因为它们最终决定这个地球的增长极限。
增长所必需的第二类是由社会必要因素构成的。即使地球 的物质系统能支持大得多的、经济上更加发达的人口，但是， 实际上经济和人口的增长还要依赖于诸如和平和社会稳定、教 育和就业，以及稳定的技术进步等因素。要估计和预测这些因 素更加困难得多。这本书和我们现阶段的世界模型还不能明确 地处理这些社会因素，这是因为我们关于物质供应量及其分布 的信息还不能指出未来社会可能面临的问题。
粮食、资源和健康的环境，是增长所必需的条件，但不是 充分的条件。即使他们是丰富的，增长也可能由于社会问题停 下来。不过我们可以暂时假定，最好的社会条件将普遍出现。 那么，这物质系统能维持多大的增长呢？我们的答案会提供关 于人口增长和资本增长的上限的一些估计数，但不能保证增长 实际上会达到的那个程度。
在非洲的赞比亚，每出生1000个婴儿中，有260个在第 一个生日前死亡。在印度和巴基斯坦，比率是140 ‰；在哥伦 比亚是82‰。更多的儿童在他们达到学龄前死亡；另外一些 则在刚上学的最初几年中死亡。
在穷国中发给学龄前幼儿的死亡证明书表明，导致死亡一 般是由麻疹、肺炎、痢疾，或其他一些疾病。事实上，这些儿 童更可能是营养不良的牺牲品。
没有一个人确切地知道，目前世界上营养不足的有多少人。但是，普遍同意，数量是很大的，也许占工业不发达国家人口的50到60%，也就是世界人口的1／3。联合国粮农组织 （FAO）的估计数表明，在大多数发展中国家里，并没有满足基本的热量需要，特别是蛋白质的需要（参看图8）。此外，虽然世界农业生产总量在增加，而在非工业化国家里人均粮 食生产只勉强地维持现在的不充分的水平上（参看图9）。这些颇为令人发愁的统计数字是否意味着已经达到了地球上粮食生产的极限呢？
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每天的蛋白质和热量要求，世界上大多数地区中现在不能达到。分配不平等不仅在地区之间存在（如图8所示），而且在 各地区内部也存在。根据联合国粮食及农业组织的资料，最严重的缺粮地区包括“安第斯山脉国家、非洲和近东的大片大片半干旱土地，以及亚洲的某些人口稠密的国家”。表示热量和 蛋白质需要的线，是为北美洲人估计的。这里假定如果其他地区中的饮食足够，使人达到全部可能的体重，蛋白质和热量的要求应各处相同。 资料来源：联合国粮食及农业组织：《关于农业发展的临时象征性世界规划》（Provisional Indicative World Plan for Agriculture Development）（Rome:UN Food and Agriculture Organization,1970）。 |
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世界非工业区地区粮食生产总量像人口一样，大致按同样速度上升。因此，人均粮食生产在低水平上几乎保持不变。 来源：联合国粮食与农业组织，《1970年粮食和农业的状况（The state of Food and Agriculture）（Rome:UN Food and Agriculture Organization，1970）。 |
生产粮食所需要的首要资源是土地。最近的研究指出，地 球上适合于农业的土地，大约最多有32亿公顷（78.6亿英 亩）（译者注：l公顷=100公亩或2.471英亩或15市亩。l英亩＝40.47公亩或 6.07市亩。）。目前，最富饶的大多数可以生产粮食的土地，约占总 数一半，已经耕种。其余土地在准备为生产粮食以前，需要投 入大量资本，加以清除、灌溉，或者施肥，才能生产粮食。最 近，开垦新土地的费用每公顷在215到5275美元不等。在荒 无人烟的地区开垦土地，平均费用是每公顷1150美元。按照 粮农组织的一份报告，即使目前世界上迫切需要粮食，开垦更 多的土地进行耕作，在经济上也不是可行的：
在南亚，……在东亚，近东和北非的一些国家里，以及在拉丁美洲和非洲的某些部分，……几乎没有扩大可耕地面积的余地。……在比较干旱的地区，把边远的和不值得开垦的土地恢复为永久性的牧场是 必要的。在拉丁美洲和非洲撒哈拉沙漠南部的大部分地区，扩大耕作面积的可能性仍旧很大。但是，开发费用很高，加强利用已经定居的地区，往往比较经济。
如果世界人民真的决定付出很高的资本费用，来耕种一切可耕地，并生产尽可能多的粮食，在理论上可以养活多少人呢？假定现在世界平均每人0.4公顷就够了（按美国现在的标 准，来养活全世界人口，每人需要0.9公顷），要养活增长着的世界人口所需要的土地总量由图10下面的曲线表示。图10 上面的曲线表示随着时间的推移，可以利用的可耕地的实际数量。这条线向下倾斜的原因在于，每增加一个人，需要一定数 量土地（这里假定每人0.08公顷）（从1950－1960年对美国西部44个县的空中测量指出，有建筑物的土地每人从0.008到0.174公顷不等。）用于住房、道路、堆放废 物、架设电线和其他用途。这一切主要“密布”在可耕地上，并且即使人均土地需要和人口增长率保持目前的水平，在2000年以前，土地的短缺不足仍然是极为严重的。
| 世界提供的可耕地数大约是32亿公顷。按现在的生产能力所需要的可耕地大约每人0.4公顷。因此所需要的土地的曲线 反映出人口增长曲线。1970年以后的细线表示，假定世界人口继续按现在的速度增长计划所需要的土地。可以利用的可耕地减少是因为随着人口增长，可耕地被用于城市工业。虚线表 示，如果现在的生产能力翻一番或者翻两番所需要的土地。 |
图10也说明指数增长在有限空间内的某些很重要的和普遍的事实。首先，它表明，可耕地怎样在很少几年内从极其富裕的状况变为极其缺乏的状况。在全部历史上，潜在的可耕地 过剩曾经占压倒优势，而现在，在30年间（或者在人口翻一番的时间内），可能突然发生严重的不足，就像我们在第一章中举出的百合花池塘主人的例子一样，人类可能只有很短的一 段时间对有限空间中的指数增长结果作出反应。
从图10得到的第二个教训是，当我们观察无情的指数增 长过程时，对地球的极限做出精确的数字上的假定并不重要。 例如，我们可以假定，城市、道路，或其他非农业用途并不占 用可耕地。在这种情况下，可用的土地是常量，如水平破折线 所示。两条曲线的交点推迟了大约十年。或者，我们可以设 想，由于农业技术的进步和资本的投入，例如投入拖拉机、化 肥和灌溉系统，土地的生产能力有可能翻一番，甚至翻两番。 图10中的两条虚线表示关于增加生产能力的两个不同假设的 结果。生产能力每翻一番，大约需要30年，或者少于人口翻 一番所需的时间。
当然，社会不会由于“危机点”而突然感到意外，在“危 机点”上，需要的土地数量变得大于可用的土地数量。在达到 这危机点以前很久，危机的征兆就开始出现。粮食价格会涨得 这么高，以致有些人会买不起而挨饿；其他人会被迫减少他们 所利用的土地的实际数量，并且改吃质量较低的饮食。这些征 兆在世界的许多部分已经很明显。虽然图10表明，现在只有 一半土地在耕作，可是每年大概有1000到20000万人的死亡 可以直接或间接地归因于营养不良。
毫无疑问，许多人死亡，是由于这个世界的社会因素的限 制，而不是物质的因素。然而，在粮食生产系统中，这两种限 制因素之间显然有联系。如果肥沃的好地仍然很容易获得，并 便于耕作，要养活饥饿的人，就不会有经济上的障碍，而且也 没有做出社会选择的困难。可是，世界上现存可耕地中，有一 半最好的土地已经在耕作了，而且开垦新土地已经如此昂贵， 以致社会已经判定它“不经济”。这是一个被物质上的限制因 素加剧了的社会问题。
图10表明，即使社会真的决定付出必要的代价，来获得 新土地或增加现有耕地的生产能力，上升过快的人口也会带来 另一个“危机点”。要克服每一个相继的危机问题需要付出更 大的代价。土地收获量每翻一番会比上一次更加昂贵。我们可 以把这种现象叫做成本增加定律。这个定律的最好的和最合理 的例子来自对过去农业收获的成本进行评估。世界粮食生产从 1951年到1966年增加34%，农场经营者在拖拉机上的支出每 年增加63%、在氮肥上的投资每年增加146%、农药的使用每 年增加300%。显然，下一次增加34%，需要投入更多的资本 和资源。
在这个地球上可以养活多少人？对这个问题当然没有简单 的答案。答案是基于社会在各种可供选择的方案中的抉择。人 类需要和希望生产更多的粮食与生产其他商品和服务之间不能 兼顾，要直接做出权衡。对这些商品和服务的需要，也随着人 口增长在增加。因而，要解决这种权衡明显地变得更加困难。 即使一致选择粮食生产有首要的优先权，可是，人口不断增长 和成本增加定律，能驱使这系统迅速地把一切可用的资源都贡 献给粮食生产，而不留下进一步扩大的可能性。
我们在这一节里已经讨论过的只是粮食生产的一个可能的 限制因素：可耕地。篇幅不允许我们在这里详细地讨论其他可 能的限制因素。一个最明显的，其重要性仅次于土地的限制因 素是可用的淡水。每年地球上陆地部分的淡水流量是有上限 的，但是，对淡水的需求却是按指数增加的。我们可以画一张 与图10很类似的图表，表示对淡水的日益增加的需求曲线接 近恒定的平均供水量。在世界的某些地区，淡水的制约作用会 比土地的制约作用来得更早。
靠技术进步来代替对土地的依赖（合成粮食）或创造淡水 的新资源（海水淡化）也可能避免或扩大这些限制。我们将在 第四章中进一步讨论这些发明。目前要明确，没有一项技术是 自发的或者不付代价就够了的。生产合成粮食的工厂和原料， 淡化海水的设备和能源，这一切都来自这个物质世界系统。
现在，对粮食的需求按指数增长是直接根源于决定着人口 增长的正反馈回路。预测将来粮食供应取决于土地和淡水，也 取决于农业投资，而农业投资又取决于这系统中其他占优势的 正反馈回路——资本投资回路。开垦新土地、开发海洋，或推 广利用化肥和农药，都需要增加粮食生产的资本储备。有助于 增加这种资本储备的资源，不是像土地和淡水那样的可再生的 资源，而是像燃料和金属那样的不可再生的资源。因此，将来 扩大粮食生产主要依赖于可以得到的不可再生资源。地球对这 些资源的供应有限度吗？
现在，即使考虑到，随着可利用资源减少而涨价这样一些经济因素，（铂、金、锌和铝的数量似乎都不足以应付需求。按现在的发展速度，……银、锡和铀到本世纪末即使按更高的价格也可能供应不足。如 果现在的消费率继续下去，到2050年，更多的矿物可能耗尽。）
尽管近来有引人注意的发现，只剩下有限数量的地方可寻找大多数矿物了。地质学家们否定关于找到大的、新的、富矿矿床的前景。从长远来看，对这样一些发展持有信心是不明智的。
表4 不可更新的自然资源
| 资源 | 已知的世界储藏量a | 固定的指标（年数）b |
估计增长率（每年%）c高、平均、低 |
指数的指标（年数）d |
指数的指标（计算出的）用5倍于已知的储藏量（年数）e |
储藏量最高国家或地区（世界总量%）f | 主要生产者（世界总量%）g |
主要消费者（世界总量%）h |
美国消耗量占世界总数%i |
| 铝 | 1.17X109吨j | 100 | 7.7 6.4 5.1 | 31 | 55 | 澳大利亚（33） 几内亚（20） 牙买加（10） |
牙买加（19） 苏里南（12） |
美国（42） 苏联（12） |
42 |
| 铬 | 7.75X108吨 | 420 | 3.3 2.6 2.0 | 95 | 154 | 南非共和国（75） |
苏联（30） |
19 | |
| 煤 | 5X1012吨 | 2300 | 5.3 4.1 3.0k | 111 | 150 | 美国（32） 苏联－中国（53） |
苏联（20） 美国（13） |
44 | |
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钴 |
4.8X109磅 | 110 | 2.0 1.5 1.0 | 60 | 148 | 刚果共和国（31） 赞比亚（16） |
刚果共和国（51） | 32 | |
| 铜 | 308X106吨 | 36 | 5.8 4.6 3.4 | 21 | 48 |
美国（28） |
美国（20） 苏联（15） 赞比亚（13） |
美国（33） 苏联（13） 日本（11） |
33 |
| 黄金 | 353X106英（两）金衡 | 11 | 4.8 4.1 3.4l | 9 | 29 | 南非共和国（40） | 南非共和国（77） 加拿大（6） |
26 | |
| 铁 |
1X1011吨
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240 | 2.3 1.8 1.3 | 93 | 173 | 苏联（33） 南美（18） 加拿大（14） |
苏联（25） 美国（14） |
美国（28） 苏联（24） 西德（7） |
28 |
| 铅 | 91X106吨 | 26 | 2.4 2.0 1.7 | 21 | 64 | 美国（39） | 苏联（13） 澳大利亚（13） 加拿大（11） |
美国（25） 苏联（13） 西德（11） |
25 |
| 锰 | 8X108吨 | 97 | 3.5 2.9 2.4 | 46 | 94 | 南非共和国（38） 苏联（25） |
苏联（34） 巴西（13） 南非共和国（13） |
14 | |
| 汞 | 3.34X106铁箱（每箱76磅） | 13 | 3.1 2.6 2.2 | 13 | 41 | 西班牙（30） 意大利（21） |
西班牙（22） 意大利（21） 苏联（18） |
24 | |
| 钼 | 10.8X109磅 | 79 | 5.0 4.5 4.0 | 34 | 65 | 美国（58） 苏联（20） |
美国（64） 加拿大（14） |
40 | |
| 天然气 | 1.14X1015立方英尺 | 38 | 5.5 4.7 3.9 | 22 | 49 | 美国（25） 苏联（13） |
美国（58） 苏联（18） |
63 | |
| 镍 | 147X109磅 | 150 | 4.0 3.4 2.8 | 53 | 96 | 古巴（25） 新喀里多尼亚（22） 苏联（14） 加拿大（14） |
加拿大（42） 新喀里多尼亚（28） 苏联（16） |
38 | |
| 石油 | 455X109桶 | 31 | 4.9 3.9 2.9 | 20 | 50 | 沙特阿拉伯（17） 科威特（15） |
美国（23） 苏联（16） |
美国（33） 苏联（12） 日本（6） |
33 |
| 类白金m | 429X106英两（金衡） | 130 | 4.5 3.8 3.1 | 47 | 85 | 南非共和国（47） 苏联（47） |
苏联（59） | 31 | |
| 白银 | 5.5X109英两（金衡） | 16 | 4.0 2.7 1.5 | 13 | 42 | 共产主义国家（36） 美国（24） |
加拿大（20） 墨西哥（17） 秘鲁（16） |
美国（26） 西德（11） |
26 |
| 锡 | 4.3X106长吨 | 17 | 2.3 1.1 0 | 15 | 61 | 泰国（33） 马来西亚（14） |
马来西亚（41） 玻利维亚（16） 泰国（13） |
美国（24） 日本（14） |
24 |
| 钨 | 2.9X109磅 | 40 | 2.9 2.5 2.1 | 28 | 72 | 中国（73） | 中国（25） 苏联（19） 美国（14） |
22 | |
| 锌 | 123X106吨 | 23 | 3.3 2.9 2.5 | 18 | 50 | 美国（27） 加拿大（20） |
加拿大（23） 苏联（11） 美国（8） |
美国（26） 日本（13） 苏联（11） |
26 |
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a)资料来源：美国矿务局（US Bureau of Mines），《矿产的实际情况和问题，1970年）（Mineral
facts and problems，1970）（Washington，DC：Government Printing office，1970）。
指数的指标＝(lu(r*s)＋1)/r 或中r=平均增长率（第4栏） s=固定指标（第3栏） 《世界石油报告》（World Petroleum Report）（New York：Mona Palmer Publishing，1968）。 联合国欧洲经济委员会（UN Economic Commission for Europe）：《铁矿砂的世界市场》（The
World Market for Iron Ore）（New York；United Nations，1968）。美国矿务局，《矿产的实际情况和问题，1970年》。
其他来源： P.T.弗劳恩：《矿物资源）（Mineral Resources）（Skokie，III.：Rand McNally，1966，）。 《金属统计》（Metal Statistics）（Somerset，NJ：Amreican Metal Market Company，1970）。 美国矿务局，《商品资料概要》（Commodity Data Summary）（Washington，DC：Government Printing Office，January，1971）。 |
表4列出一些对当代主要工业过程是必不可少的原料，主 要是比较重要的矿物资源和能源资源。每一种资源在第3栏中 的数字是静态储量指标，或按现在的利用率这种资源现在已知 的储量（列入第2栏）能维持的年数。这种静态指标是按常规 用来表示未来可用资源的量度。静态指标的基础是几个假定， 其中之一是利用率保持不变。
但是表4中第4栏表明，每一种自然资源的世界利用率是 按指数增长的。就许多资源来说，利用率的增长甚至比人口的 增长还快，它指出每年有更多的人在消耗资源，而且也指出每 年每人平均消费量也在增长。换句话说，资源消费量的指数增 长曲线是由人口增长和资本增长的正反馈回路推动的。
我们在图10中已经看到，土地利用方面的指数增长很快 碰上固有的可用土地数量的限制。资源消耗方面的指数增长也 能以同样的方式减少资源的固有的贮存。图11同图10一样， 说明一种最初有一定数量的不可再生资源的消耗量按指数增长 的结果，铬矿是在这种情况下选用的例子，因为在表4中列出 的所有资源中，铬有最大的静态储量指标。我们可以为此表中 列出的每一种资源画一张类似的图表。各种资源的时间尺度可 以不同，但这曲线的一般形状会是相同的。
铬的世界已知储量大约是77500万公吨，其中现在每年开采大约185万公吨。因此，按当前的利用率，已知储量大约能维持420年。图11中的破折线说明，假定消费不变，预期储量会按线性耗尽。可是，铬的真正的世界消费率每年按 2.6%在增长。图11中的曲线表明，如果这种增长率继续下去，这种资源储备会怎样耗尽，不是像线性假设所指出的在420年中耗尽，而是在95年中耗尽。如果我们假定还没有发 现的储量能使现在已知的储量增加五倍，如虚线所示增加五倍，也只能把储量的寿命从95年延长到154年。即使从1970 年起，可以使铬100%再循环（水平线），因而最初的储量一 点也不损失，在235年中需求也会超过供应。
| 已知铬储量的寿命依赖于铬的未来利用率。如果利用状态保持不变，储量会按线性耗尽（破折线），并将维持420年。如 果利用状态按现在以每年2.6%的增长率呈指数增长，储量将在95年中耗尽。如果实际的储量是现在已经证明的储量的五倍，铬矿就可以用154年（虚线）。假定利用状态按指数增长， 即使所有铬都可以再循环，从1970年开始，在235年以后（水平线），按指数增长的需求也会超过供给。 |
图11表明，资源消费量在指数增长条件下，这个静态储 量指标（就铬而言是420年）是可以得到的资源的相当使人误 解的量度。我们应当规定一个新指标，一个“指数储量指标”， 这个指标给每一种资源提出可能有的寿命，并假定在消费量方 面，现在的增长率会继续下去。我们已把这个指标包括在表4 第5栏里。假定我们现在已知的每一种资源的储量，可以由于 新的发现而扩大五倍，我们也已经把指数指标计算出来了。这 个指标列入第6栏。例如，指数增长的作用，导致铝的可利用 时期从100年减少到31年（由于储量增加五倍是55年）。铜， 按现在的利用率有36年寿命，按现在的增长率实际上只能维 持21年，如果储量增加五倍，则是48年。现在，大规模经济 增长以这些原料为基础的时间长度，由于按指数增长的利用率 而缩短，这是很清楚的。
在今后几十年中，实际上可以得到的不可再生的资源，当然是由此可以用简单的静态储量指标或指数储量指标表示的因素更加复杂得多的各种因素决定的。我们已经用一个详细的模 型研究了这个问题，考虑到这些因素中的许多相互关系，如变化着的矿石等级、生产成本、新的采矿技术、消费需要的弹性和其他替代资源，等等（威廉·w·贝伦斯第三的论文对这个模型提出了更加完备的描述，已列入 附录。）。对这个模型的一般结论说明如下。
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一种资源（铬）有400年静态储量指标，这张图对可以得到的铬的经济因素用计算机做了计算。即使开采技术和加工技 术也在按指数增长，由于成本随着最初的储量耗尽而上涨，消费量方面的指数增长终于停止了。在125年以后，利用率降落到零。在这一点上，原有用途60%已由其他资源代替。 来源：威廉·w·贝伦斯第三，《利用自然资源的动力学》（The Dynamics of Natural Resource Utilization），见丹尼斯·L·米都斯和唐纳·H·米都斯：《走向全球平衡》（Toward Global Equilibrium）（Combrige，Mass:Wright Allen Press，1973） |
一种资源，例如铬，在1970年有400年静态储量指标，图12是一张计算机绘制的图，指出未来可以得到的铬。水平轴是按年代的时间；垂直轴指出几个量，包括储量（标明的储 量），每年利用量（利用率），每单位资源的开采成本（实际成本），采矿和加工技术的进步（由T指出），以及原来利用这种资源已为其他资源替代的那一部分（F）。
最初，铬的年消费量呈指数增长，资源储备迅速耗尽。铬的价格保持低水平而且不变，因为采矿技术容许有效地利用品位越来越低的矿石。可是，需求继续增加，技术进步虽快，但 不足以抵消上升着的发明、开采、加工和销售费用。价格最初是慢慢地，然后很快上涨。更高的价格促使消费者更有效地利用铬，每当可能时，就用其他金属来代替铬。在125年以后， 剩下的大约原有供应量5%的铬可用，成本高得使人不敢问津，新的供应的开采基本上已趋于零。
关于未来利用铬的比较现实的动态假定所产生的寿命可能是125年，它比根据静态假设（400年）计算出来的寿命短得多。但比根据指数增长不变的假设计算出来的寿命要长（95 年）。利用率在这个动态模型中既不是不变也不是连续增长，而是钟形的，有增长阶段和下降阶段。
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如果在1970年发现这种资源的已知储量翻了一番（静态储量指标800年），利用率方面的指数增长延长了，而且利用率达 到很高的值。可是，在利用率处于高峰期间，储量很快就耗尽了。在这种情况下，即使储量翻一番，其结果不是资源寿命增加一倍，而是仅仅使它从125年延长到145年。 来源：威廉·w·贝伦斯第三，《利用自然资源的动力学》（The Dynamics of Natural Resource Utilization）。 |
图13所示计算机运算，说明1970年发现剩下的已知铬储 量翻一番的结果。1970年的静态储量指标是800年，而不是 400年。作为这个发现的结果，成本低，保持得长久一点，所 以指数增长可以比图12中持续得更长久。在此期间，这种资 源的利用在经济上是可行的，持续时间已从125年增加到145 年。换句话说，储量翻一番，使用周期实际上只延长了20年。
地壳含有大量原料，人类已经学会开采这些原料，并转化 为有用的东西。不过，原料的量也许很大，但不是无限的。现 在我们已经看到，一个按指数增长的量多么突然地接近确定的 上限。下述声明不应使人感到意外：在目前，既定的资源消费 率增长的规律中，从现在起大多数很重要的不可再生的资源在 100年中会是极其昂贵的。只是对资源的需求继续按指数增 长，尽管对尚未发现的储量、技术进步、代用品或者再循环等 等有最乐观的设想，上述声明仍然是正确的。那些静态储量指 标最少的资源的价格已经开始上涨。例如，汞的价格在最近 20年中，已经涨了500%；铅的价格在最近30年中，已经涨 了300%。
因为资源储藏和资源消耗在全球都不是平均分布的，我们 由于考虑世界资源的总储量所得出的简单结论，进一步复杂化 了。表4最后四栏清楚地表明：工业化消费国的工业基础严重 地依赖国际协定网络供应它们原料。由于剩下的储量变得集中 于更加有限的地理范围之中，又由于资源一个接一个地贵得使 人不敢问津。生产国和消费国之间的关系中无法估计的政治问 题又加剧了各种工业的命运在经济上的困难。最近，南美矿山 国有化和中东对提高油价施加压力成功，使人想起政治问题可 能在最终的经济问题发生以前很早就出现。
到2000年，经济发展是否有足够的资源，使70亿人获得 高得合情合理的生活水平？回答必须是有条件的。它取决于资 源消费团体如何预先做出某些重要决定。他们可能按照现在的 模式继续增加资源消费量。他们可能学会把抛弃了的材料收回 来和再循环。他们可能发展新的设计，以增加用稀有资源制造 的产品的耐久性。他们可能促进各种能满足个人需要的社会经 济模式，而他们所占有和消费的不可代替的资源却最少而不是 最多。
所有这些可能的进程都包括对不能同时兼顾的因素的权 衡。既然如此，因为权衡包括对眼前利益和长远利益之间做出 的选择，这就使得这种权衡特别困难。为了保证将来有适量的 资源可用，必须采取减少现在所用资源的政策。这些政策大多 数靠提高资源成本起作用。今天，在世界上大多数地区，认为 再循环和更好的产品设计是昂贵的，是“不经济的”。可是， 即使这些政策已有效地实行，只要人口增长和经济增长的正反 馈回路继续产生更多的人和更高的人均资源需求，这系统就被 推向它的极限——耗尽地球上不可再生的资源。
从地球中取出的金属和能源被利用和抛弃以后将发生什么 呢？在一种意义上，它们决不会消失。组成它们的原子被重新 排列，并以稀释的形式在我们行星的空气、土壤和水中消散 了。天然的生态系统能吸收人类活动排放出来的许多东西，并 把它们重新处理成对其他生命形式有用或者至少是无害的物 质。可是，当这些东西是以够大的规模排放出来时，天然的吸 收机制便可能成为饱和的。人类文明的废料可以在环境中集 结，直到它们变得可以看见、令人烦恼，甚至有害。海鱼中的 汞，城市空气中的铅粒子，城市垃圾堆积成山，海滩上的油膜 ——这些都是从人类手中进出的各种资源的流量增加的结果。 于是，污染成为这个世界系统中另一个按指数增长的量，是不 足为怪的。
许多人……根据日益增加的和合理的客观证据正在得出结论，生物圈作为有机体可以居住的地区，其寿命是以几十年来量度而不是以几亿年来量度的。这完全是我们人类自己的错误。
人类关心它的活动对自然环境的影响，仅仅是最近的事 情，科学地量度这种影响的尝试甚至是更近的事，而且还很不 完善。此刻，我们当然还不可能对地球吸收污染的能力得出任 何最后的结论。可是，我们可以在这一节里提出四个基本问 题。这些问题说明，根据动态的全球观点，要理解和控制我们 的生态系统的未来的状态，是多么困难。这些问题是：
（1）实际上对少数几种污染，已经测量了一段时间，它们似乎是按指数增长的。
（2）这些污染增长曲线的上限应当在什么地方，我们几乎不知道。
（3）生态过程存在自然滞后情况，可能增加低估控制措施的必要性。因而也可能因疏忽而达到上限。
（4）许多污染遍及全球，它们的有害影响在离它们产生的地点很远的地方出现。
因为这本书的篇幅有限，也因为可以得到的资料有限，要 为每一类型污染物质说明这四个问题是不可能的。因此，我们 将把到目前为止，已经研究得最完备的污染物质，作为例子来 讨论每一个问题。这里提到的污染物质，与其说是人们最关心 的污染物质（虽然所有污染物质都是人们关心的），倒不如说 是我们理解得最透彻的污染物质。
事实上，作为时间函数来量度的每一种污染物质看来都是 按指数增加的。下面所示各种例子的增长率很不相同，但是大 多数比人口增长得更快。有些污染物质，显然与人口增长相关 （如农业活动，就与人口增长相关）。其他污染物质与工业增长 和技术进步密切有关。这个复杂的世界系统中的大多数污染物 质以某种方式受到人口和工业化的正反馈回路的影响。
让我们从考察与人类利用能源日益增加有关的污染开始。经济发展的过程，实际上是利用更多的能源，以提高人类劳动生产率和效能的过程。事实上，全人类财富的最好指标是每人 消耗的能源数量（参看图14）。世界上人均能源消耗量在按每年1.3%的速度增加，如包括人口增长在内，则每年增加3.4%。
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世界各国人均能源消耗量虽然很不相同，但能源消耗同人均总产量（人均国民生产总值）的相关性很强。这个关系一般 说是线性的，点的分散是由于气候和地区燃料价格方面的不同，重点在重工业。 来源：能源消耗来自联合国经济和社会事务部，《1969年统计年鉴》（Statistical Yearbook 1969）（New York:United Nations，1970）。人均国民生产总值来自《世界银行图表集）（World Bank Atlas）（Washington DC:International Bank for Reconstruction and Development，1970）。 |
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大气中的二氧化碳浓度，自1958年在夏威夷的蒙娜·洛阿观察以来，在稳定增长。现在，每年平均增长1.5／百万（ppm）。计算包括大气，生物圈和海洋之间的已知的CO2交换。 预测到2000年CO2浓度会达到38ppm，比1960年的可能值增加将近30%。大气中CO2按指数增加的来源，是人类在增加矿物 燃料的燃烧。 来源：莫斯特·马赫塔：《海洋和生物圈在二氧化碳循环中的作用》（The Role of the Oceans and Biosphere in the Carbon Dioxide Cycle），（Goteborg，Sweden，August 1971）。 |
现在，人类的工业能源生产大约有97%来自矿物燃料（煤、 石油和天然气）。当这些燃料在其他物质当中燃烧时，释放出 二氧化碳进入大气。目前，由于燃烧矿物燃料，每年释放的CO2 大约是2000亿吨。如图15所示，大气中测量到的CO2的数量 很明显以每年约0.2%的速度按指数增加。由于燃烧矿物燃料 释放的CO2，大约只有一半确实已经在大气中出现，其余一半显 然已经被吸收了，主要是被海洋的水面吸收了。
人们希望，有一天人类的能源需要由核动力，而不是继续由 矿物燃料来供应；大气中CO2的增加在还没有对生态或气候发 生影响以前，能最终停止。
可是，利用能源还有另一个副作用，它不取决于燃料来源。根据热力学定律，人类利用的一切能源，实质上最终必然地消散为热。如果能量来源不是与太阳能伴随而来的某种东西 （例如，矿物燃料或原子能），不论是直接地还是间接地通过为冷却目的而利用的水的辐射，能使大气变暖。河流中的废热或者“热污染”，使局部水域中水生生物的平衡被破坏。城市周 围的大气废热，使都市形成“热岛”，许多气象上的反常现象，会在“热岛”范围内发生。当热污染增大到按常规地球从太阳中吸收的能量的一部分时，对气候就会有严重影响。图16 中为一个大城市规划的热污染水平，是以入射太阳能的一小部分表示的。
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现在，洛杉矶盆地的4000平方英里面积上释放的废热约等于地面上吸收的太阳能的5%，按现在的增长率，到2000 年，热释放能达到入射太阳能的18%。这种热是一切能源生产和消费的结果，已经影响到当地的气候。 来源：L.李：《人类对全球环境的影响》（Man's Impact on Global Environment），紧急的环境问题的研究报告（Combridge， Mass：MIT Press，1970）。 |
核动力还会产生另一种污染物质——放射性废料。由于核动力现在只提供人类所利用的能源的微小部分，所以对核反应堆所产生的废料，对环境可能产生的影响只能作些推测。可 是，根据今天已建立的核动力工厂实际释放出和预期释放出的放射性同位素，可以得到某些概念。美国现在正建设一个160 万千瓦的电厂，预计每年排放到环境中去的废料有一张不完全的表，包括烟囱气体中的放射性氪——42800居里（1居里是1克镭的放射性当量，这是一个很大的辐射量，所以环境放射性 浓度通常是用微居里（1/百万居里）来表示的。）（半衰期几小时到9.4年，取决于同位素），以及废水中的氚——2 910居里（半衰期12.5年）。图17表明；美国的核发电能力从 现在到2000年预计增长多少。这张表也包括每年由这些核动力电厂释放出的放射性废料，以及必须安全地贮藏（由耗尽的反应堆燃料）积累起来的废料的估计数。
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美国的核电装置的容量预测从1970年的1.1万兆瓦增长到2000年的90万兆瓦以上。到2000年，贮存的核废料，能源生 产的副产品很可能超过1万亿居里。如果现在的释放标准仍然有效，每年释放的核废料，大多数的气体氢和冷水中的氖的形式，能达到2500万居里。 来源：到1985年的装置容量根据美国原子能委员会（US Atomic Energy Commission），《核动力增长的预测》（Forecast of Growth of Nuclear Power）（Washington，DC：Government Printing office，1971）。到2000年的装置容量，根据乔叟·斯诺：《能源和动力》 （Energy and Power），（Scientifc American，September,1971）。贮存的核废料，根据J·A·斯诺：《反应堆的放射性废料）（Radiocative waste form Reactors），《科学家和公民》第九期（Scientst and Citizen 9）（1967年）。每年释放的核废料是根据马里兰开尔佛峭壁（Calvert Cliffs，Maryland）的1600兆瓦工厂的说明书计算出来的。 |
二氧化碳、热能和放射性废料，是人类按指数增长率输送到环境中的许多扰乱因素中的三种。其他例子如图18～21。
| 城市垃圾、工农业废料，大量倒进安大略湖，使许多盐类已在按指数上升。湖中的化学变化已导致大多数有商业价值的 鱼的捕获量严重下降。应当注意，鱼的捕获点的标度是对数。因此大多数鱼种的捕获量已按100到1000的因子在减少。 |
| 来源：A·M·波顿：《关于大湖有充分营养可供动植物生长与污染的声明》（Statement on pollution and Eutrophication of the Great Lakes），威斯康星大学大湖研究中心特别报告，＃11（Milwaukee，Wisc.：University of Wisconsin，1970）。 |
| 波罗的海有机废料的积累日益增加，海水环流降到最限度，结果水中氧浓度经常在减少。在某些水域，尤其是比较深
的水域，氧浓度是零，几乎不能维持任何水中生命形式。
来源：斯迪格·H·福赛留斯：《不流动的海）（Stagnant sea）（Environment，Julg／August）。 |
图18表示北美一个大湖中由于可溶解的工业、农业和城市废料的积累而发生的化学变化，也指出了这个湖的有商业价值的渔业生产随之而发生的减少。图19说明为什么有机废料 的增加，对鱼的生命有这样一种灾难性的结果。这张图表明，波罗的海中的溶解的氧（鱼“呼吸”这种氧）是时间的函数，随着进入水的废料数量增加和腐烂，溶解的氧就耗尽了。就波 罗的海的某些部分来说，氧的标准实际上已达到零。
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美国的汞消费量表明一种指数倾向，已加上短期市场涨落。大部分汞用于生产苛性钠和氯。这张图并不包括由于矿物燃料燃烧而放进大气的汞上升着的数量。 来源：巴里·康门纳，迈克尔·卡和保罗·J斯坦姆勒：《污染的原因》（The Causes of Pollution），《环境》（Environment），1971年4月号。 |
有毒金属铅和汞从汽车、火化炉、工业过程和农药进入水和大气。图20表示美国从1946-1968年在汞消费量方面的指数增长。这种汞只有18%在用后被回收并使之再循环。从格 陵兰冰帽中取样逐渐加深，已发现空降铅的沉积是按指数增长的，如图21所示。
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格陵兰冰帽深层雪样表明，铅的沉积随时间日益增高。钙和海盐的浓度也作为一种参照物测量了。铅的存在反映出世界 工业对金属的利用在增长，包括由汽车排出的废气直接进入大气。 来源：C·C·帕特森和J·D·塞尔维亚：《现代环境中的铅——天然的有多少？》（Lead in the Modern Environment-How Much is Natural？），（Scientist and Citizen，April 1968）。 |
各种污染的所有这些指数曲线，都可以外推到未来，就像 我们在图10中外推土地需要和在图11中外推资源利用那样。 在以前这些图中，指数增长曲线最终达到一个上限——可耕地 总量或者在地球上可以经济地得到的资源总量。可是，在图 15-21中，并没有为污染物质的指数增长曲线指出上限，因 为并不知道我们对地球上的天然的生态平衡可以扰乱到什么程 度而没有严重后果，也不知道可以释放多少CO2或热污染而不 引起地球上气候的不可逆变化，以及植物、鱼类或人类在生命 过程被严重地打断以前可以吸收多少放射性、铅、汞或农药。
对地球吸收污染物质的能力的界限无知，应当是在排放污 染物质方面小心谨慎的充分理由。达到这些界限的危险特别 大，因为在排放污染物质进入环境和对生态系统显示其消极结 果之间有一种很典型的长期滞后。DDT作为一种农药使用以 后，通过的环境渠道，可以说明这种滞后作用的动态含义。下 面提出的结果，取自详细的系统动力学研究（约根·兰德斯和丹尼斯·米都斯的研究，已列入附录。），要用适用于DDT的常数。这个一般结论（以及其中包含的确切数学方面的 某些改变）适用于所有长期存在的有毒物质，例如汞、铅、 镉、其他农药、聚氯联苯（PCB）和放射性废料。
DDT是人造的有机化学品，作为一种农药，每年以10万吨的速度排放，进入环境。在DDT使用以后，由于喷洒，部分DDT蒸发。在它最后沉淀，回到陆地上或进入海洋以前， 在空气中长距离传播。在海洋中，某些DDT被浮游生物吸收，某些浮游生物被鱼吃了，而某些鱼则最后被人吃了。DDT在这个过程的每一步中可以变为无害物质，也可以排放回到海洋， 或者可以在活的有机体组织里积聚。在每一步中都包含一些滞后现象。所有这些可能的途径都已经由计算机分析过了，产生的结果见图22。
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如果DDT的世界使用率在1970年开始下降，仔细分析DDT 通过环境的途径显示出这个可能的结果。所示使用率到1970年 是符合历史事实的。土壤中的DDT在使用率开始下降以后不久达到最高点。但是鱼中的DDT继续上升11年，直到1995年都不会下降到1970年的水平。食鱼动物中的DDT，例如鸟类和人 类，对使用率减少的反应，会显示更长的滞后现象。 来源：约根·兰德斯：《全球环境中的DDT运动》（DDT Movement in the Global Environment），见丹尼斯·L·米都斯和康纳拉·H·米都斯：《走向全球均衡》（Toward Global Equilibrium）（Cambridge，mass.：Wright-Allen Press，1973）。 |
这张图中表示的DDT使用率，遵循194O-1970年的世界 使用率。这张图表明，如果世界DDT使用率在1970年开始逐 渐减少，直到2000年达到零，会发生什么？因为这系统固有 的滞后，鱼类中DDT的水平，在使用DDT开始下降以后，继 续上升10年以上，而且在作出减少使用DDT的决定以后20年 以上，即直到1995年鱼类中DDT的水平都不会恢复到1970年 的水平。
从排放污染物到它以有害形式出现，在任何时候都有一滞 后过程。我们知道，从控制那种污染物质到它的有害影响最终 减少，也有一个滞后过程。换句话说，只有当某些害处已经被 察觉的时候，才开始控制，以此为基础的任何控制系统很可能 在问题改善以前，会变得更糟。这类系统很难控制，因为这类 系统需要把现在的行动建立在对遥远未来的预期结果上。
现在世界上只有发达国家对污染认真关注。可是，不幸的特征在于许多类型的污染，最终会在世界上广泛扩散。虽然格陵兰离任何大气铅污染源很远，可是，在格陵兰冰块中沉积的 铅的数量，自1940年以来，每年增加300%。如表5所示，DDT则已经在全球的每一部分，从阿拉斯加的爱斯基摩人到新德里的城市居民的人体脂肪中积聚起来。
表5 人体脂肪中的DDT
| 居民 | 年代 | 样品数 | 人体脂肪中DDT的浓度和毒性破坏的结果（百万分率） |
| 阿拉斯加（爱斯基摩） | 1960 | 20 | 3.0 |
| 加拿大 | 1959-60 | 62 | 4.9 |
| 英国 | 1961-62 | 131 | 2.2 |
| 英国 | 1964 | 100 | 3.9 |
| 法国 | 1961 | 10 | 5.2 |
| 德国 | 1958-59 | 60 | 2.3 |
| 匈牙利 | 1960 | 48 | 12.4 |
| 印度（德里） | 1964 | 67 | 26.0 |
| 美国（肯特基） | 1942 | 10 | 10 |
| 美国（乔治亚、肯特基、亚利桑那、华盛顿） | 1961-62 | 130 | 12.7 |
| 美国（所有地区） | 1964 | 64 | 7.6 |
| 来源：小韦兰德·J·海斯：《检验食品和人体中的农药含量》（Monitoring Food and People for Pesticide Content），见《控制害虫的科学方面》（Scientific Aspects of pest Control）（Washington，DC：National Academy of Sciencec -National Research Council，1966） |
由于产生污染是人口、工业化和特定的技术发展的复杂函 数，很难确切地估计排污总量的指数曲线上升得多么快。我们 可以估计，如果2000年的70亿人民有像现在的美国人一样高 的人均国民生产总值，环境的污染总负荷至少会是现在的值的 10倍。地球的自然系统能支撑这种巨大的侵入吗？我们没有 概念。有些人相信，人类已经使环境退化，已经对大自然系统 产生了不可逆转的损害。我们不知道，地球吸收一种污染的能 力的确切上限，更不必说地球吸收各种污染相结合的能力了。 可是，我们确实知道存在一个上限。而许多地区的环境已经超 过这个上限了。人数和每个人的污染活动都按指数增长是全球 达到上限的最基本的途径。
世界系统的环境部分中包括的对不能同时兼顾的因素的权 衡，完全像农业和自然资源部分一样难以解决。产生污染活动 的利益通常在空间和时间上与成本完全无关。因此，要做出公 正的决定，就必须考虑空间和时间因素。如果把垃圾倒进上 游，下游谁会受到损害吗？如果现在使用含汞的杀菌剂，海洋 鱼类中在什么程度上、什么时候和什么地方会出现这种汞呢？ 如果把污染工厂放在偏辟的地方，以“隔离”污染物质，那些 污染物质10年或20年以后，会在哪里呢？
技术发展也许会使工业扩大而污染减少，但是要付出高昂 的代价。美国环境质量委员会已经要求从现在到1975年之间 有1050亿美元预算（其中42%由工业支付）用于美国一部分 的空气污染、水质污染和固体垃圾污染的净化。任何国家都 可以推迟支付这样的费用，以增加工厂的资本实现目前的增长 率，但是这样做，要以未来环境恶化为代价。环境恶化是可逆 转的，但费用是高昂的。
这一章里，我们涉及了粮食生产、资源消耗，以及污染的 产生和净化等许多难以权衡的因素。到现在应当清楚，所有这 些难以权衡的因素，都是由一个简单的事实引起的——地球是 有限的，任何人类活动愈是接近地球支撑这种活动的能力限 度，对不能同时兼顾的因素的权衡就要求变得更加明显和不可 能解决。当没有利用的可耕地很多时，就可以有更多的人，每 个人也可以有更多的粮食。当所有土地都已利用，在更多的人 或每人更多的粮食之间权衡就成为绝对的选择。
一般说，现代社会还没有学会清楚地认识和权衡这些不能同时兼顾的因素。现在世界系统的明显的目标，是要使更多的人中的每个人有更多的产品（粮食、物质的商品、清洁的空气 和水）。在这一章里，我们已经注意到，如果社会继续追求这个目标，它最后会达到地球上的许多极限中的某一个极限。正如我们在下一章里将要看到的，要确切地预言哪一种极限会首 先发生，或者后果会是什么，是不可能的。因为，人类对这样一种形势有许多可以想象的和不可预见的反应。可是，要研究在这个世界系统中，什么条件和什么变化会导致社会同有限世 界的增长极限迎头相撞或互相适应是可能的。