本書的結構和目標

本書將按照自然的、進化的順序展開討論，從自然到社會，從簡單的、直接可觀察到的增長屬性（細胞增殖的數量、樹木的直徑、動物身體的質量、人類身高的發展過程）到標志著社會和經濟進步的更復雜的指標（人口動態、破壞性力量、財富創造等）。但這個序列不完全是線性的，因為它們彼此之間存在著無處不在的聯系、相互依賴和反饋過程，因此我經常需要通過一些回顧和插敘，重復強調從其他角度（能源、人口、經濟）看到的聯系。

我對增長的系統研究將從生物開始，它們的成年體型可以小到微生物（像單個細胞一樣小，但在生物圈中數量驚人），大到高聳入云的針葉樹和龐大的鯨魚。我將仔細研究一些致病微生物的增長過程、主要農作物的種植過程以及人類從嬰兒期到成年期的成長過程。然后，我將研究能源轉換和人造物的增長，它們是食品生產和其他所有經濟活動的前提條件。我還將研究這種增長如何影響許多性能、效率和可靠性的發展，因為這些發展過程對于創造我們的文明至關重要。

最后，我將重點關注復雜系統的增長。我將首先討論人口的增長，繼而討論城市的增長，這是人類的物質進步、社會進步以及經濟進步最明顯的集中體現。我將通過指出評估帝國和文明的增長軌跡所面臨的挑戰來結束對這些系統的討論，將我們的全球多樣性作為本章的結尾。這種多樣性混合著全球范圍的和地區性的風險、富裕和貧困的生活，以及各種確定的和不確定的觀點。本書將以回顧增長結束后的影響作為結尾。在討論生物時，影響的范圍包括個體的死亡以及物種在進化的時間跨度上的延續；而在討論社會和經濟時，涉及的范圍從衰退（逐漸或迅速）、消亡到有時顯著的復興；等等。而現代文明的發展趨勢（由于物質增長和生物圈固有的限制條件）仍然充滿不確定性。

本書的目的是從進化和歷史的角度闡明增長的多樣性，以便我們觀察現代文明的成就和增長的局限性。要做到這一點，我們就需要從始至終都進行定量處理。因為只有通過繪制實際的增長軌跡，了解常見的和異常的增長率，將已完成的增長和性能改進過程（通常跨越多個數量級！）融入適當的（歷史數據）上下文環境里，我們才能獲得真正的理解。生物學家們已經研究了許多生物（從細菌到鳥類、從藻類到主要農作物）的生長過程，我會回顧大量此類結果。同樣，關于人類從嬰兒期到成熟期的成長細節，也有大量現成的討論。

與關于生命體增長的研究相比，對人造物（從簡單工具到復雜機器）和復雜系統（從城市到文明）長期增長軌跡的量化研究就要松散和少見得多。僅僅回顧已發表的增長模式并不足以描述這類增長。這就是為了揭示多種人為增長的最佳擬合模式，我從最佳的可用資料中收集了盡可能多的記錄，并對它們進行定量分析的原因。100多張原始增長圖表中的每一張都是以這樣的方式準備的，我相信它們描述的范圍構成了一個獨特的集合。鑒于增長模式的共性，會不可避免地出現重復過程。但為了清楚地了解現實（共性和特性）、限制和未來的可能性，系統地展示每個特定結果是必不可少的。

在研究一種增長時，系統地呈現增長軌跡是必要的先決條件，但不是最終目標。這就是我還要解釋圖表所反映的增長的條件和限制、提供分析現象的進化或歷史背景或對最近的進展及其前景做出批評性評論的原因。我還將提醒讀者，即使是對于長期預測的最佳統計擬合，我們也不要過于輕信。本書的目標不是為特定時間的增長預測提供拓展說明。然而，本書展示的分析包含各種結論，可以幫助我們對未來的情況做出現實的評估。

從這個意義上說，本書的某些部分能夠提供一些有幫助的預測。如果玉米的產量在一個世紀里僅呈線性增長，那么它在未來幾十年呈指數增長的機會就不會太大。如果肉雞的生長效率在幾代人的時間里一直超過其他所有陸生產肉動物，那么我們就很難說豬肉應該成為給數十億新消費者提供更多蛋白質的最佳選擇。如果單位容量、生產（開采或發電）率和每次能源轉換革命的擴散過程都呈現為邏輯斯蒂增長曲線，我們就可以非常肯定地得出結論，即將到來的從化石燃料到可再生能源的轉變過程不會發生得異常迅速。如果世界人口正在無可避免地城市化，那么其能源（食物、燃料、電力）和物質需求就將受到一些限制性因素的影響，即本地的或附近的資源根本無法滿足持續可靠的大規模能量流動的需求。

簡而言之，本書討論的是現實情況，因為一切事物的增長都被納入了長期的進化和歷史觀點，并以嚴格的定量術語進行分析。記錄成文本的、成為歷史的事實是第一位的，謹慎的結論是第二位的。當然，這與最近的許多無視長期增長軌跡（前所未有的規模化過程的能量和物質需求），同時援引顛覆性創新將加速改變世界的時髦口頭禪的非歷史性預測和主張形成鮮明對比。這樣的例子比比皆是，比如認為到2025年全球所有汽車（超過10億輛）將實現電動化，人類將從2022年開始對火星進行地球化改造，摒棄生命體的進化而直接設計植物和動物（合成生物學），以及人工智能即將取代我們的文明，等等。

本書不會提出那種激進的主張。事實上，它只會做出有充分理由支持的概括。這是一個深思熟慮的決定，建立在我對復雜的、不守規則的現實（和違規行為）的尊重以及一個經過充分證明的事實（宏偉的預測總會被證明是錯誤的）的基礎之上。關于增長的著名謬論包括全球人口將無節制擴張、20世紀最后幾十年會發生前所未有的饑荒、廉價的核能將迅速統治全球能源供應，以及摩爾定律背后的增長率（每兩年翻一番）可以很容易地通過人類在其他領域的創新努力來實現（最后這項預測在根本上就是錯誤的）。

本書打算在幾個層面展開討論。我的主要目的是對自然和社會的增長軌跡進行全面的分析調查：在生物圈中，不僅進化會導致增長，人類的干預導致的增長也越來越多；在人類社會，增長一直是人口和經濟歷史以及技術能力進步的關鍵因素。鑒于本書的討論范圍，讀者可以有選擇性地閱讀特定的章節，從而展開組合式研究，比如重點關注生物（無論是植物、動物、人類還是人口）或人造物（無論是工具、能量轉換器還是運輸器械）的增長。另外，毫無疑問，一些讀者會對增長過程的背景——自然、人口、經濟和帝國增長的先決條件、影響因素、進化環境和歷史環境——而不是特定的增長軌跡產生更大的興趣。

另一種閱讀方式是關注增長的代價。本書包含大量關于生物個體、工具、機器或基礎設施以及最廣泛和最復雜系統的增長信息，最終能引發讀者對文明成長的思考。本書也是對生命體、人造物和復雜系統增長的統一經驗教訓的總結，也可以作為對自然界進化結果的一項評估。又或者，我們還可以將它看作技術和社會進步的歷史，即對人類文明的進步（“記錄”可能是比進步更好的中立名稱）的評估。

在本書的寫作過程中，我一如既往地試圖避免任何死板的規定——但我希望對本書進行仔細的閱讀能傳達出如下關鍵結論：在為時已晚之前，在面對現代文明時，我們應該認真地著手于最根本的存在性（也是真正革命性的）問題，使有關未來的任何增長都能與我們擁有的唯一生物圈的長期存續相適應。

①原文為5.42億年，但根據《辭海》，顯生宙是從5.7億年前開始的。——編者注

②Seagate，硬盤及存儲產品制造商。——譯者注

③logistic curve，邏輯斯蒂曲線，又稱“邏輯斯蒂方程”，是比利時數學生物學家韋呂勒提出的著名的人口增長模型，為馬爾薩斯人口模型的推廣。它還被廣泛應用于生物學、醫學、經濟管理學等方面。——編者注

④Gompertz curve，岡珀茨曲線，以英國數學家岡珀茨的名字命名的一種市場預測數學模型，適用于商品壽命周期中市場容量或普及率的預測。——編者注