本书的结构和目标

本书将按照自然的、进化的顺序展开讨论，从自然到社会，从简单的、直接可观察到的增长属性（细胞增殖的数量、树木的直径、动物身体的质量、人类身高的发展过程）到标志着社会和经济进步的更复杂的指标（人口动态、破坏性力量、财富创造等）。但这个序列不完全是线性的，因为它们彼此之间存在着无处不在的联系、相互依赖和反馈过程，因此我经常需要通过一些回顾和插叙，重复强调从其他角度（能源、人口、经济）看到的联系。

我对增长的系统研究将从生物开始，它们的成年体型可以小到微生物（像单个细胞一样小，但在生物圈中数量惊人），大到高耸入云的针叶树和庞大的鲸鱼。我将仔细研究一些致病微生物的增长过程、主要农作物的种植过程以及人类从婴儿期到成年期的成长过程。然后，我将研究能源转换和人造物的增长，它们是食品生产和其他所有经济活动的前提条件。我还将研究这种增长如何影响许多性能、效率和可靠性的发展，因为这些发展过程对于创造我们的文明至关重要。

最后，我将重点关注复杂系统的增长。我将首先讨论人口的增长，继而讨论城市的增长，这是人类的物质进步、社会进步以及经济进步最明显的集中体现。我将通过指出评估帝国和文明的增长轨迹所面临的挑战来结束对这些系统的讨论，将我们的全球多样性作为本章的结尾。这种多样性混合着全球范围的和地区性的风险、富裕和贫困的生活，以及各种确定的和不确定的观点。本书将以回顾增长结束后的影响作为结尾。在讨论生物时，影响的范围包括个体的死亡以及物种在进化的时间跨度上的延续；而在讨论社会和经济时，涉及的范围从衰退（逐渐或迅速）、消亡到有时显著的复兴；等等。而现代文明的发展趋势（由于物质增长和生物圈固有的限制条件）仍然充满不确定性。

本书的目的是从进化和历史的角度阐明增长的多样性，以便我们观察现代文明的成就和增长的局限性。要做到这一点，我们就需要从始至终都进行定量处理。因为只有通过绘制实际的增长轨迹，了解常见的和异常的增长率，将已完成的增长和性能改进过程（通常跨越多个数量级！）融入适当的（历史数据）上下文环境里，我们才能获得真正的理解。生物学家们已经研究了许多生物（从细菌到鸟类、从藻类到主要农作物）的生长过程，我会回顾大量此类结果。同样，关于人类从婴儿期到成熟期的成长细节，也有大量现成的讨论。

与关于生命体增长的研究相比，对人造物（从简单工具到复杂机器）和复杂系统（从城市到文明）长期增长轨迹的量化研究就要松散和少见得多。仅仅回顾已发表的增长模式并不足以描述这类增长。这就是为了揭示多种人为增长的最佳拟合模式，我从最佳的可用资料中收集了尽可能多的记录，并对它们进行定量分析的原因。100多张原始增长图表中的每一张都是以这样的方式准备的，我相信它们描述的范围构成了一个独特的集合。鉴于增长模式的共性，会不可避免地出现重复过程。但为了清楚地了解现实（共性和特性）、限制和未来的可能性，系统地展示每个特定结果是必不可少的。

在研究一种增长时，系统地呈现增长轨迹是必要的先决条件，但不是最终目标。这就是我还要解释图表所反映的增长的条件和限制、提供分析现象的进化或历史背景或对最近的进展及其前景做出批评性评论的原因。我还将提醒读者，即使是对于长期预测的最佳统计拟合，我们也不要过于轻信。本书的目标不是为特定时间的增长预测提供拓展说明。然而，本书展示的分析包含各种结论，可以帮助我们对未来的情况做出现实的评估。

从这个意义上说，本书的某些部分能够提供一些有帮助的预测。如果玉米的产量在一个世纪里仅呈线性增长，那么它在未来几十年呈指数增长的机会就不会太大。如果肉鸡的生长效率在几代人的时间里一直超过其他所有陆生产肉动物，那么我们就很难说猪肉应该成为给数十亿新消费者提供更多蛋白质的最佳选择。如果单位容量、生产（开采或发电）率和每次能源转换革命的扩散过程都呈现为逻辑斯蒂增长曲线，我们就可以非常肯定地得出结论，即将到来的从化石燃料到可再生能源的转变过程不会发生得异常迅速。如果世界人口正在无可避免地城市化，那么其能源（食物、燃料、电力）和物质需求就将受到一些限制性因素的影响，即本地的或附近的资源根本无法满足持续可靠的大规模能量流动的需求。

简而言之，本书讨论的是现实情况，因为一切事物的增长都被纳入了长期的进化和历史观点，并以严格的定量术语进行分析。记录成文本的、成为历史的事实是第一位的，谨慎的结论是第二位的。当然，这与最近的许多无视长期增长轨迹（前所未有的规模化过程的能量和物质需求），同时援引颠覆性创新将加速改变世界的时髦口头禅的非历史性预测和主张形成鲜明对比。这样的例子比比皆是，比如认为到2025年全球所有汽车（超过10亿辆）将实现电动化，人类将从2022年开始对火星进行地球化改造，摒弃生命体的进化而直接设计植物和动物（合成生物学），以及人工智能即将取代我们的文明，等等。

本书不会提出那种激进的主张。事实上，它只会做出有充分理由支持的概括。这是一个深思熟虑的决定，建立在我对复杂的、不守规则的现实（和违规行为）的尊重以及一个经过充分证明的事实（宏伟的预测总会被证明是错误的）的基础之上。关于增长的著名谬论包括全球人口将无节制扩张、20世纪最后几十年会发生前所未有的饥荒、廉价的核能将迅速统治全球能源供应，以及摩尔定律背后的增长率（每两年翻一番）可以很容易地通过人类在其他领域的创新努力来实现（最后这项预测在根本上就是错误的）。

本书打算在几个层面展开讨论。我的主要目的是对自然和社会的增长轨迹进行全面的分析调查：在生物圈中，不仅进化会导致增长，人类的干预导致的增长也越来越多；在人类社会，增长一直是人口和经济历史以及技术能力进步的关键因素。鉴于本书的讨论范围，读者可以有选择性地阅读特定的章节，从而展开组合式研究，比如重点关注生物（无论是植物、动物、人类还是人口）或人造物（无论是工具、能量转换器还是运输器械）的增长。另外，毫无疑问，一些读者会对增长过程的背景——自然、人口、经济和帝国增长的先决条件、影响因素、进化环境和历史环境——而不是特定的增长轨迹产生更大的兴趣。

另一种阅读方式是关注增长的代价。本书包含大量关于生物个体、工具、机器或基础设施以及最广泛和最复杂系统的增长信息，最终能引发读者对文明成长的思考。本书也是对生命体、人造物和复杂系统增长的统一经验教训的总结，也可以作为对自然界进化结果的一项评估。又或者，我们还可以将它看作技术和社会进步的历史，即对人类文明的进步（“记录”可能是比进步更好的中立名称）的评估。

在本书的写作过程中，我一如既往地试图避免任何死板的规定——但我希望对本书进行仔细的阅读能传达出如下关键结论：在为时已晚之前，在面对现代文明时，我们应该认真地着手于最根本的存在性（也是真正革命性的）问题，使有关未来的任何增长都能与我们拥有的唯一生物圈的长期存续相适应。

①原文为5.42亿年，但根据《辞海》，显生宙是从5.7亿年前开始的。——编者注

②Seagate，硬盘及存储产品制造商。——译者注

③logistic curve，逻辑斯蒂曲线，又称“逻辑斯蒂方程”，是比利时数学生物学家韦吕勒提出的著名的人口增长模型，为马尔萨斯人口模型的推广。它还被广泛应用于生物学、医学、经济管理学等方面。——编者注

④Gompertz curve，冈珀茨曲线，以英国数学家冈珀茨的名字命名的一种市场预测数学模型，适用于商品寿命周期中市场容量或普及率的预测。——编者注