早在公元前40万年前，北京猿人在洞穴中燃火，被尊为神及许多神话成分的火是文明社会发现的一项重要技术成分。燃料驱动的引擎替代了人和动物的肌肉，促进了工业化社会的发展。今天的城市，工业设施和运输网络等，没有能量的正常供应就无一点作用。在人类数量很少，能量仅限于烧饭和加热的时候，能量的开发利用分空气、水圈及土壤不造成严重的破坏，现在由于人口的不断增加，能量的利用已成为一种潜在的有害力量，局部的害处是污染空气、水和土壤，全球性的危害是可能增加温室效应的可能性。我们面对着一种左右为难的选择。正确地利用能量技术作为安全认识星球事物的工具，但目前状况的继续可能导致一个分解的环境，产生一个低劣的和不可靠的生存方式。与环境有关的问题不是新的问题，通过我们的发现能力的长处来检测物质甚至更小的浓度，估计它们对人类及地球作为一个整体的影响。但我们对星球的了解已经改变，而且我们已认识到人口增长及不断的需求可能把地球从相对的麻烦改变到长期的地理作用。

几乎所有可利用的能量都可以追踪到太阳（燃料化石、生物量、风和辐射）或太阳系形成前的宇宙进化过程（核能），较小的数量来自于月亮的运动（潮能）和地球热能（geothermal power）。如果人类可以利用—小部分太阳常年辐射到地球表面的能量（相当于178000兆瓦/年，或者相当于目前世界能量供给的15000倍），我们的能量问题就能解决。然而，这样的数量，30%反射回宇宙空间，50%被吸收，转化为热和再辐射出去，剩下的20%驱动水分循环，仅有一小部分太阳辐射能量（0.06%）用于光合作用，构成生命及燃料化石的最终形式。现代可更新的（包括水能和生物量）只有世界能量需要的18%及4%的核能，剩下的为燃料化石。

很少有人关心能量供给的来源，人们用于烧饭、加热及照明所需的基本能量需求到现代化社会的印记——家用电器、广泛的工业加工的需求。离开能量供给，世界就不能运转。全球经济的一个重要部分是致力于何时何地所需要的能量服务。能量最终到达消费者时已经过了复杂的开采、转化及运输过程。如开采的原油和天然气以及煤经提炼，再运输到发电厂燃烧转变为热能，热驱动涡轮机进而驱动发电机而转变为电能，电能再经输电线送至电器而变为热能和辐射能等。

地球上燃料化石（石油、天然气和煤）的不平均分布需要一个繁荣的世界范围的能量贸易，国际能量贸易的能量包括40%的油，14%的天然气和11%的煤。广泛分布贸易系统的存在确保了能量贸易可至消费者，除去地方分布系统外，天然气通过陆地约一百万公里的柱状管道运输，油通过四十万公里的管道运送，大约2600艘油轮集中在海洋上装运原油，65艘船在全球运送天然气。

全球性如此规模能量需求的结果，燃料化石正以较其形成速率快10万倍的速度在耗竭。全球能量供给的煤占有量也已下降，在1920年，它占使用燃料的70%以上，但今天它仅满足全球能量需要的26%。油在年70代早期已走下坡（当时约40%多一点，今天是38%）。目前，天然气所占的部分（19%）在将来可望有所提高。尽管认为剩下的燃料化石数量约有10兆桶油，照目前的消耗速度，至多可维持170年时间，最终能源将被耗尽。在过渡时期（如果完全消耗完）可能形成一个对环境威胁的景况。

如何保持对能量不断增长的需求和维持一个易变的全球生态系统的需要之间的协调，还没有解决办法，围绕环境问题的不确定性，如气候变化，经济增长与环境相对交换观点的分歧可能导致政策及能量供给和使用的多样性。

为使问题简单化，这里探讨未来两种可能的途径，多数人持有的“一致”（Consensus）的观点，依据目前趋势的继续。另一种是“可维持世界（Sustainable World）”的观点，认为全球环境问题将是90年代中期国际会议的议题。两种基本的观点假设到2010年，世界人口总数为70亿，全部（全世界）产物增加1倍。在“一致”的观点中，消费者的习惯和生活方式没有明显的改变，尽管其轨迹是变化的，但原油价格可能是渐渐地上涨，全球能量消耗预计到2010年增加60 ~ 60%，且全球总燃料的剩余大体上与现在的一样。因此，全球二氧化碳释放量也将增加50 ~ 60%。“一致”的观点暗示着“更一致”的是可维持的，且气候变化不是一个严重的问题，或者在某种程度上人类可以适应。

关于全球变暖的问题，还有许多不确定性。但如果研究确实证明二氧化碳释放量与气候变化的联系，那么发展的“一致”观点将付出更大的代价。例如，最近气候变化讨论小组的报道推断，照现在的趋势发展，将导致下一个世纪每10年全球平均气温升高约3°C）这将明显影响自然和人类系统。试验告诉我们，公共政策不仅是顺应的，而且应该是预期的，这就是“可维持世界”观点的基础。

占90%世界人口的发展中国家正视经济的转变，使对能量的需求复杂化。在最贫穷经济的国家，人均消费传统燃料（如木材和其它有机废物，多为集聚而非购买）的数量大约每年1或2桶油，工业化和都市化的国家，商业燃料取代了传统燃料。发展中国家年均人消费1 ~ 2桶商业燃料的油（在公共市场购买）。相反，在欧洲和日本，这一数目跃至10 ~ 30桶之间，而美国已超过40桶。

尽管对传统燃料充满信心，但低收入经济具有高的能量强度（单位收入的能量耗用），因为他们基本需要的是不论什么形式的可供能量、通常是柴火、农作物残物或用作烧饭及房间取暖的动物粪便，也不管这些燃烧的效率如何。因此形成了这样的模式：在国家不断工业化的过程中，单位收入耗用的商业燃料数量增加，但整体的能量强度下降。既然在一个长的时期内，商业化能量的耗用可能同收入一样快的增加，发展中国家能量需要的增长可能每年高至4 ~ 5%。

今天与过去一样，能量问题的解决依赖于可提供的技术及其发展的速度。自19世纪中期，能源已从风、水和木材转移到煤，近期已转向油和天然气。三次工业革命证明T能量和技术相互作用的这种转移。第一次工业革命时期（18世纪中期），主要的技术是煤的开采、钢铁熔炼和铸造、蒸汽火车及海洋运输，系统的各部分紧密相连，由托马斯 · 纽考曼（Thomas Newcomen）发明的用于矿井排水和升降的蒸汽机，后来由詹姆斯 · 瓦特（James Watt）改成运输的动力机及钢铁熔炼的气压机，继后又提供改建火车，铁路，轮船及采矿设施的蒸汽机的部分，运输网络的发展，机器开动工厂和快速的工业化才成为可能。到19世纪末，世界再次发生了变化，这个时期的工业是由电能、内燃机、汽车、飞机和化学冶金工业，石油成为一种燃料，并成为汽油工业的原料。到20世纪末，社会进入第三次工业革命，特征是转向计算机、高分子材料、光电子和生物工程。第三次工业革命对全球能量消费模式的冲击还不能肯定，因为技术应用依赖于社会考虑的目标是什么，特别是公众是否更能接受“可维持世界”的观点。

达到世界意见一致并非易事，一个国家的能量政策明显地与另一国家不同，一些国家的政策规定收税，而另一些国家则给予一定的能量津贴，对一些国家，能量成为收入的来源，而对另一些国家，恰是赈济贫穷的机会。还须面对其它问题，包括供应的安全，能价变化对通货膨胀及国家贸易平衡的冲击。例如，依赖于油为主要的课税对大规模油输出者来说是一项主要的收入来源，如委内瑞拉和沙特阿拉伯，在经济协作和发展组织（OECD）的国家中，是主要赋税的能量消费者。但这种政策很难固定，事实上，一些国家在相当短的时间里已经遭受根本改变。在能量输入的国家中，他们担心供给的保障与否。在1973年第一次油危机前，一直大规模缺乏，统治着70年代及80年代早期的其它国家。后来、在80年代，由于过剩的出现，注意力已转向市场的另一方面，石油输出国开始寻找其石油的稳固输出。

许多国家的能源部门是国家所有制公司性的部门、在其他国家，如联合王国，经济政策强调效益和竞争的优点，因此鼓励私有制。多数政府部门控制着能量链对环境各方面的冲击，从生产、废物处理到工厂的拆除和撤销。这些情况中共同点是政府的政策是建立于努力为其人民提供充足、安全、经济和公平的供给。

这些政策的履行将很深地受到技术进步的影响，无论是设计、施行或控制能量体制，预计新技术渗入市场的速度是未解决的难题，可是多数情况下，技术作用的惩戒间的特点并不易于事先被认清。例如，事先预料不到的新材料、工程技术、微电子设施与燃烧技术间的相互作用已大大提高了汽车消耗燃料的潜在效能，进一步的提高也是有可能的。已有文章报道，效率测定预计美国有减少电能消耗30 ~ 75%的潜力，另外在建筑物及家庭、工业等方面也有论及。新的极有效的技术包括荧光灯和其它照明设施，它们可减少电灯电能耗用量的90%，还有一些家用电器仅耗用传统家用电器用电量的10 ~ 20%。一些新生的自动化控制使最适照明、加热、空调及冷气系统的使用成为可能。与整体过程设计、控制技术及再循环一样，工业中，调速车床和高效能发动机两者都有明显的节能。运输业中，每加仑燃料60英里或更多点的运输车及使用压缩天然气、氢气和电的运输车正受到关注。探查和生产石油及天然气的发展也是重要的。如三维地震技术及水平钻探的应用将缩短达到那些尚未明显体现价值的能源的路径。能量方面快速的技术发展向新的可能性敞开了大门。自70年代后，太阳光能电池的实际效能已增加一倍，并有望进一步提高。各种速度的风力涡轮机在一些市场行情看好。尽管是小规模的从生物量制造液体燃料的新工艺，已为石油燃料提供了各种不同的选择。沃尔夫 · 哈夫勒（Wolf Hafele）预计全球变温的威胁将迫切需求核能的诞生，而且是天然安全的利用。

技术还调节大规模、聚集型电厂向小规模、分散型转化。电子通讯、控制及计算机技术的改进使远距离监视和控制复杂电缆变得更为容易。由于新的气体涡轮机、小引擎、太阳能电池和其它技术，长期以电为生产特点的规模经济正在缩小。

在长期过程中，这样的技术进步似乎减少了燃料化石燃烧释放二氧化碳所付出的总花费。总的说来，从原型概念到商业产物的时间在减少，这样的模式可能在继续。如日本的制造业者预计，到1993年，汽车将是今天汽车的设计和生产时间的一半，价格只是今天的四分之一。他们的成功强调了如同技术变化的赛车一样的全球的竞争法则。

概括地说，主要的选择权是去除氯氟碳（减少平流层臭氧而使地球变温），开展绿化，扩大碳库而减少燃料释放的二氧化碳。这些目标可以通过增加燃料转变和消耗的效率以及转向选择性燃料，特别是由富含碳的燃料转向富含氢的燃料来实现。虽然使二氧化碳消失的方法还没解决，但除去煤中二氧化碳的技术正在发展着。

尽管每个国家是有差别的，但一些政策有望获得更广大的支持。其中之一是“污染物质支付”原则，它要求使用者支付能源使用的全部费用及市场，充当供给和需求之间的仲裁者。还须记住，经济协作和发展组织国家的二氧化碳释放量高于发展中国家的10倍，因此就适当地缩短达成公平协议是必要的。

1989年在尼日兰的诺德维吉克（Noordwijk）召开的空气污染及气候变化的部长会议上，最近研究预计，约花费8%的国民生产总值（GDP）来实施完全消除氯氟碳、扩大森林管理及能量保护的计划。如果完全实现，到2005年，这样的计划可能减少经济协作与发展组织国家预计的温室气体释放的30%。但对维持—个完全的约定还需要更多，适当的环境开支可能需要增加国民生产总值的1 ~ 2%。

如此大的计划可在10或20年的时间内用很少的经费来完成；相似的甚至更大的计划已经完成了，如1965年到1985年，美国消费者在食物上的开支下降了36%，而健康治疗花费增加了6 ~ 11%。同样，经济协作与发展组织国家的能量开支从1980年：国民生产总值的12%下降到1988年的8%。今天的环境基金基本上还未列成文件，但在多数经济协作与发展组织国家，可能平均占国民生产总值的2 ~ 3%。增加到4%或5%也是可能的。

在信奉可维持性及建立适当鼓励来激发变化的国家中，他们可能期待能量部分的如下结果，假设与“一致”观点的国家的人口和经济增长相同，且国际条约将被90年代中期的所代替，世界原始能量供应到2000年稳定在每天约2亿零500万桶油，这本身可能是一种英雄伟绩。在这样的计划下，到2000年CO₂的释放将比今天高25%。不管从煤到天然气的显著变化，CO₂的释放到2010年将仍比今天高。

在“可维持”的国家，新的主动权的平衡将从生产者转向消费者，从能量供应转向能量消费，从能量的数量转向质量。一些主要的政策策略将用来适应一些选择来完成需要能量的服务到地方性及城市性计划。像布莱维斯（Bleviss）和沃热（Walzer）指出的，新的纽带法（Zoning law）可能因汽车而延缓转化，新的交通指示系统可能减少都市的空气污染。有人强调种植遮荫树的价值及在建筑物上涂漆色彩染料，反射光来减少城市地区的能量使用。

当我们知道更多人类与其星球间的关系，我们就会发觉不应把能量看作是从星球上获得的一种商品，而应不断地需要考虑和实行为星球获得能量。我们依赖于能量仍将继续下去，但我们必须维持地球的生态安全，这意味着人类应该用他们全部的创造才智来发展新的能量技术来保证其生活地的长期质量。

[Scientific American，1990年9月］