從目前的情況來看,人類生育率恐怕難以維持,經濟發達的地區人類生育率在持續降低,同時諸如印度,非洲之類的地區雖然經濟不發達,生育率雖然高,但是與同時期的中國,美國,歐洲相比實際上生育率實際上已經偏低了。換一句話說,咱像非洲印度那麼窮的時候比他們能生,印度真要發展到我們的水平未必比我們能生。有研究甚至認為在2100年前後世界人口將要停止增長,一旦出現這種情況那麼我們恐怕就無法達到一級文明了。
但是這裡也要強調一點,生育率這個問題可以看作人類作為一個整體對於生態,資源和能量做的一個平衡,是一個自然調節過程。現在生育率降低的問題表面上有房價,社會競爭,階級流動的影響。但本質上生產力決定生產關係,是我們的資源,能量無法滿足人口擴張,人類作為一個種群內部自然的一個調節狀態。如果人類發展了,蛋糕做大了生育率自然會回升。就以中國古代來說,中國從漢朝到明朝,人口也有過周期性的下跌,但最後工業革命以後還不是照樣爆炸。因此比較樂觀的估計是只要生產力發達能源足夠,生育率還會再漲上去。不要忘了未來只要有了充足的能源供應,人類是可以為所欲為的,弄個人工子宮之類的,生孩子只要弄點DNA就行了,那時候人類的生育意願又會提高。
所以生育問題本質上和能量消耗是一個相互反饋的過程,人類開發能源的能力本質上給人口增長上了一個枷鎖,人口增長本質上還是要依靠人類活動範圍的擴張以及能源獲取能力的增強。所以這又回到了一個問題,人類輸出功率要達到10^16W,這些能量要從哪裡來?
首先,之前提到的比較高端的能源就是可控核聚變,而且能量管夠,按照人類目前的消耗,可控核聚變可以保證人類百億年級別的能量供應,即使發展到一級文明,能量消耗約為現在的600倍,人類依靠可控核聚變也可以維持一千五百萬年。因此有了可控核聚變能量來源並不是問題
我們先來看石化能源,有一種說法是按照目前的化石能源儲量也就維持人類幾百年的消耗,當人類達到一級文明的時候,也就一年時間就會把現有的化石能源消耗一空。當然化石能源也在不斷被發現,在這裡我們再做一個非常樂觀的估計。石化能源生成的地質時期跨度大約3億年左右,太陽輻射能量0.1%被用於光合作用,植物的光合轉換效率為0.3%,即使這三億年間植物所有的光合作用都產生化石能源也就相當於900年的太陽輻射。按照一級文明輻射功率達到太陽輻射的6%,熱機效率為33%估計,人類最多可以依靠化石能源維持5000年的能源消耗。這個估計絕對樂觀,因為在生態圈裡本身有損耗,會被其他動物攝取分解,而且植物體也不可能完全轉化為化石能源。但總體而言,人類依靠化石能源維持一級文明的輸出功率也就能持續千年甚至百年級別,終究是不可再生的。
最後 再來看太陽能,前文所說一類文明的輸出功率相當於太陽對地球輻射的6%,如果考慮採用光伏發電,按照現有設備光電轉化效率在20%來看,我們需要用光伏設備吸收30%左右的太陽對地輻射,這還是綽綽有餘的,因此只要太陽還在我們就可以依靠利用太陽能達到一級文明。