世界经济论坛称，新一代智能机器可能会取代很大一部分现有的人类职业。但即使在智能机器出现之前，物理学家、实业家和政治领导人就清楚地知道火用与生产之间的关系。
然而，经济学家们被菲利普•威德斯蒂(Philip Wicksteed) 19世纪提出的“枯竭定理”误导了，也可以说是被迷倒了。该定理实际上认为，能源在一国经济中的重要性，必须与能源成本在该国总支出中所占的比例成正比。基于这一定理，从罗伯特·索洛(Robert Solow)到威廉·诺德豪斯(William Nordhaus)等经济建模者假设，削减能源消耗(以减少导致气候变化的温室气体排放)不会对国内生产总值(GDP)产生严重影响。但这与今天的现实相去甚远，因为这个定理是有缺陷的。
今天，尽管能源很重要，但在美国国民核算中，能源成本的份额仅为4%左右，而以工资和薪金形式支付给工人的工资至少占GDP的70%。说到能源短缺对GDP的影响，看看乌俄冲突对世界工业强国德国的影响就知道了。
自上世纪90年代以来，廉价的俄罗斯天然气一直为德国工业提供动力。当供应被切断时，德国的天然气批发价格在2022年9月初飙升了近400%。化工、玻璃和金属等能源密集型行业被迫减产、停产或搬迁。因此，2022年德国的GDP增长率下降了25%以上，从2021年的2.6%下降到2022年的1.9%。
一个重大后果是，尽管德国计划在2030年前逐步淘汰燃煤发电，但该国不得不暂时依赖煤炭。在全球能源和气候危机以及即将到来的经济衰退的背景下，了解能源在生产中的作用，以及温室气体排放对环境的代价，尤其是二氧化碳和甲烷，变得越来越重要。
重新定义‘工作’
我的观点是，在热力学意义上，经济完全依赖于能量做功。这里的做功是指发电产生光，进行各种机械工作。它为烹饪食物、为房屋供暖、冶炼金属矿石和生产建筑用水泥提供热量。内燃机所做的工作也驱动着汽车、公共汽车、卡车、拖拉机、轮船和飞机。
所有这些经济和人类活动都依赖于能源(火用)投入。如果没有能量，它们就会突然停止，再也不会继续，就像“我祖父的钟”这首歌一样。工人和作工的牲畜，没有食物，没有饲料，就是死尸。没有燃料或电力的发动机是一堆无用的垃圾。火用，或者说能量中能够做热力学功的那部分，是唯一有价值的生产要素。虽然资本货物发挥了作用，但它们也是由过去所做的热力学功产生的。
然而，尽管火用在经济中发挥着至关重要的作用，但它在统计数据中表现得严重不足，在经济模型和教科书中也没有体现出来。在经济增长理论中，柯布·道格拉斯生产函数通常被用来模拟生产产出(GDP)和生产投入(或“要素”)之间的关系。自18世纪亚当•斯密(Adam Smith)时代以来，被广泛认可的投入是农地、劳动力和资本(工具、动物、建筑物)。火用在哪里?
火用作为生产中的新劳动力
如果“劳动”是“做功”的另一种说法，如果功可以相当准确地用能量(火用)消耗来衡量，那么火用将是解释和预测经济模型中生产(GDP)产出的主要因素。这一观点可以为能源限制对企业和经济的影响提供重要的见解。
在最近的一项研究中，我和我的合作者开始从经验上证明这一观点。我们分析了占全球GDP 65%以上的十大经济体的GDP、资本、劳动力和火用数据：澳大利亚、加拿大、中国、法国、德国、印度、美国、英国、日本和意大利。我们使用柯布·道格拉斯生产函数对每个国家进行了单独的经济估计，并对所有十个国家进行了1960年至2014年的估计。两组可供选择的输入被用于产生估算：基于劳动力(支付给员工的工资)和金融资本存量的传统输入，以及基于火用和资本(以能源单位计算)的输入。
研究结果表明，将劳动视为已完成的功(通过火用消耗)几乎完美地解释了经济增长。具体来说，两组投入的产出只有在使用传统投入的第一个估计中包含代表技术变化(或“全要素生产率”变化)的外生乘数时才匹配。但第二次估计不需要这样的乘数。我们的经验表明，火用消耗可以取代劳动力作为生产投入，而不需要额外的乘数来解释技术变化。
更重要的是，我们的研究结果支持了能源在GDP增长背后的重要作用，以及火用在总生产函数中作为劳动力的替代品或补充的相关性。
更广阔的图景：环境的视角
从经济角度来看，大多数人的信念是经济必须增长。然而，不能孤立地看待火用和经济学。随着增长对能源需求的增加，一味追求增长既不会有利于环境，也不会使社会更加公平。
工业生产、粮食生产、经济和其他系统都是一个相互作用和演变的更大的环境系统的一部分。在全球体系中，粮食生产是最关键的体系之一，尽管它是不可持续的。在一个典型的场景中，巴西的大片农田被施用了大量的水、硝酸盐和磷肥来种植大豆，这些大豆被运往美国，与人工生长促进剂一起喂牛。除了牛肉，还会产生甲烷和其他碳排放。很明显，享用平价牛排的奢侈是以牺牲环境为代价的。
在最近的达沃斯世界经济论坛上，人们达成了广泛共识，认为气候变化是一个重要话题，所有碳基燃料都应该在2050年之前被淘汰。问题是，如何才能最好地管理经济增长和可持续性之间的内在紧张关系?
投资改变
在实践中，需要大量投资才能使能源和其他系统更具可持续性。在政府和行业的支持下，汽车行业正在以一种雄心勃勃的方式进行电气化。欧盟的目标是到2035年100%的纯电动汽车(EV)，中国要求制造商生产新能源汽车(nev)以满足信贷要求。
然而，即使每辆车都是电动汽车，也只能减少目前碳排放的30%。为了消除所有排放，有必要让一切都用电，用可再生能源供电。涡轮机和光伏发电等技术能够利用太阳能、风能和水力发电，但它们的效率和规模需要提高，才能对环境产生重大影响。最近在核聚变方面的突破（通常被描述为能源生产的“圣杯”）是向用几乎无限的清洁能源、而不是主要依赖化石燃料为世界提供能源迈出的又一重要一步。
虽然政府经常起带头作用，但投资于变革并不局限于政府。企业领导者有能力通过改变他们与环境的互动来提高他们的运营效率和可持续性。公司应该把利润的一部分用于研发，为公司创造真正的价值，而不是作为股息分配给股东或回购股票。
火用与商业运作、生产力和环境交织在一起。投资于更可持续的工艺和产品可能不会立即盈利，但从长远来看，将有利于环境和企业。当企业领导人认识到这种相互依存关系时，它可能会改善风险评估，并对环境承担更大的责任。
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