第十一章 人类世时代：两个变革的世纪之背景
大卫·克里斯蒂安
人类世简介：1815—2015年
从历史研究的传统视角来看，过去的两个世纪发生了翻天覆地的变化。人类创造了一个在生活方式、技术和政治、思想、经济、艺术以及情感方面与任何早期社会都截然不同的世界。在整个生物圈的背景下，这些变化看起来更为壮观。在地球约45亿年的历史长河中，这是一场无与伦比的革命。
要对当今世界有所了解，我们不仅需要把它置于人类的历史中，还需要把它放在地球的历史中。在我们星球的历史上，第一次由单一物种（智人）掌握了对生物圈的控制，以至于其主导了地球表面的变化。在短短200年的时间里，我们人类已成为一个改变地球的物种。不管我们是否了解自己在做什么，往后几十年的人类行为将深刻影响未来数千纪的岁月。本章描述了当今世界发生的革命性变化。
和许多其他学者一样，我认为从大约1.17万年前最后一个冰河时代末期开始的全新世时代现已结束，我们进入了一个新的地质时代：“人类世”（Anthropocene）。这个词来源于希腊语词根“anthropo-”，即“人类”。所以，大致来说，这意味着由人类主宰的地质时代。
▲11.1 第十一章中出现的地名
在简要介绍了人类世的概念之后，本章提供了一些与人类世相关的巨大变化的衡量标准，因为变化的规模和速度如此惊人。然后，文章描述了当前时代的深刻历史根源。在本章的第二节，文章描述了从18世纪晚期到今天这段时期技术、经济、社会和环境的主要变化。
人类世思想
大多数历史学家认为当今世界与此前数千年的世界截然不同。我们的生活不同以往，人口日益增多，社会、经济、思想和技术日新月异，体验生活的方式也前所未有。今天的世界常被描述为“现代世界”。但是“现代”这个词的含义是如此之多，它已不再有助于我们考察过去两个世纪最独特的地方了。“人类世”的概念则更为清晰，因为它提出了更明确的主张。最重要的是，它表明人类对地球的影响力呈指数级增长，因此这一时期的关键变化源于人类与生物圈之间的新关系。我们现在正在引起如此巨大的变化，以至于它们与全球气候，或者岩石的风化以及其他地貌等伟大的自然系统驱动的变化相匹配。许多人为造成的变化将在遥远的未来出现在地质记录中，这就是为什么说我们进入了一个新的地质时代是合理的。
在20世纪初，科学还不够精确，无法证明我们人类正在改变生物圈这一激进观点的正确性。但随着现代环保运动以及生态学和环境科学等新研究领域的兴起，这一想法在20世纪下半叶最终得以确立。美国生物学家尤金·F. 施特默（Eugene F. Stoermer）一直在研究美洲五大湖的物种变化，他在20世纪80年代初使用了“人类世”这个词来描述他观察到的人类活动的巨大影响。
气候科学家保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）在2000年后提出了“人类世”的概念。人们认同此种观点是因为克鲁岑获得了诺贝尔奖，这正缘于他解释了人类活动（特别是使用被称为氯氟烃的化学物质）是如何破坏地球大气层的臭氧保护层的。在2000年的一次会议上，他被不断提到的“全新世”的说法激怒了，并意识到现代社会带来的巨大变化，他回忆到当时自己脱口而出：“让我们停止吧！我们不再处于全新世。我们是在人类世。”
到2000年，这一说法的证据已难被忽视。2002年，克鲁岑在科学期刊《自然》（Nature）上发表了一篇论文，列举了人类活动导致的许多革命性变化。其中最引人注目的是大量燃烧化石燃料，这有可能改变地球气候系统。这些重要的测量数据是由查理斯·基林（Charles Keeling）于1958年在夏威夷测得的。他们发现大气中的二氧化碳含量正在快速上升。但是，直到对南极冰芯做了详细研究之后，基林所做测量的全部意义才变得清晰起来。冰芯中含有微小的气泡，可以让我们了解遥远过去的大气成分。他们的分析显示，基林记录的二氧化碳浓度比近100万年来的任何时候都要高。2016年的一项研究计算出，目前由人类活动导致的二氧化碳释放速度是过去6600万年里前所未有的。
正如阿累尼乌斯在1896年提出的那样，由于“温室效应”，二氧化碳浓度的增加将不可避免地导致气候变暖。在温室效应中，二氧化碳分子（如甲烷、水蒸气和其他类似气体）保留了原本会被反射回外层空间的热能。由于二氧化碳在大气中存留数十年，其变暖效应将持续几代人（另一种强大的温室气体——甲烷——的含量在过去两个世纪里增长得更快，但甲烷的分解速度也更快）。
二氧化碳浓度上升的证据使克鲁岑相信，大约200年前，在詹姆斯·瓦特（James Watt）发明蒸汽机之后，人类对生物圈的改变就开始了，正是这台机器最先促成了煤炭的广泛燃烧。克鲁岑认为：“人类世可以说始于18世纪末，对极地冰层中空气的分析显示，在那时全球二氧化碳和甲烷浓度开始上升。”本章采纳克鲁岑对人类世起始日期的观点。当然，实际上，人类世在不同时期出现在不同地区，它对整个星球的影响直到20世纪下半叶才得以凸显，即正处于许多学者所说的“大加速”期间。尽管如此，把人类世的开端与化石燃料革命联系起来还是有意义的。
克鲁岑在2002年的文章中还列举了人类对生物圈影响不断增长的其他显著证据：全球人口数在短短200年内几乎增长了10倍；人类的能源使用量在20世纪增加了16倍；人类获取大气中氮的速度比任何自然过程都快，其主要用于制造化肥；人类活动改变了地球表面高达50%的面积；人类正在使用所有可用淡水供应量的一半；森林砍伐正在减少热带雨林的面积；而且，随着人类越来越多地使用地球上的资源，其他物种（除了驯养的牛和小麦等）正以数千万年来未曾见过的速度灭绝。
自2000年以来，许多其他学者开始接受这样的观点，即我们正在经历一场地球历史上的革命性变革。2009年，“第四系地层小组委员会”（Subcommission on Quaternary Stratigraphy）开始讨论引入新的“人类世”的正式提案。这是一个学术机构，它确定了过去250万年地球历史上的地质划分，那个时代主要是常规的冰河时代。对地质学家来说，开创新时代的决定意味着人类已发生巨变，这些巨变将在未来的地质地层中显现出来。换言之，我们的任务是要证明，在未来数百万年研究地球的古生物学家会注意到我们人类造成的变化。越来越多的证据表明，他们确实会注意到人类世。
测量人类世：一张统计草图和许多曲棍球杆图（Hockey stick graph）
要了解这些变化的规模，我们需要进行测量。因此，本节测量了一些近期的主要变化，并将它们与全新世期间的变化进行比较。执行此操作时，我们会看到一系列“曲棍球杆”现象：缓慢上升很长时间后突然向上扭曲的图形。
▲ 80万年来二氧化碳浓度的变化。
最著名的“曲棍球杆”是随着大气中二氧化碳浓度的上升而出现的。查理斯·基林及其继任者的测量结果显示，大气中二氧化碳浓度在短短50年内上升了30%以上，从百万分之三百多上升到今天的百万分之四百左右。而对南极冰芯的分析表明，前现代的二氧化碳浓度至少在80万年内一直低于百万分之三百。将这两种测量结果结合起来——现代二氧化碳浓度急剧上升，以及它们早期的波动平均约为百万之二百五十——于是就有了统计学家版本的曲棍球杆图。在过去几年里，全球气候发生的一些现象着实令人诧异。
我们现在知道许多其他的曲棍球杆现象，当中有些绵延了几千年。但为了避免细节让读者不知所措，我只关注其中一些最重要的内容，并使用来自单张表格的数据，这主要基于瓦茨拉夫·斯米尔（Vaclav Smil）的工作（对于变化的规模，不同的表格给出的估计可能略有不同，但重要的是更大的图景）。
第一张图显示了克鲁岑在2002年论文中所指人类人口数的惊人增幅。在经历了十万多年异常缓慢的增长后，在近一万年略有加快，人类人口数在过去200年里猛增了60多亿人，即人口从9亿人增加到70多亿人。新增的人口需要更多的资源，包括食物、衣服和商品，因此提取这些资源所需能量的相应增加就理所当然了。令人惊讶的是，能源消耗的增长速度甚至快于人口：根据本表的数据，在过去的200年中，能源消耗增长了约25倍，而据某些估计，甚至是增长了近100倍。第三张曲棍球杆图则表明，在过去200年里，人均可利用能量至少增加了3倍，这与两千年前相比增加了近15倍。如今，人类平均拥有的能量是历史上大部分时期的15倍。尽管这些能源财富分配极为不均，但它却提高了数十亿人的物质生活水平。第四张图显示了这些变化最深远影响之一：它们延长了人类寿命。在人类较长的历史中，出生时的平均预期寿命徘徊在20岁至30岁，究其主因是营养不良，以及对伤病员简陋的医疗护理条件，因此在大多数社会超过一半的婴儿在5岁前死亡。在人类世的200年里，人类寿命延长了 1倍，主要是因为人们学会了如何更好地保护、喂养和治疗年幼者、病人和老年人。最后的图表显示了最大城市的规模。正如伊恩·莫里斯所建议的那样，它提供了一种间接度量日益复杂的人类社会的方法，因为对大城市进行管理、供给和维持治安是一项复杂的经济、政治、法律及后勤挑战。在这里，我们也看到了过去两百年的急剧增长，定居点从人口刚超百万到增长20倍以上，譬如现代上海。
从人类历史的整体尺度来看，甚至从地球历史的40亿年尺度来看，这些都是爆炸性和革命性的变化。这是什么原因造成的？
表11.1 全新世和人类世时期人类历史统计
B列至G列数据来自斯米尔《生物圈的收获》（Harvesting the Biosphere）， kindle，第4528页；H列数据来自莫里斯《为什么当下西方统治世界》（Why the West Rules-for Now），第148—149页，以及距今年代1万年数据内插。[2]
基于该表格的统计图显示了一些更重要的极大的曲棍球杆现象。它们的柄落在全新世，它们的头向上落在人类世。
▲ 人口增长（百万人）：全新世和人类世。
▲ 人类能源使用总量（百万吉焦/年）：全新世和人类世。
▲ 人均能源使用量（吉焦/人/年）：全新世和人类世。
▲ 预期寿命（年）：全新世和人类世。
▲ 最大定居点的规模（千人）：全新世和人类世。数据来自莫里斯《为什么当下西方统治世界》，第632页。
人类世的根源
环境史学家约翰·麦克尼尔（John McNeill）提出：“几个重大转变推动我们进入人类世，但最大的转变是采用化石燃料和1750年以来能源使用的飞跃。”
要解释这些变化，我们需要在整个人类历史的背景下考察它们。人类世是由创新驱动的：新技术，以及组织人类社会、开发生物圈的资源和能量流动的新方法。没有其他物种能像智人那样创新；事实上，创新可能是人类作为一个物种最显著的特征。我们的技术创造力很大程度上要归功于人类的语言。在过去几十万年的某个时期，我们的祖先发展出了如此高效的语言形式，将他们与近亲大猩猩区别开来，他们可以在许多世代之间分享和积累新的想法和信息。随着不断的积累，新的想法和新的信息给了人类管理周边环境的新方法。因此，尽管经历了许多逆转和困境，我们物种的集体生态力量在人类历史的进程中得到了增强。在地球40亿年的生命史上，没有其他任何物种显示出通过集体学习进行持续创新的能力。在这些方面，唯有根据人类的特征才能理解人类世，这些特征最晚出现在20万年前的智人身上（可参阅第一章和第二章）。
随着更多有关周围环境的信息日积月累，我们祖先对流经生物圈的能源和资源控制得越来越多。本章追踪的每一次迁移都依赖于创新，因为每次进入新环境，人类都需要新的技术、新的环境知识和新的生存方法。例如，冰河时代的西伯利亚人必须知道如何捕猎猛犸象，如何用猛犸象皮制作保暖的衣物和住所，如何将肉埋在永冻土中，以及如何雕刻象牙。
但创新的速度和后果却大相径庭。在某些时代，创新慢得几乎难以察觉；今天，没有人会错过它。一些创新是次要的；而另一些则是革命性的。弓箭和狩猎技术的改进在当地就很重要。但有一些创新改变了游戏规则，它们开启了人类历史的新道路。它们在技术上像黄金般珍贵。人类语言的出现是这样的巨变，农业技术也是如此，在过去一万年中，农业技术出现在世界许多地区。农业被视为一项巨大的创新，因为它让农民获得了更多流经生物圈的能量。农民改变了他们的环境，从而增加了他们可利用物种的产量，如牛或小麦；同时减少了他们不需要的物种的产量，如杂草和老鼠。他们通过这种方式获得的能量最终来自植物光合作用吸收的阳光。农业使人类得以利用更多的流经生物圈的古老的光合作用能量。
这一变化是革命性的。人类可以生产更多的食物，燃烧更多的木柴，并通过驯养动物获取更多畜力。随着能源使用量日渐增长、人口飙升，以及人们生活的日益多样化，更多的想法得以交流碰撞，致使创新本身也在加速。这些变化产生了在过去5000年的大部分时间内主导人类历史的农业文明。随着对能源控制的日益增强，人口也在增长，城市的规模、国家和帝国的实力、有组织的宗教领域以及贸易公司的财富与权力随之增长。
公元1500年以后，人类开始在整个地球上交换思想、商品和财富，创新的步伐再次加快，还有投资创新的意愿不断增强。最近的一项估算表明，在过去的200年里，全球贸易额增长了6000多倍。其中大西洋地区的加速最快，因为欧洲水手和贸易商在寻找进入亚洲和印度洋这一巨大市场的机会时，最先发现了如何环球航行。对第一批全球贸易网络的控制，使欧洲企业和政府能够优先接触到巨量的财富和思想流动，这些流动是通过将各地连接起来而产生的——这些地方在人类历史上大部分时间里相互隔绝。欧洲学者邂逅新的星球、新的国家、新的民族和新的宗教。新信息引发了对传统宗教和知识的质疑，并为宇宙学、地理学、物理学和生物学中的新观念奠定了现代科学的根基。
通过这些方式，创新在日益全球化的世界中加速发展。新的财富给欧洲的科学、工程和商业注入了活力，创造了卡尔·马克思所说的第一个“资本主义”社会。全球市场也产生了激烈竞争，鼓励政府和企业家进行创新，以便在生产和销售上胜过竞争对手。这些成果包括商业资本和智力资本，正是它们给欧洲社会带来了工业革命。
然而，尽管创新速度加快，但有理由认为增长终会停滞，因为农业社会能够利用的能源总量是有限的。农业文明依赖于通过光合作用获取能源和食物供给。其能量来自以农场农产品喂养的人和家畜的劳动，以及林地木柴的燃烧；小部分来自风和水。因此，管理能源意味着管理人或家畜（如马和牛）的艰苦劳动，且以这种方式动员的工作量（即使增加踏板和踏车等机械装置）也受到可耕地数量和年收获规模的限制。
几个世纪前，一些社会已经达到了可利用能源的极限。亚当·斯密等经济学家认为，随着能量流动的减少，经济增长将会停滞。最终，工资会下降，人口也会下降，社会将面临所有其他生物在填补其缝隙时所面临的制约。
1750—1900年：人类世的突破性技术
与全新世一样，人类世也是始于改变游戏规则的创新，然后释放了大量新的能量流。
在18世纪，企业家和发明家偶然发现可以利用数亿年来在化石燃料中积累和储存的能量流。下图展示了自1850年以来人类的能源使用情况，显示了化石燃料的变革性作用。1850年，生物质（木柴燃料以及人类和家畜劳动）仍然能够满足人类大部分的能源需求。2000年，生物质仅占人类能源使用的九分之一左右，而大多数能源来自化石燃料：煤、石油和天然气。无法想象没有化石燃料，当今世界会是什么样子。
关键的突破很难实现，因为如何有效利用化石燃料并非轻而易举。煤、石油和天然气在许多社会中都很常见，渗入里海周围土壤的石油以沥青的形式被用来堵住船只，或者以**的形式用作药物，或者偶尔被焚烧用以照明；天然气也是如此。石油可能是“希腊火”的成分之一，这是拜占庭海军在海战中使用的一种高度易燃的材料。在中国宋代，木炭短缺的铁匠大量使用煤炭生产武器和盔甲用铁。但事实证明，他们对煤炭的依赖是暂时的，因为大多数煤炭来自中国北方，这超出了宋朝控制的核心区域。
很长一段时间以来，化石燃料无足轻重，这里面有诸多原因。大多数煤、石油和天然气深埋地下，而且煤和石油很脏，难以用传统技术利用它们。但正如我们所见，世界许多地方的政府和企业家正在海外的陆地或距离他们本土偏远的地方寻找新的粮食和能源来源。在寻求廉价能源的创业投资者的支持下，这项研究最终将实现重大突破。
▲ 自1850年以来人类的能源使用情况，该图显示了化石燃料的变革性作用。
这些突破是在欧洲实现的，欧洲现在是世界上商业和智力最具活力的地区。英国位于欧亚大陆西北部的小岛之上，有着雄心勃勃的政府、充满活力的经济和遍布全球的贸易网络。但早在16世纪，它就饱受木材和土地短缺的困扰，木材价格上涨迅速。与美洲和波罗的海地区的贸易填补了部分缺口，同时更高效的作物轮作，改良的育种方式，以及通过排挤小农户建立起的规模更大、更商业化的农场，都提高了土地生产力。与此同时，自新石器时代以来就一直用于取暖的煤炭，在英国储量丰富且较易获得。到16世纪，英国的面包师、酿酒师、砖瓦匠和玻璃匠开始用煤取暖，而且越来越多的普通家庭也纷纷效仿——尽管燃烧的煤会产生难闻的烟雾[17世纪末，日记作家约翰·伊夫林（John Evelyn）把伦敦比作“埃特纳火山（Mount Aetna）、火神宫廷……或者地狱的郊区”]。开采煤炭之所以成为可能，是因为北英格兰是延伸到德国的地质带的一部分，那里的煤层接近地表（约翰·麦克尼尔称之为“石炭纪的新月沃地”）。许多英国煤矿靠近河流，因此其煤炭可以很便宜地沿海岸运至伦敦。
▲ 1884年，美国游客威廉·里丁（William Rideing）在画作中称，按照谢菲尔德（Sheffield）的标准，这是“非常晴朗的一天”。工厂是“早期人类世的典型制造机构”。
到1750年，煤炭已为英格兰和威尔士提供了相当于430万英亩（约174.0万公顷，约占两地总面积的13%）林地的能源；到1800年，煤炭提供了相当于1100万英亩（445.2万公顷，约占两地总面积的25%）林地的能源。它已经成为英国厂商最重要的取暖燃料来源，在一些历史学家看来，这使英国成为一个“典型化石能源经济体”。如果仅仅依靠林地能源，伦敦不可能发展成为世界上最大的城市之一。以煤炭为燃料的工业提供了就业机会，鼓励早婚并提高了生育率。能源短缺、充满活力并快速增长的人口和经济，以及容易获得的煤炭，确保了对煤炭和相关行业的投资不断增加，从而产生了更有效地开采和使用煤炭的强大驱动力。这些因素与18世纪时弥漫于许多欧洲社会日益高涨的科学精神相结合，有助于解释关键性的突破为何会发生在18世纪的英国。
关键就在于找到使煤炭不仅能产生热量，还能产生机械能的方法：驱动纺织机、泵或滑轮，甚至为马车或船只提供动力。在18世纪早期，许多煤炭生产商已经开始使用以煤为燃料的纽科门（Newcomen）蒸汽机，在矿井日渐变深的时候，将其中的水抽出来。但纽科门蒸汽机的效率太低，在煤矿以外无法使用——因为煤矿的煤很便宜。纽科门蒸汽机有一个单缸，蒸汽从燃煤锅炉中泵入，然后冷却形成部分真空，从而牵引一个活塞，带动泵工作，但持续加热和冷却的效率极低，需大量的煤与水。
许多工程师试图改进纽科门蒸汽机。其中的佼佼者当属詹姆斯·瓦特，他是一位技艺精湛的苏格兰乐器制造商，与当时顶尖的工程师、修理工、自然哲学家和企业家们关系密切。瓦特在1760年遇到了他的第一台蒸汽机，他当时被要求修理一台纽科门蒸汽机，这台纽科门蒸汽机的低效令他深感震惊。在1765年一个星期天的下午，他在散步中灵光一闪，意识到该如何改进它：“有个想法跃入了我的脑海，因为蒸汽是一个弹性的形体，它会冲进真空，如果汽缸和能量耗尽的容器之间得以联通，蒸汽就会冲进去，而且可能在没有冷却汽缸的情况下凝结在那里……我还没有走出高尔夫球馆，整件事就已心中有底了。”
瓦特建立了一个成功的工作模型，但他花费数年时间做了大量改进、争取资金支持以及学习许多前沿工程技术，才制造了一个成功且完善的版本。他在1769年获得了第一项专利，潜在的具有革命性的蒸汽机的消息很快就传开了，这表明许多国家对生产和使用新能源的需求在不断增加。在全球化的世界里，瓦特甚至得到了去俄罗斯工作的机会。1776年，在伯明翰（Birmingham）企业家马修·博尔顿（Matthew Boulton）的资金和工程支持下，瓦特制造了一台蒸汽机，这台蒸汽机可以将蒸汽释放到单独的冷凝器中冷却，这样主缸就可以保持高温。
▲ 瓦特蒸汽机：对发明家来说，这种技术产品是启发性和创造性洞察力的产物。
这是一个关键性的突破。瓦特蒸汽机是第一批突破地域限制、提供廉价机械动力的由化石燃料驱动的机器，他和博尔顿知道它们将有一个巨大的市场。1776年，博尔顿对约翰逊博士（Dr Johnson）的传记作者包斯威尔（Boswell）说：“先生，我在这里出售的是全世界都渴望拥有的东西——动力。”到1800年，英国大约有500台的发动机在运转，蒸汽开始挑战水力，成为英国迅速扩大的棉纺厂最有效的驱动力。到19世纪30年代末，蒸汽已成为英国工业的主要动力来源。
除了帆船，以前从未有过如此强大的动力。在1750年，一个农民拉着两匹马犁地，只能控制大约1000瓦的动力，即使是一辆四轮马车也只能产生不超过2500瓦的动力。
虽然“马力”是由詹姆斯·瓦特提出的，但其命名并非偶然。在化石燃料革命之前，犁和马车是最有力的一般原动机。即使是最早的瓦特蒸汽机也能提供更大的功率——在7000到10000瓦（10到15马力）——而且在改进之后其功率很快增加。在接下来的两个世纪里，原动机的力量会成倍增长。到1850年，英国蒸汽机车的司机控制着20万瓦的机车，今天日本子弹头列车的司机控制着大约1300万瓦的列车，而波音747或空客380的机长控制着1亿瓦的客机——这是一个拥有两匹马的农民所能获得功率的10万倍。
表11.2 1700—2000年不同的动力源以及相应的输出功率
数据来源：瓦茨拉夫·斯米尔，《能源新世界》（A New World of Energy），《剑桥世界史》（Cambridge World History），第7版，第1卷，第173页。
化石燃料革命的起飞：19世纪
化石燃料革命始于英国，即便在19世纪中叶，英国二氧化碳排放量也占全球50%以上。然而，对功能更强的机器的需求是如此之大，以至于瓦特蒸汽机很快传播到其他国家，并开始衍生出许多新技术。在诸如蒸汽机等关键性技术的刺激和推动下，大量小的创新被激发并层出不穷。
18世纪末19世纪初，蒸汽主导了第一波浪潮。它的影响在英国显而易见，并很快在全球循环流动。1814年拿破仑战争结束后，外国工程师、官员和企业家都涌向英国了解新技术，为窃取新技术不择手段。蒸汽机技术迅速传播开来，特别是在欧洲西北部和刚独立的美国。
蒸汽机用于从矿井中抽水，使人们能进入更深的煤层，从而增加可用煤矿的开采量并降低采煤成本。同时，这也鼓励工程师和企业家在更多需要廉价能源的行业开发使用煤炭的方法。当蒸汽动力用于驱动纺纱机或织布机时，纺织厂的产量极大地提高了。这又增加了对原棉的需求，使美国南部各州的棉花种植园数量成倍增加，也大大刺激了埃及和中亚等地区的棉花生产。纺织品产量的增加提高了对染料和漂白剂的需求。这些需求再加上来自煤炭的廉价热能，以及对煤炭丰富化学成分的研究，为工业化学品的生产奠定了基础。许多这样的创新被引进到法国、比利时和德国，德国公司首先开始系统地运用科学方法来应对提高化石燃料技术开发效率的挑战。
第二波创新始于19世纪初，蒸汽机安装在车轮和船上。铁路大大降低了陆运的成本（包括煤炭），在人类历史上第一次使陆运和水运同样经济实惠。突然之间，跨越美洲大平原，甚至俄罗斯大平原或印度大平原运送人员和商品变得更划算。铁路降低了运输牲畜、农产品、人员和煤炭的成本，增加了对制造铁轨和车辆的钢铁的需求，从而刺激了大西洋两岸的投资热潮，以及一系列全新的商业活动。蒸汽机也改变了水路运输，使海上贸易和人类海上迁徙的规模增加了几个数量级。早在1807年，罗伯特·富尔顿（Robert Fulton）就为内河船只安装了蒸汽机以提供动力（使用博尔顿和瓦特的蒸汽机来驱动明轮），并在1822年使用蒸汽机为海上船只提供动力。铁路和轮船推动了许多其他技术的创新，特别是冶金技术。19世纪60年代，美国钢铁生产商威廉·凯利（William Kelly）发现了通过将空气吹过熔化的生铁，从而有效地将铁转化为钢的技术。英国企业家亨利·贝塞麦（Henry Bessemer）改进了这一工艺，随后进一步采用西门子-马丁法（Siemens-Martin Method），使用废金属和低质煤即可生产。悄然之间，钢铁价格便宜到可用于制造锡罐等消费品。
而对煤的需求因此激增。1800年，全世界生产了1500万吨煤；到1900年，它的产量为8.25亿吨，相当于1800年的55倍。廉价的机械能改变了工作的本质。最终，煤炭将取代农场、种植园和运输中的奴隶和畜力，因为用煤供给机器比用谷物、粗磨粉养活奴隶或用干草喂马更划算。投资蒸汽机的企业家发现，将工人集中在大型工厂通常是有意义的，这种组织形式早在18世纪末就已被水力棉花制造商所运用。工厂将成为早期人类世的典型制造机构。
▲ 约瑟夫·马洛德·威廉·透纳（Joseph Mallord William Turner）画作《雨、蒸汽和速度——西部大铁路》（Rain, Steam and Speed-The Great Western Railway）展现了早期工业化的浪漫主义。
到19世纪末，廉价的能源促进了许多新技术的试验和投资，比如电力。其关键发现来自迈克尔·法拉第（Michael Faraday）。在19世纪20年代已有人意识到，人们可以通过在磁场中移动金属线圈来产生电流，但只有在维尔纳·冯·西门子（Werner Von Siemens）等人发明发电机后，大规模发电才成为可能。电力最终将提供一种有效的方式，将来自化石燃料的能源远距离分配给数百万计的工厂和家庭。托马斯·爱迪生（Thomas Edison）和约瑟夫·斯旺（Joseph Swan）发明了第一个可使用的灯泡，有效地延长了工作和休闲时间。通信技术发生了进一步的变革。两千年前，传递信息最快速的方式是通过马来传递，而在19世纪早期，1837年电报的发明使通信或多或少能以光速进行，到20世纪末，电话和无线电让远距离即时通信成为可能。
19世纪末，化石燃料技术开始在世界各地传播。虽然农业历经近1万年才遍及地球各处，但化石燃料革命在短短两个世纪内就遍及世界，它改变了财富和权力的全球分配。化石燃料技术使大西洋沿岸诸国致富，这些国家在农业时代的大部分时间里都无足轻重。但是，化石燃料技术削弱了世界其他地区那些缓慢采用它们的国家。其中一些地区，如中国、印度次大陆和东地中海，早在18世纪就是权力和财富的主要枢纽。
1750年，当世界上大多数社会还在从人力、畜力、薪柴、风力和水力中获取能源时，煤已占到不列颠能源消耗的40%；一个世纪后，英格兰和威尔士消耗的能源是意大利的9倍，而意大利仍主要依赖非化石燃料。在全球范围内，这一差异更为明显。直到1750年，中国和印度仍是全球主要的生产者。据一些人估计，其产量占全球的55%以上，而英国和美国仅占少数。到1860年，中国和印度仅占全球总产量的28%，而英国和美国所占的比例与此类似。到1913年，中国和印度仅占全球总产量的5%，而英国、德国和美国加起来约占36%。在人类历史上，全球权力和财富分配的这种突然变化是独一无二的。
▲ 弗里茨·格尔克（Fritz Gehrke）的画作展现了大规模钢铁生产中的“贝塞麦转炉炼钢法”（Bessemer process）。倾泻的钢花令观众对其充满敬畏。
▲ 爱迪生发明的灯泡延长了工作时间，并成为工业发明创造的标志。
▲ 16世纪至19世纪意大利与英格兰能源使用对比图。
这引起了同时代人的关注。1837年，法国革命家奥古斯特·布朗基（Auguste Blanqui）认为英国正在经历一场“工业革命”，他所说的工业革命指的是一场与法国大革命一样的根本性的技术与经济变革。只是他低估了这一变化的规模。到1851年伦敦水晶宫举办世界博览会时，煤炭带来的能源财富已快速地将欧亚大陆边缘的一个小岛变成了地球上最强大的国家。
但欧洲和北美的其他国家很快就开始迎头赶上。与此同时，他们还热衷于控制资源丰富的地区，这就产生了新一轮的全球帝国主义征服运动。许多军事创新，包括炸药威力的提高[阿尔弗雷德·诺贝尔（Alfred Nobel）于1866年发明了基于硝化甘油的炸药]、手枪的改进和机枪的发明[第一次大规模使用是在美国南北战争（第一次化石燃料战争）期间]，以及蒸汽动力的铁甲舰的诞生，都使夺取新的殖民地变得更加容易。铁路使军队、武器和军用物资的运输速度和数量比以往任何时候都更快、更多。这些新的武器解释了欧洲列强在19世纪末称霸全球的速度。
化石燃料武器是可怕且骇人听闻的。第一艘铁甲炮舰复仇女神号在1839年[3]至1842年的鸦片战争中发挥了关键作用，鸦片战争是化石燃料海军与传统海军之间最早的大战之一。英国通过使用化石燃料取得的胜利迫使中国向贩卖鸦片的英国商人敞开大门。复仇女神号有两个由蒸汽驱动的桨轮，配有两门能发射32磅（约14.5千克）炮弹的大炮和15门较小的大炮，可以在浅水区航行，有时还可以拖曳其他航行的军舰。英国海军指挥官戈登·伯麦（Gordon Bremer）描述了复仇女神号是如何摧毁了“五座堡垒、一个炮台、两个军站，以及九艘战舰，其中包括115门大炮和重型步枪，从而向敌人证明无论何时何地，英国国旗都可以在其内部水域飘扬，挫败他们可能采取的任何防御措施”。对传统士兵（比如祖鲁人，他们只用长矛武装自己）来说，同样令人震惊的是机枪，它使单个士兵的杀伤力成倍增加。
▲ J. 麦克尼文（J. McNeven）1851年的画作《水晶宫》（The Crystal Palace）局部，展示了维多利亚女王和阿尔伯特亲王（Prince Albert）为伟大的1851年世界博览会揭幕的盛况。这座建筑是工业工程的一个胜利，也是成千上万个这样的胜利的集中体现。
在19世纪末20世纪初，出现了第三次创新浪潮。照明需求的增加（使用煤油）和内燃机的发明（用于汽车）启动了对第二种化石燃料的需求：石油。石油比煤更容易运输，也含有更多的能量。它催生了一系列新技术，从汽车到坦克，再到第一批重于空气的飞行器，它改变了能源生产的地理格局。最终，油田变得和煤矿一样具有战略意义，从里海到宾夕法尼亚州，从波斯和阿拉伯，这些曾经能源匮乏的地区，也成为重要的能源供应地。在第三次创新浪潮中，化石燃料技术得到了更广泛的推广。其中最引人注目的是俄罗斯帝国和第一个受益于人类世技术变革的非西方国家——日本。
▲ 复仇女神号、硫磺号、汽笛风琴号、拉尔内号和椋鸟号摧毁了中国战船。托马斯·阿罗姆（Thomas Allom）绘于1858年。
即使在最先采用新技术的国家，代价也必不可少。在英国、欧陆和美国，工业城市变得杂乱无章，空气和水被烟雾和工业化学品污染，廉价、不卫生的房屋在被污染的环境中建造。1862年，一位前往曼彻斯特的游客写到厄韦尔河（River Irwell）：“整车的污染物从染房和露天场地被扔进河里带走；排水系统和蒸汽锅炉将沸腾的物质排放到其中……（直到它变得）与其说是一条河，不如说是大量的**粪便。”激烈的工业竞争助长了工厂采用强化纪律、使用童工和削减工资的行为。工业事故屡见不鲜，受害者鲜得赔偿。这样的条件促进了工会的崛起，以及一种新的革命意识形态——社会主义的兴起，它致力于推翻资本主义，建立一个由工人阶级统治的社会。
在新技术的核心作用之外，它们的影响甚至更具破坏性。就像工业武器摧毁了传统帝国的力量一样，蒸汽驱动的纺织生产摧毁了印度整个手工业生产部门，印度一直是农业时代主要的纺织品生产国。一旦英国获得了对印度次大陆的足够控制权，采取手段保护英国市场不受廉价的印度纺织品的影响，印度的衰落就加速了。甚至印度主要铁路的建设也使英国比印度受益更多。英国制造了大部分的轨道和车辆，而印度铁路网最终成为世界上最大的铁路网之一，其设计主要是为了快速而廉价地运送英国军队，并使廉价的印度原材料出口和（相对昂贵的）英国制成品进口成为可能。在美洲、非洲和亚洲，对糖、棉花、橡胶、茶叶和其他原材料的需求不断增长，这助长了种植园经济中破坏生态的耕作方法。
到1900年，人类世就像所有革命性变革时期一样，是一把双刃剑，这一点毋庸置疑。这是经济学家约瑟夫·熊彼特（Joseph Schumpeter）所说的“创造性破坏风暴”在全球范围的一个例子。
20世纪与“大加速”
20世纪上下半叶有着截然不同的历史。上半叶，主要化石燃料大国之间的战争给欧洲心脏地带和许多其他国家造成了巨大破坏，并减缓了世界各地的经济和贸易增长。第一次世界大战的爆发使世界出口总量减少了约四分之一，1933年全球贸易额仍低于1913年的水平。工业中心地带的内战也打破了欧洲对其殖民帝国的控制。在20世纪下半叶，五十年的相对和平带来了有史以来最惊人的经济和技术繁荣。化石燃料革命席卷了整个世界，一些学者认为这才是人类世真正开始之时。
19世纪晚期的世界呈现出全球淘金热，因为丰富的化石燃料和新技术刺激了对原材料、劳动力和能源暴力且无序的竞争。最终，主要工业大国间的竞争引发了欧洲内部毁灭性的战争，并蔓延至非洲、亚洲和太平洋地区。这些部队动用了化石燃料革命的所有毁灭性武器，包括机枪、高爆炸药、空投炸弹和早期火箭弹。
到19世纪末，英国逐渐失去其经济、军事和技术的领先地位。1820年至1913年，英国的国内生产总值（GDP）增长了6倍多，而德国增长了9倍，美国更是增长了惊人的41倍。到1913年，美国已经成为一个充满活力的工业社会，日益增长的人口对其广袤领土的开发与日俱增，其拥有的巨大资源已占全球总产量的近19%；同时期德国约占9%；而英国所占比例略高于8%。
▲ 第一次世界大战期间德国的机枪部队。
在20世纪早期，俄罗斯帝国和日本两个国家处在快速工业化过程中。尽管俄罗斯政府因循守旧，但它拥有丰富的资源，一些人（包括德国军队的高级指挥官）担心，随着俄罗斯日益工业化，它将迅速成为一个经济和军事上的超级大国。日本的工业化在很大程度上是由政府主导的，通过系统地借鉴和采用西方技术来实现。但日本的问题是国家用于推动工业化的资源有限，它将不得不在其他地方寻找这些资源，这驱使日本最终走上妄图征服东亚之路。
在这种竞争日益激烈的环境下，许多强国的领导人开始将帝国征服视为未来权力和财富的关键。在英国，米尔纳勋爵（Lord Milner）在1910年写道：“对一个工业大国来说，拥有主要工业所依赖的原材料，能在自己控制的地区内生产，在任何时候都是不小的优势，在特定情况下可能是至关重要的。”约瑟夫·张伯伦（Joseph Chamberlain）在1889年评论说：“外交部和殖民局主要致力于寻找新市场和捍卫旧市场，陆军部和海军部的主要工作是为保卫这些市场和我们的商业做好准备。”塞西尔·罗兹（Cecil Rhodes）认为殖民地对生存至关重要，因为经济增长的任何放缓都可能引发卡尔·马克思等社会主义者预测的那种内战：“大英帝国是一个面包和黄油的问题。如果你想避免内战，那么你必须是一个帝国主义者。”
由于世界上大多数工业化国家都持类似态度制定对外政策，世界大战最终在1914年不可避免地爆发了。休戚相关的联盟致使奥地利和塞尔维亚之间的局部冲突在数周之内波及所有欧洲大国。第一次世界大战使用了最先进的现代武器，并得到了现代资本主义社会大量财富的支持。机枪射倒了成千上万的士兵，而现代医疗服务让他们在战场上潮湿的战壕里幸存下来。战争的需要也推动了创新，内燃机得到改进，并安装在坦克和重于空气的飞机上。在德国，1909年发明的哈伯-博施法（Haber-Bosch）被用于制造炸药和人造肥料。
▲ 卡尔·马克思认为，日益加剧的不平等最终会摧毁资本主义，但帝国主义可能会提供一个临时的安全阀。
1918年一战结束时，引发战争的问题并未解决。二十年后，在日本入侵满洲和德国入侵波兰之后，战争再次爆发。第二次世界大战比第一次更具全球性和破坏性，因为各国政府联合起来设计出更强大的飞机、船只、炸弹、火箭，更好的探测敌方潜艇和飞机的方法，更佳的无线电设备，更具破坏性的炸药，以及更先进的用以破解战时密码的机械计算器。这场战争先后发生在中国、东南亚、大西洋、太平洋以及欧洲。由于军队的高度机动化和大规模使用空中力量，平民的伤亡比战斗部队的伤亡更甚。全球伤亡人数可能超过6000万人。仅在欧洲，就有约4000万人死亡，是第一次世界大战死亡人数的4倍。在大屠杀中，超过600万人死于工业化的屠杀机器，其中大多数是犹太人。这场战争最终以1945年8月6日和9日世界上第一批原子弹在广岛和长崎落下而告终。这种被称为“曼哈顿计划”（Manhattan Project）的核武器是由美国政府主导的大规模研究项目开发的，它投放在广岛的时候几乎在顷刻间杀死了8万人；一年之内，辐射和其他伤害使死亡人数上升到近15万人。十年后，美国和苏联研制出了氢弹，这是一种使用核聚变能量的更为恐怖的武器，核聚变与在太阳中心产生能量的机制相同。
轴心国的失败使世界由两个最大和资源最丰富的国家统治，美国和苏联成为世界上的“超级大国”。1917年革命后，苏联取代了俄罗斯帝国。在马克思主义意识形态指导下，苏联借鉴西方的创新，运用一个蛮横而高度集权的政府的所有权力，建立起强大的工业和军事机构。到1950年，尽管在战争中遭受了巨大的破坏，苏联已重建了大部分工业。随着军队对东欧的占领，苏联成为当时美国的主要竞争对手。
到目前为止，很明显，虽然化石燃料革命给第一批化石燃料社会带来了巨大的财富和权力，但最终的主要受益者将是拥有最大资源基础的国家。较小的工业强国被战争削弱，日本的战败终结了其帝国野心，欧洲殖民列强在失去了保卫海外殖民地的手段和意愿后，其殖民体系仅仅二十余年就崩溃了。1947年，英国承认印度和巴基斯坦独立；1963年，英国承认肯尼亚独立；在接下来的十年里，英国承认所有非洲和亚洲殖民地独立。最终，法国和荷兰也放弃了他们的亚洲殖民地。到1970年，在去殖民化的背景下，70多个新的国家建立。
美国遭受的损失比其他任何主要参战国都要少，并成为世界上最富有最强大的国家。到1950年，美国占全球生产总值的四分之一以上。战胜国吸取了第一次世界大战的教训，没有对联邦德国和日本实施惩罚性制裁，而是鼓励它们重建经济，两国很快就实现了快速增长。
当时世界划分为两大权力集团——一个是资本主义经济，另一个是共产主义计划经济。战后创建的新全球机构，包括联合国（UN）和国际货币基金组织（IMF），为全球谈判和金融交易提供了框架，但真正的权力掌握在超级大国及其主导的权力集团手中。
在这个新的全球框架内，经济增长在未来的几十年里加速，化石燃料革命终将波及世界大部分地区。1991年苏联计划经济的崩溃，以及中国从20世纪80年代开始转向市场经济，都表明资本主义世界的市场驱动社会更善于引入创新，这些创新使得化石燃料技术的开发成为可能。到2000年，资本主义经济主导了世界大部分地区。
在20世纪的后五十年里，人类成为地表变化最重要的单一驱动力。人类力量和影响力的突然增加以及与之相关的变化，被许多学者称为“大加速”。与整个人类世一样，重要的是要了解“大加速”的规模。为了保持一致性，我从单一来源中选取了下面的许多数据。
从1950年到2000年，世界人口翻了一番以上，从30亿人增加到60多亿人，其增长速度是史无前例的。在过去，如此爆炸性的人口增长会导致全球饥荒，但粮食产量的增长甚至快于人口的增长，这得益于灌溉的增加（使用化石燃料推土机建造数千座水坝）、杀虫剂的引入、大量人造肥料的应用，以及对产量更高的小麦和水稻品种开展的基因工程。人造肥料的生产甚至说明了化石燃料对非机械过程的深远影响。哈伯-博施法将大气中的氮固定在氨中，由于氮是无活性的，这个过程需要的能量，只有在化石燃料时代才成为可能。实际上，这是一种将化石燃料（主要是石油）转化为食品的方法。
以美元计算的全球生产总值的增长速度甚至超过了人口增长速度，表现在五十年间增长了15倍。换句话说，在人类世中，消费增长是一个比人口增长更重要的驱动因素。综合人口增长和生产总值的数据，我们可以估计，在同一段时间内，人均财富增长了7倍以上。从1950年到2000年，世界石油和天然气的产量至少增长了7倍。
▲ 位于阿联酋迪拜（Dubai）的哈利法塔于2009年竣工，是世界上最高的建筑，也是一系列建筑高度竞争中最新的一座。
▲ 11.2 夜晚的地球（注：这是一个能让你找到最多能量所在地的好向导。）
人们的生活方式也随之改变。在旧石器时代，大多数人生活在流动家庭群体中；在农业时代的1万年里，大多数人在小村庄里过着自给自足的农民生活；到2000年，超过一半的人类生活在大城市；到了20世纪下半叶，现代人成为城市居民的一种，从事农业不再是人类的主要生活方式。快速城市化之所以成为可能，部分是因为城市已经从高危之地——空气污染、不洁住所、肮脏河流和疾病携带者的集中地——转变为更健康、更清洁和生产力更高的地方，这要归功于20世纪40年代食品的大规模生产、其他补给的改善、工作机会的增加、下水道和水的净化与分配系统的引入、医疗保健的改善以及包括抗生素在内新药的引入。
医疗保健、营养、教育和卫生设施的改善提高了数十亿人的生活水平，并使世界各地的预期寿命翻了一番。尽管许多人未能从这些变化中获得好处，但数十亿人确实是受益者，在他们看来，人类世意味着生活水平悄然而深刻的改善。
甚至有人试图通过减少空气污染，去除石油中的铅，并迫使公司限制向河流、海洋和空气中排放有害物质，来消除化石燃料革命早期阶段的一些有害影响。特别是在最早的化石燃料国家，20世纪下半叶很多地方出台了环境法，以应对日益增长的人类影响和逐渐浮现的环境保护运动。许多立法对工厂或汽车对附近河流、空气质量，或拖网渔船对渔业资源所能施加的影响设置了限制。各国政府开始认识到，人类对环境的影响已经超出了界限，这会危及人类和自然环境。
新的创新浪潮推动了“大加速”，其中一些在20世纪初的战争中率先出现。第二次世界大战期间因军事目的而发明的火箭技术，使我们能够将少量的人类送上月球，也使我们能够将机器人运载工具驶出太阳系。化石燃料驱动的挖土机和柴油驱动的水泵可以改造地球表面来建造城市、水坝和道路，而柴油泵则使从含水层抽取淡水变得既容易又便宜，这可以满足快速发展的城市对淡水的需求。拥有更强大的引擎、更好的导航和声呐探测设备以及巨大渔网的拖网渔船，在1950年至2000年使捕鱼量从1900万吨增加到9400万吨。飞机、火车和轮船运送的人员和货物比以往任何时候都多。20世纪40年代末数字计算基本原理的发现和晶体管的发明为电子革命以及计算机、移动电话和互联网的普及奠定了基础——这些变革使人们能够以极小的成本在世界各地以光速通信。但总的来说，科学知识的增速也比以往任何时候都要快，这使我们对宇宙历史、生物进化、地球系统是如何运作的有了新的认识。集体学习、分享和积累新思想，现在比人类历史上任何时候都更有力地推动创新。
在20世纪下半叶，这些变化蔓延到世界其他大部分地区。日本是亚洲化石燃料革命的先驱，但在20世纪下半叶，韩国、中国台湾、新加坡、中国香港紧随其后，最后是中国和印度这两个大国在20世纪的最后几十年转向了市场经济。今天，中国和印度拥有丰富的自然和人力资源，在经历了两三个世纪的衰落时代后，有望再次成为全球超级大国。
在20世纪后期，一种前所未有的适度富裕从精英群体蔓延到迅速壮大的全球中产阶级，首先是大西洋腹地，然后在世界其他地区。日益繁荣的经济，以及机器承担了大量繁重的体力劳动，也有助于解释世界许多地区性别关系的显著变化，因为妇女承担了更多传统上由男子承担的角色。
人类世丰富的能源和资源使许多变化成为可能，这些变化对人类是有益的。它们比以往任何时候都为更多的人创造了更好的生活。
“不良的人类世”与人类对生物圈的影响
与所有“创造性破坏”时期一样，“大加速”也有其黑暗的一面：虽然有一个“良好的人类世”及其所有益处，但也有一个“不良的人类世”，它带来了威胁这些进步的危险。
其中一些危险源于未能更公平地分配人类世的利益。虽然比以往有更多的人享受着适度的富裕，但更多的人口和不公平的分配意味着今天生活在赤贫中的人数也比以往任何时候都多。2005年，超过30亿人（比1900年的世界总人口还要多）每天的生活费不足2.5美元。虽然财富总量增加了，但其分配比以往任何时候都更不平衡。2014年，世界上最富有的10%的人口控制了全世界87%的财富，而最贫穷的50%的人只控制了1%的财富。许多人还没有从化石燃料革命的财富中受益，他们中的许多人遭受着早期工业革命不健康、不卫生和不稳定的生活条件的折磨。现代旅行意味着新的疾病一旦出现就会以惊人的速度传播，而细菌和病毒传播、混合和进化得如此之快，以至于现代医学对其无可奈何。到目前为止，这类流行病中最严重的一次是第一次世界大战结束时暴发的流感，导致3000万人死亡——比战争本身还要多。如今，航空旅行意味着这种大流行可能在几天或几周内传遍全球。
与此同时，现代生活的压力和复杂性造成了新型心理痛苦，特别是对那些从现代财富中受益最少的人来说。日益严重的不平等加剧各种不满，随着现代武器的加入，这种不满可能会产生19世纪社会主义者预测的那种全球阶级斗争。其中一些危险对富人和穷人都有影响。核武器的发明意味着我们永远不能忽视一场核浩劫的可能性，这可能使人类世以及生物圈的大部分成果毁于一旦。
更难以想象但总体上更危险的是，人类的影响现在有可能破坏人类福祉所依赖的生物圈系统。为了理解这些危险，我们必须尝试衡量人类对整个生物圈的影响。
“大加速”使人类成为生物圈变化最强大的驱动因素——比气候的自然因素（侵蚀、生化循环、自然选择和板块构造）更强大。记录这种转变的方式有很多种。如前所述，二氧化碳浓度远高于过去一百万年的正常水平，在短短50年中增长了30%。氮循环的变化更加引人注目，主要归因于人工肥料的制造。 1890年，人类每年固定大约1500万吨氮，而野生植物每年固定大约1亿吨氮，几乎是前者的7倍。到1990年，耕地面积增加得如此之快，以至于野生植物只固定了大约8900万吨氮，而人类现在固定了大约1.18亿吨氮。这里的危险在于，过度使用人造肥料造成藻类大量繁殖，毒害海洋和淡水系统，造成鱼类和其他水生生物缺氧而亡。
▲ 一只北极熊正在研究人类世，自我濒危（self-endangered）的物种在一旁观望。
人类已制造了大量化学物质，而且许多都是有毒的。来自核武器试验的放射性物质将在未来出现，像铝这样的纯金属形式也会出现，这些金属通常以化合物的形式存在。纯粹由人类创造的塑料，现在正像巨大的岛屿一样聚集在海洋和城镇的垃圾填埋场中。自从大约24亿年前氧占主导地位的大气出现以来，这种新物质的扩散从未发生过。在20世纪80年代，保罗·克鲁岑和其他人证明了CFCs（氯氟烃，已广泛用于冰箱和喷雾剂中）正在泄漏到高层大气中，并破坏了保护地球免受有害紫外线辐射的薄层臭氧（O3）。幸运的是，人们很快认识到了氯氟化碳的影响，1987年的一项全球公约[4]大幅减少了氯氟化碳的生产和使用。因此，臭氧层已稳定下来，最终应该会自我修复。与此同时，人类现在为了建筑、道路和城市而移动的泥土比所有侵蚀和冰川的自然力量所移动的都要多，我们为寻找矿物和化石燃料而挖掘的许多地下隧道将在遥远的未来清晰地显现出来。我们从含水层中抽取淡水的速度比自然水流补充它们的速度快10倍。
我们对其他生物的影响尤其深远。随着人类使用更多的地球资源，留给其他物种的资源所剩无几。因此，现在的物种灭绝速度是过去几百万年的1000倍。瓦茨拉夫·斯米尔给出了惊人的统计数据，突出了人类不断增加的资源消耗与大多数其他物种不断下降的消耗之间的反差。他估计，在19世纪早期，人类的生物量（以全人类体内的碳总量来衡量）已经超过了所有野生（非驯养）哺乳动物的生物量。到1900年，野生哺乳动物的碳排放量大约为1000万吨，人类的碳排放量约为1300万吨。2000年，野生哺乳动物的生物量下降到500万吨，而人类的生物量上升到5500万吨左右。与此同时，人类驯养的动物，如牛和羊的生物量增长得更快。1900年，它们的生物量约占3500万吨，到2000年，它们产生了1.2亿吨的碳。这些数字意味着，到2000年，人类及其驯化的动物占所有陆地哺乳动物生物量的97%以上。仅这一统计数字就提供了一个令人震惊的衡量标准，表明人类突然崛起成为生物圈的霸主。
警示牌
人类所造成的影响达到如此规模无疑是危险的。我们知道，塑造地球表面的生物圈是由大气、海洋、陆地、植物群和动物群组成的相互联系的系统，它是有弹性的。但我们也知道，这个复杂系统的一部分会突然翻转，会影响到所有其他部分。大约1.2万年前，在经历了几千年反复无常的变暖之后，全球气候突然稳定下来，温度明显高于过去百万年的冰河时代。全新世异常稳定的气候是整个人类历史农耕时代的背景。今天，人类的影响威胁着这一稳定的气候系统。问题是，人类的影响是否有可能推动气候系统跨越全球（而不仅仅是区域）临界点，超越临界点后，它是否会变成对人类不利的新状态？例如，当冰川融化时，它们会留下大面积的黑暗区域，会吸收热量而非反射热量（像白色的冰那样），从而在危险的正反馈循环中加速全球变暖。同样，森林可以保持水分，但随着大面积的森林被砍伐，森林及其上空的干燥空气可能会迅速将林地变成草原或沙漠。最后，我们知道，释放大量核武器将对整个生物圈产生直接和毁灭性的影响。
确定这些临界点的最谨慎的尝试之一来自斯德哥尔摩恢复力研究中心（Stockholm Resilience Centre）的工作，近十年来，该中心一直试图为人类活动定义一个“安全操作空间”。它通过试图确定重要的“地球边界”来完成这项任务。超过这些限度，人类活动就有可能发生灾难性崩溃，或将严重破坏人类社会的变革。目前，斯德哥尔摩恢复力研究中心确定了九个可以用不同精度测量的地球边界。
▲ 《温水煮青蛙》：全球变暖的加速很容易被忽视，但它似乎是人类世的一个重要特征。
它们包括对全球气候系统及臭氧层、生物多样性、森林覆盖、海洋酸度、淡水利用以及生物圈内磷和氮循环的各种影响。他们认为，在这些问题中，气候变化和生物多样性下降是最关键的，因为这两个系统“如果受到实质性和持续的侵犯，它们均有可能将地球系统推向一个新状态”。
其中有没有被越过的界线？任何答案都有很大的误差，因为生物圈是如此复杂，它的工作原理不可能像我们希望的那样确定。每一个地球边界都与广阔的不确定性区域或不断增加的风险相关联。在这些区域之外，危险结果的可能性似乎越来越大。地球两个核心边界之一的生物多样性，似已被相当明显地跨越了，目前生物灭绝的速度已远超不确定的范围。至于气候变化，今天大气中的二氧化碳的含量为400ppm[5]，我们完全进入了从350ppm到450ppm的不确定区域。
人类对土地利用，特别是对森林的影响，也使我们进入了不确定性区域。目前，约有62％的原始森林得以幸存，而不确定性的估计范围是54％至75％。另一个危险领域是生物化学流动，特别是磷和氮的流动现已远超不确定区域，尽管它们最初的影响可能是区域性的，而不是全球性的。
结论
在过去两百年中，人类可利用资源的大量增加改变了人类历史以及人类与地球的关系。这些显著的变化使数十亿人富裕起来，创造了过去无法想象的富裕水平，但许多人仍生活在赤贫中。总的来说，使这些变化成为可能的巨大的能源和资源流动，其方式肯定会伤害许多其他物种，如今也正威胁着生物圈的转换，并可能损害人类的后代。本章试图描述这些变化，我们相信，为了造福子孙后代，如果我们要找到方法来管理我们惊人的力量，那么理解这些变化是至关重要的。
但人类世也可以告诉我们关于人类本质和人类历史的重要事情。如果这一章的论点大致正确，我们持续创新的集体能力很久以前就确保了人类最终将主宰生物圈。但确切的时间和方式仍然无法确定。人类世可能首先在中国开始吗？或者，在中世纪的巴格达？如果是这样的话，今天的世界将大不相同。要解释人类世所走的准确道路，需要有对人类历史的长期趋势和几十年来许多不可预知的曲折和转变的敏感性，这些曲折和转变塑造了今天的智人。