《继续生存10万年(人类能否做到)》细致分析了天体威胁、自然灾害、气候变化、能量和能源等方面的重要问题，涵盖长达10万年的时间跨度。书中所作的分析显示，为使人类社会在遥远的未来存活下去，现在做出规划已非常重要，移居其它星球的设想是不实际的；并传递出了重要的讯息：必须严格限制全球人口的增长，并为10万年后的能源资源的使用做出规划。它为人们展现了一个乐观的前景，强调了稳定全球变暖的重要性，同时指出如果世界人口总数不超过110亿，那么以后10万年的时间里人类就可能享受到适度舒适的环境和资源等——人类将会拥有充足的可再生能源和聚变能。本书由罗格·博奈、罗德维克·沃尔彻著，吴季等译。

人类未来与地球的发展息息相关。人类是否能继续生存10万年？回望过去，我们必须了解地球的起源、生命的起源和人类的起源；展望未来，我们必须预测可能会遇到的灾难和考验，并从就现在开始筹划应对策略。

《继续生存10万年(人类能否做到)》：理清了人类发展所面临危险、挑战和威胁；分析了关键的能源、矿藏、水和粮食等的问题；强调了主动管理上述资源的重要性；明确了基于空间观测技术而加强国际合作、共同管理地球未来的重要性与可行性；指出了为确保人类在地球上长期生存，对21世纪作出长期规划的重要性。

《继续生存10万年(人类能否做到)》主要面向社会发展、气候、能源、水和矿产资源、人口健康、遥感和空间科技方面，特别是可持续发展方面的政府决策者和科技工作者，以及相关领域中长期发展规划的研究者、制定者和对能源、气候、空间科技等感兴趣的广大读者。本书的两位作者罗格·博奈、罗德维克·沃尔彻分别具有太阳物理和天体物理的科学背景，并都曾在欧洲担任过高层科技管理职务。

序

译者序

原书序

前言

致谢

插图目录

第1章 引言

 1.1 为什么要将研究的时间段定在10万年呢？

 1.2 人口和资源

 1.3 管理与合作

 1.4 全书的布局

 1.5 注释和参考文献

第2章 地球简史

 2.1 地球年龄

 2.2 地质年代表

 2.3 月球的形成和太阳系晚期重大撞击事件

 2.4 大陆和板块构造

2.4.1 大陆

2.4.2 板块构造

2.4.3 地球磁场

 2.5 地球大气演变

 2.6 生命及其演化

2.6.1 太古代的早期化石

2.6.2 元古代和氧气的出现

2.6.3 新元古代：埃迪卡拉生物群和冰冻的地球

2.6.4 显生代，生物灭绝

 2.7 结论

 2.8 注释和参考文献

第3章 宇宙中的天体威胁

 3.1 引言

 3.2 来自银河系的威胁

3.2.1 太阳之死

3.2.2 遭遇星际云和恒星

3.2.3 超新星爆发、紫外辐射和宇宙射线

3.2.4 伽马射线暴和磁星

 3.3 来自太阳系的威胁

3.3.1 先前撞击的痕迹

3.3.2 撞击物的性质：小行星和彗星

3.3.3 危险性预估

3.3.4 撞击在继续

3.3.5 缓解措施

3.3.6 偏离危险

3.3.7 决策

3.3.8 空间碎片

 3.4 结论

 3.5 注释和参考文献

第4章 地球灾害

 4.1 引言

 4.2 疾病

4.2.1 10万年后人类寿命会多长？

4.2.2 10万年后人类身高会多高？

 4.3 地质灾害：火山

4.3.1 火山和构造活动

4.3.2 火山的毁灭性力量

4.3.3 火山和气候变化

4.3.4 预测火山喷发

 4.4 地震灾害：地震的威胁

4.4.1 地震强度的测量

4.4.2 地震预报

4.4.3 防震减灾

 4.5 海啸

4.5.1 海啸是什么？

4.5.2 2004年12月26日的苏门答腊海啸

4.5.3 海啸预报和减灾措施

 4.6 气候灾害

4.6.1 风暴：气旋、飓风、台风

4.6.2 洪灾

4.6.3 旱灾

 4.7 结论

 4.8 注释和参考文献

第5章 变化的气候

 5.1 气候变化的各种证据

 5.2 全球气候系统

 5.3 远古时期的气候

 5.4 最近的冰期

 5.5 近期的气候

 5.6 太阳的变化

 5.7 火山喷发

 5.8 人类活动产生的二氧化碳

 5.9 对最近2000年气候记录的分析

 5.10 臭氧空洞

 5.11 注释和参考文献

第6章 未来的气候

 6.1 未来气候的设想

 6.2 变暖的地理分布特征

 6.3 海平面

 6.4 10万年后的气候

 6.5 对预测未来气候的质疑

 6.6 气候变化的后果

 6.7 附录：四个主要的SRES情景

 6.8 注释和参考文献

第7章 未来的生存能力：能量和无机资源

 7.1 人类继续生存10万年所需的能量

7.1.1 10万年后世界的能源需求

7.1.2 长远未来的次要能源

7.1.3 风能

7.1.4 太阳能

7.1.5 生物燃料

7.1.6 核能

7.1.7 核聚变能

 7.2 21世纪的能量来源

7.2.1 碳类化石燃料

7.2.2 电力和可再生能源

7.2.3 从现在至彼时

 7.3 元素与矿物

7.3.1 元素的形成和丰度

7.3.2 地球的化学组成

7.3.3 矿产资源

7.3.4 现状和展望

7.3.5 可以使用10万年的矿产资源

7.3.6 从现在到彼时

 7.4 结论

 7.5 注释和参考文献

第8章 未来的生存：水资源和生物资源

 8.1 水资源

8.1.1 水循环

8.1.2 水的利用与缺水问题

8.1.3 补救措施

8.1.4 10万年所需的水

8.1.5 从现在至彼时：水资源与气候变化

 8.2 农业

8.2.1 增加产量

8.2.2 土地利用的现在与过去

8.2.3 人口

8.2.4 农业用地和产出

8.2.5 灌溉

8.2.6 肥料和杀虫剂

8.2.7 表层土壤

8.2.8 人类继续生存10万年所需的农业资源

8.2.9 从现在至彼时

 8.3 森林和荒野

 8.4 结论

 8.5 注释和参考文献

第9章 逃离地球：从梦想到现实？

 9.1 简介

 9.2 何处是方向？

9.2.1 金星情况分析

9.2.2 火星情况分析

9.2.3 其他星球

9.2.4 星际旅行

9.2.5 太空城市？

 9.3 如何对待月球？

9.3.1 月球空间站

9.3.2 将月球作为科研基地

9.3.3 对月球进行非科考探测

9.3.4 地球月球系统之外的资源：行星和小行星

 9.4 改造地球

9.4.1 吸收或存储二氧化碳

9.4.2 给地球降温

 9.5 结论

 9.6 注释和参考文献第

第10章 管理地球的未来：空间的关键作用

 10.1 引言

 10.2 地球空间观测的特殊需求

10.2.1 地球内部

10.2.2 水：水圈和低温层

10.2.3 大气层

10.2.4 生物圈

 10.3 空间手段和方法

10.3.1 地球观测的最优轨道

10.3.2 测地学和测高卫星：测量地球的形状

10.3.3 全球定位系统

10.3.4 合成孔径雷达

10.3.5 光学成像

10.3.6 遥感光谱学

10.3.7 辐射测量技术

10.3.8 监测天文和太阳的影响

 10.4 结论

 10.5 注释和参考文献

第11章 管理地球的未来：建立架构

 11.1 引言

 11.2 警告阶段：需开展系统的科学观测

11.2.1 预报天气：简单的个案

11.2.2 科学警告阶段：以IPCC为例

11.2.3 充分组织并利用空间手段

 11.3 必不可少的政治因素

11.3.1 美国、中国和印度的关键性作用

11.3.2 政治观点剖析

11.3.3 动了感情的认识：峰回路转

 11.4 结论：迈向全球生态治理？

 11.5 注释和参考文献

第12章 结论

 12.1 控制人口的增长

 12.2 稳定全球变暖的趋势

 12.3 地球这艘“航船”的极限

 12.4 教育和科学的关键角色

 12.5 对政府管理的新要求

 12.6 困难但却是紧迫的转折期

 12.7 逐步进入一个稳定的社会

 12.8 注释和参考文献

在评估世界长远需求的时候，重要的是先确定那时的总人口和人们的生活水平。当然，世界人口总量能稳定在一个什么样的水平上很不确定。然而，如果从长期发展的角度来看，人口的高增长是不可持续的，尽管新型疾病会造成人口数量的波动。根据1998年联合国的估计，到2050年世界总人口将达到94亿，到2100年将达到104亿，并在2200年稳定在不到110亿的水平上。在2004年，联合国又将2050年的人口总数修改为略好一些的91亿。1997年的一项概率性研究表明，2100年世界人口总数最可能为107亿，其落在91亿～126亿这个区间的概率为60%引。这样的预测是根据以往从高的出生率／死亡率到低的出生率／死亡率的人口变迁的经验做出的。除了经济因素之外，文化因素和宗教因素也会起到重要作用，但是无法对这些影响做出确切的判断。也许我们可以乐观一些，在本书中将世界人口总数长期稳定在110亿的水平上。我们后面的讨论将会显示出，如果世界人口数量超过了这个数，地球上的生存条件将会严重恶化。当然，也存在这种可能，即世界人口数量出现高低波动而不是稳定在一个平台上。如果波动幅度很大的话，将会产生灾难性的后果。

对21世纪人均消费水平的预测也有很多。这些预测是通过对目前发展趋势的外推得到的。由于人口的增长主要发生在欠发达国家，而消费则主要来自于工业化的国家，这暗示着这样的消费不均等现象将会继续存在，同时重要的资源将从欠发达国家向工业化国家转移。即使不考虑道德方面的因素，仅从政治天平的倾斜考虑，这也不是可行的，因为像中国这样的大国会变得更有能力保卫自己，同时会要求其应得的资源份额。在任何情况下，如果使世界长期稳定，就必须使所有国家获得某种程度上的平等。所以我们在这里做一个这样的设想，即从长远来说，110亿的人口将生活在一个平均的、舒适的消费水平上。我们可以设想这样一个舒适的生活水平介于目前西欧最发达国家的生活水平和美国的生活水平之间。这似乎是一个可以使这些国家的国民相对满意的水平。如果将能源利用效率固定在一个常数上，这样的消费水平对能源的需求将是现在能源消耗的近7倍——这是按照1.65倍的人口，相当于当前4.1倍的人均能源消耗水平(能源消耗增加集中在欠发达国家)计算得到的。如果这是～个可实现的目标，那么我们就值得为此去努力，并将我们今后的政策瞄准这个方向。显然，比起这个“乌托邦”式的愿景，好像也没有很多其他可行的设想可以选择。我们还要强调，我们这里考虑的是在自然条件约束下这个“乌托邦”式愿景的可行性。至于这个美好未来在社会学意义上是否可能则另当别论。当然，我们也可以把目前美国的能源消费水平作为参考，对能源的需求量会增加25%。然而，由于美国从来没有优先考虑节能的问题，许多能源被浪费掉了。将整个世界的消费带到美国的这个水平将给未来增加不必要的复杂因素。

在我们的长期设想中，化石能源将不复存在。我们也许会问石油和天然气是否在21世纪内就会耗尽，而在10万年后肯定是所剩无几了。只有可再生能源和核聚变能才能支撑那时的社会。可提供足够产出的可再生能源包括太阳能和风能，水力发电也是可以考虑的，但是就全球范围来说，其所占的比例会很小。核能可以提供大量的能源，但是其衍生的问题很多，而生物能源则会和农业发生竞争。

由于其不可再生的性质，矿物资源在长期设想中是～个重要问题。要增加对矿物资源的回收，但是不可能满足100%的需求，因为损失不可能完全避免。因此，正如达尔文预测的那样，从越来越贫瘠的矿石中提炼金属及其他元素所需的能量的现象将会逐渐增多。有一些元素可以从海水中提取，但如果要使能耗最小化，需要开发更先进的技术。目前，由于富含金属的矿石依然存在，还没有开展从贫矿中提取金属的技术研发。

淡水是基本资源，特别是对于农业而言。全球范围内都可获取淡水，但问题是其分布不均匀。尽管在某些缺少淡水的地方通过对海水的淡化可以解决问题，但很大一部分人口仍然生活在缺少清洁淡水的地区。当然，海水淡化也需要能量，但是从全球的角度来看这似乎不成为问题。实际上，只要将目前人类能耗总量的11%用于海水淡化，就可以得到目前人类使用的所有淡水，也许采用新技术后还可以进一步降低能耗。除了少数沙漠地区以外，目前为人类提供清洁饮用水的问题看来只是输送的问题，而不是有和无的问题。

密集的农业看来也可以为我们设想中的110亿人口提供足够的食物，但需要足够的淡水、肥料和土壤。土壤的形成是非常缓慢的地质过程，因此需要非常小心的保护，避免破坏那些大自然经过数百世纪才造就的土壤。也许肥料会成为一个关键因素，因为在自然界中，促进生物生长的磷酸盐经常是短缺的。农业方面，同样的问题在长期发展中也会显现出来，提炼贫瘠的磷酸盐资源会需要更多的能量。然而，目前对磷酸盐的滥用已经带来了生态问题，如农业导致的水土流失，以及对湖泊和海岸水域的污染。因此，更有效地利用肥料会使全人类受益。

我们在第7章中提出的全局性的结论是，由于存在足够的可再生能源，像我们这样的社会能够在一个舒适的水平上持续生存至少10万年。这个问题实际上并不只针对未来，也针对从目前向未来的过渡时期。只要化石能源足够丰富，从化石能源转向可再生能源的经济驱动力就不会很强。但是如果我们不从现在开始动手，当巨大的短缺突然出现时，我们将无法在一个合作的框架下进行政治上的管理。实际上，一些问题已经开始显现出来了。

目前使用的化石燃料，由于产生二氧化碳和其他温室气体，对气候产生了严重的影响。地球表面的温度在一个世纪内已经升高了接近1℃。许多理论模型预测，到2100年温度将升高3℃。气候系统具有很大的惯性，即使我们停止二氧化碳的排放，要将气候恢复到以前的“正常”状态，也需要几个世纪的时间，而且出现的一些变化，如格陵兰岛冰盖的融化，将是不可逆的。

在古代，当环境条件恶化时，人们通常做的就是逃离家园，移民到新的地方。但是目前世界人口密度增加使得移民非常困难。即使全球变暖会使西伯利亚变得更加适合居住，也无法解决总数超过20亿的中国人和印度人的问题。此外，气候的变化是如此之快使得人类乃至自然都无法马上适应。温度的增加使得海平面上升，一部分是由于温度上升使得水发生体积膨胀，另一部分是由于冰盖的融化。在10万年的时间尺度上，大量地势低洼的地区将被水淹没，这将迫使数百万人移民。这些危机显示了从碳氢化合物能源向危险性小的能源过渡的重要性(第6章)。P6-8

继续生存10万年：人类能否做到？当这个醒目的标题第一次跳入眼帘的时候，我们感到非常的好奇，并受到很大的震动。中国科学院从2007年开始组织全国的科学家讨论和研究“中国至2050年的科技发展路线图”，思考我国乃至全球科技发展40～50年以后的事情。当时大家议论纷纷，部分研究人员感到无从下手，不知如何才能比较实际地分析和判断出今后几十年的事情和发展态势。然而，罗格·博奈和罗德维克·沃尔彻两位作者竟然在考虑1000个世纪后，也就是10万年这样长的时间段的事情，并做出了深入和严肃的研究。这使得我们不得不认真拜读了他们于2008年出版的这本书。

本书的两位作者分别具有太阳物理和天体物理的科学背景，并都曾在欧洲担任过高层科技管理职务。一位曾任欧洲空间局空间科学部主任，另一位曾任欧洲南方天文台台长。在离开工作岗位后，作为空间和天文方面的资深科学家，他们不约而同地把深入思考人类发展的未来视为自己的责任。他们从地球的自然历史、人类的进化历史出发，深入分析了人类社会发展的现状，同时对未来做出了科学的分析和预测。他们认为，人类能否继续在这个地球上生存下去，取决于我们在21世纪的所作所为，其中控制人口是首当其冲的，其次是寻找替代能源和进行环境保护。如果我们把本世纪的事情解决好，那么人类的未来就有希望了。而且最为重要的是从现在做起，而不是等到问题发生和出现危机了再去处理。他们还指出，人类社会的经济发展从10万年的尺度来看，绝不可能始终维系在目前这样的高增长率上，但是消除贫困国家和发达国家的差别非常重要。他们建议应该继续发挥好联合国的作用，使得全球居民都意识到人类就像搭载在同一条船上同舟共济的水手，除了合作大家别无选择。作者还认为人类造访、研究火星是必然的，但是移民火星目前来看仍不切实际。因为即使火星被改造成为适宜人类居住的环境，也很快就会容不下人类的进一步扩张和发展。因此，我们应该花更多的精力维护好地球这艘人类共同的航船。

中国正在经历现代化的新进程，科学发展是我们唯一的选择。在制定发展路线图的时候，我们特别需要站在全球的视角看待中国的发展。这本书对我们开阔视野、深入理解生存的环境非常重要，其中提供的观点和建议也是积极的和建设性的。

在翻译本书的过程中，中国科学院国家空间科学中心吴季研究员翻译了第1章和第12章，中国科学院国家天文台颜毅华研究员翻译了第2章，上海师范大学涂泓教授翻译了第3章，中国科学院大气物理研究所陈洪滨研究员翻译了第4章，中国科学院国家空间科学中心王赤研究员翻译了第5章和第6章，中国科学院紫金山天文台甘为群研究员翻译了第7章，中国科学院遥感应用研究所施建成研究员翻译了第8章，中国科学院国家空间科学中心胡雄研究员翻译了第10章，中国科学院国家空间科学中心孙丽琳副研究员翻译了第11章并组织了第9章的翻译工作。翻译完成后，中国科学院物理研究所的曹则贤研究员和中国科学院国家空间科学中心的李磊研究员分别进行了一次全文审稿。此外，中国科学院国家空间科学中心白青江翻译了序、前言、致谢、图目录和章节注释，并参与了全书的校对和整理工作。

由于参加本书翻译的人员均是科技人员，他们更习惯于对原著百分之百忠实的翻译方式。因此中译本在文体上比较像科技专著，而不像普及型读物。尽管写一本严肃的科学论著而不是简单的社会发展预测读物也是原作者的意图，但还是可能会对我国一般读者的阅读和兴趣产生影响。在此我们表示歉意，并设想在得到原作者的同意后，今后用更为本土化的中文重新编译全书，以方便于更加广大的读者。

我们要特别感谢作者之一罗格·博奈教授。他在本书的翻译过程中多次来京，帮助译者解读其中的疑点，对翻译工作提供了大力的支持。我们还要感谢科学出版社付艳编辑，在她的努力下，本书中文版才得以在如此短的时间内出版。科学出版社的领导也对本书的出版给予了很大的支持。在此一并表示感谢。

吴季

2011年12月12日