過去幾個世紀以來,地球上的人口顯著增加。在1800年約為10億;到1900年,成長了一倍;而在僅僅60年後,這數量就達到了30億;在接下來的60年裡,又繼續增長到驚人的78億。這有部分反映出科學在降低嬰兒死亡率方面的效應。然而,要是人口繼續按這種速度成長,人類將陷入嚴重的困境。
早在1798年,英國經濟學家托馬斯.馬爾薩斯(Thomas Malthus)就預測人類即將大難臨頭,因為人口不斷增加,而糧食生產的腳步卻無法跟上這樣的速度,恐怕會導致大規模飢荒。馬爾薩斯沒有想到的是,僅管人口增長確實很接近這樣的程度,然而並沒有發生他預想的災難,而這次也同樣要歸功於科技進步。
在過去200年間,農業生產率大幅提高,讓糧食生產跟上了人口成長的步伐。近來有人建議我們應該回到過去的耕種方式和純粹的有機農業,在思考這類建議時,值得一併思考一下人口成長與農產的關係,草率行事將導致災難性的食物短缺。當然,目前世界上確實有些地區難以取得糧食,但這反映的只是食物配送的難度,而不是整體的食物不足。
然而,即使有科技的幫助,地球的容量還是有限,人口的成長速度確實相當驚人。那麼,人的數量真的是以指數級數的方式在增加嗎?人類注定在劫難逃嗎?
人口指數翻倍成長,年年迅速攀升
指數成長通常是指成長非常快的情況,主要跟爆炸性的快速成長有關,但這並不是它的特別之處。我們對線性成長的形式也很熟悉,例如每年成長相同的數量。要是每年成長一百萬人,那麼這樣的人口成長便是線性的,可以將一年的成長量乘以年數,便能計算出總人口成長。然而,在指數型成長中,年數是放在「指數」的位置,大幅提升一個數字的數學冪位。
以指數倍增為例來說,如果每年增加一倍,那麼n年後它的大小是原始的2n倍,這裡的n是指數。這種數學關係通常可用一個故事來說明,這是在講一個聰明人從奢侈(但愚蠢)的國王那裡得到超級大禮的童話故事。智者最初的要求看似微不足道,只是要了一些米。具體來說,他用的指數倍增的概念,使用棋盤來指定米量。第一格只要一粒米,第二格要兩粒米,第三格要四粒米,以此類推,直到算至第六十四格。
這聽起來沒什麼大不了。但這位國王允諾賞賜的米量其實超過那個國家任何時節的收成,即使在今天來說,都是個天文數字,更不用說在構思這個故事的中世紀了。這位智者所要求的米量總數約為185億粒(大約是目前世界產量的600倍)。這是因為指數成長會很快地飛奔而上。
人口成長率確實曾經有過指數成長的階段。當人口翻倍所用的時間與接下來的時間相同或更少,那就是指數成長。這已經發生過了。 在1800到1900年的百年間,人口成長了一倍,從1900到2000年,又成長了一倍 ,不過之後便不是如此。人口仍在增加,但隨著小家庭成為常態,人口成長率正在迅速放緩。在許多高度開發國家中,現在每個家庭平均生育2.1個孩子,這已經低於要維持人口數量的平均值。在撰寫本文時, 預計人口將在2100年左右達到100億至120億的最大值,然後就會開始減少。
隨著一個國家的嬰兒死亡率和貧困率下降,家庭的平均生育數量也會下降。在許多國家,這個數字已經低於維持人口所需的2.3個孩子。雖然說100億至120億人很多, 但這還在現代農業能夠支撐的範圍內。我們不會因為人口爆炸而走向馬爾薩斯所預言的災難。長遠一點來看,人類的問題很可能會是人口不足。
本文授權轉載自《閃電就是會打在同一個地方!:從小到大耳熟能詳的50則科學迷思大破解》,Brian Clegg著,商周出版
責任編輯:蘇柔瑋