可持续发展的物理学：物质与能量约束的长期视角

今天的可持续发展讨论主要强调效率、清洁技术和智能系统，但很少考虑与能量-物质相互作用相关的根本物理约束。这些约束源于地球是一个物质封闭而能量开放的系统，由持续但低功率密度的太阳辐射驱动。本篇视角在这些公理化限制内重新定义可持续发展，整合了相关时间尺度和数量级。我们认为，燃油驱动的工业代谢与长期可行性本质上是不相容的，而后燃料系统则具有面料、材料和能源密集性。因此，长期可持续发展必须不仅取决于使用多少能源或材料，还取决于如何使用：倾向于有机、基于碳的化学，尽量减少对纯净金属的依赖，运行在低功率密度下，并维持低吞吞率。实现这一目标需要激变技术，转向与生命兼容的系统和生物化学循环过程，以及作为必然结果，向稳态的退增长范式转变。这两种变革是相互支撑的，为任何可行的未来提供必要的基础。