“钻吧，宝贝，钻！”已成为那些希望生产更多石油和天然气，并嘲笑石油替代品的人的口号。但很少有人提到获取石油和天然气所需的成本——更少有人提到获取这些资源所需的能源。
查尔斯·霍尔是一位生态学家，在纽约州立大学环境科学与林业学院（位于锡拉丘兹）工作，他毕生的职业生涯都在努力让同行研究人员和公众认真审视获取我们使用的能源所需的能源。他因创建一种名为能源投资回报率（EROI）的衡量标准而受到赞誉，EROI 是能源产出与能源投入的比率。（例如，对于石油，能源产出将是生产的原油，而能源投入将是寻找油藏、钻井和将石油从地下泵出所需的一切。）霍尔认为，EROI 是一项至关重要的指标，因为它有助于我们了解哪些能源是高质量的，哪些不是。
霍尔和他的学生在该领域做了开创性的工作，包括1984 年发表在《科学》杂志封面上的论文。然而，多年来，人们对该主题的兴趣一直低迷。但近期飙升的油价和获取新供应的日益困难加剧了经济困难，导致人们对 EROI 的兴趣重新燃起。《大众科学》请霍尔解释 EROI 的基础以及它与我们经济的关系。
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[以下是经过编辑的访谈记录。]
你自称是“自然之子”，后来成为了一名生态学家。那么你是如何提出能源投资回报率（EROI）这个概念的呢？
我有一位令人难以置信的博士生导师，H. T. 奥德姆，他在教堂山的北卡罗来纳大学工作。他说：“查理，我认为没有人从系统角度考虑过鱼类洄游。”
我去了北卡罗来纳州的海岸，寻找一个可以进行这项研究的地方。我找到了一个：在这个淡水环境中，鱼类本不应该洄游，但它们却疯狂地洄游。
你从能源使用的角度来研究这个洄游之谜。你是怎么做的？
我使用自由水氧技术测量了生态系统的生产力。我在上游和下游的五个不同地点进行了测量，发现了一些非常清晰的模式。随着你向上游走，鱼类可获得的能量变得更加集中，我由此提出了一个理论，即鱼类会洄游以利用生命最初一两年中丰富的能量，然后幼鱼会向下游洄游到更稳定但生产力较低的环境中。
该研究发现，洄游的鱼类种群能够通过在其生命周期的不同阶段利用不同生产力的生态系统，从而使其在洄游过程中投入的每一卡路里能量至少获得四卡路里的回报。
从研究鱼类洄游到思考人类和化石燃料，这是一个很大的飞跃吗？
不，可能是因为霍华德·奥德姆的思想过程在不断演变。他在那个时候写了一本书 《环境、权力和社会》。与奥德姆共事最令人惊奇的事情是，对他来说，只有系统。无论是森林系统、河流系统、河口系统，还是是否有人存在，都无关紧要。它只是一个系统——系统有许多相似的模式和许多相似的消费和生产过程，而且它们通常甚至有相似的控制机制。
所以，这对我来说并不困难，因为我从小就接受了霍华德·奥德姆的这种训练。此外，当我还是研究生的时候，有很多非常令人兴奋的事情正在发生。生态学家更多地参与其中——不仅仅是生物多样性（这是今天的大部分焦点所在），而是处理人类与资源关系的重要问题。保罗·埃利希 [《人口炸弹》（1968 年）的作者]，加勒特·哈丁 [以其 1968 年发表在《科学》杂志上的论文“公地悲剧”而闻名]，乔治·伍德韦尔 [伍兹霍尔研究中心的创始人]，以及许多其他人——这些人对我作为研究生影响深远。
对于社会的能源来源，考虑 EROI 重要吗？
地下还剩下很多石油吗？当然。问题是，我们能以显著高的 EROI 从地下开采多少石油？答案是，嗯，没有那么多。这就是我们正在努力解决的问题，随着我们越来越深入近海，不得不进行水力压裂和水平钻井以及所有这类操作，尤其是当您远离页岩地层的甜点时。获取下一桶石油变得越来越困难，因此 EROI 不断下降、下降、下降。
我们需要保持某个最低 EROI 吗？
由于我们制造的一切都依赖于能源，您不能简单地支付越来越多的钱就能获得足够的能源来维持社会运转。在某个能源投资回报率——我猜是 5:1 或 6:1——它就行不通了。
当 EROI 太低时会发生什么？在不同的 EROI 水平下可以实现什么？
如果你的 EROI 是 1.1:1，你可以把石油从地下泵出来看看。如果你的 EROI 是 1.2:1，你可以提炼它并看看。如果你的 EROI 是 1.3:1，你可以把它移动到你想去的地方并看看。我们研究了驾驶卡车所需的最低 EROI，在井口处至少需要 3:1。现在，如果你想在卡车里装任何东西，比如谷物，你需要 5:1 的 EROI。这包括卡车的折旧。但是，如果你想包括卡车司机、石油工人和农民的折旧，那么你就必须养活他们的家庭。然后你需要 7:1 的 EROI。如果你想要教育，你需要 8:1 或 9:1。如果你想要医疗保健，你需要 10:1 或 11:1。
文明需要可观的能源投资回报率。你不能用像玉米乙醇 [EROI 约为 1:1] 这样的劣质燃料来维持文明。
我们面临的替代能源的一个大问题是它们的 EROI 都太低了。我们都希望转向可再生燃料，但这绝非易事。这甚至可能是不可能的。我们可能无法依靠这些替代燃料来维持我们的文明。我希望我们可以，但我们必须现实地对待它。
你认为我们现在正面临增长的极限吗？
我认为，如果你用债务修正美国 GDP——换句话说，债务是一种非真实增长——那么我认为自 2005 年以来 GDP 根本没有增长。它只是通过债务增长的。我认为增长明显放缓；增长可能已经停止或可能很快停止。
我们知道中产阶级现在的收入已经 20 年没有增加了。在这背后——不总是直接原因，但纵观这些原因——我发现能源供应的下降。
这对那些一切都以增长为基础的政治家和经济学家来说是可怕的。我认为他们不会谈论它，因为这个概念太可怕了。
大多数经济学家认为经济增长可以无限期地持续下去，对吗？
当我们从地下抽出越来越多的石油时，很容易制定出有效的经济理论，因为无论你是资本主义者、共产主义者、这个主义者还是那个主义者，它们都会奏效——因为有更多的石油让它们奏效。过去，我们可以承担所有的腐败和低效率，并且仍然有很多涓滴效应。
但现在这块蛋糕并没有变得那么大。现在，很明显有很多经济理论不太奏效。
这些经济论证与人们的日常生活有什么关系？
难道不意味着餐桌上的食物、头顶上的屋顶、汽车里的汽油——以及汽车本身吗？所以经济学实际上不是关于金钱的。它是关于物质的。我们从小就被训练成认为经济学是关于金钱的，在某种程度上确实如此。但从根本上说，它是关于物质的。如果它是关于物质的，那么我们为什么要把它作为一门社会科学来研究呢？为什么我们不至少同样地把它作为一门生物物理科学来研究呢？
霍尔最近与经济学家肯特·克利特加德合著了一本关于生物物理学视角的书，《国家能源与财富：理解生物物理经济学》（施普林格出版社，2011 年）。