资源利用效率的不断提高表明：即使是在污染加重的情况下，技术也能修复环境。
我们担心的是极地地区的环境纯度和对它们起保护作用的臭氧层。现在的根本问题是：曾经征服过地球的技术是否也能够拯救地球？
为了回答这一问题，我们打算对技术能为四种主要的资源——能源、材料、土地和水——做些什么的当今发展趋势进行考察。我们集中讨论这些资源利用的演化效率。经济学家将这些资源连同劳动力和资本一起称之为“生产要素”。
通常，技术同环境的关系，是通过对所有的设备和机器进行评估来加以考虑的。它们是：汽车、油船、核电站、风车、废水处理厂、喷雾罐和链锯。我们在研究这些问题时采用的是比较基本的方法。结果表明：通过提高我们的资源的生产率，可能会大大减轻环境的负担。
对技术在这方面所起的作用，存在着两种基本的看法。一是技术成就本身具有自毁性。技术使人类的小生境（humanniche）具有伸缩性。如果我们解决了一些问题，我们的人口就会增长，就会造成进一步的，而且最终会变成不可克服的问题。征服死亡是发展中国家面临的首要问题。公共卫生措施和现代医学可以降低死亡率，而出生率的下降速度却要慢得多，因此人口就会膨胀。人口问题总是一个难以逾越的障碍。这个问题我们将在后面另文讨论。
第二种观点是，对抗技术是人类智慧贫乏的表现。人类制造出手枪和氢弹，它们可以用来杀人。我们可以将科学技术用来为人类的生计和舒适以及对地球有价值的目的提供商品和服务。但是，技术既可成为做好事也可成为做坏事的动力。某些人可能会觉得少一些这样的动力，生活反而会过得舒心一些。
一种次要的、容易对付的论点是：引进技术带来的未意料到的后果会降低它的价值。经过氯气处理的碳氟化合物解决了冰箱的爆炸性和低效问题，但是在将这种技术引进40年后，却发现它引起了危害生命的同温层泄漏。适当的对策是一种反馈系统：早在某种技术有希望进入社会的初期就对它进行评估，然后观察它会引起什么样的意外事情，并且对它们加以改进以适应人们变化的需要和爱好。
下面将要利用来自美国的最详尽的资料来勾画出一幅全球的图画。
（1）发展的动力：能源
能源系统，从开采煤矿发展到将电能转变成使读者能阅读这本书的人造光。在环境科技专家看来，有两个核心问题限定了能源系统。首先是效率在不断提高吗？其次是，用来将能量传送给最终用户所作用的碳在减少吗？
几千年来，能量效率可能在许多部门都在不断提高。让我们来想一下为改善火炉和烟囱而出现的所有设计和设备，或者考虑一下汽车和灯具的改进。大约在1700年，就开始了对建造有效的发动机的探索，开始时用的是蒸汽。在300年中，发电机的效率已由表观极限的1%提高到50%左右，后者是靠现在的燃气机达到的。燃料电池可以将能效提高到70%。这需要50年时间来完成。在300年后，物理定律可能会最终阻止我们的发动机的进步。
改进发动机的努力进行了几百年，而每隔十年灯就变得愈来愈亮起来。一种新的设计，打算用微波来轰击硫。一只仅有高尔夫球大小的灯泡就能够产生与100只高强度汞蒸汽灯所产生的同等量的光。它的光的质量可以同太阳光相媲美。在下一个世纪，可能会找到能在黑暗中看得见东西的新方法。例如，一种看起来同太阳眼镜完全一样的夜间眼镜，只要用几毫瓦的能量就可以看见夜间的物体。
能源系统的脱碳情况又如何呢？碳之所以事关重大，是因为它会使肺变黑，引起空气污染和油泄漏，并引起气候变化。碳也是硫、重金属和在脏的化石燃料中粘附在它上面的其他对环境有害的物质的替代物。碳同氢结合在一起，像木材（和其他的生物量）、煤、石油和天然气一样进入能源经济。就每一能量单位而言，木材最重，其次是碳、煤、而后是石油，以天然气为最轻。
可以用几种不同的方法来测量脱碳的程度。研究表明，能源系统脱碳的长期速率大约为每年0.3%。丰富的天然气、效率高的汽轮机和节约的最终使用装置，有希望在今后数十年中提供更多的含碳较少的能源。
铀也有脱碳作用。在1933年末，共有432座在运转的核反应堆，差不多提供了全世界电能的20%。
太阳能源也有脱碳作用，但仍继续受到能量储存和运输方面的障碍的困扰。
从根本上讲，脱碳遵循一种可燃烧元素之间的技术竞争的轨道前进。在碳氢化合物中，用来生产能量最合要求的并不是碳而是氢。在世界燃料配合比中，氢同碳的原子比例的演变，显示了能源市场被位于元素周期表首位的元素——氢渐渐地而且是不可动摇地渗透。
所有这些分析说明，在今后100年中，人类将把大部分的碳从它的经济系统中排除出去，而通过天然气转变成一种氢“代谢作用”。有幸的是，氢是一种无形的物质。它可以从某些储量丰富的物质如水中提取，可以取代大多数目前正在使用的固体、液体和气体燃料，而且它的燃烧产物——水蒸汽不会造成污染。今后几十年将会看到一种氢工业的蓬勃发展。日夜都在寻找市场出路的热核能源，可以有效地将天然气汽流还原成氢气和CO2，后者又可以永久性地注入它来自的气田。再后来，热能、核能或太阳能可以干净地分解水。
当然，氢需要一个帮手——电力，以便在一个清洁的能源系统中，在隔开一段距离的地方进行运作。自从爱迪生在1880年前后开创了大规模生产的工业以来，电力系统在两次每次延续约50年之久的高峰期中发展起来。这些高峰期与经济增长的长周期是同步的。一个经济增长的新高峰期会很快出现，在其中电力不仅可以为更多的信息产品提供动力，而且也为更多的采用线型发动机的运输系统提供动力。不久将在汉堡和柏林之间开通的磁悬浮列车为此开辟了道路。
综合对效率和脱碳进行的分析看到的从印度到韩国、法国的国家能源系统正在朝着正确的方向——微散发（micor-emissions）前进这一事实，使很多人都感到高兴。道路虽漫长，但我们走在一条光明的大道上。
（2）栖身的家园：土地
在所有的人类活动中，农业最广泛地改变着环境。农作物和牧草占据了至少1/5的陆地面积，它至少有城镇和道路所占的总面积的10倍那么大。农业吞食森林，使温润的土地枯干，使栖息地消失，而且在激烈的“绿色战斗”中只偏爱某些植物而对其他的植物则掉以轻心。
当20世纪即将结束时，在土地利用方面，地球正处在一个历史性的转折点。高产的普及和有效的利用土地，使几个世纪以来发生的自然界遭受破坏的情况得到切实的改善。
片面地将注意力集中在土地上，使人产生这样一种担心：我们努力保护的自然界可能会受到副作用的损害。事实上，高效利用的土地比低效利用的土地要求更多一些的整治和精耕细作。保护繁茂的树林需要更多一些杀虫剂，而比稀疏的树林要求的除草剂少一些。繁茂的树林还能够更好地保护土壤不受侵蚀。目前，在许多地区产量的提高靠的是优化投入来实现的：逐步利用氮肥和磷肥并减少肥料的总用量。总的来说，我们采用的对土地进行精心管理的做法，可能会减少食物生产带来的副作用。这种副作用大多数是同使用的农田一起扩张的。
为了未来人口的需要，对未来的耕地持一种什么样观点才算是合理的呢？将来每人每天的热量需要可能是在3000卡（对素食者而言）和6000卡（包括肉食者在内）之间。让我们来设想一下，一个100亿的人口（几乎为现在的两倍），在保证同样范围的人均热量需要的前提下，为了保持土地的天然状态或其他的目的可能需要节省多少耕地面积？如果农民们不能够将全球的平均产量从现在的每公顷2吨谷物产量加以提高，人们就会不得不将他们每天的热量消耗降低到3000卡，以避免进一步扩大耕地面积。但是，爱尔兰小麦和美国玉米目前每公顷的平均产量已高达8吨。如果农民能将全球每公顷农田的平均产量提高到5吨，那么100亿人口平均起来就能够享用6000卡的热量，从而可以节省目前的14亿公顷耕地面积的1/4.节省下来的这1/4土地的面积相当于阿拉斯加的两倍。如果将来的农田的平均产量能达到美国今天的玉米生产水平，吃美国标准饭菜的100亿人口就能将相当于澳大利亚大小的耕地节省下来，使之变成旷野。
事实上，在1960～1994年间全世界每公顷谷物的年产量提高了2.15%。如果这样的增长趋势能够继续下去，大约到2060年每公顷耕地就可生产出8吨谷物。从美洲的大平原到中国的大平原，将一些大大小小的农场改变成树林和草地，将是今后几十年和以后渐渐扩展开来的一种重要的环境特点。而且各国政府将会热心地去寻找理由来资助农业进步，以防止耕地面积的缩小快于改进耕作方法所能允许的速度。
（3）文明的工具：材料
我们可以可靠地计划更有效和能源、脱碳和有效的无土农业。那么，一种节省材料的运动的前景又将如何呢？
节省材料对环境至关重要。减轻经济中的材料强度可以保护地貌和自然资源，减少垃圾和减轻人类遭受有害材料的损伤。
新材料逐渐取代老材料。成功的新材料往往表现出得到改善的每吨材料的性能，从而导致为完成某种给定的任务更低的材料使用强度。这种概念老得就像是从石头到青铜再到铁的划时代的演变。我们的世纪已目睹了木材和铝及传统金属用量的相对减少，而尤其是塑料用量的增加。
节省材料的例子在近代很多。自从19世纪初以来，在工业锅炉中的重要与功率之比差不多降低了99%。在钢铁工业中，粉末冶金、薄层铸造、离子注入和定向固化以及模锻和冷锻，能够做到在几十年中节省50%的材料投入。在70年代，一项平凡的发明——径向轮胎，比被它所取代的偏线网层轮胎直接减轻了1/4的重量和材料。由于径向技术的采用使轮胎寿命翻倍，从而引起一种出乎意料的更大的效率提高，使材料的用量减半。导电能力和抗电磁干扰性为常用电线的30～40倍的重量轻的光学纤维，正在许多电信基础设施部门取代铜线。在60年代发展起来的高-果糖玉米糖浆（HFCS），排挤掉了糖在美国工业中的应用。单位重量的HFCS的变甜能力为一般糖的5倍，并且对农田的利用起相称的影响作用。
肯定地说，许多产品如像汽车、计算机和容器已变得更轻而且更小。目前售价不到100美元的光盘可容纳9000万个美国家庭的电话号码，相当于曾经价值6万美元、重5吨的电话簿的容量。在20世纪中期，玻璃瓶占优势。在1953年，第一个铁制软饮料罐头上市。仅为钢的密度的1/3的铝制罐头，在此10年后登场，而且在1986年赢得了90%以上的软饮料市场。在1973年到1992年间，铝罐头本身的重量减轻了25%。1976年，聚乙烯对酞酸盐树脂占领了很大的市场份额，尤其是在过去用玻璃制作的大型容器方面。
回收当然可以减少对初级材料的需要，并因此而被看成是节省材料的一种形式。回收已不再限于资源缺乏的个别地方和地区，在过去几十年中，在美国和其他一些具有很高的物质欲望的社会中，回收作为一种普遍的社会实践而重新获得它的地位。
在那些附加价值的取得系依靠尖端材料及其应用的更复杂的“新材料社会”里，产生了一些困扰。具有很大的吸引力的结构性能的合金和复合材料，难于分离和回收。通用的材料可能较轻，但体积较大或毒性较大。塑料的再利用比起它们作燃料烧掉或从其中提取出化学能来更不经济。最重要的是，经济和人口的增长已经使产品和工程项目的总量成倍地增加。在每单位经济活动产生的废弃物减少的同时，废弃物的总量却呈上升之势。
迄今为止，在降低材料消耗方面的发展趋势仍不明朗，还需要对美国和世界上其他国家在长期内的物质化和降低材料消耗方面的更好的和更完整的数据进行汇集和分析。
（4）生命的源泉：水
我们能从每一单位的能源、土地和材料得到更多的价值。那么，我们能否从一滴水中索取更多的东西呢？
在美国，总的人均用水排放量在1900至1970年间增长了3倍；1960年至70年代初之间，总的个人水消费量就增长了1/3.但是，自1975年以来，人均用水量已明显下降，年下降率为1.3%。在1980年前后，绝对用水排放量曾达到最高值。
对技术和成本都十分注意的工业，是这种进步的明证，尽管它消耗的水只占整个用水量的一小部分。整个工业用水的排放量比美国总的用水排放量早10年进入稳定期，而且下降了1/3，比美国总的用水排放量下降的速度快。更有趣的是，每单位国民生产总值的工业用水排放量自1940年以来已稳步降低。当时每一美元的产出需用14加仑的水，而今每一美元产出只需用3加仑水。在许多工业部门，用水量都快速下降，这些部门包括：化工、造纸、石油精炼、钢铁和食品加工。对生产水平进行调整之后，不仅每单位生产的用水量，而且排水量也许会降低到50年前的1/5.在制造业中，技术以及法律和经济学都有利于节约用水。更有效的利用热能和用水通常是联系在一起的，这是通过采用更好的热交换器和冷却水循环使用来实现的。立法，如美国1972年《清洁水条例》，就鼓励减少排水量和采用循环水。虽然水处理的成本仅约占整个生产成本的5%，但废水处理系统却需要巨大的投资。
虽然取得了一些成绩，但美国离最有效的实践尚相距甚远。对“经济合作和发展组织”各成员国的所有用户而言，它们的排水量之间的差距在10倍范围内，而以美国和加拿大最高。虽然允许在主要的用水部门（灌溉、电冷却、工业、民用自来水供应）之间有所区别，但降低用水量的机会依然存在。在80年代末期，测量到的美国有害废弃物中，90%以上仍旧是废水。
从长远来看，对所有的过程用更高得多的热动力效率去除流进循环水中的杂质，只需要少量的能源，渗析膜技术为这种有效的水净化系统开辟了道路。因为带电的氢气将成为主要的能量载体，它的燃烧（如果氢取自海水）可能最终会提供另一种重要的新鲜水源，也许能为每人每天提供200公升水（最终消费者水平），这大约为用水精打细算的国家如丹麦目前的排水量的1/4.最重要的是，当农业空间缩小、灌溉更加节约时，它对水的需要将会减少。
（5）种族的繁衍：人口
前面已经论述了无论是在能源、土地、材料或水方面的要素生产率发生的一场革命，付出少而得益多，是一种古老的游戏。在能源方面，全球性的进步已有了几百年的文献记载。在土地方面，中国人在很久以前就开始了，而世界上大多数国家只是在1940年前年才开始。1940年对新材料来说，看来像是一个交叉点。在用水方面，美国工业大约在1940年参与了调研；而到1970年前后，人口问题才引起了更普遍的关注。
我们的技术不仅能节约资源，而且还能够扩大我们的生态位。通过延长寿命和降低死亡率，技术可以使人口增加。虽然生殖力已大大降低，但新的控制生育的技术对减少人口所起的作用甚微。在人口与人口密度同发明与创新之间也存在着一种很好的反馈关系。在任何情况下，对历史上的人口数据的分析表明：全球每年人口的增长率在1970年前后达到峰值——2.1%。生育率这个重要因素在大多数国家已在不断下降，在欧洲和日本已经下降到低于替换现有人口所需的水平。困难在于，我们还找不到适当的推理方法来预测未来的生育率。就全球而言，信息革命造成的普遍的经济和社会影响，能允许人口数量增加到150亿、5000亿或1000亿。人口构成了对绿色工程技术专家的挑战。在欧洲和日本，人口保持稳定，甚至还在减少，从而减轻了它们受到的环境的挑战。在世界上多数人生活的其他国家，面临经济增长和人口增长双重压力。因此，从绝对意义上讲，技术带来的益处必须是巨大的。
但是，我们已经看到了如何才能得到这些益处的轮廓。从长远看，我们需要一个从生产者到消费者都是高效率的生产氢气和电力的无烟系统；食物生产从土地中解脱出来；根据它们的用途对材料进行精心设计和选择并加以回收；并细致地使供水管道化。
经济学家总担心有人会用牺牲某一方面的利益为代价来换取另一方面的利益。令人振奋的是，我们已经看到：就总体而言，能量方面的效率有利于材料方面的效率；材料的效率有利于土地的效率；土地的效率有利于水的效率；而水的效率又有利于能量的效率。将来会兴旺起来的某些技术（如电力部门），会带来更高的资源生产率。
某些人担心，第五种重要的资源——独创性的来源会枯竭。但是，平均水平与目前最好的实践前沿还相距甚远。只要将我们现在已经了解的东西加以推广，就会得益几十年。而且，科学和技术仍然年青。逐步组织起来的研究和发展，是过去50年中的另一创新。许多工业部门已将它们为得到更好的实践而进行的研究工作系统化起来，而且用生产率的提高来证明它所起的促进作用。其他的产业部门，包括目前构成了现代经济的主体的许多服务性行业，以及正在扩大的公营和非营利的部门已逐渐得到改善。
总之，社会很难瞥见各种行为的理论极限。
各个部分和社会终将不可避免地以不同的步伐向前迈进。我们还会看到落伍者和具有开拓创新精神的人，还会遇到各种各样的问题。但是，技术发展的历史长河和它在近几十年中进入更多的部门这一事实是令人鼓舞的。也许1970年的第一个地球日是一个转折点。
政策可能会破坏性地干扰一些本来是很好的事情。例如，脱碳的指令在今后数十年中可能会在全世界范围内引起煤炭工业被逐步淘汰；政治体系可能会小心翼翼地支持那些失去生计的人，但却不会给他们钱去买煤。在谈及不公平性、不安全性和为抗灾提供保险的时候，我们得出结论：明智的政策会对科学、试验和流动性产生有利的作用。我们容易忘记现代世界发生了多大的变化，我们今天还处于多么初期的阶段。我们忽视了综合适用我们的技术进步哪怕每年只有1%或2%的进步会带来的力量。知识的增长可能比人口的增长更快，而且可以提供丰富的绿色食品和服务。历史信息表明：明智地采用的技术能够拯救地球。我们一定会达到目的！
