Fred Cottrell - Energy and Society

Harvoin tapaa yhtä unohdettua klassikkoa, kuin Fred Cottrellin teos Energy & Society on. Se on alunperin julkaistu jo vuonna 1955, eikä sitä uudelleenjulkaistu ennen vuotta 2009 Cutler J. Clevelandin toimesta. Cottrellin teos on pioneeri ja kenties ajankohtaisempi nyt, kuin ilmestymisensä aikaan. Cottrell on ensimmäisiä yhteiskuntatieteilijöitä, joka on kyennyt hahmottamaan energian keskeisen roolin yhteiskuntien ja talouden evoluutiossa. Kirja tarjoaa uudenlaisen tavan nähdä koko maailma, se on kerrassaan mullistava perusteos elämän ja yhteiskunnan toiminnasta. Sen pitäisi olla aikamme luetuimpia teoksia. Kirja jakautuu 16 päälukuun, joista pyrin seuraavissa bloggauksissani esittelemään poimien tärkeimmän sisällön.

Yleisesti energiasta

Ajatus siitä, että biofyysinen maailma asettaisi rajoitteita ihmisille on kiistelty. Ihmismielen nähdään laajalti olevan vapaa kaikista rajoitteista ja siksi energiakin lienee jäänyt taustalle. Tämä ajatus on syvällä länsimaisessa ajattelussa, jossa mieli ja keho nähdään erillisinä objekteina. Maailma on lisäksi niin moniulotteinen, ettei pelkästään energiaan keskittymällä voi selvittää ultimaattista totuutta, jos sellaista onkaan olemassa. Cottrell sen sijaan toteaa, että ymmärtämällä energiaa ja sitä minkä se mahdollistaa, voidaan ainakin poissulkea tiettyjä epävarmoja oletuksia tulevaisuudesta, sillä ne eivät ole mahdollisia ilman tietynlaisten energiaedellytyksien täyttymistä. Todisteet siitä, että energia on rajoittava tekijä ihmiselle ovat joka puolella ympärillämme. Historia tarjoaa tästä pitävimmän esimerkin: ihmiset, jotka elivät pelkästään oman kehonsa energialla eivät kyenneet muodostamaan edes alkeellisia yhteiskuntia, rakennelmia tai muita saavutuksia. Sen sijaan mitä enemmän ihmiset ovat kyenneet valjastamaan kehonsa ulkopuolista energiaa käyttöönsä, sen suurempia ovat olleet heidän saavutuksensa.

Miksi energia on niin oleellinen tapa tarkastella yhteiskuntien toimintaa? Energian avulla voidaan laskea aukottomasti, paljonko jokin taloudellinen transaktio esimerkiksi kuluttaa kilokaloreissa mitattuna. Kilokalorit eivät muutu historian saatossa, ne eivät myöskään ole riippuvaisia ihmisten kulloisistakin mieltymyksistä, kuten hinnat esimerkiksi ovat. Energia on objektiivinen tapa tarkastella yhteiskuntia. Energiavirtoja tarkkailemalla voimme myös havaita muutoksia yhteiskunnissa, näin voimme olettaa että meillä on myös jonkinlainen käsitys tulevaisuudesta, mikäli tiedämme mihin suuntaan energiavirrat kehittyvät. Siis jos huomaamme, että yhteiskunnilla on tapana romahtaa, kun niiden energiansaanti vähentyy kriittisesti, voimme olettaa ilmiön olevan universaali ja totta myös muiden yhteiskuntien kohdalla. Myös nykyisten. 

Energia on sana, joka voidaan käsittää monilla tavoin. Eräs määritelmä on, että se on kyky tehdä työtä. On kuitenkin olemassa myös prosesseja, joissa varsinaista "työtä" on mahdoton mitata, mutta energia on silti aikaansaavana elementtinä. Energia voi olla lämpöä, painovoimaa, valoa, ääntä, radioaaltoja, magnetismia, sähköä, mekaanista energiaa, radioaktiivista säteilyä, kasvua ja jopa ainetta.  Energia voidaan mitata, kun se muuttaa muotoaan näistä johonkin muihin, samalla myös menetetään osa energiasta termodynamiikan lain mukaisesti entropiaksi. Muuntaja on toimija joka muuttaa energian muodosta toiseen. Ihminen on eräs muuntaja, sillä muutamme ruoasta saamaamme energiaa muun muassa lämmöksi, ääneksi ja aalloiksi.

Ihmisen on pidettävä energiatasapainonsa positiivisena, mutta vain harvoin ihmiset tyytyvät kuluttamaan energiaa pelkästään elämän välttämättömyyksiin, haluamme myös elää muutoin rikasta elämää. Ihminen eroaa muista eläimistä siinä, että hän käyttää kehonsa lisäksi myös ulkoisia energian muuntajia. Cotrell ei kuitenkaan hyväksy käsitystä siitä, että ihminen pyrkisi jatkuvasti vähentämään oman energian käyttöään kaikissa toimissaan ad finitum. Edelleen teemme joitain asioita vaikeimman kautta, vaikka meidän ei tarvitsisi. Esimerkiksi käymme lenkillä, vaikka meidän ei pitäisi koska se tuottaa meille mielihyvää.

Energiaa alettiin mitata erilaisten yksiköiden avulla teollisen vallankumouksen alkaessa. James Wattin kaupatessa höyrykonettaan, piti hänen konkreettisesti laskea paljonko sen teho oli hevoseen verrattuna. Tästä siis juontaa termi hevosvoima. Watt laski, että hevonen kykeni tuottamaan 33 000 naulan (1 naula = n. 0,45 kg) nostamista yhden jalan (n.30,5 cm) korkeuteen vastaavan määrän energiaa minuutissa. Tämä oli siis yksi hevosvoima.

Termodynamiikan lakien mukaan energian määrä universumissa pysyy aina samana, sitä ei siis voi luoda tai tuhota. Kuitenkin energian määrä vaihtelee eri puolilla universumia. Auringosta vapautuu energiaa jatkuvasti fuusion myötä, ja tätä energiaa kasvit keräävät maapallolla. Koska kasvit vapauttavat vain osan energiasta lämpönä ulospäin, ne kerryttävät biomassaa maapallolle. Pitkään maapallon biomassa olikin kasvussa, kunnes ihmiset alkoivat polttaa fossiilisia polttoaineita ja vapauttaa tuota energiaa. Cotrell kuitenkin huomauttaa, että termodynamiikan toisen lain perusteella energia muuttuu aina parempilaatuisesta heikompilaatuiseksi.

Ylijäämäenergia (surplus energy) on olennaista kaikelle elämälle. Yhteiskuntien täytyy pidemmällä aikavälillä ja kokonaismittakaavassa välttää energia-alijäämiä. Yksinkertaisemmissa yhteiskunnissa nämä alijäämät huomattiin hyvin nopeasti ja niitä vastaan reagoitiin, koska panoksena oli kulttuurin olemassaolo. Nykyisessä yhteiskunnassamme on erittäin vaikea laskea eri projektien yli- tai alijäämiä, mikä vaikeuttaa suunnittelua. On kenties vaikea hyväksyä, että lähes kaikessa ihmisen toiminnassa itseasiassa kulutamme energiaa, siis vaikka kuvittelemme luoneemme lisäarvoa, olemmekin todellisuudessa käyttäneet energiaa ja menettäneet sitä osana tätä prosessia. Ylijäämällä on olennainen rooli selittettäessä yhteiskunnan voimasuhteita ja muutoksia. Suuresti kasvaneen ylijäämän jakamista ja käyttämistä varten on viimeisten vuosisatojen aikana keksitty taloudellisia teorioita, mutta noita teorioita ei kiinnosta energiavirrat, vaan ne mittaavat asioita hinnoilla.


Orgaaninen energia ja alhaisen energian yhteiskunta

Ihmiset ovat olleet historiansa aikana riippuvaisia pääasiassa auringosta tulevasta energiasta. Kuun vetovoiman aiheuttama vuorovesi, sekä toisista tähdistä tuleva valoenergia ovat lähes merkityksettömiä energialähteitä siihen verrattuna. Tällä hetkellä ihmiset käyttävät auringonvalon lisäksi ydinenergiaa ja fossiilisia polttoaineita, jotka ovat vuosimiljoonien aikana maankuoreen jalostunutta aurinkoenergiaa. Koska sekä fossiilisten polttoaineiden, että ydinfissiossa käytettävien polttoaineiden uusiutumisaika on miljoonia vuosia, ovat ne käytännössä kadonneet kun ne on käytetty. Aurinkoenergiaa tulee valtavasti maahan, noin 20 miljoonaa kilokaloria per eekkeri per päivä. Ongelma auringonvalossa ei olekaan sen määrä, vaan se että se on vaikeammin käytettävissä ihmisen haluamiin tarkoituksiin, kuin fossiiliset polttoaineet tai ydinfissiossa käytettävät mineraalit.

Ihmiset syövät kasveja, jotka siis muuttavat aurinkoenergiaa biomassaksi vain noin 0,18 % hyötysuhteella. Tämä aurinko-kasvi-ihminen energiaketju on ihmiselle todella edullinen; ihmisen tulee vain tietää mitä kasveja hän voi syödä ja mitä ei pysyäkseen hengissä. Kasvit tosin vaihtelevat sen suhteen, millaista maaperää, ja ilmastoa ne kestävät, ja paljonko ne pystyvät hyödyntämään auringonvaloa. Ihminen käytti ennen fossiilisia polttoaineita pitkälti omaa lihasvoimaansa kasvisatojen hyödyntämiseen. Tällöin siis olennaiseksi muodostui myös se suhde, millä ihminen kykeni satoa korjaamaan. Cottrell laskee, että ihmisen energiatehokkuus on noin 20 %, eli syömästään 100 kalorista hän kykenee tuottamaan 20 kalorin edestä lämpönä mitattavaa energiaa.

Eläinruoan astuessa kuvioon mukaan kasvaa ihmisen kyky jälleen hyödyntää kasveja. Nimittäin useat kasvit, jotka ovat ihmiselle kelpaamattomia, sopivat eläimille ja siten ihminen kykenee käyttämään niitä eläinten toimiessa muuntajina. Lisäksi eläimet kykenevät keräämään ravintoa laajalta maa-alueelta. Eläimet toimivat myös "energiavarastoina" ilmastoissa, jossa ihminen ei kykene syömään kasviravintoa ympärivuotisesti. Eläinten kasvatuksessa karjaksi tullaan kuitenkin ongelmaan, nimittäin käyttämällä viljan suoraa ravinnokseen ihminen saa käyttöönsä enemmän energiaa, kuin syöttämällä viljan karjalle ja syömällä sen myöhemmin. Jostain syystä ihmisyhteisöt kuitenkin hyväksyvät tämän energiatappion, ja jopa uhraavat eläimiä erilaisissa uskonnollisissa riiteissään.

(Cleveland 2009, 37)

Ihminen kykeni levittäytymään ympäri maapalloa pitkälti kahden keksinnön ansiosta, ensimmäinen oli tulenkäyttö ja toinen vaatteet. Lisäksi ihminen sopeutui nopeasti uusiin ympäristöihin älykkyytensä ansiosta. Ennen varsinaisen maanviljelyn alkamista maapalloa asutti monenlaiset metsästäjä-keräilijä kulttuurit. Itseasiassa on varsin yllättävää, miten erilaisia elintapoja ihmiset kykenivät kehittämään, vaikka ylijäämäenergia olikin niukkaa. Toiset kulttuurit menestyivät paremmin ja tarjosivat jäsenilleen varsin mukavan elämän, kun taas toiset elivät äärimmäisessä niukkuudessa, mutta kykenivät silti jatkamaan kulttuuriaan. Kaiken kaikkiaan metsästäjä-keräilijät elivät saasteetonta elämää, ja joitain poikkeuksia lukuunottamatta sopusoinnussa ympäristön kanssa.

Pikku hiljaa ihmiset oppivat keräilyn lisäksi myös istuttamaan viljaa, sekä karjalaumojen jahtaamisen lisäksi kesyttämään tiettyjä rotuja. Tämä aloitti uuden aikakauden ihmisen kehityksessä. Silti edelleen kaikki energia, jonka ihminen hankki, oli lähtöisin hänen omasta lihasenergiastaan. Tämä muuttui, kun ihminen oppi käyttämään eläimiä maataloudessa. Hevoset, härät ja muulit alkoivat vetää kyntöauroja perässään. Tämä tehosti maanviljelyä valtavasti. Hevosen etu ei sinänsä tullut karkeasti energiatehokkuudesta (ihmisen energiatehokkuus jopa parempi), vaan siitä miten se nopeutti kylvöä etenkin alueilla joilla viljelykaudella on tietyt aikarajoitteet. Toisaalta taas väestön kasvaessa eläimistä jouduttiin populaatiopaineen vuoksi luopumaan. Cottrell kertoo tämän johtaneen usein siihen sortuneen feodaaliyhteiskunnan joutumiseen valloitetuksi ulkopuolisen, hevosia käyttäneen yhteiskunnan toimesta.

Sivilisaatioiden synty on perinteisesti sijoitettu kaksoisvirran maan alueelle, mutta viimeisimpien tutkimusten mukaan sivilisaatiot alkoivat kehittyä itsenäisesti eri puolilla maapalloa. Edellytyksenä niiden kehittymiselle oli kasvaneet sadot viljelystä. Laskeva rajatuottavuus on ollut kautta historian sivilisaatioiden pahin vihollinen. Riippumatta siitä, kuinka hyvin peltoa viljellään ja kuinka hyvät olosuhteet ovat, jossakin vaiheessa peltoalaan investoitu energiamäärä ei enää tuota riittävää ylijäämää. Rajatuottavuutta voidaan nostaa ottamalla käyttöön uusia teknologioita, kuten juuri vetoeläimet. Cottrell huomio, että näitä uusia teknologioita ottivat käyttöön yleensä ne, joilla oli jo valmiiksi suuret ylijäämät. Ylijäämiä voidaan käyttää moneen tarkoitukseen. Mikäli ne jaetaan tasaisesti väestölle, johtaa se kasvaneeseen vapaa-aikaan. Tosin lähes poikkeuksetta ylijäämät ovat johtaneet kasvaneeseen väestöön. Sitä voidaan käyttää uusien yhteiskuntaluokkien elättämiseen, uskonnollisiin menoihin, armeijaan ja toisten alueiden valloitukseen, mutta siis kaikki tämä vaatii jonkinlaisen ylijäämän olemassaolon.

Kun siis maanviljely mahdollisti sekä paikallisen elämäntavan ja väestön kasvun, täyttyivät edellytyksen sivilisaation syntymiselle. Sivilisaatiot alkoivat nopeasti kehittää työnjakoa, hierarkioita sekä uusia teknologioita. Mielenkiintoista on se, että eri puolilla kehittyneet sivilisaatiot kehittivät edistyneitä teknologioita, mutta taas eivät kyenneet keksimään yksinkertaisiakaan keksintöjä toisilla aloilla. Esimerkiksi Mayat kehittivät edistyksellisen valtiorakenteen sekä kalenterin, mutta eivät ymmärtäneet pyörän tai vetoeläimien käytöstä mitään.

Cottrell näkee kulttuurien konservatiivisuuden, siis vastahakoisuuden muutokselle, tulevan energian niukkuudesta. Yhteiskunnilla ei kerta kaikkiaan ollut varaa sosiaaliseen epäjärjestykseen, tai sisäisiin konflikteihin. Kulttuuristen elementtien tuli vahvistaa toisiaan, ja torjua muutosta. Perinteisissä yhteiskunnissa muutosta haluavilla tuli olla energia sen toteuttamiseen. Koska vallassa olevalla luokalla oli traditionaalinen oikeus energiaan (maanviljelyn tuotoksiin), oli ulkopuolisilla haastava tehtävä kerätä jostakin energia, jolla viedä muutos eteenpäin kulttuurissa. Maataloudesta riippuvainen kulttuuri on siis eräänlainen ikiliikkuja, stabiili systeemi joka sääntelee itse väestönsä ja hallintonsa kokoa. Monissa tapauksissa havaittin, että teollisten yhteiskuntien tuoma muutos tällaisiin kulttuureihin esimerkiksi Kiinassa ja Intiassa 1800- ja 1900-luvuilla oli erittäin hidasta, jopa epäonnistunutta.

Lähde:

Cottrell, Fred (2009). Energy and Society: The Relationship Between Energy, Social Change, and Economic Development (e-book). Saatavissa: http://www.eoearth.org/view/article/152455

Jatkuu seuraavassa osiossa aiheina epäorgaaniset energialähteet (tuuli ja vesi), sekä purjehtiminen ja kaupankäynti: http://akilleenkanta.blogspot.fi/2013/11/todellinen-klassikko-fred-cottrell_15.html