从能量管理角度来看，有两种农业集约化的模式，一种是以其他能源形式对人力进行替代，一种是增加人力投入密度。欧洲与北美走的是第一种模式，埃及和中国走的是第二种模式。
整部农耕史的投入产出数据分析表明，人力投入程度与产出效率总体呈现出反比态势——人力在单位面积耕地上投入越多，产出效率就越低，反之则越高。
在16世纪之前，欧洲与中国农耕的产出效率差不多——当然体量规模上不是一个数量级了。16世纪之后欧洲农业的发展，源于瘟疫、灾荒，以及新大陆发现所导致的本土人口锐减，这迫使欧洲走上了依赖机械、技术、管理提升产出效率之路。
在16世纪之前，欧洲和中国每公顷土地上的人力水平一直都维持在2-3人的水平。
到19世纪之后，欧洲和北美的农业产出开始超越中国，此时的人力投入水平是：埃及25人每公顷，中国12人每公顷，欧洲3人每公顷，美国则是1人每公顷。
作者指出，过度依赖人力密集投入，实行人力条件下的集约化农业，在初期可以提升每亩地的产出效率，但中长期来看，则将引发农业“内卷”——土地过度使用而贫瘠化，人口密集度持续提升造成过重负担。
这正是明代中晚期之后，中国整体上走向“内卷”和下行的原因之一。
明末清初的战争导致人口锐减，这又是清初生产力迅速提升和国力增长的主因。但从清代高宗时期开始，随着人口激增，再次加剧了明代开始的“内卷”。
原因也很简单——体制没有变化，清王朝并未对中国社会的治理模式进行改革。
为了维系统治的稳定，绝大多数人口被锁定在土地上，既不允许对外拓展，也不倡导发展工商经济，大家只好面朝黄土——继续在人力密集的有限土地上进一步地投入无效的人力。
中国人的勤劳与隐忍，大多转化成了无效的产出，进入一个怪圈——越勤劳，产出效率越低，越贫困。这种状态，又恰好是中央集权的体制所需。
这一趋势，直到近三百多年后的1978年，中国政府实施联产承包责任制，把农业人口释放到城市，才得到了根本扭转。
前工业时代的典型能量获取来源，首先是畜力，畜力中最强大而稳定的来源是马匹，按照75W的稳定功率输出衡量，1匹马的功率相当于10个人。
对马、牛、骡子的使用，一是取决于当地畜力的品种和特征，二是相应的技术和设备支持，是否能够让牲畜最大化输出它们的功率。
其次是水力。不论哪个文明体，大家对水力的利用都极其充分，由此发展出的水车系统也可谓达到了工业时代之前的最顶端。
实际上，直到1860年，美国的水车的装机容量还有500MW，当时的蒸汽机装机容量都只有920MW，一直到十九世纪七十年代，水车的能量输出才被蒸汽机超过——原因也很简单，蒸汽的成本直到那时才低于水力。水车的改进机型就是水轮机，这在后来直接被应用到了工业时代。
第三是风力，风力是前工业时代平原地区的主要动力来源之一。风车用了上千年，却直到1745年，才由英国人想到在风车叶片之后加一个尾翼，以驱动风车自动跟踪风向。
最奇怪的是，使用风车最多的荷兰，迟至19世纪才采用这项技术。
在美国，风车、铁丝网是人们开拓平原的有力工具——顺便说一句，世界上最早的网络，就是美国中西部广大农场上用于划分农场领地的铁丝网，电话最早就是通过这些铁丝网在农户间进行传递的。
第四是生物质燃料。这估计是最早人类采用的能源利用形式了——烧火。生物质燃料使用的时间最长，最大的问题是对森林植被的系统性破坏，以及对人心肺的损伤。
破坏性最大的阶段即是工业革命初期17世纪末到18世纪初的半个世纪，煤炭尚未得到普及，可是冶金技术已经得到发展，人们大量使用木材作为燃料——炼1公斤的铁，需要消耗40公斤木材，英国炼铁业一年就要消耗68万吨木材。
接着作者从运输和工具角度阐述了前工业时代各个时期人类发明的各类利用人力、畜力、风力、洋流等直接和间接太阳能的方式。
公元12-13世纪的蒙古人可谓把畜力运用到了极致——主要依靠马匹建立起了一个横跨亚欧的超大帝国，并运用马匹作为国际交通驿站体系的主要运力。
公元14-16世纪的西班牙、葡萄牙以及英格兰，则把风力和洋流利用到了极致——主要依靠风帆系统和船舵系统建立起遍及全球的殖民地体系。
二、化石能源
化石能源当然也是太阳能，唯一的区别在于，这不像水流、风、潮汐、山火那样能看到的直接的能量。化石能源是间接存在的太阳能，需要人类认知和经验积累才能加以利用。
而一旦利用起来，化石能源显而易见的优势在于——能量密度高。比如，煤的形成是15:1的比例积存浓缩，石油则是10000：1。
化石能源从两个层面推动了人类世界的现代化飞跃，其一是从能源直接转化为热力的方式的发明和普及，以及相应的一系列新技术、新生产方式的出现。如内燃机、燃气轮机、燃气涡轮等的发明；还有能源利用技术的发明，如精炼焦、精炼原油等技术，不仅提纯能源，还兴起了新材料。
其二则是神奇的把化石能源转化为万能的能源形式——电力。电气时代的出现，一下子把人类社会推进到了一个公元18世纪之前的人类难以想象的高度。
对化石能源最早的利用是煤，中国汉代就已经用煤炼铁了，也就是说，煤已经在小型工业中作为燃料出现了。
相比之下，欧洲则是迟至公元10世纪才开始有了煤炭采掘业。不列颠岛确乎是欧洲的山西，煤炭资源极其丰富，丰富到在公元10世纪之前，人们普遍认为，只有买不起木材的穷人才会使用煤作为燃料。
形势变化依然发生在那要命的1500年。东西方发展态势的扭转，几乎都可以归结在这个时间点前后不超过100年。
地理大发现催生了造船需求暴涨，造船占用了大量木材，英国恰好最缺木材。要么是大量进口，要么就是转变思路——使用英国最富有的能源——煤炭。
事实上，16世纪中叶开始，英格兰大量煤矿被开采，到17世纪中叶，也就是1650年，英国的能源来源从生物质能转变为煤炭——这为其工业革命提效提速提供了最基础的条件。
同一转变，中国则推迟了整整三百年！到1965年，中国的生物质能才下降到初级能源供应的50%以下。
化石能源的全面开发，引发了技术裂变——因为煤矿的开采，需要解决通风、照明、运输、抽水的问题，以煤制气来照明的煤气灯被发明出来，铁制管道系统开始生产并应用，铁轨系统被发明并应用，标准化矿车开始应用，抽水系统被发明并应用。
最重要的，抽水系统原本是用畜力拉动绞盘，蒸汽机最开始就被用于取代马拉绞盘来给煤矿坑道抽水。
煤炭的大量使用催生了对煤炭本身的研发——焦炭被发明出来，通过对煤的热解和无氧加热，可以得到能量密度更大，而燃烧产生灰尘和硫量更低的焦炭。
这几乎是一种革命性创新。因为煤用来炼铁虽然很早就已经出现，但由于没有解决炉子和煤的精炼问题，炼铁的质量一直得不到提高——煤燃烧的杂质都渗入了铁中。
英国解决了炉子问题——17世纪下半叶发明了反射炉，可以隔绝煤炭与铁水；接着就是焦炭，提升煤的燃烧质量，由是产出了优质的钢，有了优质钢材，就可以改进原始的气缸，为瓦特改良蒸汽机提供材料支撑。
题外话：看到这里，大家容易被误导到一些技术狗们常自以为是的观点——技术决定一切。
他们可以把1500年英国和中国发展的走向差异，归结为上述技术发明，因为中国没有发明焦炭、反射炉、瓦斯灯、通风管道、蒸汽机，所以落后了。
这是典型的避重就轻和因果倒置——技术发明，与工业革命、市场经济繁荣一样，都是结果，而不是原因。
你要说技术，煤炭用于炼铁，在英国开始做同样事之前，中国已经炼了一千多年。为什么一千年时间里，中国没有发展出焦炭、反射炉、钢？原因也很简单，但又不太正能量——体制。
中国是一个自古以来由上到下严密管控型的社会，不论具体组织形式如何变化，这种治理体制和模式从未发生过根本性的改变。稳定压倒一切其实是自古以来统治阶级的核心追求。
这也是为什么自古以来中国的各类统治阶层以及价值观中就贬斥商业贸易的原因——商业增进人、财、物的流通和基层市场的整合，商业会改变社会层级间人才流动，形成新的社会群体，这在本质上不利于社会各阶层的固化和静止状态。
正是因为对基层、商业、市场的严密压制与管控，导致社会各阶层的想象力和创造力处于一个被控制和完全分散状态——要么是不准做，要么是做了无法交流，没有交流，就没有积累，也就形不成技术集中爆发的合力。
换个视角去看16世纪的英国，焦炭、钢铁、反射炉、蒸汽机，这些发明与国王、议会、政府几乎毫无关系。
英国政府没有做过国家科技进步五年规划这类东西，只做了一件事——保护私人产权，只要你纳税守法，就不干涉你做任何追求财富的事——你打着国家名义去海上抢劫其它国家船只都可以，只要你把抢劫的财货拿回来跟国家分成。
社会面上的私人创新试错就没有了束缚，大家都开始想方设法用最小投入获取最大产出——木材缺了，就都去用煤（英国并没有制定国家能源发展规划来做这件事）；人力缺了，就去试着用蹩脚的蒸汽机。
任何一项技术，不论能否适用，社会面上大家都在用，可以无障碍地拿到市场上去检验，无形中就加快了技术试错和迭代，众人拾柴火焰高，这比用几个亿投入国家实验室来的技术探索要快得多。
国家进步来自于创新，创新来源于密集频次和大应用面的试错，这来源于整个社会面的活力，而非一个或几个杰出头脑之力。
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