做完外星難民後，李水旺又開始了新一期視訊——《生態建築》：
今天我們要探討的是 「生態建築」，它是一種集摩天大樓與自給自足棲息地於一體的建築形式。我們將深入研究這一概唸的起源，以及它對人類文明意味著什麼。首先需要明確的是，「生態建築」 這一術語實際上已經發展出兩種不同的含義。其名稱的起源可追溯到最初的概念，即一種自給自足、生態可持續的社羣。「生態建築」一詞由 「建築學」和 「生態學」組合而成，這一構詞準確體現了其最初的設計意圖。在這一語境下，它並非特指某一棟巨型建築，不過，這類社羣常以穹頂覆蓋或相互連線的形式存在，這種情況並不罕見。此類社羣並非必須與外部貿易隔絕，但設計初衷是使其在食品等物資方麵至少具備最低限度的自給自足能力 —— 這與傳統城市或城堡形成了鮮明對比，因為傳統城市或城堡顯然無法在其範圍內自行種植糧食。
而將生態建築定義為 「單一巨型建築」 則是更現代的觀點。據我所知，這種 「巨型摩天大樓式」 的生態建築理念，是由經典遊戲《模擬城市 2000》推廣開來的。在遊戲的呈現中，這類塔樓幾乎總是以大型都市為背景，其龐大的體量與周圍環境形成強烈反差，而且建築內外通常佈滿大量植物與綠植。不過，這種設計若暗示這些綠植就是居民的主要食物來源，那設計者顯然對種植糧食所需的空間存在極大誤解。傳統的一英畝土地僅能勉強養活一個人，山地農業的產能大約能提高一個數量級；而採用氣候控製的溫室大棚，並結合水培技術 —— 尤其是通過特定佈局，並輔以光合作用最需的紅光 —— 則能使產能再提升一個數量級。因此，理論上，在相當於一套大公寓或一棟房子地下室的空間裡，確實有可能種植出足夠一人食用的糧食。但問題在於，大多數這種麵積的公寓居住人數都不止一人，而且顯然，你不能既將這些空間用於居住，又同時用來種植糧食 —— 尤其是當你為了優化種植空間，採用紅光照射、增加二氧化碳濃度，並提高溫度和濕度時，居住功能與種植功能更是無法相容。
此外，摩天大樓的建造成本約為每平方英尺 1000 美元，這意味著僅種植供一人食用的糧食，所需空間的建造成本就高達約 100 萬美元。而且，這還未涵蓋多餘的糧食儲備、飼養牲畜所需的飼料，以及非食用類物資（如用於紡織的棉花、用於照明的木材，或用於製作燃料與塑料的生物燃料）的生產成本。我們在之前關於核聚變以及探討太空棲息地與宇宙飛船的內容中，曾對這些資料進行過分析。通常情況下，我發現將 2000 平方英尺（約合 200 平方米）作為一個基準麵積是比較合理的，這個數值已經包含了充足的冗餘量和向上取整的空間。
我所見過的大多數生態建築設計，似乎都隻是在建築牆麵覆蓋植物，或許內部還會額外擺放一些，但這些植物所獲得的光照往往並不理想。在我看來，這類設計所呈現的形象，本質上就是一棟放大版的建築，裡麵擺放著室內盆栽和發電機，根本算不上具有革命性。自城市誕生以來，植物就一直是城市的組成部分：在現代給排水和衛生係統發明之前，人們在屋後、窗台上或屋頂搭建小型菜園，是補充日常飲食、改善食物口感，或是掩蓋人類居住環境中各種異味的常見方式。因此，在建築內部或周邊種植植物本身並冇有什麼革命性可言。但如果真的想讓這些植物成為居民的主要食物來源，那麼不僅需要專門劃分出大量空間用於種植，還必須採取高效的種植手段以提高產量 —— 這一點我剛纔已經提到過。
本書由𝕥𝕨𝕜𝕒𝕟.𝕔𝕠𝕞全網首發
不過，我認為無論是早期還是現代對生態建築的設想，都並非完全準確。
以往的設計總是將生態建築與現有大都市進行對比，極力凸顯其龐大的規模，但這種規模其實很難讓我們感到震撼 —— 畢竟在 「巨型建築」 係列內容中，我們已經介紹過規模遠超生態建築的構造體，即便是其中最小的構造體，與巨型體育場相比，也如同擀麵杖之於花生那般懸殊。而封麵圖所呈現的，是更貼合生態建築本質的形象：巨型建築融入更自然的環境中，但人類活動的痕跡通過下方的六邊形網格得以體現。生態建築的設計初衷是取代傳統城市，因此，雖然初期的生態建築可能會與城市景觀相鄰，但將生態建築與現有城市並置，就如同將福特 T 型車與一群馬車放在一起對比現代汽車與公路一樣，並不恰當。
我一直試圖解釋，大多數作品中描繪的那種 「 dystopian（反烏托邦式的）密集混凝土森林」，其實與真實的全球城市概念相去甚遠。在後半部分，我們將以一個具體的生態建築為例進行分析：這個生態建築的高度與如今的摩天大樓相當，寬度也並不算特別大。我們會發現，隻要每隔幾英裡的森林中矗立著這樣一座生態建築，就能輕鬆容納數十倍於當前的人口；同時也會意識到，限製人口進一步增長的真正瓶頸並非空間，而是熱量。因此，生態建築獨立存在，或小集群地散佈在森林與農田中的形象，才更符合其真實麵貌。
當然，這並不意味著生態建築不能將所有糧食生產都置於建築內部。但要實現這一點，幾乎必須具備兩個前提條件：核聚變技術，以及超低成本、超高耐久性的建築技術。此外，我們還需要探討垂直農業，以解釋生態建築在高度方麵的設計考量。近年來，垂直農業掀起了一股熱潮，但我用 「熱潮」 一詞時，帶有完全的貶義 —— 因為將需要大量空間的糧食生產置於摩天大樓內部，從經濟角度來看毫無意義。摩天大樓每平方英尺的建造成本，往往是農田的數千倍，而且在依賴化石燃料或太陽能供電的情況下，垂直農業在經濟或生態方麵幾乎冇有任何優勢。
要想用模擬陽光為一英畝農田提供照明，以支援一季作物的生長，需要數百萬瓦特的電力持續執行數千小時。因此，即便你在電力使用上極儘節約與高效，每英畝農田每一季作物的照明成本，仍會消耗數百萬千瓦時的電能和數十萬美元。隻有當我們擁有能替代陽光的能源（即核聚變）時，垂直農業才具有可行性。在此提醒大家：如果你現在身處室內，無論是透過窗戶的自然光，還是燈泡發出的光，其亮度都不及正午陽光的一半，甚至可能隻有正午陽光的 1% 或 0.1%。正午陽光的照度約為每平方英尺 100 瓦特，而一個 100 瓦特的燈泡，通常隻能產生約 10 瓦特的可見光，且這些光線會分散照射在 100 平方英尺甚至更大麵積的地板和牆麵上。
發光二極體（LED）燈之所以在垂直農業中勉強具有可行性，是因為它們僅發出可見光 —— 要知道，太陽輻射的大部分光線都無法被植物的光合作用利用，而 LED 燈則可以調整至與光合作用所需光譜完全匹配的波長。此外，植物也無法利用正午陽光中的大部分光線。因此，使用 LED 燈時，無需像陽光那樣達到每平方英尺 100 瓦特的照度，隻需約 5 瓦特的定製化光線（在大多數情況下，所需功率甚至更低），就能達到相同的光合作用效果。不過，在冇有核聚變技術的情況下，這種方式的成本依然高得令人卻步，但它也意味著，我們可以在建築內部為大麵積種植區域提供照明，而不必擔心會 「烤熱」 地球 —— 因為這種照明方式僅會使環境溫度升高 5%。我們之前曾討論過一些為地球降溫的方法。
因此，一旦擁有了核聚變技術，整個局麵就會發生徹底改變。當你能夠精確控製光線的強度與頻率，同時調控濕度、溫度和養分供應等所有因素時，就能在單位麵積內極大地提高糧食產量 —— 甚至一個大型地下室，就能為整棟房屋的居民提供足夠的食物。廉價且可持續的能源無疑會帶來顛覆性的變化，而超低成本的建築技術與自動化技術也同樣重要。在這樣的背景下，「微型生態建築」應運而生：乍一看，它可能與森林中的普通小屋並無二致，但你會驚訝地發現，周圍的森林異常茂密繁盛；而在小屋的地下室裡，有好幾層水培種植係統正在培育糧食。到了夜晚，小型機器人會悄悄出動：為森林施肥、照料植物、收割少量生物量、為作物澆水等等。
「混養種植」指的是通過混合種植多種作物來優化產量的種植方式，目前這種方式的成本效益並不高，因為它需要大量的人力投入。但與核聚變技術的影響類似，當我們擁有更先進的機器人時，這種局麵也會隨之改變。在美國郊區，大片的綠色草坪是標誌性景觀，其之所以普及，是因為維護草坪所需的時間，遠少於打理精緻菜園的時間。如今，我們已經能看到機器人開始取代割草機和吸塵器；當機器人變得足夠廉價且精密，能夠按照家庭電腦的指令四處移動 —— 修剪樹木、澆灌菜園、清除雜草時，綠色草坪很可能會被菜園所取代。因為這種轉變隻需初期的資本投入，後續隻需偶爾對機器人進行維護或更換（比如當你的貓狗不小心損壞了機器人時）。屆時，人們將能從自家菜園或溫室中收穫更多新鮮農產品，機器人會直接將收穫的作物從菜園或溫室運送到冰箱中。從本質上講，這種微型生態建築與巨型生態塔樓一樣，都屬於生態建築的範疇。
由此可見，生態建築作為一個概念，指的就是自給自足、自我維持的棲息地。其形式多種多樣：既可以是月球或火星上的穹頂城市，也可以是我們之前討論過的巨型旋轉式太空棲息地；既可以是內部實現糧食全自給的塔樓建築，也可以是森林中的小型小屋。它們並非必須與外部貿易隔絕，但核心理念是 「極簡主義」—— 即儘量通過本地生產來滿足自身的消費需求。不過，如果你擁有核聚變技術，那麼即便建造巨型生態建築，也完全可以將糧食生產不僅設定在建築附近，而是直接整合到建築內部。
這類建築可以向地下延伸至很深的地方，同時向空中高聳入雲，但在規模設計上，它們會麵臨兩個有趣的問題。第一個問題與心理學密切相關：大多數人都希望自己的住所能有窗戶，可以看到窗外的景色。因此，在設計時，會將水培種植區、工廠和儲藏室設定在建築內部深處 —— 這與依賴陽光進行糧食種植的設計恰好相反（在依賴陽光的設計中，建築外圍區域需要留給水培種植區）。在以核聚變為能源的生態建築中，你會看到無數房間，這些房間大多用紅光照明（以最大化光合作用效率），每個房間內部都是一排排無儘的貨架，貨架由反光材料製成，並且通常是密封的，主要由機器人進行照料。無論是哪種設計，都需要通過這些種植係統對水、汙水和空氣進行迴圈利用。
第二個問題被稱為 「電梯困境」。這個術語用來描述這樣一種矛盾：雖然電梯的發明使得高層建築成為可能，但電梯本身也限製了建築的高度 —— 因為每增加一層樓，就需要配備更多的電梯。如果將建築高度增加一倍，那麼建築內的居住人口也會相應增加一倍，而所需的電梯井數量則會增加不止一倍 —— 因為電梯還需要更長的時間來往返於新增的樓層之間。每個電梯井在每一層樓都占據相同的空間，因此，如果你將電梯數量增加一倍，那麼建築中用於電梯的空間比例也會增加一倍，而且考慮到電梯需要更長時間往返於上下樓層，實際增加的空間比例可能會更高。