农业与文明发展相互作用。没有农业支撑，人类无法大规模聚集。人类不聚集反过来也不可能催生农业经济的快速发展与需求。二者之间相互协调，交织在一起。

相比较于石器、玉器和青铜器，农业发展涉及的内容更加复杂，包括农作物本身、气候环境以及技术革新等等。

我们先从农作物本身讲起。

受到地理环境限制，不同气候带生长的植物种类并不一样。在文明演化中，最为重要的几种主要粮食物种是黄米（黍）、小米（粟）、稻子、小麦、和玉米。

根据其光合作用模式，这些农作物可以分为两大类：C3和C4植物。C3 植物包括大米、小麦、大麦以及豆类等。C4 植物则包含粟、黍、玉米以及高粱等。C4植物更加耐旱。

植物需要通过光合作用，吸收空气中的CO₂，合成碳氢化合物。当温度适宜，CO₂比较充足时，C3植物可以通过慢悠悠地进行光合作用，固碳效率相对可以低下。但是，在干旱区，C4植物则可快速吸收CO₂，以免气孔打开时间过长，水分被蒸发，所以占优，而C3植物就处于劣势。因此，耐旱植物粟和黍就非常适合在中国北方种植，尤其是在黄土高坡地区。而南方多雨，水分充足，C3植物大米就成为了首选。

气候是农业能够发展的前驱条件。全新世以来，CO₂含量增加，温度适宜，为植物繁盛提供了气候背景。

粟的祖先是狗尾巴草。这种草生命力顽强，给点阳光就灿烂，在小麦田中属于杂草，让种植者心烦。粟和黍的种子都很小，量却很大。

这些植物肯定比人类的历史久远得多。旧石器时代的人类会吃这些东西吗？

要想消化这些颗粒状的食物，需要前期对其加工，比如煮和研磨。直接吃下去，人体很难消化。显而易见，在旧石器时代，粗糙的石器无法用于加工粟和黍。在新石器时代，小磨盘等研磨石器出现，使得细加工粮食成为可能。我猜想，即使是石磨的初始功能也未必用于加工粟和黍，更有可能现加工大一些的块茎食物。

相比较于粟和黍，稻米的种子颗粒更大，更便于加工。如果这个来假设成立，那么南方稻米的利用应该早于北方的粟和黍，也就好理解了。

在现今社会，哪怕在几十年前，能吃上大米白面这些细粮，也是一种富足与幸福的体现。黄米和小米则作为粗粮对待。但是对于新时期时代的人来说，南方的大米和北方的粟黍，对社会发展具有平等地位，是各自生态环境中的主打农作物。

在中国南方的玉蟾岩、吊桶环、仙人洞，发现了公元前1万年前左右的栽培稻。这说明对自然稻米的利用应该比这个时间更早。稻子的特点就是具有很强的独占性，在一片浅水区，可以成片种植，这种排他性是农作物非常优良的品质。依托自然界中河流湖沼的地形地貌，可以发展小型的水稻田灌溉系统，在6000多年前，中国南方已经实现。到4000-5000年前的良渚文化，大米已经发展成为当地的主打农作物，这涉及两种主要机制。首先，良渚文化发明了大型的水利系统，为大面积种植水稻提供了基础。其次，气候变化的幅度在不同纬度并不相同。高纬度的变化往往偏大，而低纬度则平缓。比如，在末次冰盛期LGM期间，全球整体降温，尤其以南北两极最为明显。但是，在赤道区，温度降幅则很小。在良渚文明发展期间的千余年间，本地的环境相对稳定，这位稻作农业提供了另外的环境基础。

稻米种植需要精准知道节气的变化，何时载重水稻是丰收的前提之一。在天气正常的年份，人们通过观察星象，总结天文规律就可以较为精准地确定季节。天狼星成为两河流域的首选。而在中原地区，大火星（商星）则是商人的主祀星。每年春分时节。黎明十分大火星从东方刚好升起。而到了秋分，大火星又会恰好从西方落下。商人利用这个规律来定义一年的历法，并服务于农业。

我前些天去了趟商丘，据说，商人认为此地是大火星，也就是商星照耀的土地，故取名为“商丘”。这种以星象运行规律定义的历法非常稳定。如果气候变化也很稳定，则历法和节气对应的气候之间就会有较为精确的联系。可是，我们的气候系统并不稳定，除了在万年尺度上有冷感干湿的变化规律外，还存在着千年以及更短尺度的突发事件。这些突发冷事件的背后成因机制很复杂，涉及海洋、陆地、大气、植被、火山喷发地质灾害等因素的影响。这种千年、百年、几十年尺度的气候变化，对于早期人类文明的影响非常大。

以一千年以来的王朝更替来说，每次天气变冷，北方的游牧民族就会遇到生活困难，从而南下去农耕民族区找资源。多次的王朝更替就发生在气候从暖到冷的气候转型期。对于更早期的农耕文明来说，气候突变，虽然大火星依旧升起落下，但是历法不再起作用，不能再准确预告气候，这对农业文明来说是灾难性的。比如，良渚文化刚好对应了一个千年的气候湿润期，风调雨顺，最终完全依赖大米种植。这种对单一农作物的依赖是致命性的。到了4200年前，地球开启新的一次千年冷事件时，良渚文明的农业大概率崩塌了，曾经的辉煌也就埋入了历史的尘埃中。

另外一种极端气候就是大洪水。在很多民族的神话传说中都记录了这种极端事件。商丘的古城就见证了黄河几次发洪水，几次淹没城池，而后几次重修古城。几个朝代的古城成叠罗汉状垂向分布，是研究自然环境与文明协调演化的绝好见证。

但是，并不是所有的洪水都是灾难。尼罗河地区的人们则恰恰需要尼罗河发大水送来优质的淤泥。尼罗河地处撒哈拉沙漠中，河边的河漫滩是种植粮食的好地方。尼罗河每年定期发大水，带来淤泥，刚好可以为当年的农业提供土壤。如果哪一年没发洪水，粮食就会欠收。发洪水的雨季刚好和天狼星在地平线升起来的时候重合，于是观察天狼星的运行规律在古埃及就变得非常重要。

以上这种天文和气候之间的相互关系完全是一种规律巧合，人为地把同时发生的两件事情联系在一起，之间其实并没有直接联系。唯一的联系就是其背后的天文运转规律。地球饶太阳一年，刚好经历了四季，以及天空中星座的运转回归。

如过我们仔细观察中原地区的新时代文明演化，会发现一个很明显，但是至今并没有完全解决的问题，那就是在很长一段时间内，广袤的中原地区并没有发现大规模的农耕遗迹。发掘出来的主要遗址反而都围绕着中原地区分布，比如在黄土高坡和平原地区的交接带。从逻辑上来反推，古人不可能不利用肥沃的土地。最合理的解释就是当时哪些地方并不适合耕种。也就是在全新世暖期，这些地方可能是沼泽地带。或者干旱缺水。

实际上尼罗河三角洲就上演了一出这样的戏。早起海平面比较高的时候，三角洲地区可能无法住人。当气候开始变干，海平开始下降的早起，大片土地开始露出水面，于是在土地周边的高处就开始有人类居住，开荒肯田。但是，当气候进一步干旱，农作物会因为缺水，造成环境恶化，农业文明会遭到打击。

看来，农业对环境的相应也是双刃剑。土地面积和水源有是矛盾的两个方面。

研究中全新世河南地区的降水分布是这一问题的突破点。事实上，这个研究困难重重。这一地区由于黄河改道，地表沉积了大量黄河带来的物质，这些物质实际上代表的黄河上游以及黄土高坡地区的气候信息，属于外来户。当然，我们可以寻找那些本土物质，比如当地的孢粉信息等等。河南地区的平原地区，缺乏稳定的胡泊以及相应的连续沉积物。总之，这一科学问题需要好的自然介质，或者用计算机气候模拟的方式来进行佐证。

要想解决自然河流水源和降雨带来的干旱问题，打水井无疑是一个绝妙的发明。

江南水乡，地下水位很高，古人发现地下水并非难事。早在5000年前的松泽文化时期，就发现了水井的存在。中原地区文化中水井出现得较晚，比如4000-5000年龙山文化的中晚期，也发现了水井，其挖掘深度比南方水井要深很多。

自然界很多规律都是如此，只要是客观存在，被发现是早晚得事情。

水井的出现，自然也是如此。水井的发明极大地拓宽了人们的生活空间，是人类发明中可以排到前几名。如果非要让我排个序，我认为火是第一发明，取暖御敌消毒转换饮食方式，人类获得了更多可消化的营养，才让大脑逐渐变得更聪明。第二发明是石器。这个发明之所以要排到火（化学变化）之后，是因为这种物理发明很多动物也具备，只是没有人类这么系统。石器拓宽了人类的双手。第三就是衣服，让人类终于有了文明的模样。很难想象一群赤身裸体的野人算是文明群体。第四就是农耕畜牧业，让人类彻底改变了自然游牧采摘的方式。在这之后，我认为就是水井。让农耕文明大幅度扩张。

文明的出现并不复杂，是能量交换效率提高的结果。能量交换涉及人群的数量和交换方式。如果人很少，交换效率和总量都偏低。只有人口聚集到一定程度，能量交换突破一个阈值，才能被定义为文明。至于文字、城市、青铜器等等都是文明出现的表征，而非本质。表征能量交换的有很多参数，比如农作物种植面积就是一个非常可靠的指标。农作物种植面积增加，就可以支撑更多的人口，进一步产生剩余价值，实现社会组织模式的转换。

有两种方式可造成人口数量和密度的增加。第一种就是地理限制论。周围的人群受到各种限制，被迫聚集到某处，可以短时间内提升人口数量和密度。比如，北非撒哈拉沙漠的快速干旱就驱赶人们往尼罗河谷聚集，很早就开启了文明的篇章。两河流于则是受限于河流与土地的分布，人们聚集在一起。第二种方式就是上面提及的农业扩张。

相比较于其他农耕文明，良渚文明有些特殊。它具有发达的农业（大米）和玉器，但是缺乏文字，对于后人来说，这不得不说是一种遗憾。我们总是奢求古人，为什么懒到不发明文字。

良渚文明选择大米种植，是当地气候和耕地条件决定的。种植大米需要的土地比较特殊，覆盖的水不能太深，与不能太浅。虽然可以通过修大型水利来弥补地形和水源的不足，但是整体可能用的土地面积有限，这造成的最直接后果有三个。

第一是种植面积很快就受限制，人口增加就会减缓，从而造成文明从早期的快速发展，很快就进入瓶颈状态。

第二种影响还没有人明确提出来，就是稻米社会的规律性太强，从而造成信息简化。人体有一种奇妙的功能，对于过于规律性反复出现的刺激，慢慢就适应，进一步会觉察不到。这就是规律性造成的信息简化。社会发展也是如此。如果一个社会的运行周而复始，信息不断重复，这就造成了信息简化模式，也是信息封装的一种模式。信息被简化的社会，信息量就会不足，文字这种为了适应复杂度而出现的工具就不会被发明，因为根本就不需要。语言交流其实比文字交流更高效。口口相传就已经能够解决的问题，没有任何理由再用复杂的文字模式去表达。就好比我们日常早餐中剥熟鸡蛋壳，两只手足够用，没有人会傻到去制造一个复杂的机器，专门来剥鸡蛋。

第三种就是资源限制。土地受限，且不容易对外扩张。先民留下来的土地和种植方式，成为了蜗牛的壳，等于把良渚先民限定在了有限的地盘发展。缺乏有效的文化交流，文化进一步提升就变得困难。于是，文化因素就慢慢变成了独角兽模式，在某一方面深入发展，而在其他方面则显得很幼稚。这种现象在玛雅文明也出现过。玛雅文明是辉煌的石器文明，但是连个车轮都没发明出来，更别说大规模用铜器和铁器。

两河流域和古埃及很早发明文字，和当地的环境反复变化有关。这时候需要文字这种工具来记录一些复杂信息和规律。总之，早期文字绝不是为了写诗歌和日常交流而设置。

水井的出现，拓宽了农耕文明的空间，粮食多了，就会造成后续一系列的连锁反应，比如，有额外的粮食可以酿酒，酒器就会发达起来。额外的粮食是剩余财富，可以养一些闲人来发展文化。精神文明和物质文明一起前进，文明发展才真正步入正规。

除去文字—相应复杂环境信息的工具，中华农耕文明在世界农业史上绝对处于领先地位。尤其是水井的发明，对于灌溉农业的发展起到了推波助澜的作用。中国的黄河、长江、淮河、辽河流域，都是文明聚集的好地方。这也就造成了中华文明早起多出开花的特点。多种文化及其分支的相互交流，必定会铸就中华文明的多元特色特征，以及丰富的文化内涵。我们既有龙、又有花、既有玉器，又有青铜，既有稻米，又有小麦。

不同的农作物适应不同的气候模式。比如，小麦是在地中海气候环境中培育出来的。这种气候是冬天湿润，夏天干旱。中国北方属于季风气候，其模式刚好相反。也就是说，在早起文明发展中，即使把小麦种子带到中国北方，先民也无法大规模种植，无法取代粟黍这些耐旱农作物。事实上，小米的大规模种植，并成为主要的农作物，其时间相当的晚。具体而言，4500年前，小麦其实就已经通过蒙古草原路线进入中国。直到汉代及更晚时期，才逐渐显露头角。同样的道理，在鱼米之乡，17-18世纪，玉米的引入也相当困难。

相比较而言，稻米对温度的相应没那么灵敏，而对水源要求很高。在华北和东北地区，稻米的引入反而相对容易，乃至于至今东北大米已成为主流。研究稻米的北上扩张路径，其实就是研究不同文化之间的交流路径。

从科学的角度，除了去考究考古出来的稻米遗存，我们还可以利用去特性去推测。比如，C3 植物（稻、麦、豆类及大多数草本植物等），具δ¹³C约为 -26.5‰；而 C4类植物（粟、黍和玉米），其δ¹³C则很高，为 -12.5‰。当人们吃下这些植物后，其同位素特征就会记录在人体骨骼中。根据这种记录反差，我们就可以研究先民的饮食结构中，哪些植物占主导，并进一步推断当时的社会结构，人口规模，聚落形态等等。

从植物特性来看，粟黍皮糙肉厚好养活。狗尾巴草是北方麦田的杂草，疯狂与小麦夺取资源。而稻米则不同，更像是精致的大家闺秀，被仔细伺候。这种特性也就造成了二者的驯化过程不同。粟黍很快就可以完成驯化，适应力强。而稻米即使很早就开始被驯化。但需要很长的时间完成驯化，属于起大早赶晚集。

气候模式和植物特性相结合，造成了中国南北方不同地区文化发展的先后顺序不同。北方完成驯化粟黍要早于南方稻米。南方稻米一经驯化完成，尤其在气候稳定的情况下，其产量有充足的保障，会快速促进文明发展，比如良渚的玉器体系就是在稻米经济支撑下的产物。但是，当北方水井和灌溉农业发展起开后，北方有充足的土地去开垦，其发展超过南方就不足为奇。