首先，題主說的現象的確存在，下圖資料來自世界銀行，縱軸是 2014 年以當年美元計價的各國人均 GDP，橫軸是同年各國生育率。
顯然，人均 GDP 和生育率之間存在明顯的負相關。幾乎所有的高收入國家都具有很低的生育率，事實上，人均 GDP 超過 20000 美元的國家中，只有赤道幾內亞的生育率超過了 4。而這個國家的經濟發展幾乎完全依靠石油，貧富差距很大，較高的人均 GDP 完全不能反映民眾的生活狀況。
那為什麼發達國家的生育率低呢?
這些國家的生育率當然不是一直這麼低的。前工業革命時代是個可以用馬爾薩斯模型較好描述的時代，人類停留在高出生率和高死亡率並存的均衡上，人均壽命很短，而任何進步都最終會轉化為人口數量的增長，並使得人均產出在長期中一直維持在能使出生率和死亡率相等的水平上。
生育率的下降是 19 世紀才開始的現象，下圖是幾個發達國家十九到二十世紀生育率的變化情況，雖然各國之間略有差異，但下降的趨勢十分明顯。
生育率的下降是經濟的長期增長中的重要事件，不過，事實上，真正重要的轉折發生的時間可能要早於生育率的下降。
上圖是英國 16 到 20 世紀工資和生育率變化圖，一直到 18 世紀，生育率都還是和工資同步變化的。這是馬爾薩斯模型的重要邏輯：人均收入的增長導致生育率的提高，從而使人口增長並反過來降低人均收入。但從 18 世紀開始，這一同步被打斷，當 19 世紀工資開始增長時，出生率非但沒有上升，反倒快速下降。正是這一變化，使得人口增長最終沒有吞噬掉經濟整體的所有增長，使人類走出了馬爾薩斯陷阱。
那麼，是什麼因素導致了這一變化?
一些傳統觀點將它歸因於死亡率的下降和橡膠避孕套等新避孕工具的普及。如果這兩個因素就夠了，那降低發展中國家的生育率就很容易，普及現代醫學和避孕工具就可以了。不過，這兩個因素雖然或許都有一定影響，但都不足以解釋大部分的生育率下降。
對於前者，支持者的邏輯是死亡率下降後，父母減少生育數目也能維持足夠的子女數目了，因而生育率會下降。但一些國家，比如美國和法國，生育率下降的開始時間明顯地早於死亡率的下降。詳細的計算也不支援這個邏輯，比如在生育率下降前，美國平均每個女性會生下 7 個子女，即使有 30% 的子女會在此後死亡，那女性期望的子女數也高達 5 個。然而在現實中，在十九世紀末，一個城市女性通常只會有兩個子女。換言之，死亡率下降不足以解釋生育數目的巨大變化。
甚至即使單從理論上講，這一邏輯也存在漏洞：子女死亡率的下降意味著父母因為子女死亡帶來的投資浪費減少了，因而養育子女的成本下降了，邏輯上說，這會導致父母願意養育更多子女。
另一個因素，用橡膠避孕套等新的避孕工具的流行來解釋生育率的下降同樣十分流行。然而這一解釋同樣存在問題。David 和 Sanderson(1986)做過一個估計，如果一對夫婦不採取任何避孕措施，在 24 天的一個週期裡平均每週期進行五次有益身心的活動，那他們最終平均而言會有大約 9 個子女。而如果他們每次都採取避孕措施，即使這個措施本身有 12.5% 的失敗機率，他們還有 10% 的機率沒有使用這一措施，他們最終的子女數也能降到平均三個。而即使體外射精這樣擁有悠久歷史的簡陋避孕措施都大致能滿足這樣的條件了。換言之，即使沒有橡膠避孕套的發明，人類也已經有了還不錯的降低生育率的手段了。
此外，橡膠避孕套的發明時間事實上也略晚於一些國家生育率開始下降的時間，在它剛發明時，其成本也遠未低到大眾都能輕鬆負擔的程度。此外，它畢竟只是提供了一個減少生育數目的工具，並不直接影響生育意願，而顯然後者才是真正重要的因素。因而橡膠避孕套之類的工具，雖然可能有重要影響，但依然不是核心因素。
當我們討論生育率的變化時，其背後隱藏的是人的生育決策，而對於後者，目前最主流的解釋框架由加里貝克爾提出。在這一框架下，子女被視作一種耐用消費品，因而對父母而言，最佳的生育數目由生育的邊際成本和收益決定，我們雖然無法準確估計出生育的成本和收益，但卻能觀察到它們的變化，並基於此來解釋生育決策和生育率的變化。在此後對這一模型的擴充套件中，加里貝克爾進一步區分了子女的數量和質量，認為存在一個質量 - 數量權衡，父母會綜合考慮提高子女質量和數量各自的邊際成本和收益，來選擇最佳的生育數量。
基於這一框架，當生育子女的邊際成本上升、邊際收益下降，提高子女質量的邊際收益上升、邊際成本下降時，父母的最優生育數量都會下降。當然，這裡所說的成本，並不單指直接成本，實際上，其中更重要的是父母在生育上所花費的時間所帶來的機會成本。
而在工業革命後，隨著經濟的發展，工業化國家的人均收入和工資水平不斷提高，單位時間所能帶來的收入也隨之水漲船高。與此同時，受教育程度的提高和娛樂活動的豐富更進一步提高了時間的價值。此外，考慮到女性在生育中往往扮演更重要的角色，花費的時間也更多，這些國家性別平等的改善、女性受教育程度、就業率和收入的提高更使得生育的成本不斷上升。社會保障的改善也在一定程度上減少了生育的邊際收益。綜合結果，就是父母的最優生育數量的下降。
與此同時，義務教育的推進和教育的普及降低了提高子女質量的成本、教育邊際回報的增加也使得提高子女質量的邊際收益上升，這些都讓數量 - 質量權衡向著偏向質量的方向移動，也降低了父母的最優生育數量。
因而工業化國家生育率低，不是少數技術發明的結果，而是工業革命以來一系列變化的綜合結果，自然也無法透過這些技術的普及就出現在更落後的國家。
但反過來說，既然生育可以被視作人的理性決策，那自然就是可以被影響的，那麼即使是相對落後的國家，降低生育率也就是可能的。比如我們知道中國出生率的下降，就早於經濟的起飛。比如第一張圖裡就有不少國家同時有較低的人均 GDP 和出生率水平，比如越南的人均 GDP 仍然只有不到 2000 美元，而出生率已經低於 2，僅略高於中國。
事實上，近年來，不同國家間在生育率上的差異正在不斷縮小。
上圖是歷年各國生育率分佈圖，其收斂趨勢十分明顯。事實上，雖然從截面上看，各國的生育率差距仍然存在，但從時間上看，如下圖所示，幾乎所有地區的生育率都在下降。
所以，即便是相對落後的國家，降低生育率也是可能的。
那麼發達國家生育率是否就必然低?
雖然目前還沒什麼反例，但我相信這也不是必然。如果有一天生育的時間成本能夠不再由家庭獨立承擔，甚至如果有一天生育不再是隻有家庭才能完成的任務，那生育率上升也很正常。而顯然，這些轉變基本上只有在發達國家才能成為可能。
當然，這樣的轉變或許意味著家庭自身的解體，不過從長期看，這又有什麼關係呢。
參考文獻
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2. Tiloka de Silva, and Silvana Tenreyro, 2016, Population Policies and Fertility Convergence, CEPR Working Paper.