厨房里的秘密
在这之前的几千年间,人类每天都面对着能源生产史上最重要的发明,但却总是视而不见。每次有哪个家庭主妇或仆人想要烧水泡茶,或是把装满了马铃薯的锅放在炉子上煮,这项发明就这样明显地在他们眼前。在水煮沸的那一刻,水壶或锅的盖子会开始跳上跳下。这时热能转换为动能,但是我们过去都只觉得这样乱跳有点烦人,至于一时忘记而让水煮干就更麻烦了。没人注意到这件事的真正潜力。
9世纪中国发明火药可以说有了小小的突破,能让热能转换成动能。一开始,要用火药推动弹丸听来实在太有悖常理,所以长久以来火药只是拿来制作炸弹。直到后来(起因可能是某些炸弹专家在研钵里磨火药,磨杵却被大力炸飞?),才终于发明了枪。而要再从火药发展为有效的火炮,就已经又过了大约600年。
即便如此,要将热能转化为动能的想法仍然太天马行空,所以要再过3个世纪,人类才发明了下一种使用热能来移动物品的机器。这项新科技是在英国煤矿里诞生。随着英国人口膨胀,森林遭到砍伐,一方面是人类取得木柴作为燃料推动经济成长,一方面也是为了要有居住和农业用地。于是,英国逐渐面临木柴短缺的问题,人们开始烧煤作为替代品。许多煤矿层都位于会淹水的地区,而且只要淹水,矿工就到不了较低的矿层。这个问题必须解决。大约在1700年左右,英国的矿井里开始回荡着一种奇特的噪音,可以说是吹起了工业革命进击的号角,一开始只是微微在远方响起,但十年十年过去,声音也愈趋雄壮,直到最后整个世界都笼罩在震耳欲聋的声响之中。这就是蒸汽机。
蒸汽机种类繁多,但有一个共同的原则:燃烧某种燃料(例如煤),再用产生的热将水煮沸,产生蒸汽。接着蒸汽推动活塞、让活塞移动,而连接到活塞的任何装置也就跟着移动。这么一来,热能便转换为动能了!在18世纪的英国煤矿里,是将活塞连接到泵,好把矿井底部的水给抽出来。最早的引擎效率低到难以想象。光是想抽出一点点的水,就得烧掉极大量的煤。然而,当时煤矿充足,而且又近在咫尺,所以倒是没人在意。
在随后的几十年间,英国人改善了蒸汽机的效率,还把它请出了矿坑,用在纺织机和轧棉机上。纺织生产仿佛脱胎换骨,开始能廉价生产越来越大量的纺织品。转眼之间,英国就取得了世界工厂的地位。但更重要的是,把蒸汽机请出矿坑,可以说是打破了一项重要的心理关卡。如果烧煤能够让纺织机动起来,为什么不能让其他的设备(像是车辆)也这么动起来呢?
1825年,一名英国工程师将蒸汽机装到了一辆满载煤炭的列车上,让引擎将这辆货车沿着铁轨,将煤炭从矿场送到约20公里外最近的港口。这是史上第一列蒸汽动力火车。想当然尔,既然蒸汽可用于运送煤炭,为什么不能运送其他商品呢?甚至,为什么不能运人呢?1830年9月15日,第一条商业化铁路开通,连接了利物浦与曼彻斯特,用的同样是与抽水或纺织相同的蒸汽动力。不过短短20年后,英国的铁轨长度已达数万公里。95
从此之后,人类就深深着迷于如何使用机器和引擎转换各种能量。只要发明出适当的机器,世界上任何地方、任何类型的能量都能为我们所用。举例来说,物理学家发现原子内储存着巨大的能量,就立刻开始思考要如何释放这种能量,用来发电、推动潜艇,或是摧毁城市。从中国炼丹术士发现火药,到土耳其人用大炮粉碎君士坦丁堡的城墙,之间足足过了600年。但从爱因斯坦发现质量可以转化为能量之后(也就是E=MC2),仅仅过了40年,原子弹就已经落在了广岛和长崎,核电厂也如雨后春笋般遍布全球。
另一项重要发明是内燃机,仅仅花了不到一个世代的时间,就彻底改革了人类的运输,也让石油变成一种液体的政治权力。在这之前数千年,我们早就知道了石油的存在,但只用来为屋顶防水、替轴轮润滑。就算到了大约一个世纪前,大家还是认为石油就只有这些用处。说要为了石油流血打仗,简直是则笑话。当时为了土地、黄金、胡椒或奴隶打仗或许天经地义,但为了石油,可是万万说不过去。
至于电力的发展更为惊人。在两个世纪前,电力对经济还毫无影响力,多半只是用来做些神秘的科学实验,或是廉价的魔术把戏。但有了一系列的发明之后,电力就成了我们有求必应的神灯精灵。手指一弹,就能印出书本、织出衣服,保持蔬菜新鲜、棒冰不融化,还能煮晚餐、处决死刑犯,记录我们的想法和笑容,让夜间亮起灯光,还让我们有无数的电视节目能看。我们很少有人了解电力运作的机制,但更少人能够想象生活中没有电力该怎么办。