能源的汪洋大海
工业革命的核心,其实就是能源转换的革命。我们已经一再看到,我们能使用的能源其实无穷无尽。讲得更精确,唯一的限制只在于我们的无知。每隔几十年,我们就能找到新的能源来源,所以人类能用的能源总量其实在不断增加。
为什么这么多人担心我们会耗尽所有能源?为什么他们担心我们用完所有化石燃料之后,会有一场大灾难?显然,这世界缺的不是能源,而是能够驾驭并转换符合我们所需的知识。如果与太阳任何一天放射出的能量相比,全球所有化石燃料所储存的能源简直是微不足道。太阳的能量只有一小部分会到达地球,但即使是这一小部分,就已经高达每年3766800艾焦(焦耳是能量单位,在地心引力下将一颗小苹果抬升一米,所需的能量就是一焦耳;至于艾焦则是1018焦耳,这可是很多很多颗苹果。)96全球所有植物进行光合作用,也只能保留大约3000艾焦的能量。97现在人类所有活动和产业每年约消耗500艾焦,而地球只要大约短短90分钟,就能从太阳接收到这么多能量。98而且,这还只是太阳能而已。我们还有其他巨大的能量来源,像是核能、像是引力。引力最明显的例子,就是因为地球受到月球吸引而成的潮汐作用。
在工业革命之前,人类的能源市场几乎完全只能靠植物。这就像是住在一个容量每年3000艾焦的水库旁边,想办法尽可能多抽一点水出来。然而,这里有个明确的总容量。但到了工业革命时期,人类发现能用的能源不是一个水库,而是一整片海洋,容量可能有几千亿艾焦。我们唯一需要的,只是个更好的抽水泵罢了。
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学习如何有效驾驭和转换能量之后,也解决了另一个阻碍经济成长的问题:原料短缺。等到人类找出方法驾驭大量而又廉价的能源之后,就开始能够取得过去无法使用的原料(像是在西伯利亚荒原采集铁矿),或者从越来越远的地方将原料运来(像是从澳大利亚将羊毛运到英国的纺织厂)。同时,科学上的突破也让人类能够发明全新的原料(像是塑料),或是发现先前未知的天然原料(像是硅和铝)。
化学家一直要到19世纪20年代才发现铝这种金属,但当时要从矿石中分离出铝非常困难,而且昂贵。于是,有几十年间,铝的价值甚至比黄金还要高得多。在19世纪60年代,法国皇帝拿破仑三世还会用铝质餐具来宴请最尊贵的客人,至于那些二等的客人,就只能用黄金的刀叉来凑合凑合。99但到了19世纪末,化学家发现了一种方法能够大量、廉价提炼铝,目前全球的铝生产量达到每年3000万吨。如果拿破仑三世听说这些属民的后代居然拿铝做成抛弃式的铝箔,用来包三明治、带剩菜,用完就丢,想必是大惊失色。
两千年前,地中海盆地的人如果属于干性肤质,就会在手上抹橄榄油。而今天人们抹的是护手霜。我在附近一家店里随便买了一支简单的现代护手霜,里面的成分如下:
去离子水、硬脂酸、甘油、辛酸/癸酸三酸甘油酯、丙二醇、肉豆蔻酸异丙酯、人参根提取物、香料、鲸蜡醇、三乙醇胺、硅灵、熊果叶萃取、抗坏血酸磷酸镁、咪唑烷基脲、对羟基苯甲酸甲酯、樟脑、对羟基苯甲酸丙酯、羟基异己基3–环己基甲醛、羟基香茅醛、芳樟醇、丁苯基甲基丙醛、香茅醛、苎烯、香叶醇。
以上几乎所有的成分,都是在过去两世纪间才发明或发现。
第一次世界大战期间,德国遭到封锁,造成原物料严重短缺,可做成爆炸物的硝石更是奇缺无比。德国本身并不产硝石,当时最大的硝石产地在智利和印度。虽然用氨来取代硝石也可以有同样的效果,但当时要生产氨的成本还非常高。可以说德国人走运,他们的同胞:一位名为弗里茨·哈伯(Fritz Haber)的犹太化学家在1908年发现了一套技术,几乎只要用空气就能制备出氨。等到战争爆发,德国人已经将哈伯的发现投入工业生产,只要靠着空气当原料,就能制作爆炸物。有学者认为,要不是有哈伯的发现,德国绝无可能撑到1918年的11月。100(哈伯在大战期间也是引导使用毒气的先驱。)而且,这项发现还让哈伯赢得了1918年的诺贝尔奖,但可以想见他得的是化学奖,可不是和平奖。