人类历史上关于动能的利用长期以来依赖于人的体力,也正是因为此男权社会才得以产生,时至今日,个人气力早已不是决定一个人命运的绝对因素,人类社会依靠个人体力的时期之长,影响之深远可见一斑。畜力的使用是人类社会的一大进步,它大大拓宽了人的活动范围,极大提高了人类的生产力水平。不过制约畜力使用的重要因素是野生动物的种类,例如美洲大陆上几乎没有大型食草型野兽,以至于美洲土著连轮子都没能够发明出来,虽然在粮食生产方面,美洲的玉米与薯类所提供的卡路里,超过了亚欧大陆传统上的小麦和大米,但是美洲始终没能发展出一个先进的社会,所以流氓和冒险家组成的一小撮西班牙强盗,才能带着钢铁盔甲、刀剑、马匹和火炮,轻而易举的征服了阿兹特克王国。而澳大利亚在1770年被英国人库克发现的时候,其土著还处在原始社会,其中一个原因就是澳洲没有适合驯化的野生动物。到了十八世纪,蒸汽机的改良直接开启了工业革命时代,大工厂生产因为新的动力来源立刻出现,并很快成为人类物质生产的主要方式,生产力的极大发展彻底改变了人类社会的生活习惯,“消费主义”出现了,人类第一次不是为了生存,而是为了享受而进行生产。当然,交通、信息传递、时间观念等等也发生巨大变化,相比蒸汽轮机发明之前,人类传递信息的最快速度是马匹和信鸽的速度来说,蒸汽机车使新闻与报纸业的发展成为可能。又过了一百年,世界上第一台以照明煤气为燃料的内燃机出现了,从此人类走上了化学能的时代,虽然后来人类使用化学能的主要来源变成了石油,但是利用可燃物的爆点推动活塞使之转换为机械能的基本原理从来没有改变过(历史上人们曾经尝试用炸药作为能源,但由于难以控制而作罢)。 所谓能源就是能量的来源,人的体力来自人摄入食物在体内的化学反应和人自身的结构,畜力来源与牲畜摄入食物在牲畜体内的化学反应、牲畜自身结构以及人类的驯养,蒸汽动能来源于化学反应释放的热量、水遇热后物理状态的变化,而化学能的实质则是原子表面上电子的运动状态的变化。所以截至目前一切能量的最终来源其实都是化学能,而我们之所以这样理解是因为我们的认知现在只能达到这个水平,相信总有一天,当人类再次回头望的时候,会发现V8发动机就像我们现在看待几千年前的牛车一样。人类社会的发展就是不断的理解和更新能量来源的过程,只要人类需要生存,这一点就不会改变。 化学能蕴含在所有物体之中,它的释放一般要通过化学反应,而因为自然界物质的不纯洁性,所有化学反应都会产生废料,这是化学反应的弊端,或者说特征。我们人每天每刻都在释放化学反应后的废料,据说有科学院士研究认为,全球气候变暖是因为牛放屁,引的舆论哗然,其实仔细想来到也不无道理。五十亿年前的地球是一个盐酸、硫磺、硫酸、紫外线和闪电的恐怖世界,这个世界里细菌是唯一的生命形式,随后蓝绿藻出现了,这种藻类懂得光合作用,它们吸收水分子,吃掉其中的氢元素,把氧作为废料排放出去,日复一日,形成了地球现在的气候特征。厌氧的细菌大量灭亡,其中一些则躲进了我们和其他动物的肠胃,帮助我们消化食物,而更多的能够利用氧气的生物出现了,这是通过数十亿年进化而来的。 从地质时间的尺度上观察,地球的环境无时不刻不再发生改变,即使近至两百年前,现在贫瘠的陕西榆林地区还是一副郁郁葱葱的景象。但是随着人类科技能力的发展和我们生活方式的改变,我们人类对地球资源的攫取急剧增加,生产力的大发展使得废物排放也呈几何指数上升,包括人类在内的地球物种根本来不及通过进化的手段适应人类造成的环境剧变。人类对地球环境最大的威胁是主要包括二氧化碳在内的温室气体的排放,一般简称碳排放,所以就像“京都协定”“巴黎协定”,就是旨在限制世界各国的碳排放量,而发展新能源的初衷,则是在不降低目前人类需要的能源基础上,通过降低石化能源的使用,来减少温室气体的排放,目前与社会联系比较紧密的就是新能源汽车。 目前比较成型的几种新能源汽车分别是电能汽车、氢燃料电池汽车以及甲醇汽油等替代能源汽车。 电能源汽车目前最为普遍,这是因为我们用电的技术相对比较成熟。人类社会发展至今最成功的组织方式就是商品市场经济的组织方式,这种通过社会分工、货币媒介和等价交易的生产和生活资料分配方式已经成为全人类的组织形式。但是这种形式的弊端在于,充当交换媒介的货币往往喧宾夺主,使得商品交易失去了分配社会资源的功能,货币——财富的积累成为最终目的,这样人就不会为了资源的分配而交换,变成了为了积累货币而交换,有利于累计货币效果的交换更有吸引力,反之即使有利于资源分配的平衡但不利于货币积累的交换就无法顺利进行。客观说电能源汽车并不是最好的选择,但它却是最经济的选择。电能源最大的弊病有两点,一点是电能的不可储存性,我们人类目前还没有太好的办法储存电能,电池技术迟迟得不到发展,这导致发电即使再便宜再便捷都必须即发即用,否则只好浪费掉。二是电能是其他能源转换的,虽然我们可以利用风、太阳、水利等方式大量发电,但是由于电能的传输和储存的不便,我们相当部分的电能还是来自于火力发电,火力发电需要燃烧煤炭、石油、天然气等石化能源,所以换言之,电动汽车是零排放这点不假,只是那更像是将污染的排放源从马路上挪到了发电厂而已。 ![]() 氢燃料电池是一种梦幻,严格来说它是一种发电装置,其原理是电解水的逆反应,利用氧与氢发生反应,产生电能。因为氢与氧的化学反应只会产生一种排放物,那就是氢二氧一——水,所以对地球物种来说可能再没有什么能源像氢能这样清洁了。氢燃料电池的技术业非常成熟,20世纪60年代,氢燃料电池就已经成功地应用于航天领域。往返于太空和地球之间的“阿波罗”飞船就安装了这种体积小、容量大的装置。但是还是市场原因,氢能源最大的弊病在于人类限制还没有更好的手段取得氢——除了水电解,而这是一种无法大量取得廉价能源的手段。地球上也没有自然环境下的纯氢,无法像煤炭、石油、天然气那样开采。而且与传统的汽柴油燃料不一样,氢气的存储成本很。据说,美国能源部的氢能研究经费中50%用于研究氢气的储存。目前氢的储存方法有高压气态,低温液态和固态储存3种,目前大规模应用的方法是高压气态储存,氢气的压缩压力是在200到350MPa之间,工业党都知道,高压容器对于安全生产来说那就是定时炸弹。而液态存储也能耗巨大,需要将氢气冷却到零下253摄氏度以下,固态氢则需要冷却到零下259摄氏度以下,氢液化所需能量为液化氢燃烧产热额的30%且存在蒸发损失。所以氢能的利用肯定不可能是一朝一夕的事,多半还比较久远。 ![]() 关于能源利用最为极致的设想是“戴森球”。美国物理学家弗里曼·戴森早在1960年就提出一种理论,即所谓“戴森球”。他认为,地球这样的行星,本身蕴藏的能源是非常有限的,远远不足以支撑其上的文明发展到高级阶段;而一个恒星-行星系统中,绝大部分能源——来自恒星的辐射——都被浪费掉了,目前我们太阳系各行星只接收了太阳辐射能量的大约1/109。戴森认为,一个高度发达的文明,必然有能力将太阳用一个巨大的球状结构包围起来,使得太阳的大部分辐射能量被截获,只有这样才可以长期支持这个文明,使其发展到足够的高度。戴森认为这样的结构是在宇宙中长期存在并且能源需求不断上升的文明的逻辑必然,并且他建议搜寻这样的人造天体结构以便找到外星超级文明。 ![]() ![]() ![]() ![]() |
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