
袁越
“未來篇”作爲《人類的終極問題》的續篇,探討人類未來的可持續發展問題,涉及農業、材料、能源三大領域,是袁越將自己多年積澱的知識儲備與最前沿的科學新知融爲一爐的又一力作。 -- 人類未來喫什麼?人類未來用什麼?人類未來燒什麼?這三個問題是人類未來的終極問題。面對不斷膨脹的人口,逐漸匱乏的資源、日趨嚴重的環境污染,只有進行一場新的“農業革命”,改變材料的生產和使用方式,努力探索新的能源形式,人類才能實現可持續發展。本書作者袁越藉助專業的科學背景、大量的閱讀梳理、實地的採訪調查,把目前已知的三個問題的最佳答案和推理過程呈現出來,並藉此傳達這樣的理念:人類只有一個地球,我們是休慼與共的人類命運的共同體,面對未來,我們每個人都要做出改變。
書名那麼大,內容還是接地氣的。 探討了未來的農業、未來的材料和未來的能源,也就是人類未來喫什麼,用什麼,燒什麼。 喫什麼,關注的是人類如何度過“饑荒”的危機;用什麼,側重於考慮塑料、鋼鐵、水泥、合成纖維的功與過;能源,將是決定人類能走多遠的核心要素。三者又能通過一個核心“部件”——能量,實現連接。 作者的描述縝密且數據豐富,也實地走過了不少典型案例所在地,根據過去到現在的發展路徑,結合當前已經冒頭的技術趨勢,推演了人類未來的食物、材料和能源的發展可能方向。人類畢其功於一役,其實就是實現最大化的能量利用效率,這樣人類才能養活得了更多的自己,同時儘量降低對地球的損害。
個人覺得寫的是有趣的。 很多數據支撐。 很多讀者看到標題,可能期待的是人工智能的方面的講解,結果發現作者全程在講環保,會覺得作者有點偏左…哈哈。 但其實人類的終極問題自始至終只有一個,就是如何活下去。
在圖書館接水的時候偶然看見這本書,心想這書名也太哲學了,抬頭一看,嚯,竟然在生物學分區裏,在下正是生物慈善家選手,這不得好好看看生物學怎麼解答人類的終極問題。 其實書裏主要分了三大類別:人類起源、人類壽命和創造力。每一部分都是按發展順序引經據典的緩緩道來,好像不是在看生物科普書籍,像是在學歷史,但又非常的專業,引文人名的處理堪比發表的綜述論文(不過有一點點瑕疵,有好幾個地方的人們都打成了人瑞們,但瑕不掩瑜)。 當然我最感興趣的就是咋抗衰老和提高創造力。抗衰老目前的研究最有效的就是飢餓,在飢餓狀態下機體內的一系列信號傳導和酶作用都會發生改變,可能會關閉一切對個體無用的部分(比如生育),從而達到延長個體壽命的目的。當然啦,每個人體質不同,不一定對每個人都有一模一樣的作用,永遠不把話說滿是科學被稱爲科學的準則,保持更正的機會和未來進步的空間。 創造力有一句打動我的:姚明說天才籃球運動員不是培養出來的,是發現找到的。天賦天賦,天生而賦,當然科學怎麼會只沉迷於基因決定一切捏,看看閒書,多跟別人交流,記記筆記還有做夢都會產生靈感。
人類世面臨着新的選擇,想寫點東西的時候,看到朋友圈有人說 PNAS 論文,也是袁先生最喜歡寫點東西的研究雜誌說,人類和畜類佔了全部哺乳動物的 95%,這個說明我們給其他生物留下的空間應該說已經非常有限了。本來自己對於物種的滅絕還是存在疑問,但是突然發現在這裏竟然具有這麼多可以思考,儘管袁越不是研究的學者而是作爲寫作存在着,其中理解不一定特別準確,算是半個樂觀的方式來看待住行和能源,這些是我們生存的核心,對於社會上很多爭議的話題都是深入考察的方式來進行表達,可能受到了疫情的影響,也不算特別完全狀態,但是按照這種方式來寫作也算是比較奢侈。對於裏面很多內容都是自己正在研究的技術,比如塑料充滿了想象的分解模式,對於能源獲取轉換以及使用模式,寫書還是爲了傳播,所以有些觀點也不算準確,比如對於鈉離子電池和鋰離子電池之間比較,對於資源的控制始終是我們社會的主題與話題,經過自己不大認可其中某些觀點,但是還是閱讀了兩遍,因爲自己需要不斷思考研究的發展與未來的狀態。
農業、材料、能源 人類未來是否完全倚重這三個行業的發展水平,這我不好說。 但對這三個領域的解讀,確實增進了不少的認識。 現如今科技等的發展如此之神速和精細,以至於我們每個個體其實對日常生活中的大部分事物完全處於“知其然而不知其所以然”甚至“一無所知”的狀態。 讀罷此書,起碼可以增進我們對這三大領域的理解。 從這個角度看,此書相當值得一讀。
人類是從哪裏來的? 考古化石遺骸的一團亂麻到最後解讀DNA搞清楚親緣關係,科學探索不易啊,等到技術成熟,很多原理上的東西才能實現。 下一個未解之謎:爲什麼是夏娃和亞當的基因留下來呢。不同的基因對適應環境做出了什麼樣的貢獻? 人類到底能活多久? 減緩衰老的速度(產品未知) 逆轉衰老的速度(人造器官和幹細胞),神經系統的衰老是可逆的,細胞本身也無法人工取代。(腦機接口) 端粒理論不再神話(無限分裂癌症,端粒長度和年齡之間的關係模糊) 基因檢測,探尋基因與疾病之間的相關性(而非因果性)。 基因的甲基化(研究階段)發育和衰老是依靠甲基化來完成的。衰老和死亡都是由基因所控制的自殺行爲——大自然爲什麼要進化出衰老這個功能? 龍蝦的逆生長/不會衰老 衰老和死亡就是大自然進化出來維持生態平衡的武器,如果沒有死亡,生態系統註定會崩潰。——一個跳躍的想法 線粒體(能量的發動機)限制了真核生物不得不死亡。衰老的核心是核基因組和線粒體基因組的不匹配。 “不死的生殖細胞,短命的身體細胞” 飢餓療法、鍛鍊身體和低碳水飲食會緩解衰老。線粒體的工作效率高,自由基更不容易泄露。 人類的創造力是從哪裏來的? 創造力五階段說:準備期(知識積累和技能儲備) 醞釀期(一種此前未曾出現的神經連接方式) 洞悉 評價期(自我評價,分辨一個問題是否可解)(他人的評價) 精心製作期(技術幫助想法落地) 一個富有創造力的人不僅需要依靠發散性思維去尋找靈感,還需要不懈的努力將其完善成形,後者需要的反而是聚斂性思維,也就是解決特定問題的能力。 液態網絡,讓新鮮事物順利出現,又可以讓好的創新穩定下來,並將邊緣繼續擴大,以便進一步探索“相鄰可能”。 神經網絡的可塑性,不斷地被修正和重塑。 讓大腦休息會提高創造力:散步、澆花或者做家務。 看閒書、記筆記以及和同事聊天等做法都能擴大神經元的觸角。 容忍錯誤,放寬眼界,去探索未知的領域。 現代社會的大部分創新都是集體智慧的產物,生存競爭只是進化的表象,團結合作纔是核心。 要思考一些嚴肅的話題,你知道我們都是同一羣非洲人的後代。 衰老的不可避免,當初的進化,留下來無法填下的坑。“複雜”“麻煩”“不得不”纔是常態啊。——還是要進化,要複雜。不能爲了活着而活着。 技術能夠實現想法。“相近可能”慢慢生出創造性的作品。
農業、材料和能源決定了人類的未來,本書回顧了這三大領域的發展歷史,以實證研究的方式探索了當前最新的發展狀況,令人信服地點明瞭未來的發展方向。中國在這些領域的研究,不少處於領先地位。作者文筆流暢,深入淺出,知識點頗多,閱讀時感覺收穫滿滿。 大自然有三個基本法則,無論是誰都必須遵守:第一,任何一個固定空間的環境承載力都是有限的,生活在其中的每一個物種都有一個數量上限,無法超越。第二,每個物種所佔有的生態位也是有限的,比如陸地動物很難生活在海里,熱帶植物不可能在極地生根發芽。第三,任何一種生物的繁殖速度都必須超過其環境承載力的上限,其目的是爲了增加保險係數,否則一旦有個風吹草動,這個物種就有可能滅絕。 事實上,相比於農業,定居纔是人類進化史上真正的大事件。定居生活使得人類智慧的代際傳承成爲可能,人類文明從此開始騰飛。定居生活還使得人類首次產生了私有財產的概念,等級制度應運而生,剝削和壓迫成爲常態;更重要的是,定居生活導致了人類歷史上的第一次人口大爆炸,因爲早年間四處遊蕩的獵手們不得不帶着妻兒一起上路,爲了照顧年幼的孩子,女人們主動減少了懷孕的次數。定居之後,母親們不但不用揹着孩子四處走動了,甚至還可以把全村的孩子集中起來交給老人撫養,於是育齡婦女們生孩子的頻率由過去的平均每4~6年生一個改爲平均每年生一個。雖然其中半數都會因爲各種原因而夭折,但人口的增長速度仍然比過去快了至少一倍,大家很快就發現狩獵採集來的食物不夠喫了。 發明農業是人類所犯的最大的錯誤,農業的目的不是爲了追求更好的生活,而是爲了餵飽越來越多的人口,所以農業發明之後人類的生活質量每況愈下。 戴蒙德是講述人類歷史的暢銷書《槍炮、病菌與鋼鐵》(Guns, Germs and Steel)的作者,他在文章中列舉了農業帶來的三大害處,每一個都有充分的證據。第一,爲了餵飽越來越多的人口,農民們只能用廉價的熱量(穀物澱粉)代替營養豐富的食物(肉類和野果),導致蛋白質和維生素的缺失。狩獵採集時代的人類食物種類非常豐富,營養均衡,所以那時候的人類健康狀況普遍要比農民們好,甚至身材也都更加高大健壯,這一點有無數考古學家可以證明。 第二,農業的本質是追求能量生產效率,所以農民們傾向於只種那些能夠帶來高產的農作物,導致農作物的品種越來越單一。進化史上的無數案例證明,生物多樣性越低,抵抗風險的能力也就越差。單一作物一旦遇到某種病蟲害,或者氣候稍有不適就會面臨絕產的風險,其結果就是大面積饑荒。縱觀整個古代人類史,大大小小的饑荒幾乎每隔幾年就要來一次,沒有任何一個農業社會能夠逃脫這一宿命。 第三,農業是絕大多數人類傳染病的罪魁禍首,主要原因在於農業導致人類聚居區的密度進一步增加,這就給傳染病的傳播提供了溫牀。另一個原因是畜牧業的發展讓人類和動物之間經常發生親密接觸,相當多的病菌和病毒都是從動物傳到人的。 稻米的單產最高可達小麥的5倍,大米中含有的碳水化合物在烹飪後也更易消化,這就是爲什麼以大米爲主食的民族人口密度普遍要比以麪粉爲主食的民族高的根本原因。 稻米雖然產量高,但營養成分較爲單一,缺乏一些人體必需的維生素和礦物質,比如維生素A和鐵元素等,也許這就是東亞人身材普遍較矮的原因。 古代人是如何解決大米營養缺乏這個問題的呢?答案就是多喫菜。凡是喫米飯的地方蔬菜的品種都異常豐富,除了特別窮的人家,每頓飯都會配好幾樣菜,遠比喫麪食的地區豐富得多。 喫米的民族偏好集體主義,善於從整體的角度思考問題,喫麪的民族則正相反,崇尚個人主義,善於分析細節,重視個案。他的理由是,水稻屬於勞動密集型農作物,需要很多人合力修建灌溉系統,相互商量分配水資源,所以稻農們必須學會相互合作,避免衝突。相比之下,小麥雖然單產比水稻低,但種小麥基本上無須灌溉,所需勞動力也較少,麥農不需要和他人合作就可以自給自足了。 事實上,凡是農業開始得早的地區幾乎都存在土壤流失的問題,我們的黃河之所以叫“黃”河,就是因爲曾經遍佈黃土高原的農耕土壤被雨水衝進了河裏。同理,中東地區之所以變成了今天這個樣子,原因也是農業導致的土壤侵蝕。研究表明,自1萬年前農業開始以來,幼發拉底河和底格里斯河的出海口向外延伸了將近200公里,形成了一個總面積高達數千平方公里的沖積平原,組成這個沖積平原的泥土全都來自上游的新月沃地,而後者則因爲土壤的流失而逐漸成爲不適合耕作的半沙漠地區。中東地區的政治動盪很大原因就在於環境惡化導致農業衰落,當地人養活不了自己,只能鋌而走險。 類似的情況在歷史上發生過很多次。古羅馬的衰落被認爲與羅馬帝國境內耕地質量的急速下降有關,瑪雅文明的衰落與尤卡坦半島土壤的大面積流失有關,復活節島文明的衰落同樣是因爲波利尼西亞人把島上的樹都砍光了,導致該島僅有的一點點土壤丟失殆盡,冰島文明的衰落則是因爲島上的土壤更新速度太慢,一點點輕微的擾動就足以導致土壤生態系統徹底崩潰,連一棵樹都支撐不了。 有一個例外值得一提,那就是水稻產區的土壤往往保護得比較好,這是因爲水稻田常年被一層水覆蓋,風吹不走。稻田的灌溉系統往往也會比較健全,暴雨帶來的洪水會被儲存起來,以便乾旱時使用。農業史研究專家羅賓遜教授認爲,這一點足以解釋爲何種水稻的文明往往會延續得比較久,比如中國和印度就是如此。 農田只要連續種上幾年,產量就會急速下降。走投無路的農民們發現草木灰是很好的肥料,這就是刀耕火種的起源。農民們燒完一片林地,種上幾年後再另換一塊森林,繼續刀耕火種。這種野蠻的耕作方式在土壤肥力相對較低的熱帶地區非常流行,對熱帶雨林造成了嚴重的破壞,最近幾年亞馬孫熱帶雨林大火頻發,原因就在這裏。 刀耕火種等粗放的耕作方式破壞了原始森林,減少了單位面積土地對大氣二氧化碳的吸收,所以地球大氣二氧化碳濃度的上升是從農業興起時就開始了。 在哥倫布到達之前美洲大陸一共生活着大約6000萬原住民,平均每人佔有1.04公頃的耕地。歐洲殖民者帶去的傳染病殺死了大約90%的美洲原住民,造成5600萬公頃(約合8.4億畝)的耕地被荒廢,重新成爲森林。這一變化吸收了大量二氧化碳,足以導致大氣二氧化碳含量減少5ppm,此事引發的連鎖反應又可以解釋另外5ppm的變化。也就是說,美洲大陸農業系統的突然崩潰幾乎完美地解釋了16世紀末期至17世紀初期的那次全球氣溫驟降,崇禎皇帝是被哥倫布殺死的! 自然界含有的氮元素一直在惰性氮和活性氮之間循環,兩者達成了動態平衡。化肥工業的發展使得大量惰性氮轉變成了活性氮,其中很大一部分活性氮不可避免地進入了江河湖海,導致地球水體富營養化,藍藻大爆發,迅速耗光了水裏的氧氣,大量水生生物因此而死亡。 自然界的碳元素也是一直在循環着的,固體的碳和空氣中的二氧化碳依靠這個碳循環維持着微妙的動態平衡,保證地球溫度不會發生大範圍的波動。農業的發明雖然暫時打破了這個平衡,但地球強大的自愈能力還是能夠讓碳平衡重新回到起點,這就是爲什麼17世紀初期的那次小冰期很快就結束了。但是,自工業化開始以來,人類不計後果地大規模開採化石能源,地球的碳平衡再次被打破。 所謂“傳統”的農業並不一定是可持續的,否則就無法解釋兩河流域、古羅馬、瑪雅和復活節島的生態災難。在他看來,那些地方的農業生態系統之所以崩潰了,原因就是當地農民採用了一項傳統的農業技術——犁耕,最終導致土壤被嚴重侵蝕。爲了修正古人犯下的錯誤,蒙哥馬利在這本書中提出了全新的保護性農業三原則:第一,採用免耕技術,儘可能減少對土壤結構的擾動;第二,種植覆蓋作物並保留作物殘茬,確保土壤一直被作物覆蓋;第三,用不同的作物進行輪作,確保一定程度的物種多樣性。 在這三原則當中,免耕技術是核心。 最環保的做法就是根據不同的土壤條件選擇不同的發展模式。對於那些地處窮鄉僻壤的低產農田,尤其是容易造成水土流失的梯田,就應該還給大自然,用於保護物種多樣性。對於那些平原上的低產田,則應該採用休耕的辦法休養生息,等哪天這塊地養肥了,再重新發展農業不遲。對於現有的高產田,那就必須繼續發展現代農業,採用目前所能掌握的最先進最高效的可持續農業技術,盡一切可能提高產量和生產效率,以此來餵飽國民。 因爲印度僧侶屬於高種姓,社會地位相當高,如果他們喫素的話,地位低的民衆就更願意模仿,所以印度的素食傳統保持得非常好,直到今天都是印度社會的主流。相比之下,古代中國是官僚社會,僧人的地位低,越是地位高的王公貴族就越喜歡大魚大肉,所以中國的素食傳統非常脆弱,素食者主要集中在佛教徒羣體當中,普通老百姓還是更喜歡喫肉。這就是爲什麼印度素食在口味上和肉幾乎沒有關係,但中國的素食必須做得更像肉纔行。 玻璃在透明性上的優勢卻讓這種材質獲得了很多額外的用處,並以一種令人意想不到的方式改變了西方社會的歷史進程。 玻璃和瓷器這兩種材料的不同命運和它們背後的人關係不大,純粹是歷史的偶然。這個例子清楚地表明,科學的出現很可能只是一個偶然事件,玻璃這種神奇的材料爲科學的誕生提供了催化劑,而科學的誕生又促進了材料技術的進步,人類從此進入了材料科學的時代。 1950年以前,人類使用的大部分塑料都是半合成的,產能受到限制,價格也不便宜。第二次世界大戰導致發達國家原材料緊缺,於是化學家們開始着手研究全合成塑料,逐漸掌握了一套以石油或天然氣爲原料合成塑料的技術。“二戰”結束之後,石化行業迅速崛起,使得塑料成爲繼混凝土之後總產量排名第二的人造材料。塑料不但產量高,性能也越來越優異,價格卻越來越便宜,很快就替代了絕大部分天然材料。舉例來說,此前的傢俱大都是用木頭做的,有了塑木之後就不用再去砍樹了;此前的食物容器都是玻璃或者陶瓷做的,有了塑料之後就不用再去燒窯了;此前的服裝面料大都來自棉花、亞麻、絲綢和動物皮毛,有了合成纖維之後就不用再去種地、放羊、養蠶了;此前的大部分漁竿、弓弦、趕馬的鞭子和高檔雨傘的骨架都是用鯨鬚做成的,有了塑料之後就不用再去捕鯨了…… 物理回收法有3個難以克服的困難,不要指望它能一勞永逸地解決塑料問題。 第一,此法只適用於熱塑性塑料,熱固性塑料很難辦到。後者有點像混凝土,一旦成型就很難再還原回去了。第二,塑料本質上是一種長鏈分子,每經過一次熱冷循環,分子長度就會縮短一點點,導致其質量有所下降,不像金屬那樣可以永遠循環下去,這就是爲什麼回收塑料的質量比不上原生塑料,兩者之間永遠存在的價格差就是明證。第三,物理回收法對原材料的純淨度有很高的要求,只要摻雜了一點點其他塑料,其質量就會大打折扣。 如今大部分日常用品的塑料包裝上都會看到一個三角形的標誌,3個首尾相連的箭頭給人一種“可回收”的感覺。其實這個標誌只是爲了說明這件產品用的是什麼塑料,以三角形中間的數字爲準,其中標號1指的是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),這是最容易回收的塑料種類,標號2指的是高密度聚乙烯(HDPE),也比較容易回收。其餘的3~7號分別對應着聚氯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和其他塑料(比如聚碳酸酯或者聚乳酸等),回收難度則要大得多。 目前標號1和標號2這兩種塑料只佔所有回收塑料產品的1/4左右,這說明全球每年生產的塑料當中有3/4都因爲各種原因而難以回收利用。 人類歷史上很多帝國的成功原因往往也是它們最終崩潰的緣由,塑料王國也逃不過這一宿命。塑料低廉的價格導致其使用量急劇增長,塑料經久耐用的性質讓它們難以降解,塑料性能的多樣性又讓它們難以回收和重複利用。塑料的這3個優秀特徵最終把它自己變成了低賤和醜陋的代名詞,同時又給地球帶來了一場難以解決的大規模生態災難,海洋成了最大的受害者。 一個現代人絕不會僅僅滿足於喫飽肚子。他的夢想也許是重建地球生態,或許是和親朋好友一起環球旅行,甚至是乘坐宇宙飛船探訪火星。所有這些想象都需要大量優質能源的支撐才能實現,而且想象力越豐富,所需要的能源往往也就越多。人類的想象力是沒有盡頭的,對能源的需求同樣也是沒有盡頭的。 思考的本質就是計算,當人類學會了用計算機代替腦細胞進行計算的時候,這才終於意識到計算有多麼耗能。 我們的生活離不開能源,衣食住行全都需要能源的加持。現代人之所以穿得越來越時髦,是因爲織布機和化纖的發明;喫得越來越豐富,是因爲拖拉機和化肥的普及;住得越來越舒適,是因爲鋼筋水泥的大量使用;行得越來越頻繁,是因爲汽油和柴油越來越便宜……人類社會的每一次進步都是能源效率提升的結果。對能量密度的不懈追求,貫穿了整個人類發展史。 石油和煤炭一樣,都是古代生物被埋入地下之後,在高溫高壓的作用下緩慢生成的。煤炭的前身是植物,主要成分是碳,只含少量其他元素。石油的前身是海洋動物,主要成分是烴,也就是碳氫化合物(Hydrocarbon)。組成烴的碳鏈既可以是開放的單鏈,也可以閉合成環。石油中的烴以前者爲主,碳鏈的長度決定了烴分子的物理性質。在常溫常壓條件下,1~4個碳原子組成的烴爲氣態,5~18個碳原子是液態,18個碳原子以上的烴爲固態。 碳鏈的長度還決定了其化學性質。具體來說,1個碳原子和4個氫原子組成的分子叫甲烷,是天然氣的主要成分;2~4個碳原子的烴分別叫乙烷、丙烷和丁烷,它們既可以用於製造液化石油氣,也可以用作化工原料;5~7個碳原子的烴叫石腦油,主要用作有機溶劑;7~11個碳原子的烴就是大名鼎鼎的汽油,當年人們認爲它沒啥用處,都是直接倒進河裏的;12~15個碳的烴就是煤油,可以代替鯨油用於照明;15~17個碳的烴是柴油,以前也是石油加工過程中被倒掉的副產品;18~19個碳的烴可以用於製造工業潤滑劑,從此捕鯨業徹底失去了商業價值;而20個碳以上的烴就是石蠟、焦油和瀝青等物質,既可以被製成蠟燭或者凡士林等日用品,也可以用作建築材料。 從木柴到煤炭的轉型需要鐵路網和電網的支持才能成功,而從煤炭到油氣的轉型則需要公路網和航空業作爲基礎。所有這些網絡基礎建設都需要投入大量的人力物力才能完成,而一旦它們完成之後,改動起來又相當困難。比如今天的這個大電網是爲了配合火電廠而搭建起來的,兩者都適合自上而下進行管理,秉性相投,所以配合得天衣無縫。但新能源的特點決定了它更適合自下而上的分佈式發展,微網纔是它最合適的搭配。 這將是人類能源史上的一次根本性的革命,因爲舊能源幾乎全都是資源型的,沒有就是沒有,因此很容易形成壟斷,甚至引發戰爭。太陽能和風能則正好相反,是一種相對平等的資源形式,只要你擁有相應的技術,就可以獲得屬於自己的那一份。 目前人類活動所消耗的初級能源可以按照用途的不同大致分爲三大類,各佔1/3左右。第一類是居住耗能,其中的23%被電燈、電話、電視、電腦等家用電器消耗掉了,其餘的77%被用於調節室內溫度,包括暖氣、空調和風扇等。這一類能耗理論上都是可以被清潔能源所替代的,目前這個比例也已經達到了26%,而且正處在迅速增加的過程中。第二類是工農業生產耗能,其中的75%被用於各種加熱過程,比如鍊鋼和水泥製造等等。這部分能耗比較難以解決,但起碼從理論上講也不是不可能的。剩下的25%是生產過程中的耗電,這當然是可以被清潔能源替代的。 第三類是交通耗能,佔比32%。四大交通工具當中,火車的問題最容易解決,因爲鐵軌的位置是固定的,可以很方便地連接交流電網。事實上,如今遍佈中國的動車組用的全都是來自電網的高壓交流電,這部分能耗理論上完全可以用可再生能源來解決。但火車能耗只佔交通耗能的3%左右,汽車、輪船和飛機纔是大頭。這三種交通工具沒法使用交流電網,只能自帶能源,而它們的移動屬性對所帶能源的能量密度提出了很高的要求,汽油和柴油是目前最好的選擇。生物質燃料(比如玉米酒精)可以替代一部分,但這需要佔用寶貴的農田資源,發展潛力極其有限,因此目前交通領域的能耗有96.7%來自化石能源,這部分碳排放又很難通過碳捕捉技術被處理掉,所以交通領域被公認爲是實現碳中和的最大障礙。 世界上沒有十全十美的事情,於是很多行業都有屬於自己的“不可能三角”。金融行業的版本是資本自由流動、匯率穩定和貨幣政策獨立這三者之間不可兼得;醫療體系的版本是便宜、高效和服務好這三者不可兼得;電動汽車行業有點特殊,至少有三個不同的版本:續航、快充和廉價這三者不可兼得;續航、快充和安全這三者不可兼得;電網安全、出行自由和出行成本這三者不可兼得。 汽車電池的缺點是由它的物理化學性質所決定的,改進的空間非常有限。首先,汽油的能量密度是電池的幾十倍,這個差別對於固定放置的儲能電池來說也許不算什麼,但作爲車載電池來說可就太大了,這就是爲什麼電動車的續航能力很難提高的原因。更糟糕的是,燃油車的油箱越開越輕,電池的重量無論怎麼開都沒有變化,這就進一步拉大了兩者之間的續航差距。 氫是自然界含量最豐富的元素,同時也是最輕的元素。化石能源裏的氫含量越高,能量密度往往也就越大。人類從燒煤到燒油再到燒天然氣,既是能量密度不斷提高的過程,也是碳原子比例逐漸減少、氫原子比例逐漸增大的過程。順着這條路一直走下去,終點就是氫氣。純氫的質量能量密度是汽油的3倍,用氫替代汽油似乎是一件順理成章的事情。 核電站的安全維護需要達成三大目標,即反應堆停得下來,餘熱散得出去,以及放射性物質不擴散到環境中。第一個目標靠非能動的控制棒來實現,迄今爲止從沒出過問題。第三個目標靠結實的安全殼來實現,以前的核電站不重視這一點,但新建的第三代核電站在這方面做了改進,即使堆芯熔化也能控制得住。 最難解決的是第二個目標,即如何爲反應堆降溫,迄今爲止已發生過的3次重大核事故全都是因爲這個目標沒有實現而導致的。目前大部分核電站靠水來降溫,所謂能動技術就是用水泵把低處水池裏的水打到高處的反應堆裏面去,把熱量置換出來。但能動系統需要依靠柴油發動機來提供抽水的動力,萬一發動機出了故障就沒用了。以前的解決辦法就是增加能動設備的數量,從一開始的2套獨立系統增加到現在的4套,相當於加了3倍保險。這樣的設計保證了任何單一性質的系統故障都不會影響核電站的安全,但卻無法應對超出設計基準的偶發事件。比如福島事故就是因爲柴油發動機所處的地方海拔只有10米,結果被15米高的海嘯弄壞了,導致所有需要動力的降溫設備全部失效,最終釀成慘禍。 相比之下,非能動技術利用地球引力作爲動力,不需要人爲提供額外的動力源,不但設備簡化了,安全性也有了很大提高。比如國和一號核電站的水箱放在了安全殼的頂上,萬一出事的話水可以自動淋下來爲球殼降溫。不但如此,國和一號的所有放射性裝置全都被包裹在安全殼內,即使堆芯熔化了,放射性物質也不會擴散到環境中去。而這個鋼製的安全殼既是安全容器又是散熱器,隨着殼內溫度的升高,換熱效率也會不斷增加,這就相當於一個負反饋系統,進一步增加了反應堆的散熱能力。
一般的書,不敢起這麼裝逼的書名(老外專利,對不,哈哈)。 純偶然在書店的“框子”裏發現這本書,我其實就只是看看到底哪個中國人敢這麼裝逼。 然後...真香..定律。這是一本歷史書,回答了那個最古老的大問題,我們的終極問題... Where we come from!
書在大系統裏展現了中國人秉承祖先的遺訓,有自己的智慧。但到了執行環節加了西方的東西進去以後很容易的就會被利益驅使帶偏。未來中國團隊會在多個領域中展現自己的想法,特別是帶有系統性的認知領域,這本書在實際的操作層面上的基本上都是基於西方的東西。但這些問題一定是都會擺在那裏,指望西方拿出支撐未來人類文明的方向的東西,越來越不能指望。
說真的,書名有一點點標題黨。 看標題,我原本還以爲是個開腦洞的、帶科幻性質的書,結果書裏99%都是在講環保。我挺想給【一般】的評價,給【推薦】還是看在書裏有比較多的硬知識,而且都是相對前沿的。