趙永春 王海冰

假如地球上沒(méi)有煤炭等化石燃料，或者至少?zèng)]有特別容易開采的化石燃料，世界會(huì)變成什么模樣？人類又該如何生存呢？

用什么代替化石燃料

在人類文明早期的發(fā)展進(jìn)程中，快速進(jìn)步時(shí)期之后，往往伴隨著大衰退。但到了19世紀(jì)，有限的土地面積所帶來(lái)的發(fā)展瓶頸不再是問(wèn)題了。希夫爾勒在《地下森林：能源系統(tǒng)與工業(yè)革命》一書中寫道：“歐洲這一次沒(méi)有衰退，因?yàn)槲覀冇辛嗣禾?。?/p>

毫無(wú)疑問(wèn)，一個(gè)沒(méi)有化石燃料、不依賴其提供能源的世界，無(wú)法向前發(fā)展得更遠(yuǎn)。我們現(xiàn)在確實(shí)擁有不少重要的其他種類的能源，但關(guān)鍵問(wèn)題是，有沒(méi)有一種能源可以不依靠高級(jí)技術(shù)就能被開發(fā)利用呢？

最先可以排除的是核能和太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)。說(shuō)起太陽(yáng)能的利用，人們可以輕而易舉地利用太陽(yáng)輻射出的熱量來(lái)加熱空氣和水。但即使到了今天，太陽(yáng)能的工業(yè)化利用對(duì)于人類科技來(lái)說(shuō)，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在一個(gè)沒(méi)有化石燃料的世界中，太陽(yáng)能可以被用來(lái)燒水、煮飯、取暖，但是想讓它成為支撐工業(yè)發(fā)展的能量之源，可能就行不通了。

我們?cè)賮?lái)看風(fēng)力和水力。在海洋上，19世紀(jì)以前，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)了絕大部分跨國(guó)貿(mào)易和探索發(fā)現(xiàn)的進(jìn)行。在陸地上，人類使用風(fēng)車和水磨的歷史也至少長(zhǎng)達(dá)2 000年。在中世紀(jì)的歐洲，風(fēng)車和水磨技術(shù)達(dá)到了新的高度。公元1600年左右，風(fēng)車和水磨被用來(lái)碾谷物、鋸木材、鉆孔、打磨玻璃、榨油、磨碎石頭、采礦等。一些學(xué)者認(rèn)為，正是這些為工業(yè)革命的爆發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在工業(yè)革命期間，水力依然作為能源，驅(qū)動(dòng)著工廠里的機(jī)器進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。直到1820年，燃煤蒸汽機(jī)提供的動(dòng)力才取代了水力，成為驅(qū)動(dòng)英國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的主要能量來(lái)源。

水力機(jī)械時(shí)代

假如沒(méi)有燃煤蒸汽機(jī)提供的動(dòng)力，工廠就需要依靠非常多的水力。為了減少運(yùn)輸成本，大部分工廠都不得不建在靠近港口或可航行的河流附近，但是沒(méi)有或缺乏水力資源的地區(qū)該怎么辦呢？

如今，有兩項(xiàng)技術(shù)可以解決這個(gè)難題。一個(gè)是邁克爾·法拉第等人研制出的用機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力的方法。另一個(gè)是在19世紀(jì)晚期，工程師解決了電力遠(yuǎn)距離輸送的問(wèn)題。這兩項(xiàng)技術(shù)可以將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送，由此使水能變成支撐現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的主要能量來(lái)源。很顯然，在基于水能而非化石燃料作為主要能源的社會(huì)，人們應(yīng)該朝著水力發(fā)電的方向發(fā)展。

然而，這樣真的可行嗎？

另一種生活

如果選擇了這一發(fā)展道路，我們最終將何去何從？

忘記蒸汽機(jī)吧，這將是一個(gè)水力機(jī)械的時(shí)代。工業(yè)將最先從挪威或者瑞士的深山中起步，而不會(huì)是英國(guó)。在沒(méi)有可以輕易開采的化石燃料的情況下，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，以及人口的增長(zhǎng)都會(huì)放緩。擁有豐富水力資源的地區(qū)，如斯堪的納維亞半島、加拿大、南美洲和非洲的部分地區(qū)，將會(huì)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展上率先取得巨大的進(jìn)步。

人類的生活節(jié)奏將變慢，比如，從倫敦到紐約需要在船上花費(fèi)一到兩個(gè)星期，不像現(xiàn)在，只要乘坐幾小時(shí)飛機(jī)就能抵達(dá)目的地。世界有可能會(huì)變得更加平等，因?yàn)闆](méi)有了蒸汽機(jī)，一些歐洲國(guó)家將很難建立起帝國(guó)。更重要的是，日益緊迫的氣候變化危機(jī)也不會(huì)出現(xiàn)。

多建水壩行不通

這是一幅美妙的景象，但是卻未必真的能實(shí)現(xiàn)。我們傾向于認(rèn)為，科技進(jìn)步是必然的，卻不是絕對(duì)的。中國(guó)早在9世紀(jì)就開始使用焦煤煉鐵，但是工業(yè)革命卻沒(méi)有發(fā)生在中國(guó)。它發(fā)生在了英國(guó)，只不過(guò)是因?yàn)橐恍┖芴貏e的地理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和文化因素恰好集中在了一起。

水力發(fā)電比火力發(fā)電更加復(fù)雜，即使它在前工業(yè)文明時(shí)代蓬勃發(fā)展，卻仍然被懷疑是否能驅(qū)動(dòng)工業(yè)革命的發(fā)生。電能和相關(guān)的簡(jiǎn)單技術(shù)相結(jié)合后，可以做很多事，如照明、供暖、煮飯、提供動(dòng)力、制造肥料，甚至冶煉金屬?？上У氖牵娔茈m然可以使冶煉金屬對(duì)木炭的需求減半，卻無(wú)法完全取代木炭。因此，木材仍然是人類發(fā)展的一個(gè)限制條件。由于缺乏用來(lái)制作工具、鐵軌和機(jī)器的廉價(jià)鐵，加快工業(yè)化進(jìn)程將會(huì)是一件非常困難的事。

想要通過(guò)水力發(fā)電獲得更多的能量，比在火力發(fā)電的情況下難得多。在工業(yè)時(shí)代之前，人類已經(jīng)可以建造大型水壩。舉個(gè)例子，1177年，法國(guó)的圖盧茲建成了一座400米長(zhǎng)的大壩，用來(lái)驅(qū)動(dòng)水磨坊。1888年，這座水磨坊變?yōu)榱艘粋€(gè)4兆瓦的水電站。

然而，在19世紀(jì)初期，我們需要建造2 500個(gè)這樣的大壩，才能為英國(guó)提供等同于其用燃煤獲得的能量。為了獲得1850年消耗燃煤所獲得的同等能量，我們還需要建造8 000個(gè)這樣的大壩。

但是你能用什么來(lái)建造它們呢？建筑用水泥和磚之所以變得便宜，是因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)燃燒煤炭將石灰變?yōu)樗嗪蜔拼u塊。建造水力發(fā)電用的大壩需要大量的人力、物力和能量，而且大壩在建造好之前是無(wú)法提供任何能量的。建造如此多的大壩，很可能會(huì)讓經(jīng)濟(jì)發(fā)展陷入停滯狀態(tài)。

必須開采化石燃料嗎？

如果沒(méi)有化石燃料，人類文明能發(fā)展成現(xiàn)在的高級(jí)工業(yè)化經(jīng)濟(jì)體嗎？希夫爾勒認(rèn)為：“我們很難輕易得出結(jié)論，但是這個(gè)可能性確實(shí)很小。”

美國(guó)歷史學(xué)家彭慕蘭卻持樂(lè)觀態(tài)度，當(dāng)然他認(rèn)為經(jīng)濟(jì)會(huì)緩慢發(fā)展。但是很明顯在這一緩慢發(fā)展過(guò)程中仍有許多未知因素。地域性文明很容易因?yàn)樵庥隽餍胁?、饑荒、地震、火山爆發(fā)和戰(zhàn)爭(zhēng)等“天災(zāi)人禍”而滅亡，其中火山爆發(fā)就毀滅了許多歷史上的文明。人類進(jìn)入全球工業(yè)化社會(huì)的時(shí)間越晚，受災(zāi)難襲擊而導(dǎo)致文明滅亡的概率就越大。

所有這些都暗示：無(wú)論文明從何處起步，開采化石燃料都是其發(fā)展的必要步驟。沒(méi)有能源，你不能改變?nèi)魏问虑椋茉词巧鐣?huì)進(jìn)步的必要條件。

在碳基生物生存的世界中，幾乎都會(huì)存在化石燃料?；蛟S有些生活在水中的外星生命不需要通過(guò)燃燒來(lái)發(fā)展他們的文明，或者一些文明是在沒(méi)有氧氣存在的大氣環(huán)境中繁榮發(fā)展的，但我們現(xiàn)在還很難想象他們是如何做到的。

如果化石燃料是發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)文明的關(guān)鍵點(diǎn)，那么全球變暖也許就不僅是人類獨(dú)有的問(wèn)題，而是整個(gè)宇宙中使用化石燃料的文明所共同面臨的問(wèn)題。有多少外星文明在他們計(jì)劃使用足以支撐他們需求的清潔能源之前，就已經(jīng)破壞了他們的星球？或者在此之前就停用了化石燃料？或者兩者兼有？

美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)的詹姆斯·卡斯汀教授認(rèn)為，盡管宇宙中有數(shù)不清的星球，但是我們目前依然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何地外文明。這可能是因?yàn)榈赝馕拿髟诎l(fā)展過(guò)程中遇到了某些瓶頸，這些瓶頸要么使他們的智慧生命停止了進(jìn)化，要么使他們滅絕了。

當(dāng)化石燃料漸漸變得不像原來(lái)那樣易于開采，一個(gè)文明在其知識(shí)和原料沒(méi)有耗盡之前，會(huì)有一個(gè)短暫的“窗口期”來(lái)發(fā)展更穩(wěn)定、高效和清潔的能源，以重建文明。如果沒(méi)有趕在知識(shí)和原料耗盡前成功，那么一切就太晚了。

如果這個(gè)理論是正確的，那么每個(gè)星球?qū)嶋H上都為其居住者提供了一次機(jī)會(huì)，一個(gè)讓居住者轉(zhuǎn)變能源利用方式，開發(fā)更穩(wěn)定、高效和清潔的能源的機(jī)會(huì)。作為人類，我們最好不要浪費(fèi)自己的這次機(jī)會(huì)。