假如沒有化石燃料

趙永春 王海冰

假如地球上沒有煤炭等化石燃料，或者至少沒有特別容易開采的化石燃料，世界會變成什么模樣？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)展進程中，快速進步時期之后，往往伴隨著大衰退。但到了19世紀，有限的土地面積所帶來的發(fā)展瓶頸不再是問題了。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：“歐洲這一次沒有衰退，因為我們有了煤炭?！?/p>

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

最先可以排除的是核能和太陽能光伏產(chǎn)業(yè)。說起太陽能的利用，人們可以輕而易舉地利用太陽輻射出的熱量來加熱空氣和水。但即使到了今天，太陽能的工業(yè)化利用對于人類科技來說，仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。在一個沒有化石燃料的世界中，太陽能可以被用來燒水、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。

我們再來看風力和水力。在海洋上，19世紀以前，風力驅(qū)動了絕大部分跨國貿(mào)易和探索發(fā)現(xiàn)的進行。在陸地上，人類使用風車和水磨的歷史也至少長達2 000年。在中世紀的歐洲，風車和水磨技術(shù)達到了新的高度。公元1600年左右，風車和水磨被用來碾谷物、鋸木材、鉆孔、打磨玻璃、榨油、磨碎石頭、采礦等。一些學者認為，正是這些為工業(yè)革命的爆發(fā)打下了堅實的基礎(chǔ)。

在工業(yè)革命期間，水力依然作為能源，驅(qū)動著工廠里的機器進行生產(chǎn)活動。直到1820年，燃煤蒸汽機提供的動力才取代了水力，成為驅(qū)動英國工業(yè)生產(chǎn)的主要能量來源。

水力機械時代

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

如今，有兩項技術(shù)可以解決這個難題。一個是邁克爾·法拉第等人研制出的用機械運動產(chǎn)生電力的方法。另一個是在19世紀晚期，工程師解決了電力遠距離輸送的問題。這兩項技術(shù)可以將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，并實現(xiàn)遠距離輸送，由此使水能變成支撐現(xiàn)代社會發(fā)展的主要能量來源。很顯然，在基于水能而非化石燃料作為主要能源的社會，人們應該朝著水力發(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？

忘記蒸汽機吧，這將是一個水力機械的時代。工業(yè)將最先從挪威或者瑞士的深山中起步，而不會是英國。在沒有可以輕易開采的化石燃料的情況下，經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，以及人口的增長都會放緩。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)，將會在經(jīng)濟發(fā)展上率先取得巨大的進步。

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一到兩個星期，不像現(xiàn)在，只要乘坐幾小時飛機就能抵達目的地。世界有可能會變得更加平等，因為沒有了蒸汽機，一些歐洲國家將很難建立起帝國。更重要的是，日益緊迫的氣候變化危機也不會出現(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現(xiàn)。我們傾向于認為，科技進步是必然的，卻不是絕對的。中國早在9世紀就開始使用焦煤煉鐵，但是工業(yè)革命卻沒有發(fā)生在中國。它發(fā)生在了英國，只不過是因為一些很特別的地理、社會、經(jīng)濟和文化因素恰好集中在了一起。

水力發(fā)電比火力發(fā)電更加復雜，即使它在前工業(yè)文明時代蓬勃發(fā)展，卻仍然被懷疑是否能驅(qū)動工業(yè)革命的發(fā)生。電能和相關(guān)的簡單技術(shù)相結(jié)合后，可以做很多事，如照明、供暖、煮飯、提供動力、制造肥料，甚至冶煉金屬。可惜的是，電能雖然可以使冶煉金屬對木炭的需求減半，卻無法完全取代木炭。因此，木材仍然是人類發(fā)展的一個限制條件。由于缺乏用來制作工具、鐵軌和機器的廉價鐵，加快工業(yè)化進程將會是一件非常困難的事。

想要通過水力發(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)時代之前，人類已經(jīng)可以建造大型水壩。舉個例子，1177年，法國的圖盧茲建成了一座400米長的大壩，用來驅(qū)動水磨坊。1888年，這座水磨坊變?yōu)榱艘粋€4兆瓦的水電站。

然而，在19世紀初期，我們需要建造2 500個這樣的大壩，才能為英國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個這樣的大壩。

但是你能用什么來建造它們呢？建筑用水泥和磚之所以變得便宜，是因為我們可以通過燃燒煤炭將石灰變?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法提供任何能量的。建造如此多的大壩，很可能會讓經(jīng)濟發(fā)展陷入停滯狀態(tài)。

必須開采化石燃料嗎？

如果沒有化石燃料，人類文明能發(fā)展成現(xiàn)在的高級工業(yè)化經(jīng)濟體嗎？希夫爾勒認為：“我們很難輕易得出結(jié)論，但是這個可能性確實很小?！?/p>

美國歷史學家彭慕蘭卻持樂觀態(tài)度，當然他認為經(jīng)濟會緩慢發(fā)展。但是很明顯在這一緩慢發(fā)展過程中仍有許多未知因素。地域性文明很容易因為遭遇流行病、饑荒、地震、火山爆發(fā)和戰(zhàn)爭等“天災人禍”而滅亡，其中火山爆發(fā)就毀滅了許多歷史上的文明。人類進入全球工業(yè)化社會的時間越晚，受災難襲擊而導致文明滅亡的概率就越大。

所有這些都暗示：無論文明從何處起步，開采化石燃料都是其發(fā)展的必要步驟。沒有能源，你不能改變?nèi)魏问虑?，能源是社會進步的必要條件。

在碳基生物生存的世界中，幾乎都會存在化石燃料?；蛟S有些生活在水中的外星生命不需要通過燃燒來發(fā)展他們的文明，或者一些文明是在沒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，那么全球變暖也許就不僅是人類獨有的問題，而是整個宇宙中使用化石燃料的文明所共同面臨的問題。有多少外星文明在他們計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？

美國賓夕法尼亞州立大學的詹姆斯·卡斯汀教授認為，盡管宇宙中有數(shù)不清的星球，但是我們目前依然沒有發(fā)現(xiàn)任何地外文明。這可能是因為地外文明在發(fā)展過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化，要么使他們滅絕了。

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

如果這個理論是正確的，那么每個星球?qū)嶋H上都為其居住者提供了一次機會，一個讓居住者轉(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會。作為人類，我們最好不要浪費自己的這次機會。