目錄
第1部分：能量的故事
第2部分：汽車的故事
第3部分：特斯拉的故事
第1部分：能量的故事
能量非常重要。沒有能量，我們是這樣的：
但是能量到底是什么？字典對“能量”的定義是：“物質(zhì)做功的能力”。而字典對“功”的定義是：“力克服阻礙或?qū)е路肿幼兓淖饔谩薄蓚€(gè)定義結(jié)合起來，“能量”就是：“物質(zhì)和輻射的屬性，體現(xiàn)為施加力來克服阻礙或?qū)е路肿幼兓哪芰Α薄?/span>
這種解釋也太乏味了，我們不妨將其定義為“能讓事物干事的東西”。
但是能量的詭譎之處就在于“能量守恒定律”的存在，該定律表示，能量無法創(chuàng)造或者消滅，只能傳遞，或從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式。由于每種生物都需要能量才能做事，但又不能自己制造能量，因此我們都別無選擇，只能從別處“盜取”能量。
幾乎所有地球生物使用的能量最初都是來自太陽(2)。太陽的能量是形成刮風(fēng)下雨的來源，并為地球生物的總和——生物圈提供動(dòng)力。
焦耳是能量的通用單位，1焦耳就是1牛頓的力使物體移動(dòng)1米的距離所用的能量(3)。 雖然太陽的能量能為任何動(dòng)物提供光和熱，但在體內(nèi)為我們提供動(dòng)力的能量最初是太陽給予植物的，這些能量正是通過植物進(jìn)入了生物圈。
食物就是這樣產(chǎn)生的——植物知道如何吸收太陽的能量并將其轉(zhuǎn)化成食物。
從此天下大亂，生物們開始相互殘殺，以盜取對方的能量。
我們使用“食物鏈”這個(gè)虛偽的委婉語來指代這個(gè)殺害/盜取循環(huán)，用“食用”來指代“盜取其他生物的能量并將其殺害”。“捕食者”是一個(gè)總是喜歡奪取其他生物的能量的家伙，而“被捕食者”則是被其他生物欺負(fù)并奪取其能量的可憐蟲。植物是唯一謹(jǐn)守規(guī)則的無辜者，但這也是因?yàn)樗鼈冇刑栕龈傻祟悇t是主宰生物圈的黑社會老大，對其他任何生物都毫不客氣，隨時(shí)予取予求。這并不是一個(gè)多好的系統(tǒng)，但運(yùn)轉(zhuǎn)順暢。
在很長的時(shí)期里，這一切都運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但最近幾十萬年，人類開始意識到：把新能量吸收到身體里確實(shí)很不錯(cuò)，但再把這些能量用出去可就讓人不爽了：消耗大量能量去跑步或做事當(dāng)然沒有安然閑坐、把能量留在身體里那么愜意。因此人類變聰明了，開始想辦法將能量從其他生物體內(nèi)取出為自己做事，這樣，人類既能獲取它們的能量，又能食用它們。有時(shí)這種方法有些下流：
但能量并非僅存在于生物體內(nèi)。我們身邊就漂著能量在不停旋轉(zhuǎn)、跳躍，因此人類發(fā)明了“科技”這種概念，想出了利用身邊這些能量的方法。他們制造了風(fēng)車，可以在風(fēng)吹過時(shí)盜取其能量，并將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能來碾磨食物。他們建造了帆船，可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成可控制的帆船動(dòng)能。水吸收了太陽的輻射能，并在蒸發(fā)時(shí)將其轉(zhuǎn)化成重力勢能，然后在下雨天雨水流過大地時(shí)轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，而人類便由此抓住機(jī)會建造了水車和水壩來獲取能量。
但人類發(fā)明的最偉大的能量盜取技術(shù)是燃燒。對于風(fēng)或水，你只能在其經(jīng)過時(shí)獲取動(dòng)能，但當(dāng)你學(xué)會燒東西之后，你就能將一個(gè)吸收了多年能量的物體，一次性把它的能量釋放出來。這就是能量的爆發(fā)。
他們將這種爆發(fā)稱為火，因?yàn)榛甬a(chǎn)生的能量是熱能和光能這種對人類有用的形式，因此燃燒物體成為了一種普遍的行為。
馴服猛獸
我們已經(jīng)學(xué)會了如何利用風(fēng)和水的能量，能夠駕馭它們并將其轉(zhuǎn)化成動(dòng)力來用，但在面對能量最強(qiáng)大的火時(shí)，除了在旁邊取取暖，做點(diǎn)吃的，獲得一些普通的福利，我們并沒有真正想出什么利用火的方法。火就是一頭猛獸，還沒有人能駕馭它。
但后來，突破口出現(xiàn)了。這個(gè)突破口就是蒸汽。
火能很難駕馭，但如果將其傳導(dǎo)到水中，就會讓水分子越來越躁動(dòng)不安，到處沖撞，到最后這些水分子將會完全失控并開始躍出水面，借助下面熊熊烈火的動(dòng)力向上蒸發(fā)。你就這樣將原來不知如何直接駕馭的火的熱能成功轉(zhuǎn)化成了可以控制的強(qiáng)力蒸汽。
有了蒸汽動(dòng)力作為工具，18世紀(jì)的發(fā)明家們掀起了一場創(chuàng)新風(fēng)暴。他們終于掌握了可以真正用來做事的能量，這開啟了各種可能性。突破又引發(fā)了更多的突破，到18世紀(jì)末19世紀(jì)初，這一系列突破到達(dá)高潮——蒸汽機(jī)橫空出世，這項(xiàng)發(fā)明被稱為人類歷史上最具影響力的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
請想象水壺?zé)_時(shí)嘯叫的樣子。如果不讓蒸汽從壺嘴里向外噴，而是將壺嘴連接到一根管子上，再通過這根管子將噴發(fā)的蒸汽導(dǎo)引排放到一個(gè)空的汽缸之中。蒸汽進(jìn)出汽缸的過程，便會推動(dòng)汽缸中的“活塞”有力地前后運(yùn)動(dòng)。這是以高度簡化的方式說明蒸汽機(jī)的工作原理。在不同的交通工具上，活塞的前后運(yùn)動(dòng)可以做不同的事。例如，在機(jī)車中，把活塞連接到一個(gè)連桿上，其前后運(yùn)動(dòng)就會會推動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)：
利用蒸汽機(jī)，人類將帆船升級成了汽船，將畜力車升級成了機(jī)動(dòng)車。在工廠中，人們也利用蒸汽來工作，將水車換成了效率高得多的汽輪機(jī)。
由于人類具備了一種新的能力，能以快得多的速度運(yùn)輸更多的貨物和材料，而且運(yùn)輸?shù)木嚯x也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過從前，接收這些貨物和材料的工廠也擁有前所未有的高效率，因此工業(yè)革命全面爆發(fā)！人們常說工業(yè)革命是由蒸汽所推動(dòng)，但蒸汽其實(shí)只是媒介——從燃燒中被動(dòng)受益了數(shù)十萬年之后，我們終于馴服了火這頭猛獸，因此工業(yè)革命其實(shí)是由火推動(dòng)的。
挖到寶藏
調(diào)教好了火就意味著人們現(xiàn)在需要比以前多得多的東西用來燃燒。在人類歷史的大部分時(shí)期，當(dāng)人們想要燒火時(shí)，就會去找木頭——這很容易。然而，到了19世紀(jì)，由于我們對燃燒產(chǎn)生了新的需求，木頭已經(jīng)完全不夠用了。
我們知道還有其他東西也可以燒——在英國，作為對木頭的補(bǔ)充，人們常常燒一種他們在水邊找到的巖石狀黑色物質(zhì)。他們稱之為煤。
問題是，不同于木頭，英國大多數(shù)煤并不是裸露在地表，而是藏在地下。工業(yè)革命開始后，英國就開始挖煤，因?yàn)樗麄儗⑿枰罅康拿骸ｋS著工業(yè)革命在歐洲和北美蔓延，歐洲人和美洲人也開始挖煤，因?yàn)樗麄兺瑯有枰罅康拿骸?/span>
隨著大家都開始挖煤，他們又找到了別的東西。他們在孔隙中發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在稱為天然氣的可燃?xì)怏w，還在油層中發(fā)現(xiàn)了我們現(xiàn)在稱為原油的黑色黏稠可燃液體。原來，人類一直沒發(fā)現(xiàn)自己的腳底下就藏著一個(gè)密封的巨大可燃能量寶藏。這就像狗在林子里挖坑埋骨頭，卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)滿是豬肉的地洞。
找到一地洞豬肉的狗會怎么做？它會停下來謹(jǐn)慎思考如何處理，或者考慮健康方面的后果嗎？呵呵，它只會大快朵頤。它想都不會去想，直接大吃特吃。
整個(gè)19世紀(jì)，煤礦和石油鉆塔到處都是。這種新型能量來源的使用推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的起飛，同時(shí)也有力促進(jìn)了創(chuàng)新，神奇的新技術(shù)隨之產(chǎn)生，電力革命到來了。
像蒸汽機(jī)技術(shù)一樣，電力革命也應(yīng)歸功于數(shù)百年來眾多創(chuàng)新者的共同努力，但這次革命最終到19世紀(jì)80年代才集中爆發(fā)。時(shí)至今日，這場革命可能仍是人類歷史上最重要的技術(shù)變革，在這場變革中，電將燃燒的無序能量轉(zhuǎn)化成一種高度可控且用途極其豐富的能量形式——電能。利用蒸汽作為主要媒介，所有燃燒的能量都能通過井井有條的線網(wǎng)進(jìn)行長途傳輸，輸送到住宅和商業(yè)建筑，呆萌在插座中隨時(shí)供用戶使用。電能幾乎可以轉(zhuǎn)化成任何能量——這種能量可以用來燒水，將水冷凍成冰，為房間提供照明，或者撥打電話。如果說蒸汽是馴服了猛獸，那電力就是將這頭猛獸變成了神通廣大的忠仆，永遠(yuǎn)聽候我們的調(diào)遣。人類在歷史上首次掌握了能量的開關(guān)。
就在這一切正在發(fā)生的時(shí)候，另一場革命已經(jīng)起步。那時(shí)，火已經(jīng)在為輪船、火車、工廠甚至最新、最神奇的電力提供能量，但個(gè)人交通還停留在1775年，仍由草料提供能量，不過19世紀(jì)后期的人類已經(jīng)知道可以改善這種狀況。如果用火給馬這種動(dòng)物提供能量，那它一定會抓狂，于是人類再次開始創(chuàng)新，幾十年后，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸里充滿火焰的巨大的，金屬的馬兒們便到處都是了。
隨著煤、石油和天然氣激發(fā)出了前所未有的創(chuàng)新，它們引發(fā)的新技術(shù)浪潮催生了空前龐大的燃料需求，這又進(jìn)一步刺激了挖掘者們的野心。一些公司以日益擴(kuò)大的規(guī)模源源不斷地挖掘、吸取和抽取地下的能源寶藏（如約翰·D·洛克菲勒創(chuàng)立的標(biāo)準(zhǔn)石油公司），成為世界上最大的土豪企業(yè)。人類從此成為地球上最幸運(yùn)的群體，隨著人類開始挖掘取之不盡的地下寶庫，一個(gè)新的世界拉開了帷幕。。
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讓我們回到現(xiàn)代吧。
用地下燃料為世界提供能源已經(jīng)是兩百多年前的創(chuàng)新成果了。。但在2015年的今天，這還是人類獲取能量的主要方法如圖:
我們還是可以用狗來比喻——如果有什么好吃的，它們往往根本停不下來，并且也沒有其他的因素在作怪 。現(xiàn)代關(guān)于能源的爭論歸根結(jié)底就是：狗是仍可以在地洞里享受還是因?yàn)槟伒冒l(fā)慌或豬肉吃光而沒法享受了？
——其實(shí)這也是個(gè)問題，因?yàn)樽詮恼业降囟粗螅纳眢w長得越來越大，即使走出洞外，它也根本沒法滿足自己已經(jīng)養(yǎng)大了的胃口。
你可能已經(jīng)注意到，討論這個(gè)狀況的人非常多，他們觀點(diǎn)非常多，理由非常多，說到的東西也非常多。有些人說的很實(shí)在，但也有很多人要么是不知所云，要么是討論時(shí)別有用心。這使得一個(gè)本來就非常復(fù)雜麻煩毛病多的主題愈發(fā)讓人困惑了。
所以我們需要梳理一下到底發(fā)生了什么。
首先，化石燃料究竟是什么，它們來自哪里？
化石燃料之所以叫化石燃料，是因?yàn)樗鼈兪枪派锏倪z體。此處的“古代”橫跨很長的一段時(shí)期。形成當(dāng)今化石燃料的最古老的生物生活在前寒武紀(jì)，也就是陸地上出現(xiàn)動(dòng)植物之前，要不是成為化石，這些生物本來會成為海洋藻類。人們往往以為化石燃料是由恐龍形成的，但其實(shí)汽油中的恐龍成分都來自最近幾億年（比較靠后的一段時(shí)期），而且所占比例很少。化石燃料中占最大比例的是生活在石炭紀(jì)（時(shí)間跨度為5000萬年，大約結(jié)束于3億年前）的植物、動(dòng)物和藻類，在這段時(shí)期，地球上有很多面積巨大、深度較淺的沼澤。這些沼澤非常重要，因?yàn)樗梢宰屗劳龅纳锏玫奖４妗Ｈ绻锼涝谝话愕牡胤剑蜁癄€而不會成為化石燃料。一旦在沼澤中死亡并沉到底部，石炭紀(jì)生物往往就會迅速被沙土覆蓋，帶著原封未動(dòng)的能量埋在地下。
幾億年后，這些有機(jī)體都在高溫高壓條件下受到擠壓，轉(zhuǎn)化成富含能量的固體、液體或氣體，即煤、石油和天然氣。下面的藍(lán)框文字簡要梳理了化石燃料的基本情況：
化石燃料事實(shí)梳理框
煤，是一種在稱為“煤層”的地層中發(fā)現(xiàn)的黑色沉積巖，在三種化石燃燒中價(jià)格最便宜、儲量最豐富，幾乎全部用于發(fā)電。它也是二氧化碳排放的罪魁禍?zhǔn)祝a(chǎn)生相同熱量時(shí)，煤排放的二氧化碳比石油多30%，與天然氣相比則多出一倍左右。美國擁有世界煤藏總量的22%，在所有國家中位居首位，美國之于煤就如同沙特阿拉伯之于石油。然而，目前中國已經(jīng)成為世界最大的煤炭消費(fèi)國——近年來全世界燒掉的煤有一半以上都集中在中國。
石油，又稱為原油，是一種黏稠的黑色液體，常見于地下深處的油層。原油抽取出來后，便會進(jìn)行精煉，在這一過程中人們會利用沸點(diǎn)的不同對其進(jìn)行分離，得到各種不同的物質(zhì)。以下是2014年美國每桶石油的典型分離結(jié)果：
44.9%為汽車用汽油
29.8%為燃料油和柴油
13.8%為蠟、合成橡膠和塑料等其他產(chǎn)品
9.5%為航空煤油（煤油）
2.0%為瀝青
美國目前是世界最大的石油消費(fèi)國，消耗掉了全球20%以上的石油，消費(fèi)量約是第二大消費(fèi)國的兩倍。美國還是世界三大石油生產(chǎn)國之一，與沙特阿拉伯和俄羅斯并列，三國的石油產(chǎn)量大致相同。
天然氣，是地下石油在超高溫條件下蒸發(fā)形成的產(chǎn)物，見于地下孔隙中，常常鄰近石油儲藏層。作為三種化石燃料中“最清潔的能源”，它被用作爐灶燃料，或者用于室內(nèi)取暖（如果不采用電力或石油取暖），并且是主要的電力來源之一（約占美國電力的20%）。天然氣的使用比重正在日益上升，目前幾乎占世界能源的四分之一。天然氣比重上升的原因之一是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種從地球提取天然氣的新方法，即“水力壓裂法”，這種方法利用水、沙和化學(xué)物質(zhì)的混合物將富含天然氣的頁巖上壓出裂縫，使天然氣得以釋放。這種方法非常高效，但由于存在一些嚴(yán)重的環(huán)境問題，因此也存在一定的爭議——此視頻很好地說明了這個(gè)問題。
至于人們究竟為什么認(rèn)為化石燃料會造成問題，我們將重點(diǎn)探討最常見的兩條原因：
第1條：氣候變化確實(shí)是個(gè)問題
先不管各有關(guān)部門、專家和各CEO們的說法，請關(guān)注三項(xiàng)事實(shí)：
事實(shí)1：燃燒化石燃料使得大氣中的二氧化碳含量上升
在探討數(shù)據(jù)之前，請首先思考一個(gè)問題——為什么燃燒化石燃料會釋放二氧化碳？
答案非常簡單：燃燒是光合作用的反向過程。
植物在生長過程中通過光合作用制造養(yǎng)分。按照最簡化的描述，光合作用過程中，植物從空氣中吸收二氧化碳并從太陽吸收光能，將二氧化碳分解為碳（C）和氧氣（O2）。植物留下碳，并將氧氣作為廢產(chǎn)物釋放。太陽的光能作為化學(xué)能儲存在植物體內(nèi)，可供植物使用。
因此，木頭實(shí)際上是一個(gè)“碳塊”，內(nèi)部儲存著化學(xué)能。
木頭燃燒就是光合作用的反向過程。通常情況下，空氣中的氧會與木頭中的碳分子擦肩而過，因此樹木一般不會著火。但當(dāng)氧分子運(yùn)動(dòng)速度足夠快時(shí)，它就會撞進(jìn)木頭的碳分子，兩者會結(jié)合在一起，然后氧和碳會重新組合成二氧化碳。這種結(jié)合會釋放出化學(xué)能，進(jìn)而撞上附近的其他氧分子，導(dǎo)致它們速度加快，當(dāng)它們運(yùn)動(dòng)速度足夠快時(shí)，便會與木頭的其他碳分子結(jié)合在一起，進(jìn)而釋放更多的化學(xué)能。這會導(dǎo)致一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這時(shí)木頭就會著火。因此木頭燃燒就是木頭中的碳分子與空氣中的氧分子結(jié)合并釋放二氧化碳的過程。
當(dāng)然，燒木頭的人完全不關(guān)心這個(gè)過程——他們關(guān)心的是這種二氧化碳形成過程中釋放的能量。木頭中儲存的所有化學(xué)能的釋放會產(chǎn)生充滿光和熱的燦爛火焰。樹木多年靜靜地吸收碳分子和太陽能，然后會在燃燒中一次性爆發(fā)，將碳和太陽能釋放回自然界。
換句話說，光合作用只是從大氣中將碳和太陽能綁架回來，在這兩者困作人質(zhì)多年后，燃燒會將其釋放，碳重新組合，以二氧化碳的形式爆發(fā)出來，而太陽能則以火的形式發(fā)散出來，這意味著火本質(zhì)上只是密封的太陽能。
但燃燒木頭釋放二氧化碳并不會影響大氣碳含量。為什么？因?yàn)閷⒁尫诺奶贾熬褪窃诖髿饫锏模词鼓銢]把木頭點(diǎn)著，它也很可能會分解，最終將碳釋放回自然界。木頭中的碳只是暫時(shí)的人質(zhì)，碳通過燃燒釋放幾乎沒什么影響。
碳從大氣流入植物和動(dòng)物，進(jìn)入大地和水，然后又從這些事物中釋放回大氣，這就是所謂的碳循環(huán)。在任何時(shí)間點(diǎn)，地球的動(dòng)態(tài)碳循環(huán)都存在一定的碳含量。燃燒木頭不會改變該含量，因?yàn)樘佳h(huán)“預(yù)期”這些碳會在大地、水或空氣中流轉(zhuǎn)。
但有時(shí)，循環(huán)中會有少量的碳長期泄漏到循環(huán)之外，這是因?yàn)橹参锘騽?dòng)物死亡后由于某種原因并未像平常那樣腐爛。相反，它們還沒來得及腐爛并將碳釋放回碳循環(huán)，便被埋到了地下。隨著時(shí)間的推移，此類泄漏的碳逐漸累積。現(xiàn)在，地球化石燃料已經(jīng)累積了大量泄漏的碳——這些碳很早以前就開始被永久作為人質(zhì)，而且碳循環(huán)也預(yù)期它們不會參與自己的標(biāo)準(zhǔn)流程。
你必須牢記，當(dāng)人類發(fā)現(xiàn)地下這些被綁架的碳時(shí)，對他們來說，碳不是關(guān)注重點(diǎn)。他們關(guān)注的是歷經(jīng)3億年形成、密集儲存著太陽能的無限能源寶藏，這是數(shù)以萬億計(jì)能量原封未動(dòng)的太古植物，而由于沒有法律保護(hù)此類石炭紀(jì)植物資產(chǎn)，人類可以將其全部攫取。這是有史以來規(guī)模最大的能量盜取。
我們毫不客氣地盜取地下寶藏時(shí)，一點(diǎn)都不曾擔(dān)心這樣一個(gè)事實(shí)：提取此類能量也意味著是在攫取最早在前寒武紀(jì)就埋藏地下的碳，由于火車需要燃料，汽車需要?jiǎng)恿Γㄖ枰┡虼四芰康恼T惑無法抵擋。
這些能量產(chǎn)生了巨大影響，人類現(xiàn)在能享受高大上的生活正是要?dú)w功于它們。但是這些碳分子也產(chǎn)生了巨大的影響。
自1958年起，科學(xué)家Charles Keeling開始在夏威夷莫納羅亞山的一座觀測站上測量大氣中二氧化碳的含量。目前測量仍在繼續(xù)。其結(jié)果如圖：
上升的鋸齒形是由于每年夏季植物吸收二氧化碳導(dǎo)致含量下降，而冬季葉子枯死又導(dǎo)致含量再次上升。但總體趨勢清晰無疑。為了從更大的時(shí)間背景探討這一問題，科學(xué)家們利用冰層鉆探技術(shù)采集了過去40萬年二氧化碳含量的精確數(shù)據(jù)。以下就是他們?nèi)〉玫难芯拷Y(jié)果：
因此現(xiàn)在大氣二氧化碳含量不再是0.02%或0.03%，而是0.04%，并且可能正在向0.05%乃至更高的水平邁進(jìn)。但我們先不作任何判斷。我們知道的就是第1項(xiàng)事實(shí)，它說明了二氧化碳含量正在快速上升。
事實(shí)2：隨著大氣CO2 含量上升，溫度也隨之上升
科學(xué)家挖掘出的冰芯不僅揭示了以前的二氧化碳含量，還揭示了以前的溫度情況。其結(jié)果如下：
不難發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)聯(lián)。原因非常簡單——二氧化碳是一種溫室氣體。現(xiàn)實(shí)中溫室的工作原理是，玻璃可讓太陽能射入溫室，然后又將其作為熱能大量儲存在室內(nèi)。大氣中存在少量可以起到相同作用的化學(xué)物質(zhì)，它們可讓光線射入，然后擋住部分從地面反射回太空的光線，使地球表面變暖。
火星平均溫度為-55oC，比較恐怖，但金星可就真稱得上是地獄了——平均溫度高達(dá)462oC。沒有哪個(gè)行星比金星更恐怖了。為什么？因?yàn)槎趸肌；鹦谴髿鈱颖鹊厍蛳”〉枚啵虼颂柲芎苋菀滋右荩鹦谴髿鈱右竦枚啵涠趸际堑厍虻?00倍，因此儲存了大量的熱量。水星比金星更靠近太陽，但沒有大氣層，因此溫度低于金星。在白天，水星幾乎和金星一樣熱，但在夜晚它會變得非常寒冷，而金星在夜晚還是和白天一樣熱，因?yàn)闊崃坑谰脙Υ嬖诤窈竦拇髿鈱又小?/span>
所以說，大氣二氧化碳增加會導(dǎo)致溫度上升是有道理的，但是會上升多少？與工業(yè)化以前的平均溫度相比，目前的平均溫度上升了將近1oC。但由于二氧化碳含量持續(xù)上升，很多科學(xué)家預(yù)計(jì)溫度也會持續(xù)上升。政府間氣候變化專門委員會（UN-supported Intergovernmental Panel on Climate Change IPCC）是由來自多國的1300名獨(dú)立科學(xué)家組成的專家組，該委員會發(fā)表了一份報(bào)告，其中列舉了大量獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室對溫度的預(yù)測。此類實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為，如果不采取行動(dòng)改變目前的二氧化碳排放趨勢，將會出現(xiàn)以下情形：
有少數(shù)人認(rèn)為這種預(yù)測太過夸張，他們指出，根據(jù)一種廣泛接受的理論，由于一種“反饋”環(huán)路的作用，大氣中的水蒸氣會放大碳排放的影響，在這種回路中，二氧化碳增加所導(dǎo)致的溫度小幅上升會增加水的蒸發(fā)，由于水蒸氣也是一種溫室氣體，因此會導(dǎo)致地球表面變暖，而這又會進(jìn)一步增加水的蒸發(fā)，如此循環(huán)不息。如果沒有這種“反饋”環(huán)路，二氧化碳排放導(dǎo)致的溫度上升將會減少2-3倍。然而即使是最強(qiáng)硬的質(zhì)疑者通常也認(rèn)同，二氧化碳排放的確會導(dǎo)致溫度上升。
政府間氣候變化專門委員會 (IPPC) 還估計(jì)，二氧化碳含量和溫度的變化有90%以上可能都是人類活動(dòng)所導(dǎo)致（呃類似于說，90%以上的暴風(fēng)雨可能都是云層活動(dòng)所導(dǎo)致）。那么現(xiàn)在問題來了——溫度發(fā)生多大的變化才會讓一切變得一團(tuán)糟？
事實(shí)3：溫度不必發(fā)生很大的變化就能讓一切變得一團(tuán)糟
18000年前，全球溫度約比20世紀(jì)平均溫度低5oC。這讓加拿大、斯堪的納維亞以及英國和美國的一半地區(qū)覆蓋在半英里厚的冰層之下。這就是5oC的威力。
(圖)
1億年前，溫度比現(xiàn)在高6-10oC，南北極都有棕櫚樹，整個(gè)地球都不存在永久冰，海平面比現(xiàn)在高200米，那時(shí)出現(xiàn)了小短手同學(xué)：
因此，目前我們處于一個(gè)不太大的生存區(qū)間內(nèi)，并且可能要想方設(shè)法留在這個(gè)區(qū)間里：
而且，實(shí)際情況比表面印象更加脆弱。首先，平均溫度無需“災(zāi)難性上升”便能導(dǎo)致災(zāi)難，因?yàn)槠骄鶞囟戎灰仙?oC，最高溫度就會上升很多。58oC這樣的異常高溫天氣只要出現(xiàn)一天，地球上的大多數(shù)農(nóng)作物和動(dòng)物就會滅絕。其次，因?yàn)橐粋€(gè)行星總體溫度可以一直低到絕對零度：-273oC，所以5oC的變化雖然足以使北半球覆蓋在冰的海洋之下，但實(shí)際上僅是約1.5%的溫度浮動(dòng)，更不用說10%這樣的浮動(dòng)會帶來什么后果。我們只要將我們的溫度生存區(qū)與整體溫度范圍進(jìn)行對比，就會明白我們習(xí)慣的世界之所以還是現(xiàn)在的樣子，只是因?yàn)楦鞣N條件處于一種非常特殊與微妙的平衡狀態(tài)。
如上所述，目前平均溫度正在緩慢上升，與工業(yè)化以前的平均溫度相比即將超出1oC（政府間氣候變化專門委員會表示目前上升0.86oC）。關(guān)于溫度上升到多少才會導(dǎo)致真正的劇烈變化，科學(xué)家們還爭議著。最近20年，100多個(gè)國家都已經(jīng)同意要努力將全球溫度上升幅度控制在2oC以內(nèi)，但人們對此還存在各種不同觀點(diǎn)。關(guān)于溫度上升2oC的影響，我在研究過程中接觸到的有些可靠消息認(rèn)為，2o的上限過低，我們可以安全承受更大的溫度上升幅度，而其他消息來源則認(rèn)為，2o的目標(biāo)太高，我們低估了溫度變化2oC導(dǎo)致的災(zāi)難會有多嚴(yán)重。關(guān)于我們能否將溫度變化控制在2oC以內(nèi)，我也接觸到了各種不同的觀點(diǎn)——有些人認(rèn)為，如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)南拗疲覀兡軐囟茸兓刂圃?oC以內(nèi)；而其他人則認(rèn)為沒有辦法將溫度變化控制在2oC以內(nèi)，因?yàn)樯仙齽蓊^已經(jīng)足夠強(qiáng)大，即使未來幾年我們停止產(chǎn)生碳排放，地球仍然會繼續(xù)變暖，溫度上升幅度將超過2oC。
那我們應(yīng)該怎么搞？
我們今天的目標(biāo)并非研究這些爭論，找出真理，因?yàn)闆]有人能給出肯定的答案。我們不會討論具體的問題，海平面、污染、暴風(fēng)雨或者視頻里那只由于冰山融化而超悲慘的北極熊>。<>
三項(xiàng)事實(shí)最終可簡化為一句話：
好吧。但是我們也不要排斥質(zhì)疑者。我們可以將其修改成一種留有充分質(zhì)疑空間的結(jié)論：
如果我們繼續(xù)按照現(xiàn)在的規(guī)模燃燒化石燃料，情況可能很快就會真的變得一團(tuán)糟。
請牢記以上結(jié)論，接下來我們將探討人們對于化石燃料的第二大顧慮：
第2條：化石燃料有時(shí)盡
到目前為止，我每每提到化石燃料儲量，也就是地下那片能量海洋時(shí)，多次用到了“取之不盡”這個(gè)詞，因?yàn)檫@是19世紀(jì)時(shí)它給人們的感覺，而且即便是現(xiàn)在，當(dāng)你了解到地下仍有多少化石燃料等待開采時(shí)，它往往也會給你這樣的感覺。但實(shí)際上，地球的化石燃料儲量并非取之不竭，而是“天長地久有時(shí)盡”。
化石燃料何時(shí)耗盡是一個(gè)復(fù)雜而模糊的問題。你可以在類似這樣的網(wǎng)站上看到類似這樣的報(bào)告，如下的圖表顯示，如果我們繼續(xù)保持現(xiàn)狀，化石燃料耗盡的日子就不太遠(yuǎn)了：
而且，你還可以在此類網(wǎng)站上看到《中情局世界概況》（CIA World Factbook），該文件指出，當(dāng)石油和天然氣耗盡時(shí)，煤炭使用將會增加，因此我們實(shí)際擁有的時(shí)間更少：
其他網(wǎng)站則指出，以上網(wǎng)站上引用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)都是基于探明儲量，而每一年，我們都在發(fā)現(xiàn)新的化石燃料來源，如焦油砂中封存的石油或者海底儲量豐富的甲烷水合物，并且都在開發(fā)新的開采技術(shù)，如水力壓裂法或水平鉆井。此類來源表示，幾百年內(nèi)我們都不太可能耗盡化石燃料。對于這些消息來源，一種常見的反對觀點(diǎn)是，即使化石燃料不會耗盡，但如果隨著時(shí)間的推移化石燃料的開采越發(fā)困難、昂貴，我們還是會面臨嚴(yán)重的問題。
不管化石燃料究竟幾時(shí)會耗盡，如果那時(shí)全世界對這類燃料依賴程度不減，到時(shí)必然會出現(xiàn)大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)崩潰。隨著化石燃料越來越稀缺，其價(jià)格會扶搖直上。這將導(dǎo)致人們一窩蜂急著去開發(fā)可再生能源技術(shù)，但到那時(shí)才想要防止世界經(jīng)濟(jì)崩潰，可能已經(jīng)為時(shí)太晚了。
其實(shí)，我們目前是在依靠在地下發(fā)現(xiàn)的信托基金過日子，但最好還是在基金耗盡之前找到工作。
本部分不妨總結(jié)如下：
在或早或晚的未來某個(gè)時(shí)間，我們將不得不停止完全依靠化石燃料，因?yàn)樗词共粫谋M，也會變得太昂貴。
這項(xiàng)結(jié)論凸顯了一個(gè)事實(shí)：我們?nèi)蕴幵谀莻€(gè)必將被命名為“化石燃料時(shí)代”的人類歷史階段之中。
現(xiàn)在回顧一下我們的第一條結(jié)論——如果我們繼續(xù)按照現(xiàn)在的規(guī)模燃燒化石燃料，情況可能很快就會真的變成一團(tuán)糟——該結(jié)論說明，如果我們繼續(xù)在黑色區(qū)域得過且過，直到供應(yīng)短缺才被迫尋求出路，那就會面臨到黃色區(qū)域持續(xù)惡化、令人類無法生存的風(fēng)險(xiǎn)。
正因如此，Elon Musk才總是喜歡說，無限期延長化石燃料時(shí)代是“歷史上最傻逼的實(shí)驗(yàn)”。他向我強(qiáng)調(diào)：“對海洋與大氣的物理化學(xué)構(gòu)成中化學(xué)成分的改變越大[由于碳排放增加]，長期的影響就會越大。假設(shè)某個(gè)時(shí)間它們終究會耗盡，為什么要進(jìn)行這項(xiàng)傻逼實(shí)驗(yàn)來看結(jié)果會有多糟？我們知道那結(jié)果至少是不怎么好的，而科學(xué)界的壓倒性共識則是，那結(jié)局真的會非常糟糕。”
換句話說，請看上面的時(shí)間軸——如果待在黑色區(qū)域太久，長期來看可能存在嚴(yán)重的負(fù)面后果，因此我們應(yīng)該盡快過渡到黃色區(qū)域。我通過閱讀發(fā)現(xiàn)，有些質(zhì)疑者提出了看來非常站得住腳的觀點(diǎn)，但即使最強(qiáng)硬的質(zhì)疑者也認(rèn)同，燃燒化石燃料會導(dǎo)致一定程度的變暖，且是有害的變暖。即使我們將這些爭論看成是真誠無害的討論，當(dāng)一種可能是“事實(shí)證明燃燒化石燃料實(shí)際上不存在危險(xiǎn)”，而另一種可能是“事實(shí)證明燃燒化石燃料會帶來恐怖的災(zāi)難”，難道我們不應(yīng)該選更安全的那種可能嗎？
So, 我們?nèi)绾尾拍軓暮谏珔^(qū)域過渡到黃色區(qū)域？
為回答這個(gè)問題，我們來了解一下勞倫斯利福摩爾國家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Livermore National Laboratory）及其非常屌的能源圖。他們每年都會更新美國能流圖，我們稍后將進(jìn)行了解，但首先我們來看一下他們的2011報(bào)告中的一些圖表，該報(bào)告中包含每個(gè)國家的能流圖以及2007年世界綜合能流圖。（圖表是有點(diǎn)煩，但其實(shí)非常簡單——就是顯示每種能源的使用量及其在各部門之間的分配情況。）
以下是2007年世界綜合能流圖：
單位PJ即拍焦。1拍焦 = 1千萬億焦耳。一些想法：
– 我注意到所有國家最一致的一點(diǎn)就是，石油（即原油）在交通部門中占據(jù)主導(dǎo)地位。世界交通94%依靠石油，而且在大多數(shù)發(fā)達(dá)國家，這一比例甚至更高。
– 生物質(zhì)使用相當(dāng)可觀，幾乎全部來自發(fā)展中國家，很多都在非洲。生物質(zhì)通常是指燃燒木材、谷物等食物蒸餾出的油類以及肥料之類的物質(zhì)。
– 右側(cè)是大量廢能。廢能是我們浪費(fèi)的能量，通常表現(xiàn)為熱能，是由于低效率而導(dǎo)致。交通部門的表現(xiàn)特別差，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際只用到了所燒燃料能量的四分之一。
接下來，我們來看一下法國：
思考：
– 核能用得非常多，因此煤用得非常少。這使得法國成為二氧化碳排放量非常低的一個(gè)國家。
– 但與其他國家一樣，其交通依賴石油。
– 法國是以下問題的典型案例：化石燃料在某種程度上是一種地緣政治噩夢，這個(gè)問題本文不會探討，但非常重要。國家獨(dú)立可產(chǎn)生巨大的動(dòng)力，這非常重要，一個(gè)國家依賴其他國家生存從來都不是好事，化石燃料進(jìn)口需求是現(xiàn)代國家無法獨(dú)立自主的主要原因之一。法國在交通上完全依賴石油，并且完全依賴其他國家供應(yīng)石油，這使其處于一個(gè)非常危險(xiǎn)的境地。美國不存在這樣的依賴性。十年前，美國60%的石油依賴其他國家，但之后它成為了三大產(chǎn)油國之一，美國能源情報(bào)署預(yù)計(jì)石油凈進(jìn)口量將僅占美國2015年石油消費(fèi)量的21%。而且令人驚訝的是，我發(fā)現(xiàn)美國的石油進(jìn)口只有很小一部分來自中東：僅僅12.5%來自沙特阿拉伯，20%來自整個(gè)波斯灣地區(qū)。更多的是來自西半球：加拿大目前占總進(jìn)口量的37%，比例最大，墨西哥和委內(nèi)瑞拉也非常突出，各占9%。
中國情況如何？
中國是一個(gè)能源消費(fèi)大國，這主要是因?yàn)樵蹅兪且粋€(gè)工業(yè)大國。中國還是一個(gè)煤炭燃燒大國，每年燒掉的煤炭占世界煤炭總消費(fèi)量的近一半。57000拍焦的煤炭消費(fèi)量簡直是變態(tài)，這超過了法國總能流量的五倍。
沙特阿拉伯：
這是一個(gè)能源結(jié)構(gòu)非常單一的國家。
不出所料，朝鮮的能流圖比較奇怪：
你還可以閱讀完整報(bào)告，了解一下其他國家的情況。
現(xiàn)在我們看看2013年的美國能流圖。圖中單位不同。1 quad = 1千萬億英國熱量單位（BTU），約等于1000拍焦。
兩大重點(diǎn)：
– 美國已成為天然氣消費(fèi)大國，目前是世界第一大天然氣消費(fèi)國。
– 美國更是石油消費(fèi)大國，消費(fèi)量幾乎是第二大石油消費(fèi)國中國的兩倍，比表中的第三大石油消費(fèi)國日本高出四倍有余。
為了用對比的方式顯示美國的石油消費(fèi)量，我為每個(gè)州都找到了一個(gè)消費(fèi)量相當(dāng)?shù)膰遥?/span>
最后，讓我們回到之前開始了解以上圖表的目的——弄清楚我們?nèi)绾尾拍軓臅r(shí)間軸上的黑色區(qū)域過渡到黃色區(qū)域，走出化石燃料時(shí)代。勞倫斯利福摩爾國家實(shí)驗(yàn)室還提供了一張有關(guān)美國碳排放及其來源的圖表。美國是世界第二大碳排放國（中國是第一大碳排放國，排放量比美國高50%），也是世界交通排放大國，因此如果我們能弄清楚美國需要采取什么補(bǔ)救措施，也算是一個(gè)不錯(cuò)的開始。
從黑色區(qū)域過渡到黃色區(qū)域意味著要消除碳排放。我在美國排放流圖中發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)非常觸目驚心的數(shù)據(jù)：
要想過渡到黃色區(qū)域，需要做的事很多，但這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)占據(jù)了美國排放總量的72%，看來是最大而且最亟待解決的問題：
1) 全世界的電力生產(chǎn)約占總能流量的40%，約三分之二的電力生產(chǎn)是通過燃燒排放碳的化石燃料，其中最主要的就是煤炭。簡言之：電力生產(chǎn)占比巨大而且采用污染性燃料。
2) 交通在世界能流量中占據(jù)了相當(dāng)大的部分，在大多數(shù)發(fā)達(dá)國家占將近三分之一，全世界幾乎所有交通都依賴石油。簡言之：交通占比巨大而且采用污染性燃料。
至此，本文已進(jìn)行了一些粗略的外圍探討。現(xiàn)在應(yīng)該深入一下詳細(xì)探討，我們將詳細(xì)探討上面列出的第二個(gè)大問題——交通，或者說更精確一點(diǎn)：汽車。交通工具包括飛機(jī)、火車、輪船、卡車和汽車——但汽車所產(chǎn)生的碳排放量比其他幾種交通工具的總和還多，如果沒有重大改變，預(yù)計(jì)到2030年將增長50%以上。通過詳細(xì)探討汽車排放這一大問題，并研究它是如何成為問題的，以及它為什么到現(xiàn)在仍然是個(gè)問題，還有解決這個(gè)問題的潛在方法，我們將更清晰地了解這場斗爭的真實(shí)情況。
