寫給地球人的能源史

前言

第一部曲　慷慨的太陽贈禮
第一章　是夏娃摘了第一顆蘋果重要，還是烤了第一個蘋果派重要？——火與烹飪
第二章　 獲得太陽恩賜的捷徑——農耕生活
第三章　哥倫布交流——風力

第二部曲　石化能源的時代
第四章　改變世界的動力（工業革命）——煤炭與蒸汽
第五章　新一波改變歷史的動力（運輸革命）——石油與內燃機
第六章　將能源傳出去——電力

第三部曲　第三個千禧年
第七章　To Do Or Not To Do——核分裂
第八章　人造的太陽——核融合
第九章　人類世

　　【注】人類世：諾貝爾得主Paul Crutzen提出的概念，指十八世紀後，人類在地球史上越發重要的地位，造成的衝擊大到足以形成一個地質年代。

前言

　　這本書是有關於我們人類如何取得能量，用以「做功」、運動肌肉、思考、狩獵毛象、播種與收割、建造金字塔、發動汽車、發射火箭、燒開水泡茶的一段歷史。做這些事情所需要的能量幾乎全部來自於太陽，能量以陽光的形式抵達地球，能夠進行光合作用的植物，將能量轉換成葉、莖、花、種子與根。動物，如我們人類，食用這些植物以及∕或者以這些植物所餵養的動物，然後獲得熱量，可以活動身體。

　　邁向支配生物圈（或地球上任何我們想要支配的地方）的下一步，正是因為我們發現如何能夠取得生質物【1】中濃縮的太陽能量，例如燃燒木材，隨時隨地按照我們的需求產生光和熱。我們人類成為唯一能夠控制火，並且可隨意使用火的物種。有了烹煮食物（以事先處理我們無法消化或者不喜歡生吃的食物）的能力之後，人類即可更有效率地獲得各式各樣的營養。下一步是農耕。有了馴化過的農作物與馴化過的家畜後，人類獲得比先前更多的能量，同時再次擴張人口數與地理活動範圍。

　　所以很快地，人類成為東半球大型動物中分佈最廣的一群，最晚不晚於一萬年之前，人類已廣泛出現在各大洲，除了南極之外。

　　人類是發展成功的物種，但依照我們現代的標準看來，卻是力量很小的。人類「做功」的主要工具是透過身上的肌力，或動物的肌力。雖然到了西元一千年，我們有了風車、水車與航行船隻，但事實上人類社會仍然仰賴肌力；在許多老圖片中，祖先猛踩踏板，產生動力，以研磨穀物與汲水等等的景象，充分說明了此點。人類能夠無節制地增加，依照自己的期待改變這個世界，是因為我們人類找到了比農耕與燃燒木材更有效率的能源取得方式。

　　兩、三百年前，隨著我們發明了蒸汽引擎，踉蹌地走入石化燃料的時代。如同後來的內燃機，蒸汽引擎同樣讓我們得以利用古老生質物中的濃縮能量，這些古老的生質物因為地底的高溫與高壓，轉換成煤炭、石油與天然氣。然後，我們發明了新方法，將燃燒石化燃料所取得的能量，傳到數百甚至數千英里之外，這就是「電力」。如果沒有石化燃料，我們現有的科技文明根本不可能存在，現代文明是能源狂歡節慶下的產物。

　　狂歡之後往往會產生宿醉。石化燃料遲早會枯竭，而且還造成令人擔憂的全球暖化效應。我們必須重新運用傳統的方法，如風車，去擷取太陽能源；同時發明新的方法，如太陽電池，而且（或者）還得使用新型態的能源。核分裂產生的能量足以滿足人類所有的需求，但是它很危險，令人不放心。核分裂可能演變成大自然放在人類世界中的那匹「木馬」。核融合可能是理想的解決方案，它模仿太陽產生能量的過程。問題是，我們還不清楚如何以實際可行的方法，將太陽製造能量的過程重新複製，或許我們永遠學不會。

　　先前，人類曾多次創造發明，成功克服能源挑戰，如發明農耕與蒸汽引擎。然而，由於人類對於能源的無止盡追尋，將使得解決方案只是暫時的，能源挑戰永無止盡。

　　在我邀請讀者進一步探討這些問題之前，我要先感謝許多閱讀完整或部分草稿，提供修正與建議的朋友們（我只接受部分而非全部的意見，因此他們的責任有限）。我要感謝的人包括 Frances Karttunen、John McNeil、Steven Stoft、Kurt Keydel、 Vladimir Strelnitski、Jerry Bentley，以及很有耐性的編輯Steve Forman與Sarah England。

　　【1】biomass，泛指由生物產生的有機物質，包括活著的農作物，或剛死去的動物屍體、植物廢棄物（如：雜草），但不包括埋藏地底，成為石化能源來源的動、植物遺骸。本書在特定處，會為了行文順暢，翻譯成「動、植物」。