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- 第八章 面向未来
尚可利用的物质和能源
从热力学的观点看，稀缺资源之所以稀缺，是因为地球上只有很少一些地方有相对集中的矿藏，所以对人类而言可称之为有用。但在其他许多地方，这种资源的存在既稀且少。假如我们有无限量的廉价能源，我们当然就能够充分集中上述稀缺资源。在这种情况下，只要我们能够摆脱上述努力产生的熵，就没有什么资源是真正稀缺的。[8]这就是说，能源和其他资源的供应是紧密相连的。比如，假如我们有能力以低廉的投入提纯海水并将其输送到如何需要水的地方，那么淡水在如何地方就都算不上是一种稀缺资源。
地球上生活的人越多，就需要更多的资源。从这个角度看，最重要的是要控制人口数量。如果世界人口增长失控，我们就不可能在不经历深度社会经济创伤的情况下过渡到生态平衡的生活方式。人口增长超过自然资源供给是人类面临的一个主要威胁，事实上，早在1798年，英国学者托马斯·罗伯特·马尔萨斯（Thomas Robert Malthus，1766—1834）在《人口学原理》（An Essay on the Principle of Population）一书中就曾指出这一问题。幸运的是，全球人口增长似乎很自然地趋于平缓，至2050年达到100亿至120亿人的顶峰，然后开始下降。这一趋势似乎与日益增长的城市化有关。在城市里，抚养子女的花费很高，因为子女们在经济上长期没有贡献。大多数甚至所有城市出现增长，通常都是由农村人口迁移而来，农村的孩子们很早就为经济做出了贡献。此外，城市常常是疾病丛生的地方，这一点也抑制了城市人口的增长。近年来，越来越多的城市妇女加入公共就业，也有助于实现人口平稳发展的趋势；普遍养老金制度的引入使父母不再直接依赖子女（可以多种方式）养老，这一点也减少了生育的必要。
因此，这里最关键的问题似乎是：在不远的将来，我们究竟还有多少能量可用于构建足够数量的复杂性，且同时把熵保持在较低的水平。目前的估计并不令人鼓舞。根据国际能源机构（IEA）公布的数据，以及记者大卫·斯特拉恩（David Strahan）2008年在英国《新科学家》杂志发表的开创性论文，现已探明的能源储量可能正如表8.1所示。
表8.1不可再生能源可持续时间的估算
估计铀只能持续“几十年”基于如下假设，即一旦其他燃料储备开始枯竭，铀的消费量将大幅增加。但在2011年福岛核泄漏事件之后，上述假设可能就不成立了，因为此次核污染的影响至今还不是很清楚，但肯定是相当大的。另外，钍（thorium）作为核燃料，也可提供大约一个世纪的核能源。埋藏在极寒海底地层深处的甲烷气水包合物（methane clathrates，也称“可燃冰”）可能储备非常大，差不多相当于其他所有化石燃料加起来的总和。但要提取却可能存在一些问题，因为甲烷是一种非常强大的温室气体；而要利用这种能源，可能也很难确保大量甲烷气体不会流入大气层，以致加剧全球变暖。
当然，所有这些数字都还只是粗略的估算，结果在很大程度上取决于关键变量，如人口增长、全世界范围内资源使用的情况及意外的发现。然而，即使上述估量值再往上翻一番，我们仍有理由对此表示严重关切。显然，正如许多人现在已经意识到的，人类对化石燃料的依赖不会持续太久。事实上，很可能最后一盘游戏已经开始了。如果科学家们能够建造出可行的核聚变反应堆或找到其他类似的能源，这当然会大大缓解我们未来的能源需求。但现在，这一前景并不乐观。有鉴于此，人类已别无选择，只能回到以可再生能源为基础的生活方式。换言之，以生物分子储存太阳能的方式馈赠给人类的巨额能源补贴将很快崩溃，这将导致社会与技术复杂性的深刻变化，虽然目前还难以预测。[9]
因为有了临时性的化石太阳能补贴，于是就引发了工业革命，许多技术被开发出来，也使得收获可再生能源变得更轻松一些，借此助力，我们就可以返回到由太阳能直接驱动的生活方式，再辅以（少部分）地热能、潮汐能，后者是太阳——地球——月球三足体系中的引力造就的。
约瑟夫·坦特等认为，所有可再生能源都不如化石燃料更集中，这就意味着人类将不得不付出更多的努力来收获可再生能源。与化石燃料相比，目前通过可再生能源生产各种新型复杂实体的成本通常不超过其收益，至少在短期内是这样。因此，只要化石燃料还能负担得起，我们就很难实现向可再生能源的过渡，因为目前的经济体制更看重是否有竞争力。
目前，我们有三种主要的可供利用的可再生能源，即太阳能、地热能和潮汐能，不过后两者的产量要少得多。因为抵达地球的太阳能要比地热能高许多倍，所以太阳能（其中包括风能和水能，因为二者均是太阳能作用的结果）显然是我们最主要的选项。当然，地热能和潮汐能在有条件的地区可能也是非常有用的能源。
鉴于这种情况，比较明智的选择自然是不同能源组合的战略。首先，要尽量争取在当地或本区域内获得能源，而且最好尽可能地接近能源使用地。这样就可以最大限度地减少运输损失和费用，从而最大限度地利用可用能源。但这可能还不够。众所周知，可再生能源的波动性很大，因为它依赖于可变的资源，如太阳辐射、风和水。此外，在许多地方，尤其是城市，其能源使用量往往是当地能源收获量的许多倍。因此，要想保护城市的复杂性，往往要借助来自其他地方的能源加以补充。
与石油和煤炭储量相比，太阳能的特点是它不是很集中。因此，目前获取太阳能的投资回报率大大低于化石燃料。所以，目前比较明智的选择是在能量梯阶最大的地方开发太阳能，即阳光充足，很少或没有植被，换言之，就是沙漠地区。2007年，发表在《新科学家》杂志上的一篇文章指出，只要在得克萨斯州或新墨西哥州大约1万平方公里的地面上装配适当的光伏电池（photovoltaic cells），就可以解决整个美国的电力需求；而若能在撒哈拉沙漠30万平方公里的地面装配太阳能电池，就足以解决全世界的能源需求，据估计目前这个总需求量为15太瓦（terawatt）。如果上述这些数字准确无误，那我们确实有可能通过捕捉太阳能来保持人类社会的复杂性，特别是因为地球上还有其他很多地方都可以捕捉太阳能并将其转换成电能。[10]
在过去的几年里，虽有跌宕起伏，但的确可见世人朝这一方向迈出了脚步，从梵蒂冈屋顶安装的太阳能电池板到电动汽车充电站的出现，皆是这一认知的驱动。在日本和德国，都有大型公司雄心勃勃地在计划着如何把撒哈拉沙漠变成巨大的太阳能发电厂，虽然出于政治原因目前还很难实现。当下，人们热衷讨论的跨国社会问题是，究竟由谁来控制在世界上最大的沙漠中发电和输电，而这在很大程度上阻碍了该项目的实施。此外，阿拉伯的石油产出国也正在考虑如何充分利用该地自然优势的一部分：充足的阳光。诸如此类的项目只要在某个民族国家的辖区内，就相对更容易执行。与此同时，制造太阳能电池板的成本大幅下降，而发电用的大型风车越来越多地点缀着各地的自然景观，尤其是在德国。所有这些都预示着下一次能源大变革的开始：人类正朝向利用可再生能源迈进。
上述大变革果欲成真，就产生了一系列可以预见到的实际问题。首先，太阳能发电厂及所有必要的基础设施都必须加速建设，而且是以尽可能低的成本投入，这是要趁着我们还有部分化石能源可用，等到必须依赖可再生能源再去建设要昂贵得多。此外，这些巨大的太阳能收集公园必须要加以维护。比如，沙漠中常出现沙尘暴，而建设电厂就必须清除沙尘。好在这些地方往往人口稀少，而且土地的主人通常是穷人。对这些地方经济价值的重新评估可能使这些人一下子变成新的太阳能暴发户（solar sheiks）；与石油财富有所不同的是，前者只是暂时的，而太阳能却是更可持续的财富。我们不知道这些得天独厚的主人们会向沙漠太阳能电厂的投资人索要多高的价格，也不知道他们拿着从中赚取的源源不断的资金会做些什么。其他社会愿意支付这样的价钱吗？或者，会不会因此导致新的战争，甚至造成新式的殖民地呢？
除了社会问题以外，还有许多技术问题亟待解决。太阳能发电受入射辐射的影响会发生变化，而各地对能源的社会需求也会有所不同，这两个变化的体系自然要借助某种能量缓冲体系加以协调平衡。当然，协调平衡可能有多种形式，比如从水中置换出氧和氢，然后置入燃料电池再生成水，同时释放出能量。另一种选择是建造人工湖，把多余的能量用来抽水以提升水位，这样在需要的时候就可以通过水轮机再次释放出能量。目前所有使用化石燃料的发动机和机器都必须转换成使用电能。换言之，我们必须设计、生产出许多新的人工复杂实体。所以说，工程师这一行业的前景颇为看好。
储存在海洋中的能量也提供了一些有趣的选项。其中不仅包括潮汐能，还有——甚至可能更重要的——热带与亚热带水温势差能，即通过这里表层海水与深层海水温度上的差异获取太阳能。这种方法可能会提供“无限的能量”（limitless energy）。虽然这听起来有点过于乐观，但已有大企业正在慎重研究具体的操作过程，一旦成功，就不失为一个好的选项。而且这种获取可再生能源的选项有一个好处，即其波动相对不大。[11]
面对化石能源可能出现的稀缺，航空业遇到的问题最大，因为飞机的金凤花条件是必需轻质燃料油，能量要大，又不能太难处理。喷气燃料非常适合，但氢或电就不行。目前，正有人计划利用温暖的海洋蓝藻制造喷气燃料，比如夏威夷附近的海洋蓝藻，但鉴于喷气燃料的用量很大，我们似乎有理由认为：燃料的短缺可能会导致飞机航班的急剧减少。
总的来说，需要的能源越昂贵、消耗量愈多，就意味着制造或维持这种形式复杂实体的作为不可避免地会减少，首先是食品及其他消费品工业的生产，还有多种形式的运输，尤其是飞机、汽车、火车和轮船。如果这一判断不谬的话，那么富裕国家的人们将不得不削减自己的物质需求，旅行的路线也不得不缩短。较不富裕的国家也是一样。鉴于目前全球电子网络还不是那么昂贵，因此其缩减的幅度可能会小一些。[12]
