假如没有化石燃料

赵永春 王海冰

假如地球上没有煤炭等化石燃料，或者至少没有特别容易开采的化石燃料，世界会变成什么模样？人类又该如何生存呢？

用什么代替化石燃料

在人类文明早期的发展进程中，快速进步时期之后，往往伴随着大衰退。但到了19世纪，有限的土地面积所带来的发展瓶颈不再是问题了。希夫尔勒在《地下森林：能源系统与工业革命》一书中写道：“欧洲这一次没有衰退，因为我们有了煤炭。”

毫无疑问，一个没有化石燃料、不依赖其提供能源的世界，无法向前发展得更远。我们现在确实拥有不少重要的其他种类的能源，但关键问题是，有没有一种能源可以不依靠高级技术就能被开发利用呢？

最先可以排除的是核能和太阳能光伏产业。说起太阳能的利用，人们可以轻而易举地利用太阳辐射出的热量来加热空气和水。但即使到了今天，太阳能的工业化利用对于人类科技来说，仍然是一个巨大的挑战。在一个没有化石燃料的世界中，太阳能可以被用来烧水、煮饭、取暖，但是想让它成为支撑工业发展的能量之源，可能就行不通了。

我们再来看风力和水力。在海洋上，19世纪以前，风力驱动了绝大部分跨国贸易和探索发现的进行。在陆地上，人类使用风车和水磨的历史也至少长达2 000年。在中世纪的欧洲，风车和水磨技术达到了新的高度。公元1600年左右，风车和水磨被用来碾谷物、锯木材、钻孔、打磨玻璃、榨油、磨碎石头、采矿等。一些学者认为，正是这些为工业革命的爆发打下了坚实的基础。

在工业革命期间，水力依然作为能源，驱动着工厂里的机器进行生产活动。直到1820年，燃煤蒸汽机提供的动力才取代了水力，成为驱动英国工业生产的主要能量来源。

水力机械时代

假如没有燃煤蒸汽机提供的动力，工厂就需要依靠非常多的水力。为了减少运输成本，大部分工厂都不得不建在靠近港口或可航行的河流附近，但是没有或缺乏水力资源的地区该怎么办呢？

如今，有两项技术可以解决这个难题。一个是迈克尔·法拉第等人研制出的用机械运动产生电力的方法。另一个是在19世纪晚期，工程师解决了电力远距离输送的问题。这两项技术可以将水能转变为电能，并实现远距离输送，由此使水能变成支撑现代社会发展的主要能量来源。很显然，在基于水能而非化石燃料作为主要能源的社会，人们应该朝着水力发电的方向发展。

然而，这样真的可行吗？

另一种生活

如果选择了这一发展道路，我们最终将何去何从？

忘记蒸汽机吧，这将是一个水力机械的时代。工业将最先从挪威或者瑞士的深山中起步，而不会是英国。在没有可以轻易开采的化石燃料的情况下，经济和技术的发展，以及人口的增长都会放缓。拥有丰富水力资源的地区，如斯堪的纳维亚半岛、加拿大、南美洲和非洲的部分地区，将会在经济发展上率先取得巨大的进步。

人类的生活节奏将变慢，比如，从伦敦到纽约需要在船上花费一到两个星期，不像现在，只要乘坐几小时飞机就能抵达目的地。世界有可能会变得更加平等，因为没有了蒸汽机，一些欧洲国家将很难建立起帝国。更重要的是，日益紧迫的气候变化危机也不会出现。

多建水坝行不通

这是一幅美妙的景象，但是却未必真的能实现。我们倾向于认为，科技进步是必然的，却不是绝对的。中国早在9世纪就开始使用焦煤炼铁，但是工业革命却没有发生在中国。它发生在了英国，只不过是因为一些很特别的地理、社会、经济和文化因素恰好集中在了一起。

水力发电比火力发电更加复杂，即使它在前工业文明时代蓬勃发展，却仍然被怀疑是否能驱动工业革命的发生。电能和相关的简单技术相结合后，可以做很多事，如照明、供暖、煮饭、提供动力、制造肥料，甚至冶炼金属。可惜的是，电能虽然可以使冶炼金属对木炭的需求减半，却无法完全取代木炭。因此，木材仍然是人类发展的一个限制条件。由于缺乏用来制作工具、铁轨和机器的廉价铁，加快工业化进程将会是一件非常困难的事。

想要通过水力发电获得更多的能量，比在火力发电的情况下难得多。在工业时代之前，人类已经可以建造大型水坝。举个例子，1177年，法国的图卢兹建成了一座400米长的大坝，用来驱动水磨坊。1888年，这座水磨坊变为了一个4兆瓦的水电站。

然而，在19世纪初期，我们需要建造2 500个这样的大坝，才能为英国提供等同于其用燃煤获得的能量。为了获得1850年消耗燃煤所获得的同等能量，我们还需要建造8 000个这样的大坝。

但是你能用什么来建造它们呢？建筑用水泥和砖之所以变得便宜，是因为我们可以通过燃烧煤炭将石灰变为水泥和烧制砖块。建造水力发电用的大坝需要大量的人力、物力和能量，而且大坝在建造好之前是无法提供任何能量的。建造如此多的大坝，很可能会让经济发展陷入停滞状态。

必须开采化石燃料吗？

如果没有化石燃料，人类文明能发展成现在的高级工业化经济体吗？希夫尔勒认为：“我们很难轻易得出结论，但是这个可能性确实很小。”

美国历史学家彭慕兰却持乐观态度，当然他认为经济会缓慢发展。但是很明显在这一缓慢发展过程中仍有许多未知因素。地域性文明很容易因为遭遇流行病、饥荒、地震、火山爆发和战争等“天灾人祸”而灭亡，其中火山爆发就毁灭了许多历史上的文明。人类进入全球工业化社会的时间越晚，受灾难袭击而导致文明灭亡的概率就越大。

所有这些都暗示：无论文明从何处起步，开采化石燃料都是其发展的必要步骤。没有能源，你不能改变任何事情，能源是社会进步的必要条件。

在碳基生物生存的世界中，几乎都会存在化石燃料。或许有些生活在水中的外星生命不需要通过燃烧来发展他们的文明，或者一些文明是在没有氧气存在的大气环境中繁荣发展的，但我们现在还很难想象他们是如何做到的。

如果化石燃料是发展现代工业文明的关键点，那么全球变暖也许就不仅是人类独有的问题，而是整个宇宙中使用化石燃料的文明所共同面临的问题。有多少外星文明在他们计划使用足以支撑他们需求的清洁能源之前，就已经破坏了他们的星球？或者在此之前就停用了化石燃料？或者两者兼有？

美国宾夕法尼亚州立大学的詹姆斯·卡斯汀教授认为，尽管宇宙中有数不清的星球，但是我们目前依然没有发现任何地外文明。这可能是因为地外文明在发展过程中遇到了某些瓶颈，这些瓶颈要么使他们的智慧生命停止了进化，要么使他们灭绝了。

当化石燃料渐渐变得不像原来那样易于开采，一个文明在其知识和原料没有耗尽之前，会有一个短暂的“窗口期”来发展更稳定、高效和清洁的能源，以重建文明。如果没有赶在知识和原料耗尽前成功，那么一切就太晚了。

如果这个理论是正确的，那么每个星球实际上都为其居住者提供了一次机会，一个让居住者转变能源利用方式，开发更稳定、高效和清洁的能源的机会。作为人类，我们最好不要浪费自己的这次机会。