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从日本核电危机看其他替代能源的可行性  

2011-04-08 10:31:10|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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长期的能源供应问题近几十年来一直存在,而且正滑向危机。日本的这场灾难事实上最终可能达到中东地区几十年来的冲突所没有达到的效果:迫使各国政府投资研发切实可行的替代能源。

眼下对日本这场灾难的政治回应是对已知的能源(包括风能和太阳能)进行小幅的政策调整。但目前许多国家政府都选择的这种方案恐怕不会产生什么效果。例如,生产用来捕获和储存太阳能电力的材料与许多传统燃料一样,会对环境造成严重损害,而现有的风能和太阳能技术轻易也满足不了庞大人口的需求。

当然,化石燃料(主要是煤和天然气)仍然很重要,但其开采和使用受困于对地下水的污染和二氧化碳排放,这种情况在北美和中国特别严重。日本悲剧提醒我们,虽然核能不产生二氧化碳,但会产生其它形式的危害。

如果说在长期能源研究领域大规模投资需要把握时机,那现在就是一个最佳时节。我们需要的是像“曼哈顿工程”(该工程创造了原子弹)或“阿波罗工程”(该工程把人类送上了月球)那样的大规模项目。

这两项工程在短期内就取得了成功,而且投入相对低廉。按眼下的美元购买力计算,这两项工程各消耗约2000亿美元,这笔钱只相当于美国投向伊拉克战争经费的一小部分,比去年由于石油价格上涨而多支付的资金还少。

无论是“阿波罗工程”还是“曼哈顿工程”都具有独特之处。这两项工程都聚集了来自许多国家的最优秀的科学家,每次都只集中精力完成一项任务。这两项工程都要求只许成功,不许失败,因此他们往往依靠科学前辈的洞察力,原因是由此产生的技术更值得信赖。这两项工程都无需进行伟大的科学挑战,而只不过是巨大的实际工程问题而已。在这两项工程中虽然也必须有科学发明,但主要是对现有的科学方法进行研究应用。

不幸的是,现在各国政府只注重这种投资形式一个方面,即只向即将完成的技术的投入资金。但这种投资方式导致的结果是,不懈地进行努力,以便那些结果并不理想的方法能少出一些麻烦。我们需要彻底改变游戏规则,就像变换集成电路、无线电或电流一样。这样的模式转变需要像“阿波罗工程”那么大规模的投入,但要投入到基础科学领域。

借助于科学家们新的研究和灵感,可能会出现未曾预料到的新能源。这方面的例子已经出现好几起了。例如,除日常所见的太阳光之外,地球还饱受来自我们所处的太阳系之外的其他各种辐射的轰炸。辐射是宇宙中的一种物质形式,我们了解其中的一部分,但大多数这种物质及与此相关的力我们都知之甚少。永恒、无限而现在就存在于我们天空中来自银河系的能源是我们人类最有可能开发利用的能源。但如果没有进行基本的研究来帮助我们人类理解这些力量,我们对这些能源的潜力就会浑然不觉。

更神奇的现象出现在地球上的生物身上。根据物理学的一般规律,万物都趋于无序,这个过程被称为熵。但很少有人知道为什么有些物体却反其道而行之,趋向于秩序与结构。例如,植物与自己的环境相作用而产生了局部的有序系统,创造出树木及其他生物。当我们燃烧木材时,我们使这一过程发生逆转,瓦解了秩序并产生能量。在这个简单的层面上,我们了解了大自然的工作机理。

但在更复杂的情况下,生物相互合作而建立起社会或创造出知识,此时我们的科学模式就无法给出解释了。这种情况促使一些科学家开始从“情报和信息”的角度调查新的能量模式来,在这种模式下,秩序相当于信息。对物质从这样一个全新的视角进行观察,潜在的新能源就可能出现。

以甲烷水合物为例,这是一种冰一样的石头,在大多数情况下是通过微生物间的复杂配合而建立了一种有序的方式。地球上储藏的甲烷水合物具有的能量是所有已知化石燃料能量的两倍还多,而且可以清洁燃烧。如果不在可控的状态下进行燃烧,甲烷水合物释放到大气中将对全球气候造成威胁,以往这种水合物大量释放所造成的后果是灾难性的。但深入理解“生物信息流”可以帮助我们用恰当地利用甲烷水合物,在实际上起到防止全球变暖的结果。

然而这类解决方案都还没有进行研究和探索,原因是它们显然不属于原子弹和登月工程这样的明显可以立即实现的项目。因此,也许非常需要一种激进的全新方法来进行研究。鉴于新能源有关人类的共同利益,全世界最优秀的科学家们应该进行合作,以开发出新的能源。

这样的项目应该在科研机构蓬勃发展,应该促其成熟,而不应冻结这样的项目。而日本、美国和欧洲的研究机构虽然胜任这样的项目,但项目的进展仅仅是几乎了解而已,远远不如中国这样一些对资源感到饥渴,大力发展基础设施的国家对“尖端科学”的投入。中国目前所作的不是建立一个实验室,而是实际上将这项研究分布于各企业,利用企业的创新精神进行联合研发。

我们需要在短期内在替代能源领域取得根本性突破。要想取得这样的突破,可能需要在理论科学方面进行一项大规模的合作。改变我们的研究方法似乎比用我们习惯了的研究方法进行研究还要困难。但正如我们的天然资源一样,我们已经没有了选择权。


by Armen Levitt

作者注:原文为外文写作。为便于网友阅读及普及经济学,现特将本文改为中文。

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