人类的文明史离不开我们对能量的理解与运用

提到人类文明,我们首先想到的,往往是经济、文化、政治,很难一下子想到能量。但是,如果你细看历史,就会发现,人类文明的发展史就是人类控制能量的演化历史。

作为唯一能够系统地利用体外能量的物种,人类利用能量来开发智力、制作种类丰富的器具——从最简单的工具,到现代最先进的内燃机和核反应堆。

每一次人类找到更先进的方式使用能源,就相当于在这把标尺上划了一个刻度。不过在这把标尺上,有两个最鲜明的刻度,也就是我们人类两种使用能量的方式,深刻地改变了我们的文明。这两种方式,一种是火,一种是电。

火对人类文明的影响,可以说从原始人类一直延续到今天。你可以把能量当作一种货币。地球上的每一种生物,所做的所有努力,都是让自己开源节流,扭亏为盈。

残酷的自然选择,其实只有一条标准:哪一个物种可以获得更多的能量盈余,哪一个物种就能延续下去。原始人采取了各种各样的方法,比如说使用工具,这样可以在捕猎时少消耗一些能量;再比如缝制服装,可以减少散热,也节省一些能量。

对人类改变最大的,是我们学会了用火。因为使用火,我们可以吃熟食了,这个改变对人类的影响是深远的。因为熟食更容易消化,人类的胃、肠道等消化系统就可以适当地减小,也就会少消耗一些能量,省出来的这部分能量,被用来保障大脑的运行。

大脑就像是一台超级计算机,优点是非常好用,缺点是太费能量了。所以大多数动物在进化中,都会限制大脑的规模,免得大脑占用太多能量。

能量的存在形式有许多种,对于我们人类来说,最需要的能量有三种:光能、热能和动能。在农业时代,人类会借助其他的能源,比如我们发明了风车和水车,将风能、水能转化为动能。不过,风车和水车能够提供的能量终究有限,所以更多的动能来自生物动力。

一直到1850年,生物动力依然占全世界原动力80%以上,但是到了1950年,这个数字就降到了10%以下。之所以会发生这样的变化,是因为人类终于找到了用火带来动能的方式,这就是大名鼎鼎的蒸汽机。

第一次工业革命,就是用蒸汽机取代风车、水车、人力和畜力的革命,人类进入了崭新的蒸汽时代。在这之后,我们又发明了效率更高的内燃机,最常见的例子是今天我们还在使用的柴油机和汽油机。

为什么火对于人类能有这么大的帮助呢?评价一种能源好用不好用,主要看三个维度:能量的流动、能量的存储、能量的控制。

风和水这种能量来源,能量的流动、存储、控制都很困难,历史上的应用就比较受限制;牲畜的能量,存储、控制相对简单,但是只能提供动能;用火作为能量来源,流动、存储、控制都没有问题,相比之下,自然是火对人类的影响最大,帮助最多。

第二次工业革命,就是用电力取代蒸汽机。和火相比,电是一种更好用的能量形式。电的伟大,在于给各种能量找到了可以交换的“货币”,电让各种能量之间的自由交换成为可能。

而且电还有一个特点:电能是以光速来传导的,一秒钟可以绕赤道七圈半。以往传输能量,不管是用火车拉煤,还是用海轮运石油,都需要一定的时间,如果用电,只要可以架设电网,地球上任何两个地方,都能做到瞬间传递能量。

再来看能量的控制,和火相比,用电来控制能量,更加易于调节,因此实现了前所未有的精度和控制。这种独立灵活的动力控制,使得工厂的工作环境变得更好,最终大大提高了劳动生产率。

如果没有电力,对精度要求极其严格的微加工产业就不可能出现,也就不可能有如今常见的喷气发动机或医疗诊断设备。当然,也不会有准确的电子控制,更别提遍布世界各地的电脑和数十亿电信设备了。

今天我们在使用电的时候,也发现一个难题,那就是没法大规模储存电。现在能找到最好的替代方法是储存燃料,再借助燃料进行发电。

现在的用电,都是用多少电就需要发多少电,要时刻匹配。但是太阳能天一黑就没法发电了,风能、水能也都有不稳定的问题。目前只有火力发电是能时刻保持稳定的。所以,因为电池技术的限制,今天我们使用的,是一种火与电结合的方式。未来,如果电能的大规模储存技术实现突破的话,人类能源的格局还会发生改变。

1964年,苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫首先提出构想,用掌握的能量来衡量宇宙间文明的先进程度。卡尔达肖夫将文明分成三个等级,1级文明能够使用所在行星所有可用的能量,2级文明能够利用所围绕的恒星所有的能量,3级文明能够利用它所处星系的所有能量。当下人类文明大约是0.7级。

从第一次用火烤制熟食,到驯服牲畜作为动力,到发明水车、风车,再到蒸汽机的出现,最终到今天的电力普及,人类利用能量的方式每发生一次变化,人类的历史就会发生一次变化。#文明#

第三八零天,在英文世界金星叫Venus、火星Mars、木星Jupiter、土星Saturn、水星Mercury,可不是“金木水火土”。用五行命名行星是汉语文化圈独有的方式,体现亚洲古代天文成就。

世界各地的居民在古时候都不约而同地对天体产生兴趣,仰观宇宙之大,很容易生出人无限渺小的情绪,加上古人寿命较短、气候变化无常、国家兴亡命运难测,于是世界各地的人都将满天星辰和人乃至国家的命运联系在一起,希望通过观测天体的运行昭示人或者国家的命运,所以世界各地的古老文明都有自己的天文观测体系,当然都是靠肉眼。肉眼观测到的天体运行会因为大气环境的变化而更加难以揣测,所以我国古代有“荧惑守心”等说法,指的是在地球上观测火星,火星的运行轨迹并非单纯的弧形,而是忽东忽西的。我国古人创造性地用天干地支加上五行等测定天体运行,而用五行命名天体运行,并不是一直都有的,至少在很长的时间内,它们的名称都还不是金木水火土,辰星(水星)、启明星长庚星(金星)、荧惑(火星)。

人不同观测的方式也不同,西方才开始也是肉眼观测,将五大行星和古老的神话联系在一起,将它们抽象化了,也不是单纯的天文观测活动。到了伽利略时代有了望远镜,科学家们对天体的运行把握得更仔细,到了牛顿时代,经典力学诞生了,有了解释天体运行的巧妙办法。在我国引入西方的科学体系后,观测方式什么的都改变了,只有这样才能更好地地进行天文观测,而为了表示我国古代的天文成就,于是沿用了金木水火土的称呼,是仅限于汉语文化圈的几国家,是亚洲独有的,而西方的叫法因为历史上的文化扩张在世界更广阔的范围内盛行。不过那些古老文明的后裔,也有对几大行星的独特称呼,当然也是和他们古代流行的神话传说联系在一起。南美的玛雅文明曾在古代达到相当高的天文成就,不仅制定了精确的律法,还计算出了金星等行星的运行规律,但在他们眼中金星即不叫金星也不叫Venus。

所以太阳系并不是以金木水火土命名,换一个少数民族的人,他们的语言也会导致对这些天体的称呼不同。题主犯了先入为主的错误,不能因为我们这样称呼行星,就说太阳系是按照中国五行命名,实际上仅我们汉语文化圈这样搞而已,在古代的历法中还将日、月、火等均称“曜”,日、月、火、水、木、金、土七个星合称“七曜”,古代中国,韩国,日本,朝鲜分别用来称一个星期的七天,现在日本还用这种体系。

刘慈欣:新冠疫情与外星人
刘慈欣 报人刘亚东 一
来源:经济学家圈
作者:刘慈欣
“新冠疫情提醒我们要避免对未来的直线思维,但预测未来重大意外事件是十分困难的,在这方面,科幻小说提供了一个有用的思维方式”。
——刘慈欣
近日,日本《每日新闻》网站刊登了刘慈欣老师的《新冠疫情与外星人》。

大刘通过文章谈了一点自己对新冠疫情的所思所想,他认为“这两件事有某些相似之处,它们都是人类世界所遇到或可能遇到的重大意外事件。”

“新冠疫情提醒我们要避免对未来的直线思维,但预测未来重大意外事件是十分困难的,在这方面,科幻小说提供了一个有用的思维方式”。

中文版全文如下:

新冠疫情与外星人

刘慈欣

请原谅我用了这么一个俗不可耐的题目,这里并不是想说新冠病毒是外星人带来的,而是认为疫情的突然传播与外星人的可能降临,这两件事有某些相似之处,它们都是人类世界所遇到或可能遇到的重大意外事件。

在过去的三十年,人类社会处于前所未有的太平盛世,一直在平稳的发展中,虽然地球上不断有局部的意外和波折,但并没有一个全球性的事件打断这种的进程。这就给我们造成了一个幻觉:社会的发展将一直是这样直线型的、平滑的、可预测的,但这次全球疫情的到来打破了这个幻觉。

纵观人类历史,世界性的重大的意外事件其实是一个常态,它们在历史上不断出现,从黑死病到两次世界大战,历史的走向不断被这些意外所改变,有些意外事件也标志着一个新时代的开端。与此相比,我们所经历的平稳发展而没有重大意外的这三十年,反而是一个例外。也正是在这三十年中,我们渐渐养成了对未来的一种直线思维方式,这是很危险的。

这次疫情其实不算是完全的意外事件,因为在历史上这种大范围的传染病曾多次出现,人们对此类灾难并不陌生。但即使如此,当疫情到来时,人类社会在各个方面都没有充分的准备,使得本来可以控制在局部范围的疫情演变为一场全球性的灾难。

在未来,人类世界所遇到的意外事件可能真的是意外的,在历史上没有任何先例,也完全不可预测,其中最明显的例子就是外星人。

人们都认为外星人只是一个科幻的话题,但事实上,这件事是十分现实的,甚至比我们正在经历的疫情更现实。外星人问题的特点就是其不确定性和突然性,也许人类在以后的一万年也不会遇到外星人,也许它们在明天就会出现。在这里,我们不谈那些属于科幻领域的太空航行方式,比如超光速航行或空间跃迁什么的,只设定外星人以常规动力的宇宙飞船航行。设想飞船的速度为光速的百分之一左右,这个设定对于跨越恒星际的航行来说是合理的,也是在现有理论上可以达到的。假设进入太阳系的外星飞船有人类的航空母舰大小,那么,以人类现有的观测技术,只有当外星飞船到达小行星带附近,才能确定这是一个非自然的物体,这个距离也就是约三个天文单位左右。在这个距离上,外星飞船到达地球只需40小时左右,而这给人类留出的反应时间也必定远少于疫情在全面爆发前给人类留出的应对时间。

设想一个天文观测团队发现并最终确定了这个飞向地球的物体的性质,在第一时间,他们甚至不知道该向谁报告。通过学术途径显然是来不及的,而现在无论在国家层面,还是联合国,都没有处理这个事件的机构。当他们终于找到了一个勉强可行的汇报渠道,那个机构首先要确定那不是科幻迷的梦呓而是真的外星飞船,才能进一步向上一层汇报。当走完所有的行政层级到达国家层面和联合国,并且在最高层面确认这一发现,40个小时肯定是不够的,可能40天都不够。

当人类最后确定他们所面对的是什么时,在相当长的时间里仍然没有什么可以做的。对于这样的事件,人类从来没有在理论和实际层面进行过认真的研究,各国都没有做过应对这一事件的任何紧急预案,也从来没有被国际社会共同认可的应对外星文明的原则和策略。外星人的到来,对人类意味着重大的灾难或利益,在现有的国际政治框架中,国际社会几乎不可能在短时间达成一致。外星文明的出现对人类的政治、经济、军事、文化、宗教等各个方面将产生前所未有的巨大冲击,而人类对这样的冲击完全没有准备。人们曾经认为,共同的灾难会让人类团结一致,新冠疫情的全球性流行证明这只是一个美好的愿望。面对外星文明,不同的国家和政治势力,不同的种族和文化群体,不同的宗教团体,将为了自身的生存和利益陷入无休无止的争斗和冲突之中,外星人将面对一个混乱而茫然的地球世界。即使降临地球的外星文明是善意的,这也会变成一场灾难;而如果是恶意的侵略者,那它们不需要实施任何攻击行动,只需表明自己的意图,就足以使人类世界崩溃。

未来改变历史的重大意外事件可能来自各个方面,除了来自自然,还可能来自人类社会自身。比如突然出现的重大科技突破就可能成为意外事件,如人工智能的智力超越人类,或者发现了使人类长寿甚至永生的技术,都会对人类社会的各方面造成巨大冲击。如果我们对这些没有充分的准备,那么即使是像这样具有正面效应的意外事件也会成为一场灾难。

新冠疫情提醒我们要避免对未来的直线思维,但预测未来重大意外事件是十分困难的,在这方面,科幻小说提供了一个有用的思维方式:我们可以进行思想实验,把各种可能性排列出来,排列的越多越好,虽然我们不可能投入资源对所有的可能性都做出实际上的准备,但我们至少能够在思想和心理上做好准备,至少能让我们意识到未来之路的形状,知道它不是一条直线,而是曲折和变幻莫测的。


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