古希腊城邦克孜柯斯城,1标准重琥珀金币(16.15克),公元前500~前475年,金币正面是一头野猪,下方是金枪鱼,背面是风车式压印。克孜柯斯城位于今伊斯坦布尔海峡与达达尼尔海峡之间的马尔马拉海南岸,紧扼黑海和地中海通道的中段,公元前679年由米利都人建立,自古贸易兴盛,捕鱼业发达,以金枪鱼为城徽,其琥珀金币闻名于古希腊。

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#

克孜柯斯城1标准重琥珀金币(16.15克),公元前500~前475年,金币正面是一头野猪,下方是金枪鱼,背面是风车式压印。克孜柯斯城位于今伊斯坦布尔海峡与达达尼尔海峡之间的马尔马拉海南岸,紧扼黑海和地中海通道的中段,公元前679年由米利都人建立,自古贸易兴盛,捕鱼业发达,以金枪鱼为城徽,其琥珀金币闻名于古希腊。


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