能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 我 们 的 社 会 究 竟 是 经 历 了 怎 样 的 发 展 过 程 才 变 成 现 在 的 状 态 的 作 为 一 个 物 种 要 生 存 和 繁 荣 下 去 我 们 必 须 面 临 怎 样 的 挑 战 我 们 必 须 继 续 依 赖 化 石 能 源 吗 还

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1 第 章 导 言 背 景 动 笔 之 初 我 一 直 思 考 着 这 样 一 个 问 题 在 地 球 的 历 史 长 河 中 我 们 是 否 生 活 在 一 个 特 别 的 时 代 全 球 人 口 数 量 已 经 增 加 到 了 一 个 前 所 未 有 的 数 字 亿 并 且 预 计 在 年 内 达 到 亿 我 能 看 到 人 口 增 长 所 带 来 的 好 消 息 越 来 越 多 的 人 正 在 享 用 由 世 界 经 济 空 前 发 展 所 带 来 的 成 就 及 过 去 几 个 世 纪 以 来 科 技 发 展 的 成 果 据 估 计 自 年 以 来 在 中 国 有 亿 人 口 脱 离 极 度 贫 困 状 态 在 印 度 也 有 亿 人 口 脱 贫 不 管 用 何 种 评 价 方 式 这 都 是 里 程 碑 式 的 成 就 从 全 球 来 看 人 们 更 加 长 寿 婴 儿 死 亡 率 也 在 下 降 越 来 越 多 的 人 能 够 享 受 到 足 够 的 医 疗 设 施 和 教 育 机 会 并 且 在 世 界 的 很 多 地 方 但 肯 定 不 是 全 部 地 方 妇 女 在 社 会 中 获 得 了 其 应 有 的 平 等 地 位 坏 消 息 是 这 些 进 步 仅 仅 局 限 于 不 到 一 半 的 全 球 人 口 全 球 现 在 有 超 过 亿 的 同 胞 仍 然 陷 于 无 法 形 容 的 贫 困 状 态 他 们 在 每 天 不 到 美 元 的 状 态 下 求 生 存 在 当 代 世 界 的 许 多 地 方 尤 其 是 在 撒 哈 拉 以 南 的 非 洲 地 区 艾 滋 病 结 核 病 霍 乱 以 及 疟 疾 等 致 命 疾 病 的 发 病 率 还 在 呈 现 上 升 的 趋 势 在 许 多 情 况 下 我 们 的 环 境 质 量 正 在 受 到 毁 坏 这 是 由 于 人 们 为 了 满 足 目 前 生 存 的 需 要 对 土 壤 水 资 源 以 及 生 物 资 源 进 行 不 可 持 续 的 索 取 却 没 有 对 未 来 进 行 合 理 的 计 划 一 个 让 人 难 过 的 事 实 是 脱 贫 致 富 的 愿 望 往 往 是 与 环 境 保 护 相 对 立 的 此 外 各 种 灾 害 不 论 是 自 然 的 还 是 人 为 的 带 来 的 损 失 往 往 非 常 巨 大 这 种 情 况 并 没 有 得 到 好 转 反 而 变 得 更 加 糟 糕 在 世 界 各 地 发 生 的 情 况 表 明 譬 如 干 旱 洪 灾 以 及 强 烈 暴 雨 等 难 以 预 计 的 气 候 变 化 问 题 对 那 些 较 贫 困 的 人 来 说 是 更 艰 巨 的 困 难 译 者 注 较 富 有 的 人 能 有 较 多 的 资 源 来 应 付 困 境 对 于 像 我 们 这 些 生 活 在 所 谓 发 达 国 家 的 人 们 来 说 我 们 的 富 裕 在 很 大 程 度 上 是 源 于 相 对 便 宜 的 化 石 能 源 煤 石 油 以 及 天 然 气 等 为 我 们 的 经 济 发 展 所 提 供 的 动 力 但 是 我 们 对 这 些 几 百 万 年 前 储 存 下 来 的 化 石 能 源 的 过 分 依 赖 是 否 会 带 来 不 可 预 知 的 可 能 使 人 类 近 期 的 发 展 走 进 死 胡 同 的 后 果 呢 我 在 这 里 所 说 的 后 果 是 指 由 于 化 石 燃 料 燃 烧 排 放 的 温 室 气 体 在 大 气 中 累 积 而 导 致 的 那 些 无 法 预 测 的 全 球 性 的 气 候 变 化 大 气 中 的 温 室 气 体 能 吸 收 从 地 球 表 面 辐 射 的 热 量 这 种 状 况 会 导 致 全 球 平 均 温 度 升 高 对 局 部 气 候 可 能 带 来 破 坏 性 的 影 响 这 种 影 响 往 往 会 超 出 当 地 社 会 特 别 是 贫 穷 区 域 的 应 对 能 力

2 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 我 们 的 社 会 究 竟 是 经 历 了 怎 样 的 发 展 过 程 才 变 成 现 在 的 状 态 的 作 为 一 个 物 种 要 生 存 和 繁 荣 下 去 我 们 必 须 面 临 怎 样 的 挑 战 我 们 必 须 继 续 依 赖 化 石 能 源 吗 还 是 我 们 能 够 找 到 对 环 境 更 加 友 好 的 替 代 能 源 我 们 能 否 更 加 有 效 地 使 用 现 有 能 源 面 对 将 来 亿 人 口 的 呼 吸 和 需 求 地 球 上 的 资 源 还 能 承 受 得 起 这 样 的 挑 战 吗 我 们 能 够 在 一 个 贫 富 差 距 继 续 扩 大 的 世 界 上 生 存 吗 我 们 是 否 拥 有 更 加 平 等 分 配 资 源 的 手 段 我 们 必 须 应 对 这 些 挑 战 如 果 要 为 明 天 制 定 出 一 种 成 功 的 发 展 方 案 我 们 必 须 认 识 到 我 们 是 如 何 从 过 去 发 展 到 今 天 的 状 态 的 我 们 要 生 存 并 且 繁 荣 发 展 就 必 须 能 够 利 用 经 济 可 行 并 且 环 境 可 持 续 的 能 源 写 作 本 书 的 最 初 驱 动 力 旨 在 探 讨 这 样 一 个 问 题 我 们 的 能 源 系 统 是 如 何 演 变 到 当 前 的 形 式 的 以 及 未 来 有 怎 样 的 能 源 方 案 可 供 我 们 选 择 从 历 史 入 手 是 个 非 常 有 启 发 意 义 的 方 法 我 们 的 星 球 如 何 演 化 成 今 天 的 状 态 我 们 人 类 又 是 如 何 融 进 这 个 更 大 的 地 质 场 景 中 的 我 们 并 不 是 超 自 然 的 我 们 需 要 从 自 然 中 认 识 我 们 的 位 置 本 书 节 简 单 概 括 地 球 演 化 进 程 中 的 重 要 因 素 节 接 着 探 讨 我 们 对 地 球 上 生 命 历 史 过 程 的 认 识 节 集 中 讲 述 人 类 出 现 的 过 程 以 及 使 人 类 演 化 到 拥 有 在 全 球 尺 度 上 改 变 我 们 星 球 的 能 力 的 过 程 全 书 的 结 构 将 在 节 中 介 绍 地 球 历 史 概 要 地 球 大 约 有 亿 年 的 历 史 地 球 和 其 他 行 星 及 太 阳 一 起 是 由 原 始 太 阳 星 云 中 旋 转 的 气 体 和 尘 埃 凝 结 而 成 的 当 这 些 物 质 在 原 地 球 中 进 行 累 积 时 地 球 开 始 变 热 热 量 一 方 面 来 自 于 地 球 重 力 而 释 放 的 能 量 即 势 能 转 化 成 动 能 另 一 方 面 来 自 于 铀 钍 和 钾 等 放 射 性 元 素 在 衰 变 过 程 中 释 放 的 能 量 地 球 内 部 的 热 量 造 成 了 一 种 不 稳 定 的 状 态 即 地 球 深 处 的 一 些 物 质 由 于 受 热 变 轻 而 上 升 与 之 相 对 应 的 是 一 些 冷 而 重 的 物 质 的 下 降 因 此 铁 等 较 重 的 元 素 聚 集 在 地 核 而 氢 碳 和 氮 等 较 轻 的 元 素 聚 集 在 地 球 表 层 从 而 形 成 了 原 始 的 大 气 海 洋 和 地 壳 今 天 的 地 球 由 地 核 上 下 地 幔 地 壳 海 洋 和 大 气 构 成 各 部 分 的 化 学 成 分 存 在 显 著 的 差 异 而 化 学 成 分 的 差 异 则 是 由 压 强 和 温 度 随 深 度 变 化 以 及 与 之 相 关 的 垂 直 运 动 而 造 成 的 该 过 程 形 成 了 地 壳 的 分 块 地 质 学 家 称 之 为 板 块 新 物 质 通 过 上 升 运 动 加 入 地 壳 板 块 与 此 同 时 旧 物 质 通 过 不 同 位 置 的 下 沉 运 动 而 消 失 地 壳 板 块 运 动 就 像 是 漂 浮 在 组 成 地 幔 的 重 物 质 上 的 小 船 这 种 垂 直 运 动 与 水 平 运 动 互 相 关 联 的 模 式 促 成 了 板 块 的 漂 移 运 动 板 块 的 漂 移 造 成 大 陆 的 构 造 也 相 应 地 改 变 有 时 两 个 较 近 的 板 块 会 连 在 一 起 形 成 超 级 大 陆 而 另 一 些 时 候 两 块 大 陆 却 会 分 得 越 来 越 远 高 山 一 般 是 由 大 陆 交 汇 以 及 随 后 的 风 化 过 程 而 形 成 的 风 化 是 指 岩 石 由 于 接 触 水 和 空 气 中 腐 蚀 性 气 体 而 引 发 的 化 学 变 化 过 程 比 如 喜 马 拉 雅 山 和 青 藏 高 原 就 是 在 万 年 前 由 于 印 度 板 块 与 亚 洲 板 块 冲 撞 而 造 成 的 相 对 地 球 历 史 而 言 万 年 前 是 并 不 太 遥 远 的 年 代 南 北 美 洲 的 结 合 位 置 则 是 在 更 近 的 时

3 第!章!导!!言 * '* 期形成! 大约在几百万年前%起初! 南北美洲是被开阔的水面分开的!太平洋和大西 洋在现代的巴拿马运河处相连%图! "!展示了大陆板块构造随时间的变化%.千万年前&新生代+第三纪+古近纪+始新世+鲁帝特阶'!亿年前&中生代+白垩纪+下白垩纪+阿尔布阶' (亿#千万年前 &古生代+二叠纪+乌拉尔统+亚丁斯克阶'

4 * $* 能源$$$展望(挑战与机遇 '亿(千万年前 &古生代+石炭纪+宾夕法尼亚纪+巴什基尔阶+伊东期' $亿!千万年前 &古生代+志留纪+普里道利统'.亿!千万年前&古生代+奥陶纪+加拿大世+特马豆克阶' 图! * "!!大陆构造的变化过程 &, / / " * * " ", /8! 0" 0 访问时间(%%:年&月!;日!图片来源"< = >!!&&.'

5 第 章 导 言 地 球 在 垂 直 方 向 上 的 翻 转 运 动 被 称 为 地 幔 对 流 与 地 幔 对 流 相 关 的 地 壳 运 动 被 称 为 板 块 构 造 运 动 这 些 过 程 对 全 球 和 区 域 的 气 候 有 着 非 常 重 要 的 影 响 大 陆 岩 石 的 风 化 过 程 是 大 气 中 碳 的 汇 富 含 碳 元 素 的 沉 积 物 在 地 壳 板 块 碰 撞 的 过 程 中 沉 降 到 地 幔 中 随 后 通 过 火 山 喷 发 又 以 二 氧 化 碳 的 形 式 重 新 返 回 到 大 气 中 在 后 面 的 章 节 中 我 们 会 讨 论 到 二 氧 化 碳 是 一 种 重 要 的 温 室 气 体 能 够 有 效 地 阻 挡 地 球 向 外 太 空 释 放 热 量 在 不 同 的 地 质 时 期 空 气 中 二 氧 化 碳 浓 度 有 着 非 常 显 著 的 变 化 气 候 也 有 相 应 的 变 化 在 地 球 历 史 上 曾 经 出 现 过 异 常 温 暖 的 气 候 高 纬 度 地 区 的 冬 季 温 度 在 当 时 依 然 是 相 当 温 和 的 地 球 历 史 上 也 出 现 过 异 常 寒 冷 的 时 期 那 时 连 赤 道 地 区 都 会 结 冰 二 氧 化 碳 浓 度 的 变 化 被 认 为 是 造 成 如 此 大 范 围 的 气 候 变 化 的 部 分 原 因 大 陆 结 构 也 会 影 响 气 候 大 陆 结 构 能 改 变 地 球 的 反 照 率 即 星 球 的 颜 色 反 照 率 决 定 了 地 球 吸 收 或 反 射 太 阳 光 的 比 率 大 陆 结 构 还 能 够 影 响 环 流 以 及 热 量 在 海 洋 中 的 分 布 几 百 万 年 前 地 球 气 候 比 较 寒 冷 海 洋 中 大 量 的 液 态 水 被 转 移 到 高 纬 度 地 区 形 成 陆 地 冰 川 万 年 前 地 球 处 于 距 今 最 近 的 一 次 冰 河 时 期 此 时 北 美 洲 和 西 北 欧 的 大 部 分 都 被 冰 雪 覆 盖 海 平 面 比 现 在 要 低 米 这 使 得 人 类 能 够 通 过 今 天 的 白 令 海 峡 从 亚 洲 迁 徙 到 北 美 洲 虽 然 中 间 经 历 了 几 次 短 暂 的 温 暖 时 期 几 百 万 年 前 的 地 球 气 候 是 相 对 较 为 寒 冷 的 这 主 要 是 受 到 两 个 相 互 关 联 的 因 素 的 影 响 南 北 美 洲 相 连 从 而 改 变 了 洋 流 循 环 天 文 的 周 期 性 变 化 从 而 改 变 了 地 球 上 日 照 季 节 分 布 有 关 这 两 个 因 素 的 解 释 请 详 见 参 考 文 献 ('%# 现 今 北 大 西 洋 的 海 水 盐 度 要 比 太 平 洋 高 很 多 这 是 因 为 大 气 环 流 使 得 北 大 西 洋 不 断 地 向 太 平 洋 输 送 水 分 中 高 纬 地 区 的 大 气 环 流 以 西 风 为 主 南 北 美 洲 西 部 的 两 个 南 北 走 向 的 高 大 山 脉 落 基 山 脉 和 安 第 斯 山 脉 阻 挡 了 西 风 把 水 分 从 太 平 洋 输 送 到 大 西 洋 与 此 相 对 低 纬 度 的 大 气 环 流 以 由 东 向 西 的 信 风 为 主 中 美 地 区 没 有 高 山 的 阻 碍 因 此 信 风 可 以 自 由 地 把 携 带 的 水 分 由 大 西 洋 向 太 平 洋 输 送 北 大 西 洋 高 纬 地 区 的 高 盐 度 海 水 在 冬 季 受 到 冷 却 其 密 度 增 加 从 而 下 沉 到 深 处 现 今 的 全 球 深 海 环 流 是 从 北 大 西 洋 流 入 太 平 洋 途 中 经 过 南 极 洲 大 陆 时 又 有 一 些 低 温 高 密 度 的 海 水 汇 入 这 一 过 程 被 称 为 深 层 海 水 输 送 带 ) % #"* #%+ ' 如 图 所 示 该 输 送 带 对 全 球 气 候 有 着 重 要 影 响 欧 洲 西 北 部 相 对 温 和 的 气 候 主 要 受 益 于 由 南 向 北 输 送 的 浅 层 暖 流 大 西 洋 与 太 平 洋 的 盐 度 差 异 是 决 定 深 海 洋 流 运 动 的 主 要 因 素 虽 然 现 在 的 南 北 美 洲 通 过 中 美 的 陆 地 相 连 但 是 在 较 早 的 地 质 年 代 南 北 美 洲 由 开 阔 水 面 隔 开 那 时 大 西 洋 与 太 平 洋 的 盐 度 差 异 要 比 现 在 小 得 多 有 研 究 认 为 深 海 输 送 带 的 强 度 变 化 以 及 与 之 关 联 的 陆 地 冰 川 延 伸 范 围 是 决 定 地 球 过 去 几 十 万 年 气 候 变 化 的 重 要 因 素

6 * #* 能源$$$展望(挑战与机遇 &浅'!&深' 图! "(!海洋输送带& D7 5 = + E = 7!!&:;'! "'!生 命 历 程 在地球历史的早期!大约'.亿年前甚至更早!生命就已经出现了!但生命出现 的准确时间还未被确定%有些人认为地球上的生命来源于太空!源自彗星雨带来 的原始生命形式$$$吗哪天赐!& 8*44*F 7 58/,= * 9,= * B =4 -'%另外有些 观点认为!原始大气中组成早期生命组织的分子来自于闪电或者太阳紫外光照射 而引发的化学反应%在我看来!早期生命体最可能是来自于海洋!源自于海底热泉 喷发区域的附近!也就是新的地幔物质进入海洋的区域%今天!在海洋板块的扩张 区域!即海洋板块的分裂区域!存在着许多深海喷泉!它们维系着一个惊人的生态 系统%在温度约'%%G 的深海热泉中!细菌靠氧化硫分而获取得以生存的能量% 这些细菌位于当前食物链的最底层!它们支撑着现在海底喷泉附近密集的虫蛤群 落%在地球的早期大气中!氧气只是次要的组成部分%在原始大气中充当氧化剂 的是亚硝酸盐或者硝酸盐!由它们来氧化早期火山喷发出的硫分!这一过程为合成 早期生命关键的有机分子提供了能量来源% 最早期的生命形式是原核生物!它们在地球历史最初的几十亿年就已经形成 了%细菌和蓝绿藻就是这种简单原核生物的典型例子%它们的生命力很强!在我 们今天复杂的生物网中仍然占有重要的地位%细菌是大自然中废物的处理者!它 们能够把各种有机废物转变成更有用的化合物%有些细菌利用化学能进行新陈代!,圣经-故事所述!古以色列人经过荒野得天赐食物$$$译者注%

7 第 章 导 言 谢 而 有 些 细 菌 通 过 进 化 演 变 为 利 用 太 阳 光 来 完 成 新 陈 代 谢 例 如 蓝 绿 藻 能 够 利 用 太 阳 光 把 大 气 中 化 学 性 能 稳 定 的 双 原 子 氮 气 转 化 成 可 供 动 植 物 组 织 结 构 直 接 利 用 的 氮 的 其 他 分 子 形 式 比 如 氨 今 天 我 们 必 须 在 化 工 厂 内 消 耗 大 量 的 化 石 能 源 以 提 供 打 开 氮 气 中 氮 氮 三 键 所 需 的 高 温 环 境 才 能 把 较 为 稳 定 的 氮 气 分 子 转 变 成 生 物 可 以 利 用 的 化 肥 细 菌 功 能 多 样 的 另 一 个 例 子 是 它 们 使 牛 绵 羊 和 山 羊 等 反 刍 动 物 可 以 消 化 人 类 不 能 消 化 的 植 物 比 如 草 类 这 些 细 菌 扮 演 了 反 刍 食 物 链 中 重 要 的 中 介 角 色 在 反 刍 动 物 的 第 二 个 胃 里 这 些 微 生 物 把 低 等 级 的 有 机 物 质 转 换 成 可 以 被 动 物 直 接 消 化 的 高 等 级 有 机 物 该 过 程 产 生 的 废 物 比 如 甲 烷 气 体 被 释 放 到 空 气 中 后 面 我 们 会 谈 到 这 些 气 体 与 全 球 变 暖 有 关 在 过 去 几 个 世 纪 里 大 气 中 的 甲 烷 浓 度 也 在 逐 渐 增 加 细 菌 无 处 不 在 功 能 多 样 它 们 对 维 持 地 球 的 生 命 系 统 起 着 至 关 重 要 的 作 用 让 人 惊 叹 的 是 种 类 如 此 繁 多 的 细 菌 在 地 球 历 史 最 初 的 几 十 亿 年 中 就 已 经 形 成 了 进 化 过 程 的 下 一 个 阶 段 是 真 核 细 胞 的 出 现 单 细 胞 有 机 体 明 显 要 比 其 原 核 祖 先 复 杂 得 多 林 思 马 古 利 斯 0 "" %1$'! 的 研 究 表 明 单 细 胞 生 物 的 进 化 来 自 于 先 前 存 在 的 原 核 生 物 的 融 合 想 象 一 种 原 核 生 物 吞 食 其 他 原 核 生 物 被 摄 取 的 细 胞 被 融 合 在 吞 噬 细 胞 内 并 形 成 线 粒 体 这 些 线 粒 体 以 单 一 或 多 个 的 形 式 存 在 于 真 核 细 胞 内 真 核 细 胞 的 进 化 过 程 为 更 加 复 杂 的 多 细 胞 生 物 的 出 现 铺 平 了 道 路 并 最 终 形 成 动 植 物 和 人 类 真 核 细 胞 的 出 现 作 为 历 史 性 的 里 程 碑 发 生 在 亿 年 前 由 于 氧 气 是 光 合 作 用 不 可 避 免 的 副 产 物 在 进 化 过 程 中 真 核 生 物 发 展 出 了 在 自 由 氧 气 环 境 中 生 存 的 能 力 在 此 能 力 出 现 之 前 光 合 作 用 生 物 必 须 处 理 掉 其 产 生 的 氧 气 废 物 因 此 它 们 的 生 存 能 力 十 分 有 限 它 们 处 理 氧 气 的 通 常 方 法 是 将 氧 气 与 容 易 获 取 的 还 原 态 物 质 相 结 合 比 如 金 属 铁 氧 气 调 节 酶 出 现 后 生 物 体 就 可 以 将 氧 气 释 放 到 外 界 的 自 然 环 境 中 而 还 原 态 的 铁 就 成 了 非 必 需 的 了 氧 气 由 此 在 空 气 和 海 洋 中 富 集 从 而 引 发 了 亿 年 前 全 球 环 境 的 一 次 重 大 改 变 缺 乏 氧 气 适 应 能 力 的 生 物 只 能 留 存 在 一 些 缺 氧 的 环 境 中 空 气 中 自 由 氧 气 的 出 现 也 使 得 大 气 中 产 生 了 足 够 多 的 臭 氧 臭 氧 能 防 止 地 球 表 面 受 到 对 生 命 有 致 命 伤 害 的 紫 外 光 的 照 射 从 而 为 亿 年 前 生 命 从 海 洋 向 陆 地 迁 徙 铺 平 了 道 路 进 化 的 步 伐 具 有 独 特 的 偶 然 性 有 时 在 较 短 的 地 质 时 期 内 会 出 现 很 多 新 物 种 而 有 些 地 质 时 期 内 却 发 生 了 大 量 物 种 的 灭 绝 比 如 现 在 所 有 种 群 祖 先 的 化 石 都 被 保 留 在 布 尔 吉 斯 页 岩 中 这 个 惊 人 的 化 石 群 可 以 追 溯 到 亿 年 前 是 由 沃 尔 科 特 于 年 在 加 拿 大 落 基 山 高 处 发 现 的 根 据 布 尔 吉 斯 页 岩 的 记 录 在 距 今 约 亿 年 到 亿 年 前 的 寒 武 纪 涌 现 了 大 量 的 新 物 种 而 仅 在 几 亿 年 后 距 今 约 亿 年 前 海 洋 中 的 物 种 就 又 消 失 了 这 次 的 物 种 灭 绝 被 史 蒂 文 古 尔 德 * " #$' 称 之 为 灭 绝 的 鼻 祖 第 二 次 物 种 大 灭 绝 发 生 在 距 今 万 年 前 由 于 大 型 陨 星 坠 落 地 球 而 导 致 了 恐 龙 的 灭 绝 同 时 这 也

8 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 为 大 型 哺 乳 动 物 以 及 后 来 人 类 的 出 现 创 造 了 条 件 就 像 古 尔 德 指 出 的 那 样 哺 乳 动 物 大 约 在 亿 年 前 出 现 在 最 初 的 亿 年 里 它 们 只 能 作 为 体 型 很 小 的 生 物 在 恐 龙 世 界 的 夹 缝 里 生 存 恐 龙 的 灭 绝 对 哺 乳 动 物 和 人 类 来 说 是 一 个 幸 运 的 事 件 就 像 古 尔 德 所 诙 谐 地 评 论 的 那 样 严 格 从 字 面 意 义 上 来 说 我 们 能 够 作 为 大 型 智 能 生 物 得 以 生 存 应 该 归 功 于 我 们 的 幸 运 星 人 类 的 出 现 动 物 王 国 中 和 我 们 最 接 近 的 亲 属 是 巨 型 猿 包 括 大 猩 猩 和 黑 猩 猩 现 代 人 类 进 化 的 历 程 被 认 为 是 在 非 洲 发 生 的 然 而 进 化 过 程 的 具 体 情 况 目 前 还 不 得 而 知 我 们 推 测 进 化 可 能 是 沿 着 这 样 的 轨 迹 非 洲 南 方 古 猿 能 人 及 直 立 人 依 次 出 现 直 立 人 大 约 在 万 年 前 出 现 随 后 进 化 成 智 人 人 类 线 粒 体 中 的 2 的 分 析 结 果 表 明 我 们 拥 有 一 个 共 同 的 母 性 祖 先 她 可 能 在 万 年 前 生 活 在 非 洲 就 像 戴 蒙 德! &#" 所 讲 述 的 故 事 那 样 我 们 的 早 期 祖 先 从 事 游 牧 狩 猎 采 集 活 动 不 停 地 迁 徙 以 寻 找 新 的 动 植 物 作 为 食 物 气 候 变 化 对 他 们 的 迁 徙 有 着 重 要 影 响 万 年 前 地 球 相 对 比 较 暖 和 我 们 推 测 当 时 的 食 物 和 纤 维 可 能 在 热 带 和 亚 热 带 非 洲 比 较 常 见 随 着 全 球 进 入 最 后 的 冰 河 期 气 候 开 始 恶 化 虽 然 中 间 出 现 过 短 暂 的 温 暖 时 期 这 个 冰 河 期 持 续 了 万 年 左 右 在 距 今 约 万 年 前 结 束 一 个 合 理 的 推 测 是 为 了 寻 找 食 物 我 们 的 祖 先 也 许 在 气 候 刚 开 始 恶 化 的 时 候 来 到 中 东 和 南 部 非 洲 地 区 然 后 聚 集 在 欧 洲 和 亚 洲 的 温 带 地 区 他 们 大 约 在 万 年 前 就 已 经 抵 达 新 几 内 亚 和 澳 大 利 亚 向 北 也 到 达 了 西 伯 利 亚 最 后 在 万 年 前 冰 河 峰 期 来 到 之 前 到 达 了 美 洲 如 上 所 述 当 时 海 平 面 比 现 在 要 低 约 米 当 时 的 亚 洲 和 美 洲 通 过 白 令 海 峡 的 陆 地 相 连 在 几 千 年 内 除 了 仍 被 冰 川 覆 盖 的 加 拿 大 大 部 分 地 区 之 外 人 类 的 活 动 范 围 已 经 涵 盖 了 南 北 美 洲 可 居 住 的 大 部 分 地 区 加 拿 大 地 区 的 冰 川 在 六 七 千 年 后 才 消 退 距 今 万 年 前 人 类 的 足 迹 已 经 延 伸 到 除 南 极 洲 以 外 的 所 有 大 陆 在 狩 猎 采 集 时 代 全 球 人 口 数 量 还 比 较 少 只 有 几 百 万 或 更 少 (* 等 几 万 年 前 美 洲 平 原 和 草 原 上 的 野 水 牛 数 量 就 超 过 地 球 上 的 人 口 总 数 当 欧 洲 人 抵 达 美 洲 大 陆 时 野 水 牛 的 数 量 大 约 有 万 到 万 头 0# 尽 管 早 期 人 类 的 数 量 很 少 但 他 们 对 环 境 却 有 着 显 著 的 影 响 而 且 这 些 影 响 往 往 都 是 负 面 的 在 人 类 抵 达 澳 大 利 亚 不 久 大 多 数 本 土 的 大 型 哺 乳 动 物 就 开 始 消 失 了 同 样 的 厄 运 也 降 临 在 美 洲 的 大 型 动 物 身 上 戴 蒙 德! &#" 指 出 万 年 前 美 洲 西 部 就 像 是 今 天 非 洲 的 塞 伦 盖 蒂 平 原 拥 有 狮 子 和 猎 豹 追 逐 着 象 群 和 马 群 的 景 象 另 外 还 有 较 为 奇 特 的 物 种 比 如 骆 驼 和 巨 型 地 面 懒 在 地 质 时 间 上 一 眨 眼 的 功 夫 这 些 壮 观 的 生 物 多 样 性 就 已 经 不 复 存 在 了

9 第 章 导 言 几 乎 可 以 肯 定 人 类 对 这 种 生 物 多 样 性 的 消 失 负 有 责 任 戴 蒙 德! &#" 指 出 大 型 动 物 之 所 以 能 够 在 非 洲 和 欧 亚 大 陆 存 在 是 因 为 在 人 类 狩 猎 技 能 提 高 之 前 这 些 动 物 就 已 经 和 人 类 共 同 存 在 了 很 长 一 段 时 间 因 而 它 们 学 会 了 逃 避 人 类 追 杀 的 适 当 办 法 而 在 澳 大 利 亚 和 美 洲 的 大 型 哺 乳 动 物 没 有 这 样 的 经 验 当 它 们 与 我 们 缺 乏 环 境 意 识 贪 婪 的 祖 先 初 次 遭 遇 时 就 很 少 有 生 存 的 机 会 了 只 是 到 了 近 期 人 类 才 开 始 认 识 到 我 们 的 未 来 取 决 于 与 大 自 然 和 谐 共 处 (3 威 尔 逊!' #" 指 出 我 们 目 前 正 置 身 于 一 次 物 种 灭 绝 事 件 中 它 的 严 重 性 超 出 了 过 去 至 少 五 亿 年 来 地 球 上 所 经 历 的 任 何 事 件 甚 至 比 恐 龙 灭 绝 事 件 还 要 严 重 我 们 今 天 拥 有 的 武 器 已 不 再 是 狩 猎 采 集 时 期 的 长 矛 或 弓 箭 而 是 火 药 与 推 土 机 我 们 用 这 些 工 具 来 改 变 景 观 和 消 除 整 个 生 态 系 统 以 进 行 我 们 认 为 更 有 效 的 土 地 利 用 活 动 在 热 带 生 命 更 具 多 样 性 生 态 系 统 的 结 构 也 最 复 杂 因 而 人 类 的 破 坏 程 度 也 最 严 重 联 合 国 最 近 的 研 究 表 明 如 果 我 们 不 扭 转 当 前 的 毁 林 趋 势 生 活 在 热 带 森 林 中 的 的 物 种 将 在 未 来 数 十 年 内 灭 绝 热 带 森 林 的 砍 伐 也 带 来 大 量 的 二 氧 化 碳 排 放 其 量 可 高 达 全 球 化 石 燃 料 燃 烧 排 放 量 的 加 剧 了 全 球 气 候 的 变 化 表 列 出 了 地 球 历 史 上 一 些 重 要 事 件 的 时 间 这 些 事 件 有 的 远 在 几 十 亿 年 前 有 的 近 至 几 百 年 前 为 了 避 免 如 此 大 的 时 间 跨 度 给 人 直 觉 上 带 来 的 困 难 表 中 不 仅 列 出 了 事 件 距 今 的 真 实 时 间 还 把 整 个 地 球 历 史 浓 缩 成 为 一 年 列 出 各 个 事 件 在 这 个 虚 拟 地 球 年 内 发 生 的 时 间 如 表 所 示 只 是 在 这 个 地 球 年 中 的 最 后 几 秒 钟 内 人 类 才 发 展 出 了 改 变 整 个 地 球 环 境 的 能 力 现 在 的 问 题 是 人 类 能 否 具 有 足 够 的 智 慧 和 远 见 以 保 证 我 们 在 地 球 年 的 后 面 几 秒 内 能 与 自 然 界 和 谐 共 存 一 个 具 体 的 挑 战 就 是 选 择 什 么 样 的 能 源 战 略 以 满 足 我 们 的 能 源 需 求 表 地 球 历 史 上 重 要 事 件 年 表 地 球 事 件 距 今 时 间 年 地 球 年 地 球 形 成 4 月 日 真 核 生 物 4 月 日 布 尔 吉 斯 页 岩 4 月 日 维 管 植 物 4 月 日 下 午 点 生 命 扩 展 到 陆 地 4 月 日 上 午 点 两 栖 动 物 4 月 日 下 午 点 大 灭 绝 4 月 日 下 午 点 哺 乳 动 物 4 月 日 恐 龙 灭 绝 4 月 日 下 午 点 直 立 人 4 月 日 下 午 点 分 智 人 4 月 日 下 午 点 分 秒 人 类 迁 徙 4 月 日 下 午 点 分 秒 人 类 到 达 美 洲 4 月 日 下 午 点 分 秒 农 业 4 月 日 下 午 点 分 秒 工 业 革 命 月 日 下 午 点 分 秒

10 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 在 第 章 中 我 们 将 快 速 地 回 顾 历 史 从 万 年 前 农 业 在 中 东 的 发 展 到 欧 洲 现 代 化 国 家 的 建 立 欧 洲 殖 民 者 开 放 美 洲 大 陆 再 到 工 业 革 命 的 开 始 工 业 革 命 这 一 名 称 有 些 误 导 因 为 革 命 这 个 词 通 常 意 味 着 单 个 转 变 的 发 生 事 实 上 很 难 找 出 一 个 单 一 的 事 件 作 为 从 前 工 业 化 时 期 到 工 业 化 时 期 革 命 性 转 变 的 标 志 詹 姆 斯 瓦 特 通 常 被 认 为 是 工 业 革 命 之 父 也 被 错 误 地 当 成 蒸 汽 机 的 发 明 者 瓦 特 无 疑 是 个 伟 大 的 人 物 但 是 他 的 杰 出 成 就 并 不 是 发 明 了 蒸 汽 机 而 是 对 托 马 斯 纽 科 门 早 期 发 明 的 蒸 汽 机 进 行 了 改 进 并 为 这 一 新 技 术 开 创 了 无 数 非 常 实 际 的 应 用 有 几 个 主 题 会 在 第 章 中 往 复 出 现 文 明 的 成 功 无 一 例 外 地 都 取 决 于 当 地 有 利 的 气 候 以 及 便 于 获 取 的 能 源 很 多 时 候 这 两 个 因 素 是 密 不 可 分 的 在 人 类 历 史 上 相 当 长 的 时 期 木 材 是 一 种 很 重 要 的 能 源 约 翰 柏 林 5# "6 %'!" 很 有 说 服 力 地 论 证 了 木 材 供 应 对 早 期 文 明 发 展 起 到 的 关 键 作 用 当 木 材 被 消 耗 殆 尽 时 文 明 也 跟 着 崩 溃 了 这 一 模 式 在 历 史 上 多 次 重 现 不 仅 发 生 在 第 一 个 历 史 上 有 记 载 的 伟 大 文 明 苏 美 尔 文 明 中 而 且 也 出 现 在 其 后 的 很 多 文 明 中 比 如 埃 及 印 度 河 流 域 巴 比 伦 希 腊 克 里 特 塞 浦 路 斯 以 及 后 来 的 罗 马 木 材 可 以 用 来 建 造 房 屋 制 造 桌 椅 等 家 具 供 暖 做 饭 制 造 手 拉 车 和 战 车 等 有 轮 车 辆 制 造 武 器 和 轮 船 等 木 材 是 制 造 工 具 的 重 要 原 材 料 人 类 需 求 量 最 大 的 木 材 产 品 就 是 木 炭 从 古 代 社 会 直 到 现 代 社 会 开 始 机 械 化 时 代 之 前 都 是 如 此 木 炭 是 一 种 富 含 碳 的 物 质 是 木 材 不 完 全 燃 烧 的 产 物 在 铜 锡 和 铁 的 冶 炼 过 程 中 需 要 消 耗 大 量 的 木 炭 甚 至 到 了 年 木 材 仍 然 是 美 国 主 要 能 量 来 源 当 本 国 的 木 材 供 应 不 能 满 足 需 求 时 一 个 国 家 往 往 采 取 军 事 行 动 从 邻 国 来 获 取 供 应 在 历 史 的 进 程 中 局 部 气 候 的 变 化 导 致 了 一 些 文 明 的 消 亡 同 时 也 为 新 的 文 明 在 其 他 地 方 发 展 与 繁 荣 开 辟 了 机 会 当 地 资 源 无 法 满 足 需 求 往 往 为 国 家 的 领 土 扩 张 提 供 了 动 机 但 同 时 也 促 进 了 长 距 离 贸 易 的 发 展 其 必 然 的 结 果 是 最 终 形 成 了 现 在 全 球 相 互 关 联 的 社 会 宗 教 信 仰 对 促 进 文 明 的 凝 聚 力 起 到 了 关 键 作 用 宗 教 的 作 用 有 时 候 是 积 极 的 但 更 多 时 候 则 是 消 极 的 甚 至 是 具 有 破 坏 性 的 宗 教 成 为 很 多 局 部 冲 突 的 原 因 近 年 来 这 类 冲 突 变 得 更 加 全 球 化 我 们 要 指 出 的 是 这 些 影 响 在 我 们 的 现 代 世 界 仍 然 普 遍 存 在 制 定 一 个 可 行 的 未 来 能 源 战 略 时 一 开 始 就 要 从 一 个 全 球 而 非 局 部 的 视 角 来 考 虑 我 们 每 一 个 具 体 选 择 将 对 国 际 安 全 以 及 环 境 完 整 性 的 影 响 我 们 的 行 为 已 经 说 明 为 了 获 取 维 持 社 会 正 常 运 转 的 能 源 比 如 说 石 油 我 们 仍 然 倾 向 于 发 动 战 争 宗 教 分 歧 至 多 是 导 致 我 们 当 前 受 到 伊 斯 兰 武 装 分 子 威 胁 的 部 分 原 因 如 第 章 所 示 站 在 历 史 的 角 度 看 问 题 将 有 助 于 我 们 制 定 能 为 全 球 环 境 创 造 出 一 个 社 会 平 等 和 可 持 续 发 展 未 来 的 政 策 措 施 第 章 介 绍 能 源 的 基 本 概 念 以 及 我 们 如 何 量 算 能 源 第 章 到 第 章 分 别 介 绍 维 系 我 们 当 代 工 业 经 济 的 各 种 能 源 形 式 包 括 木 材 风 能 水 能 煤 炭 石 油 天 然

11 第 章 导 言 气 以 及 核 能 当 今 工 业 经 济 主 要 依 赖 于 包 括 煤 炭 石 油 和 天 然 气 在 内 的 化 石 能 源 第 章 至 第 章 讲 述 这 些 化 石 燃 料 的 来 源 及 在 人 类 社 会 中 的 应 有 过 程 早 在 年 英 格 兰 地 区 就 已 经 用 煤 炭 取 代 木 材 作 为 主 要 的 燃 料 随 后 我 们 会 谈 到 这 一 转 变 主 要 得 益 于 蒸 汽 机 的 发 明 煤 炭 是 储 量 最 大 的 化 石 燃 料 但 从 环 境 角 度 来 看 又 是 问 题 最 多 的 能 源 形 式 未 经 处 理 的 煤 炭 在 燃 烧 后 会 向 空 气 中 排 放 高 浓 度 的 黑 烟 以 及 氮 氧 化 物 和 硫 氧 化 物 等 酸 性 物 质 从 而 带 来 了 酸 雨 问 题 以 及 各 种 各 样 的 有 毒 元 素 危 害 比 如 汞 和 放 射 性 元 素 铀 等 煤 炭 燃 烧 对 局 部 和 区 域 环 境 以 及 人 们 健 康 都 有 着 非 常 严 重 的 影 响 这 些 问 题 将 会 在 第 章 中 重 点 讨 论 石 油 和 天 然 气 的 燃 烧 对 局 部 和 区 域 的 影 响 虽 然 没 有 煤 那 么 严 重 但 仍 然 不 能 忽 视 特 别 是 石 油 类 燃 料 这 类 问 题 会 在 第 章 探 讨 化 石 燃 料 燃 烧 的 环 境 影 响 不 仅 仅 局 限 于 当 地 所 有 这 些 化 石 燃 料 的 使 用 都 导 致 了 大 范 围 的 二 氧 化 碳 排 放 在 第 章 和 第 章 会 谈 到 空 气 中 二 氧 化 碳 浓 度 与 全 球 变 暖 的 关 系 今 天 空 气 中 二 氧 化 碳 的 浓 度 要 比 过 去 万 年 中 任 何 一 个 历 史 时 期 都 高 鉴 于 当 前 我 们 对 化 石 燃 料 的 依 赖 二 氧 化 碳 浓 度 还 将 逐 步 上 升 在 本 世 纪 末 有 可 能 上 升 至 工 业 革 命 前 浓 度 的 两 倍 煤 炭 是 二 氧 化 碳 浓 度 上 升 的 最 大 贡 献 者 燃 烧 煤 炭 产 生 的 能 量 主 要 来 自 于 碳 被 氧 化 为 二 氧 化 碳 的 过 程 以 单 位 能 量 计 石 油 燃 烧 释 放 的 二 氧 化 碳 要 比 煤 炭 少 因 为 其 部 分 能 量 来 自 氢 元 素 的 氧 化 过 程 从 二 氧 化 碳 的 排 放 角 度 来 看 天 然 气 甲 烷 的 氢 含 量 最 高 是 最 为 清 洁 的 化 石 能 源 但 天 然 气 仍 然 有 相 当 的 二 氧 化 碳 排 放 美 国 一 直 是 世 界 上 二 氧 化 碳 排 放 量 最 大 的 国 家 直 到 最 近 才 被 中 国 超 过 美 国 人 口 占 世 界 总 人 口 的 但 二 氧 化 碳 排 放 量 却 高 达 全 世 界 的 在 美 国 的 二 氧 化 碳 排 放 来 自 于 以 燃 煤 为 主 的 电 力 行 业 的 排 放 来 自 于 以 石 油 为 主 的 交 通 行 业 另 外 的 排 放 来 自 于 居 民 及 商 用 的 供 热 制 冷 各 种 工 业 过 程 的 贡 献 是 中 国 拥 有 超 过 世 界 五 分 之 一 的 人 口 二 氧 化 碳 排 放 量 也 在 全 球 排 放 量 的 以 上 荷 兰 环 境 评 估 署 如 果 要 消 除 化 石 燃 料 对 气 候 变 化 的 影 响 我 们 需 要 制 定 更 好 的 能 源 政 策 不 仅 能 适 用 于 美 国 等 发 达 国 家 还 要 适 用 于 中 国 等 发 展 中 国 家 第 章 将 讨 论 风 力 资 源 和 水 力 资 源 的 相 关 问 题 我 们 认 为 风 能 可 以 在 将 来 成 为 一 种 重 要 的 环 境 友 好 的 具 有 经 济 竞 争 力 的 取 代 化 石 燃 料 的 能 源 形 式 第 章 将 着 重 论 述 核 能 的 历 史 潜 力 以 及 有 关 问 题 核 能 的 燃 料 是 铀 的 一 种 同 位 素 核 子 数 为 写 作 7 其 上 标 给 出 了 某 一 同 位 素 质 子 数 和 中 子 数 的 总 和 某 个 元 素 比 如 铀 的 不 同 同 位 素 含 有 的 中 子 数 不 同 7 含 有 个 质 子 和 个 中 子 7 的 核 子 是 稳 定 的 但 是 一 旦 受 到 中 子 的 轰 击 就 会 发 生 裂 变 在 裂 变 过 程 中 会 产 生 两 种 不 同 的 元 素 同 时 释 放 出 更 多 的 中 子 每 次 反 应 平 均 释 放

12 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 个 中 子 这 些 中 子 又 去 轰 击 新 的 7 这 一 过 程 被 称 为 连 锁 反 应 也 就 是 说 一 旦 反 应 被 启 动 就 会 自 动 进 行 下 去 中 子 和 7 反 应 产 生 新 原 子 的 过 程 中 会 释 放 出 大 量 的 动 能 该 能 量 要 比 煤 炭 石 油 或 者 天 然 气 中 的 一 个 碳 原 子 被 氧 化 成 二 氧 化 碳 而 释 放 的 能 量 高 出 几 百 万 倍 这 就 是 核 能 的 来 源 核 能 时 代 始 于 年 月 日 在 这 一 天 美 国 总 统 罗 斯 福 授 权 政 府 为 核 研 究 提 供 资 金 资 助 作 为 对 艾 伯 特 爱 因 斯 坦 来 信 的 回 应 核 能 研 究 的 最 初 目 的 是 军 事 用 途 用 于 制 造 投 掷 于 日 本 大 阪 和 长 崎 的 原 子 弹 核 能 在 民 用 发 电 的 应 用 始 于 年 月 日 当 时 的 美 国 总 统 杜 鲁 门 签 署 了 核 能 法 案 授 权 成 立 美 国 原 子 能 委 员 会 世 纪 年 代 的 阿 拉 伯 石 油 危 机 引 发 了 油 价 上 涨 民 用 核 能 借 此 得 到 了 广 泛 的 发 展 然 而 年 月 日 宾 夕 法 尼 亚 州 三 里 岛 核 事 故 和 年 月 日 苏 联 切 尔 诺 贝 利 核 事 故 使 得 人 们 对 核 能 的 热 情 开 始 减 弱 三 里 岛 事 故 其 实 并 不 严 重 反 应 堆 的 安 全 壳 并 没 有 破 裂 释 放 到 外 部 的 辐 射 也 非 常 小 切 尔 诺 贝 利 事 件 却 非 常 严 重 反 应 器 完 全 被 毁 坏 强 烈 的 火 焰 把 放 射 性 物 质 喷 射 到 高 空 烟 云 分 散 至 北 欧 和 中 欧 大 部 分 地 区 事 故 中 人 员 死 亡 的 准 确 数 字 或 其 他 具 体 细 节 并 不 清 楚 估 计 值 的 范 围 从 最 低 人 到 数 千 人 不 等 但 是 毫 无 疑 问 这 些 事 故 严 重 破 坏 了 人 们 对 核 电 站 安 全 性 的 信 心 为 了 使 核 能 利 用 在 将 来 得 到 长 期 发 展 就 必 须 解 决 下 面 的 一 些 问 题 首 先 要 让 公 众 对 核 能 有 一 个 充 分 的 认 识 能 够 理 解 核 能 与 核 炸 弹 的 区 别 第 二 需 要 一 个 合 理 的 处 理 核 工 业 产 生 的 放 射 性 废 物 的 战 略 第 三 我 们 需 要 采 取 措 施 以 确 保 民 用 核 工 业 设 施 不 能 被 改 造 成 生 产 核 炸 弹 材 料 的 设 施 第 四 在 不 损 害 安 全 性 的 情 况 下 开 发 出 新 一 代 的 更 具 经 济 竞 争 力 的 核 电 站 如 果 我 们 能 够 应 对 这 些 挑 战 就 可 以 减 少 对 源 于 政 治 不 稳 定 区 域 比 如 中 东 的 石 油 的 依 赖 我 们 还 能 够 减 少 二 氧 化 碳 排 放 量 的 增 加 所 造 成 的 对 全 球 气 候 系 统 的 威 胁 热 量 是 木 材 煤 炭 石 油 天 然 气 燃 烧 及 铀 裂 变 的 直 接 产 物 第 章 和 第 章 概 述 了 利 用 热 量 做 有 用 功 的 一 些 主 要 途 径 纽 科 门 发 明 蒸 汽 机 的 最 初 目 的 是 把 水 从 矿 井 中 抽 出 来 瓦 特 改 进 了 蒸 汽 机 并 扩 展 了 蒸 汽 动 力 在 工 业 方 面 的 多 种 新 用 途 我 们 将 在 第 章 中 讨 论 蒸 汽 动 力 的 早 期 使 用 电 力 是 当 代 经 济 的 支 柱 蒸 汽 在 发 电 中 的 应 用 将 在 第 章 讨 论 第 章 则 将 讨 论 内 燃 机 的 历 史 和 汽 车 我 们 将 在 第 章 中 论 述 人 为 温 室 气 体 排 放 量 的 日 益 增 加 对 气 候 系 统 带 来 的 根 本 性 挑 战 在 二 氧 化 碳 排 放 到 大 气 之 前 对 其 进 行 捕 获 并 在 地 下 或 海 底 等 永 久 性 地 质 条 件 下 进 行 隔 离 这 一 技 术 的 可 行 性 将 在 第 章 中 探 讨 碳 捕 集 和 隔 离 技 术 如 果 被 证 明 为 经 济 有 效 并 且 环 境 友 好 将 对 全 球 能 源 经 济 的 未 来 产 生 深 远 的 影 响 随 着 常 规 石 油 和 天 然 气 供 给 量 的 逐 渐 降 低 碳 捕 集 和 隔 离 技 术 会 激 励 我 们 保 持 或 增 加 对 煤 炭 的 依 赖 二 氧 化 碳 的 排 放 问 题 可 能 会 转 变 为 更 加 简 单 的 与 煤 炭 燃 烧 相 关 的 其 他 污 染 物 如 颗 粒 物 硫 氮 和 汞 等 的 排 放 问 题

13 第 章 导 言 从 而 鼓 励 人 们 对 所 谓 的 清 洁 煤 技 术 进 行 投 资 最 先 进 的 清 洁 煤 技 术 是 在 煤 炭 燃 烧 之 前 将 其 与 热 蒸 汽 反 应 把 煤 中 的 碳 转 化 为 由 一 氧 化 碳 3 和 氢 气 8 组 成 的 合 成 气 一 氧 化 碳 进 一 步 与 热 蒸 汽 反 应 生 成 更 多 的 氢 气 及 二 氧 化 碳 这 个 过 程 的 优 点 是 不 仅 可 以 使 二 氧 化 碳 在 释 放 到 空 气 中 之 前 更 容 易 被 捕 获 而 且 能 够 消 除 或 至 少 是 大 大 减 少 与 煤 有 关 的 其 他 污 染 物 的 排 放 其 缺 点 在 于 在 把 煤 向 合 成 气 的 转 化 过 程 中 不 可 避 免 地 产 生 更 多 的 二 氧 化 碳 而 且 随 后 把 合 成 气 转 化 成 其 他 固 态 和 液 态 能 源 产 品 的 过 程 中 也 会 有 二 氧 化 碳 的 排 放 从 而 导 致 了 需 要 被 捕 集 的 碳 量 的 增 加 如 果 要 真 正 解 决 气 候 问 题 我 们 就 需 要 捕 集 大 量 的 二 氧 化 碳 在 可 以 预 见 的 将 来 全 球 需 要 捕 集 的 二 氧 化 碳 量 至 少 为 每 年 亿 吨 如 果 要 处 理 如 此 大 量 的 二 氧 化 碳 一 个 不 可 回 避 的 问 题 就 是 要 充 分 考 虑 碳 封 存 技 术 的 经 济 成 本 及 环 境 影 响 我 们 认 为 碳 捕 集 与 封 存 技 术 至 少 在 短 期 内 对 减 少 温 室 气 体 在 大 气 中 的 累 积 速 率 都 将 贡 献 甚 微 美 国 当 前 的 政 策 鼓 励 以 生 物 乙 醇 作 为 汽 油 的 替 代 品 可 以 先 用 玉 米 生 产 生 物 乙 醇 而 最 终 将 会 以 草 木 纤 维 素 为 原 料 乙 醇 燃 料 的 前 景 将 在 第 章 中 论 述 我 们 认 为 不 论 是 从 温 室 气 体 排 放 还 是 从 显 著 减 少 对 石 油 的 需 求 量 上 玉 米 乙 醇 作 为 汽 油 替 代 品 的 优 势 都 是 非 常 有 限 的 实 例 表 明 在 巴 西 用 蔗 糖 生 产 乙 醇 会 更 有 前 途 生 物 质 燃 料 技 术 的 最 终 发 展 趋 势 是 开 发 出 经 济 可 行 的 以 草 木 纤 维 素 为 原 料 的 乙 醇 生 产 技 术 尽 管 目 前 还 无 法 对 该 技 术 的 前 景 进 行 评 价 但 是 很 显 然 的 一 点 是 应 当 开 展 相 关 的 研 发 工 作 我 们 将 在 第 章 中 描 述 美 国 加 拿 大 英 国 和 中 国 当 今 的 能 源 使 用 模 式 在 本 书 的 最 后 一 章 即 第 章 中 我 们 将 为 实 现 更 加 可 持 续 的 更 加 安 全 的 能 源 前 景 提 出 政 策 建 议 也 希 望 这 些 建 议 能 对 保 护 全 球 气 候 系 统 有 所 贡 献

14 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 引 言 本 章 将 综 述 导 致 现 代 工 业 时 代 到 来 的 重 要 历 史 事 件 工 业 时 代 开 始 于 看 似 不 太 可 能 的 位 于 欧 亚 大 陆 西 北 边 缘 的 英 国 为 什 么 会 发 生 在 那 里 而 不 是 其 他 地 方 比 如 更 大 更 统 一 的 中 国 这 个 故 事 开 始 于 农 业 和 畜 牧 业 在 中 东 的 发 展 那 里 无 论 栽 培 植 物 还 是 喂 养 动 物 都 具 有 得 天 独 厚 的 自 然 资 源 我 们 将 讲 述 农 业 的 发 展 历 程 从 最 初 依 靠 雨 水 节 发 展 到 两 河 流 域 埃 及 印 度 西 北 部 和 中 国 北 部 的 灌 溉 农 业 节 节 最 终 再 转 移 到 以 前 是 密 林 地 区 的 欧 洲 西 北 部 我 们 也 将 讲 述 一 些 伟 大 文 明 的 繁 荣 时 期 及 其 后 续 被 其 他 文 明 征 服 的 故 事 一 些 文 明 消 亡 的 重 要 原 因 是 自 然 资 源 的 枯 竭 尤 其 是 木 材 资 源 的 枯 竭 气 候 变 化 或 更 宽 泛 的 环 境 变 化 则 是 另 一 些 文 明 衰 落 的 重 要 原 因 在 气 候 变 化 的 面 前 基 于 河 流 的 文 明 变 得 异 常 脆 弱 会 饱 受 旱 涝 双 重 灾 害 的 影 响 在 干 燥 炎 热 气 候 中 过 度 灌 溉 而 导 致 的 土 壤 盐 分 积 聚 也 是 一 个 问 题 与 中 国 和 中 东 南 部 以 河 流 为 基 础 的 社 会 相 比 欧 洲 西 北 部 由 于 得 益 于 相 对 温 暖 的 大 西 洋 的 蒸 发 作 用 常 年 都 可 以 得 到 适 量 的 湿 润 空 气 因 此 这 里 更 有 利 于 可 持 续 的 农 业 发 展 再 以 中 国 的 气 候 为 例 它 属 于 季 风 气 候 受 风 力 的 强 度 和 方 向 的 季 节 性 变 化 的 影 响 较 大 冬 季 的 盛 行 风 从 陆 地 吹 向 海 洋 因 此 冬 季 风 常 常 寒 冷 而 干 燥 夏 季 的 盛 行 风 向 与 冬 季 相 反 因 而 夏 季 风 常 常 炎 热 而 湿 润 然 而 降 雨 在 空 间 和 时 间 上 的 分 布 都 不 均 匀 最 近 几 年 中 国 北 部 地 区 经 历 了 长 期 的 干 旱 而 南 方 却 降 水 过 剩 因 而 中 国 政 府 目 前 正 在 考 虑 对 南 水 北 调 工 程 的 大 规 模 投 资 降 雨 模 式 在 过 去 也 可 能 发 生 过 类 似 的 变 化 这 些 变 化 对 于 粮 食 安 全 以 及 国 家 管 理 都 产 生 了 重 要 的 影 响 在 中 国 建 立 强 大 的 中 央 政 府 会 有 助 于 把 食 物 从 暂 时 盈 余 的 地 区 转 移 到 供 给 不 足 的 地 区 因 此 将 区 域 不 利 因 素 对 整 个 社 会 的 影 响 变 得 最 小 这 就 为 国 家 权 威 提 供 了 一 个 合 法 性 的 依 据 与 中 国 相 比 欧 洲 西 北 部 享 有 相 对 温 和 的 气 候 降 水 在 一 年 中 大 体 均 匀 分 布 因 此 也 就 不 需 要 中 央 政 府 运 行 并 管 理 大 规 模 的 灌 溉 工 程 这 个 现 象 至 少 部 分 解 释 了 欧 洲 社 会 多 元 化 的 成 因 这 与 中 国 社 会 的 相 对 统 一 性 形 成 了 鲜 明 的 对 比 而 这 种 差 异 从 这 两 个 地 区 的 发 展 初 期 就 存 在 了 这 两 个 地 区 的 社 会 发 展 也 经 历 了 两 种 截 然 不 同 的 道 路

15 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 当 人 类 最 初 到 达 欧 洲 西 北 部 时 这 里 是 一 片 茂 密 的 森 林 这 得 益 于 这 里 全 年 湿 润 温 和 的 气 候 从 上 个 冰 河 世 纪 以 来 累 积 的 土 壤 非 常 紧 实 难 以 耕 种 用 来 翻 松 致 密 土 壤 的 铁 犁 的 发 明 和 拉 动 铁 犁 的 畜 力 的 引 入 使 得 欧 洲 西 北 部 农 业 在 中 世 纪 的 发 展 发 生 了 深 刻 变 化 节 畜 力 开 始 使 用 牛 后 来 使 用 马 农 业 因 此 成 为 了 资 本 密 集 型 而 不 再 是 劳 力 密 集 型 的 生 产 活 动 成 功 与 否 取 决 于 获 得 良 好 的 设 备 和 强 健 的 耕 牛 及 马 匹 而 中 国 的 情 况 却 正 好 相 反 农 业 的 成 功 在 更 大 程 度 上 取 决 于 大 量 低 成 本 的 人 力 供 应 中 国 的 主 要 粮 食 作 物 包 括 来 自 本 土 的 小 米 小 麦 从 中 东 引 进 的 大 麦 以 及 从 东 南 亚 引 进 的 大 米 在 中 国 女 孩 很 年 轻 就 出 嫁 而 且 家 庭 的 人 口 数 通 常 较 多 男 孩 既 是 劳 动 力 重 要 的 来 源 又 要 承 担 赡 养 父 母 的 任 务 家 庭 人 口 多 成 为 了 应 对 频 繁 出 现 的 毁 灭 性 饥 荒 的 一 种 保 障 性 措 施 即 使 有 一 些 儿 童 夭 折 后 其 他 的 还 有 希 望 生 存 欧 洲 社 会 则 发 展 出 一 种 不 同 的 家 庭 结 构 观 念 这 体 现 了 欧 洲 的 不 同 农 业 经 济 结 构 及 其 相 对 稳 定 的 食 物 供 应 在 欧 洲 男 人 通 常 等 到 继 承 父 母 去 世 或 退 休 后 留 下 的 土 地 和 资 本 装 备 后 才 结 婚 因 此 结 婚 的 年 龄 较 晚 考 虑 到 资 本 和 劳 动 力 观 念 的 差 异 欧 洲 社 会 的 家 庭 规 模 往 往 比 中 国 小 的 情 况 就 并 不 奇 怪 了 相 应 的 人 口 密 度 单 位 土 地 面 积 上 的 人 口 数 量 也 比 较 低 我 们 将 会 论 述 到 为 了 提 高 农 业 产 量 欧 洲 劳 动 力 较 之 中 国 的 相 对 短 缺 促 进 了 对 农 业 机 械 化 的 依 赖 而 中 国 则 继 续 依 赖 于 劳 动 力 从 新 月 沃 土 的 原 始 农 业 到 欧 洲 西 北 部 主 要 经 济 中 心 的 出 现 是 一 个 缓 慢 而 必 然 的 过 程 里 程 碑 似 的 事 件 包 括 集 中 于 地 中 海 盆 地 地 区 的 一 些 重 要 文 明 的 兴 起 和 衰 落 包 括 克 里 特 岛 希 腊 和 罗 马 节 节 贸 易 和 领 土 扩 张 在 这 些 文 明 的 发 展 过 程 中 发 挥 了 重 要 作 用 军 事 实 力 常 常 不 是 一 个 文 明 成 功 的 标 志 为 了 获 取 成 功 一 个 文 明 不 能 停 滞 不 前 而 是 必 须 持 续 扩 张 以 获 取 更 多 的 物 力 与 人 力 来 维 持 文 明 的 繁 荣 伴 随 成 功 的 是 来 自 四 面 八 方 的 外 部 威 胁 亚 历 山 大 大 帝 建 立 的 伟 大 帝 国 节 和 后 来 的 罗 马 帝 国 节 都 沿 袭 着 这 样 的 模 式 在 很 多 情 况 下 帝 国 会 扩 张 到 无 法 控 制 的 地 步 从 而 无 法 提 供 足 够 的 经 济 盈 余 和 重 要 资 源 以 维 持 国 防 军 队 和 国 家 管 理 机 构 西 部 的 罗 马 帝 国 落 入 从 北 方 入 侵 的 日 耳 曼 部 落 之 手 法 国 作 为 一 个 重 要 的 权 力 中 心 于 世 纪 查 理 曼 时 期 达 到 顶 峰 但 这 个 帝 国 被 再 次 证 明 是 不 可 持 续 的 罗 马 帝 国 转 移 到 东 方 后 以 君 士 坦 丁 堡 为 中 心 的 拜 占 庭 帝 国 是 较 为 持 久 的 帝 国 但 最 终 还 是 被 奥 托 曼 土 耳 其 所 取 代 后 者 成 为 新 的 东 部 皇 权 欧 洲 处 于 持 续 的 战 争 状 态 分 歧 比 合 作 更 为 常 见 通 常 情 况 下 宗 教 被 用 作 国 家 间 开 战 的 理 由 但 是 其 根 本 动 机 通 常 是 受 利 益 驱 动 的 在 战 场 上 收 获 对 权 力 和 优 势 的 渴 望 基 督 教 和 伊 斯 兰 教 节 和 节 是 对 现 代 欧 洲 发 展 影 响 深 远 的 两 大 宗 教 穆 罕 默 德 去 世 后 不 久 阿 拉 伯 穆 斯 林 就 成 为 地 中 海 盆 地 地 区 的 多 数 人 群 他 们 曾 控 制 着 西 班 牙 如 果 他 们 在 与 法 兰 克 人 的 较 量 中 获 胜 的 话 他 们 还 可 能 会 进

16 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 一 步 向 欧 洲 延 伸 他 们 不 仅 具 有 强 大 的 宗 教 和 军 事 力 量 而 且 还 是 连 接 早 期 地 中 海 文 明 和 东 方 文 明 的 重 要 桥 梁 世 纪 世 纪 阿 拉 伯 人 被 迫 撤 退 而 西 班 牙 被 来 自 北 方 的 基 督 教 势 力 所 控 制 这 时 欧 洲 成 为 了 这 一 遗 产 的 受 益 者 公 元 年 查 理 曼 去 世 后 欧 洲 进 入 黑 暗 时 代 十 字 军 东 征 节 对 欧 洲 复 兴 发 挥 了 重 要 作 用 气 候 变 化 所 带 来 的 农 业 减 产 和 鼠 疫 这 两 个 孪 生 的 灾 难 现 象 造 成 了 欧 洲 人 口 的 空 前 减 少 奇 怪 的 是 欧 洲 人 口 的 减 少 反 而 促 成 了 这 次 复 兴 欧 洲 人 口 减 少 到 了 世 纪 的 从 而 引 发 了 欧 洲 社 会 的 大 规 模 重 组 劳 动 价 值 的 上 升 挑 战 着 地 主 和 贵 族 根 深 蒂 固 的 影 响 力 与 此 同 时 欧 洲 开 始 向 外 扩 展 并 且 权 力 的 平 衡 转 移 到 西 部 大 西 洋 沿 岸 的 国 家 取 代 了 以 地 中 海 为 中 心 的 国 家 成 为 欧 洲 新 的 权 力 中 心 沿 大 西 洋 海 岸 的 贸 易 也 取 代 了 地 中 海 盆 地 的 贸 易 成 为 新 的 经 济 增 长 引 擎 荷 兰 位 于 中 枢 位 置 从 而 很 好 地 利 用 了 这 一 机 会 荷 兰 的 船 只 将 波 罗 的 海 的 木 材 运 往 南 方 再 将 来 自 西 班 牙 葡 萄 牙 和 法 国 的 货 物 向 北 方 运 送 荷 兰 农 业 成 为 欧 洲 最 有 效 率 的 农 业 同 时 荷 兰 人 的 船 只 在 北 海 渔 业 中 占 主 导 地 位 葡 萄 牙 和 西 班 牙 率 先 开 辟 了 道 路 使 欧 洲 向 世 界 延 伸 其 影 响 达 到 了 远 东 和 美 洲 节 然 而 繁 荣 并 不 能 带 来 和 平 天 主 教 会 的 权 威 受 到 宗 教 改 革 力 量 的 严 重 挑 战 作 为 最 有 力 的 天 主 教 捍 卫 者 的 西 班 牙 在 随 后 的 斗 争 中 失 去 了 其 优 势 地 位 节 在 欧 洲 向 世 界 开 放 及 人 们 与 基 督 教 和 世 俗 权 威 作 战 的 过 程 中 最 终 受 益 者 开 始 是 荷 兰 然 后 是 英 国 世 纪 中 期 约 翰 谷 登 堡 完 善 了 可 移 动 式 印 刷 技 术 随 后 书 面 材 料 得 到 广 泛 传 播 这 无 疑 扩 大 了 民 众 的 知 识 视 野 使 更 多 的 民 众 能 够 受 到 教 育 变 得 更 加 自 信 这 时 的 欧 洲 进 入 到 了 质 疑 古 老 神 话 和 利 用 创 新 想 法 进 行 试 验 的 时 代 这 不 仅 发 生 在 哲 学 与 宗 教 领 域 也 发 生 在 科 学 与 技 术 方 面 欧 洲 南 部 的 天 主 教 国 家 在 很 大 程 度 上 错 过 了 这 一 社 会 革 命 年 西 班 牙 决 定 对 那 些 印 刷 和 引 入 未 经 授 权 书 籍 的 人 处 以 死 刑 要 出 版 书 籍 人 们 必 须 经 过 审 核 并 且 获 得 官 方 的 出 版 许 可 西 班 牙 对 知 识 自 由 的 限 制 使 得 荷 兰 有 机 会 成 为 欧 洲 的 知 识 和 经 济 强 国 英 国 虽 然 起 步 较 慢 但 最 终 超 过 了 荷 兰 年 的 联 合 法 案 使 英 格 兰 和 苏 格 兰 合 并 在 该 法 案 下 建 立 的 这 个 联 合 体 被 称 为 大 不 列 颠 国 我 们 将 在 节 中 讨 论 导 致 这 些 权 力 过 渡 的 因 素 以 及 现 代 工 业 革 命 在 英 国 出 现 的 原 因 节 是 本 章 的 总 结 农 业 的 起 源 正 如 第 章 所 述 在 人 类 历 史 大 部 分 的 时 间 内 我 们 的 祖 先 一 直 处 于 游 牧 状 态 从 事 采 集 与 狩 猎 他 们 通 过 捕 猎 动 物 和 采 集 可 食 用 植 物 的 方 式 来 维 持 生 存 随 着 时 间 推 移 他 们 从 非 洲 迁 徙 到 了 中 东 即 现 在 称 之 为 新 月 沃 土 的 地 区 该 地 区 从 红

17 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 海 北 部 延 伸 到 当 前 的 约 旦 以 色 列 黎 巴 嫩 叙 利 亚 土 耳 其 伊 拉 克 和 伊 朗 的 部 分 地 区 当 人 类 于 万 年 前 首 次 到 达 这 里 时 一 定 感 觉 他 们 到 了 天 堂 当 时 的 新 月 沃 土 地 区 已 经 发 展 成 了 一 个 名 副 其 实 的 伊 甸 园 这 里 有 大 量 可 食 用 的 植 物 小 麦 大 麦 豌 豆 和 橄 榄 动 物 绵 羊 山 羊 和 现 代 牛 的 祖 先 人 们 可 以 从 动 物 身 上 获 取 肉 类 和 牛 奶 兽 皮 和 羊 毛 以 及 用 来 制 作 原 始 工 具 的 骨 头 他 们 还 有 猎 犬 协 助 狩 猎 人 们 的 生 活 似 乎 非 常 容 易 在 合 适 时 间 到 达 这 里 的 人 们 至 少 会 选 择 暂 时 定 居 在 这 里 而 早 期 的 旅 行 者 可 能 会 发 现 该 地 区 的 条 件 不 是 那 么 友 好 更 倾 向 于 继 续 迁 徙 地 球 在 大 约 万 年 前 走 出 了 上 个 冰 河 时 代 开 始 变 暖 在 万 年 前 变 暖 的 过 程 开 始 加 速 当 时 的 大 陆 冰 川 主 要 位 于 北 美 和 欧 洲 西 北 部 在 万 年 前 到 万 年 前 之 间 由 于 这 些 大 陆 冰 川 的 融 化 和 消 退 海 平 面 上 升 了 近 & 在 万 年 前 到 万 年 前 之 间 海 平 面 又 上 升 了 近 米 如 图 在 此 期 间 地 球 气 候 迅 速 变 暖 从 而 有 利 于 人 们 在 肥 沃 的 新 月 地 区 定 居 然 而 在 万 年 前 发 生 的 新 仙 女 木 事 件 9#$"1 % % 结 束 了 这 种 美 好 的 生 活 状 态 地 球 又 回 到 了 类 似 冰 河 时 代 的 严 寒 状 态 ('%# 图 上 个 冰 河 消 退 时 期 的 海 平 面 上 升 情 况 新 仙 女 木 气 候 逆 转 事 件 使 地 球 气 候 由 温 暖 变 为 寒 冷 这 个 事 件 被 认 为 是 由 北 大 西 洋 海 域 的 海 洋 环 流 变 化 引 起 的 如 前 所 述 现 在 深 海 海 水 主 要 来 自 于 北 大 西 洋 高 纬 地 区 表 层 海 水 的 下 沉 其 原 因 是 由 于 表 层 水 盐 度 的 累 积 使 得 海 水 密 度 增 加 在 冬 天 海 水 冷 却 后 则 更 易 下 沉 在 高 纬 下 沉 的 海 水 主 要 来 自 于 墨 西 哥 湾 暖 流 的 向 北 输 送 该 暖 流 把 温 暖 海 水 向 高 纬 输 送 从 而 使 现 在 欧 洲 西 北 部 的 气 候 相 对 温 和

18 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 在 冰 河 时 期 的 海 洋 环 流 情 况 却 大 不 相 同 那 时 的 深 海 海 水 主 要 由 南 极 洲 的 表 层 海 水 下 沉 而 得 到 补 给 在 冰 河 时 期 北 大 西 洋 高 纬 地 区 大 部 分 均 被 冰 雪 覆 盖 而 墨 西 哥 湾 暖 流 沿 着 更 偏 南 的 轨 迹 在 冰 河 时 期 结 束 时 海 洋 环 流 模 式 从 冰 川 模 式 转 变 为 与 现 在 相 似 的 状 态 然 而 在 新 仙 女 木 时 间 开 始 时 环 流 模 式 又 回 到 了 冰 河 时 期 的 状 态 大 量 淡 水 沿 着 圣 劳 伦 斯 海 道 流 入 北 大 西 洋 引 起 了 海 洋 环 流 的 改 变 从 而 引 发 了 新 仙 女 木 事 件 这 些 淡 水 来 源 于 一 个 巨 型 的 新 冰 川 的 湖 泊 阿 加 西 湖 它 位 于 现 在 五 大 湖 区 的 西 北 部 在 冰 消 期 的 早 期 阶 段 阿 加 西 湖 的 湖 水 通 过 密 西 西 比 河 流 向 南 方 冰 川 的 消 退 开 辟 了 新 的 排 放 渠 道 使 得 湖 水 可 以 通 过 圣 劳 伦 斯 湖 流 向 东 方 当 早 期 冰 川 形 成 的 大 坝 最 终 坍 陷 后 大 量 的 淡 水 被 倾 注 到 大 西 洋 大 西 洋 表 层 海 水 的 含 盐 量 陡 然 下 降 造 成 北 大 西 洋 形 成 深 层 海 水 机 制 的 突 然 停 止 在 短 期 内 洋 流 循 环 又 回 到 了 冰 川 模 式 全 球 气 候 恢 复 到 了 几 千 年 前 冰 河 时 代 后 期 的 状 况 变 得 寒 冷 而 干 燥 虽 然 人 们 在 新 月 沃 土 地 区 的 生 活 变 得 艰 难 但 是 他 们 也 能 够 适 应 这 一 变 化 他 们 学 会 了 利 用 水 资 源 学 会 了 培 育 自 己 喜 爱 的 粮 食 作 物 以 取 代 从 野 外 植 物 中 采 集 食 物 的 方 式 并 开 始 饲 养 一 些 他 们 赖 以 生 存 的 动 物 总 之 他 们 从 过 去 的 狩 猎 采 集 过 渡 到 了 以 农 业 和 畜 牧 业 为 主 的 生 活 方 式 这 种 过 渡 不 可 能 是 快 速 发 生 的 而 是 从 一 种 生 活 方 式 逐 步 地 过 渡 到 另 一 种 方 式 随 着 自 然 资 源 变 得 越 来 越 不 可 靠 人 们 于 是 越 来 越 多 地 依 赖 于 耕 作 随 着 时 间 推 移 新 月 沃 土 地 区 的 居 民 从 游 牧 方 式 逐 步 过 渡 到 了 半 永 久 性 定 居 的 方 式 他 们 意 识 到 在 他 们 建 造 的 帐 篷 或 木 屋 附 近 他 们 喜 爱 的 植 物 就 能 很 好 地 生 长 人 们 不 需 要 太 多 独 创 性 的 观 察 就 能 发 现 这 种 相 关 性 将 收 获 的 植 物 种 子 在 今 年 播 种 到 了 第 二 年 植 物 就 会 生 长 随 着 时 间 的 推 移 他 们 学 会 了 如 何 识 别 最 佳 种 子 的 方 法 那 就 是 选 择 来 自 最 好 植 株 的 种 子 同 时 他 们 也 迅 速 认 识 到 了 放 牧 和 管 理 的 好 处 并 学 会 了 选 择 性 饲 养 他 们 所 需 要 的 动 物 尤 其 是 当 环 境 条 件 的 恶 化 使 得 这 些 动 物 的 野 外 种 群 数 量 开 始 下 降 时 这 些 动 物 大 概 已 经 迁 徙 到 别 的 地 方 以 寻 找 更 好 的 栖 息 地 去 了 进 入 农 业 时 代 是 人 类 历 史 上 的 一 次 重 大 变 革, %)9#. 和, '. %) # " ##% 和 8!'& ", %)9#.! 小 麦 大 麦 或 者 豌 豆 在 耕 地 上 的 产 量 要 比 最 适 宜 的 自 然 条 件 下 的 产 量 高 出 几 个 数 量 级 另 一 明 显 优 势 是 畜 牧 业 的 发 展 家 养 的 牛 山 羊 和 绵 羊 的 数 目 日 益 增 长 人 们 因 此 获 取 了 肉 类 牛 奶 和 皮 毛 的 稳 定 来 源 在 农 业 和 畜 牧 业 得 以 发 展 之 后 人 们 的 生 活 大 有 改 观 在 大 约 万 年 前 新 仙 女 木 寒 冷 期 结 束 之 后 气 候 又 变 得 相 对 温 和 人 们 的 生 活 变 得 更 加 美 好 了

19 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 灌 溉 和 美 索 不 达 米 亚 文 明 的 发 展 新 仙 女 木 事 件 之 后 的 大 约 年 时 间 内 地 球 气 候 变 得 相 对 温 和 适 宜 在 这 个 时 期 农 业 主 要 依 靠 雨 水 灌 溉 在 约 年 前 地 球 气 候 再 次 出 现 了 短 暂 的 寒 冷 时 期 与 新 仙 女 木 事 件 类 似 人 们 通 常 认 为 这 一 现 象 的 起 因 是 北 美 冰 川 的 融 化 消 退 造 成 大 量 淡 水 流 入 海 洋 从 而 改 变 了 北 大 西 洋 的 洋 流 循 环 魏 斯! 指 出 在 这 个 时 期 地 中 海 东 部 几 乎 所 有 的 人 类 定 居 点 都 被 遗 弃 人 们 迁 徙 到 其 他 更 适 宜 居 住 的 环 境 很 多 人 沿 着 幼 发 拉 底 河 流 迁 徙 进 而 发 现 了 该 河 流 的 三 角 洲 地 区 三 角 洲 地 区 的 河 水 缓 慢 流 入 波 斯 湾 使 得 人 们 较 容 易 利 用 这 里 的 水 资 源 这 一 改 变 可 能 是 人 类 历 史 上 首 次 在 农 业 中 开 发 和 利 用 河 水 资 源 大 约 在 多 年 前 气 候 再 一 次 变 冷 并 伴 随 着 干 旱 的 出 现 这 次 寒 冷 期 从 公 元 前 年 到 公 元 前 年 持 续 了 几 个 世 纪 可 能 是 导 致 幼 发 拉 底 河 三 角 洲 地 区 社 会 消 失 的 主 要 原 因 但 是 这 次 干 旱 促 成 了 有 历 史 记 载 的 第 一 个 伟 大 文 明 的 形 成 这 就 是 位 于 幼 发 拉 底 河 上 游 的 苏 美 尔 文 明 这 得 益 于 该 地 区 较 为 可 靠 的 河 流 水 资 源 底 格 里 斯 河 和 幼 发 拉 底 河 的 河 水 流 量 通 常 是 很 不 稳 定 的 该 地 区 降 雨 量 具 有 明 显 的 季 节 性 特 征 降 雨 主 要 集 中 在 冬 季 与 年 前 相 类 似 该 地 区 现 在 的 降 雨 仍 具 有 这 样 的 特 征 由 于 冬 季 的 大 量 降 水 和 春 季 土 耳 其 及 伊 朗 山 脉 冰 雪 融 化 的 补 给 河 流 的 丰 水 期 出 现 在 四 月 和 五 月 而 夏 季 的 水 流 却 较 为 缓 慢 在 流 向 大 海 的 过 程 中 河 流 在 流 经 美 索 不 达 米 亚 冲 积 平 原 时 不 断 地 改 变 河 道 为 确 保 稳 定 的 全 年 水 资 源 供 应 并 促 进 水 路 运 输 苏 美 尔 人 建 造 了 复 杂 的 运 河 系 统 运 河 的 建 造 和 管 理 需 要 复 杂 的 社 会 系 统 随 着 时 间 的 推 移 苏 美 尔 文 明 的 社 会 分 工 变 得 越 来 越 专 业 化 农 民 种 植 工 匠 制 作 工 具 和 建 造 排 水 沟 官 僚 管 理 河 水 资 源 的 供 应 和 分 配 商 人 从 事 贸 易 士 兵 参 战 保 卫 国 家 财 产 或 者 掠 夺 他 国 财 物 祭 司 与 神 灵 进 行 交 流 这 种 分 工 实 际 上 符 合 简 单 的 经 济 学 原 理 以 最 低 的 成 本 把 具 体 的 社 会 责 任 分 配 到 最 有 能 力 的 社 会 群 体 当 中 并 通 过 统 一 管 理 这 些 群 体 以 实 现 整 个 社 会 利 益 的 最 优 化 使 得 物 品 和 服 务 的 产 出 大 大 增 加 其 必 然 的 结 果 就 是 演 变 成 阶 层 社 会 出 现 了 贫 富 分 化 以 及 权 力 与 服 从 这 实 际 上 形 成 了 一 种 社 会 模 式 成 为 几 乎 所 有 有 组 织 社 会 都 遵 循 的 规 范 在 数 百 年 的 历 史 中 苏 美 尔 人 创 造 了 惊 人 的 成 就 他 们 建 造 出 伟 大 的 城 市 并 在 其 中 建 造 用 以 尊 重 和 供 奉 神 灵 的 庙 宇 不 同 城 市 供 奉 着 不 同 的 神 灵 比 如 第 一 批 伟 大 城 邦 之 一 的 乌 鲁 克 就 供 奉 天 空 之 神 阿 努 和 爱 情 与 战 争 女 神 依 安 娜 0 &+ %1): %'#* - 和 +'#. 多 年 前 苏 美 尔 人 在 各 个 领 域 都 有 开 创 性 的 成 就 包 括 各 种 形 式 的 陶 器 制 作 纺 织 品 加 工 包 括 用 当 地 的 亚 麻 编 织 亚 麻 布 科 学 与 工 程 冶 金 以 及 测 量 与 称 量 标 准 系 统 的 制 定 等 他 们 还 发 明 了 已 知

20 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 的 第 一 种 文 字 这 是 基 于 刻 印 在 泥 板 上 的 简 单 象 形 文 字 后 来 发 展 成 为 可 以 书 写 的 楔 形 文 字 含 有 数 以 千 计 的 不 同 字 符 他 们 发 展 了 以 为 基 础 单 位 的 六 十 进 制 计 数 系 统 我 们 今 天 仍 然 保 留 这 一 传 统 : 1 " 等 我 们 把 小 时 分 为 分 钟 分 钟 分 为 秒 一 个 圆 周 分 为 度 等 为 了 支 撑 苏 美 尔 日 益 复 杂 的 社 会 这 些 成 就 都 是 非 常 必 要 的 生 活 在 冲 积 平 原 上 的 苏 美 尔 人 虽 然 拥 有 肥 沃 的 农 业 土 壤 但 面 临 着 其 他 资 源 短 缺 的 问 题 因 此 他 们 必 须 发 展 一 个 贸 易 机 构 为 了 满 足 对 木 材 石 头 和 金 属 特 别 是 铜 等 资 源 的 需 求 他 们 的 贸 易 向 南 达 到 波 斯 湾 同 时 也 沿 着 底 格 里 斯 河 和 幼 发 拉 底 河 向 北 发 展 他 们 通 过 贸 易 的 方 式 向 外 输 出 其 文 明 的 很 多 重 要 方 面 毫 无 疑 问 苏 美 尔 人 以 贸 易 为 目 的 的 扩 张 对 后 来 或 同 时 代 的 位 于 印 度 河 流 域 和 尼 罗 河 流 域 的 其 他 两 大 文 明 的 发 展 有 着 重 要 影 响 技 能 一 旦 学 会 就 很 容 易 被 转 移 到 其 他 地 方 并 随 之 带 来 发 展 古 代 苏 美 尔 人 认 为 神 灵 为 了 满 足 其 日 常 需 要 而 创 造 了 人 作 为 人 与 神 接 触 的 中 间 人 祭 司 在 苏 美 尔 社 会 的 初 始 阶 段 具 有 非 常 特 殊 的 地 位 然 而 生 活 并 不 和 平 权 力 逐 渐 从 祭 司 移 交 到 了 尚 武 的 国 王 手 里 很 多 城 邦 包 括 乌 鲁 克 启 什 乌 尔 和 拉 格 什 等 为 争 取 最 高 权 力 进 行 着 无 休 止 的 战 争 威 胁 不 仅 来 自 内 部 也 来 自 外 部 苏 美 尔 的 早 期 王 朝 从 公 元 前 年 开 始 结 束 于 公 元 前 年 王 朝 被 萨 尔 贡 的 阿 卡 德 占 领 阿 卡 德 在 中 东 建 立 了 第 一 个 伟 大 的 帝 国 在 多 年 内 阿 卡 德 王 朝 共 有 五 位 继 任 国 王 他 们 不 断 扩 张 领 土 不 仅 控 制 了 原 有 的 苏 美 尔 城 邦 还 控 制 了 美 索 不 达 米 亚 北 部 的 所 有 地 区 叙 利 亚 大 部 分 地 区 及 伊 朗 西 部 地 区 当 苏 美 尔 的 各 个 城 邦 就 其 权 力 大 小 而 互 相 争 斗 的 时 候 在 埃 及 的 尼 罗 河 沿 岸 和 冲 积 平 原 上 开 始 形 成 了 第 二 个 伟 大 的 文 明 正 如 苏 美 尔 一 样 这 个 文 明 的 权 力 与 影 响 也 取 决 于 农 产 品 的 剩 余 尼 罗 河 从 埃 塞 俄 比 亚 高 原 起 源 延 伸 大 约 英 里 直 到 地 中 海 受 造 成 印 度 季 风 的 大 气 环 流 的 影 响 尼 罗 河 的 雨 水 补 给 主 要 集 中 在 六 月 到 八 月 这 三 个 月 间 尼 罗 河 的 丰 水 期 在 夏 末 和 秋 初 规 律 性 地 出 现 并 在 秋 季 最 佳 种 植 时 节 为 尼 罗 河 平 原 带 来 了 大 量 肥 沃 的 冲 积 土 与 之 相 反 我 们 前 面 提 到 幼 发 拉 底 河 和 底 格 里 斯 河 的 丰 水 期 出 现 在 冬 末 或 初 春 而 在 夏 末 农 业 用 水 需 求 最 大 时 进 入 枯 水 期 因 此 苏 美 尔 人 必 须 建 造 复 杂 的 运 河 系 统 以 解 决 农 业 用 水 与 河 流 流 量 在 时 间 上 的 不 匹 配 问 题 在 干 热 的 夏 天 由 于 土 壤 中 水 分 的 大 量 蒸 发 导 致 盐 分 在 土 壤 中 不 断 累 积 土 壤 的 盐 碱 化 是 苏 美 尔 人 一 直 面 临 的 难 题 与 苏 美 尔 人 在 美 索 不 达 米 亚 面 临 的 诸 多 困 难 相 比 埃 及 人 拥 有 一 个 更 加 适 宜 的 农 业 生 产 环 境

21 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 埃 及 文 明 的 出 现 埃 及 自 然 而 然 地 被 划 分 为 两 种 不 同 的 地 理 环 境 上 埃 及 地 区 由 一 个 狭 窄 的 山 谷 组 成 山 谷 从 南 端 的 阿 斯 旺 一 直 延 伸 至 肥 沃 的 冲 积 三 角 洲 该 三 角 洲 从 地 中 海 地 区 的 下 埃 及 开 始 向 内 陆 延 伸 约 英 里 美 尼 斯 于 公 元 前 年 统 一 了 上 下 埃 及 从 此 埃 及 开 始 了 将 近 年 的 法 老 统 治 时 期 直 到 公 元 前 年 克 莱 奥 帕 特 拉 去 世 后 罗 马 征 服 了 埃 及 我 们 随 后 会 讲 到 法 老 统 治 过 程 也 有 过 一 些 短 期 的 间 断 早 期 的 法 老 被 奉 为 神 神 王 埃 及 社 会 建 立 了 一 个 严 密 的 官 僚 制 度 来 管 理 国 家 粮 库 在 官 僚 制 度 的 支 持 下 埃 及 法 老 们 在 很 多 方 面 拥 有 绝 对 的 权 力 包 括 维 护 公 共 记 录 和 秩 序 招 募 军 队 征 收 杂 税 建 造 纪 念 性 建 筑 比 如 著 名 的 金 字 塔 就 是 为 法 老 们 的 后 世 生 活 而 精 心 设 计 的 坟 墓 金 字 塔 的 建 成 集 中 在 一 个 相 对 较 短 的 时 期 主 要 是 从 埃 及 古 王 国 的 第 三 王 朝 晚 期 到 第 四 王 朝 早 期 间 的 大 约 年 的 时 间 内 在 公 元 前 大 约 年 结 束 大 金 字 塔 位 于 古 王 国 首 都 孟 菲 斯 附 近 的 沙 漠 平 原 中 处 于 上 下 埃 及 的 交 界 处 由 第 四 王 朝 的 创 始 人 斯 内 夫 鲁 的 儿 子 胡 夫 主 持 建 造 大 金 字 塔 占 地 英 亩 高 达 英 尺 由 大 约 万 块 石 头 组 成 每 块 石 头 平 均 重 约 吨 : 1 " 等 在 没 有 利 用 任 何 现 代 技 术 的 条 件 下 大 金 字 塔 在 工 程 上 是 一 个 非 常 了 不 起 的 成 就 框 对 建 造 大 金 字 塔 过 程 中 消 耗 的 能 量 进 行 了 估 算 框 概 算 了 建 造 过 程 中 所 需 要 的 劳 动 力 数 量 气 候 变 化 与 文 明 的 衰 落 大 约 在 公 元 前 年 埃 及 古 王 国 与 美 索 不 达 米 亚 阿 卡 德 王 朝 几 乎 同 时 突 然 衰 落 在 后 续 的 第 一 中 间 期 公 元 前 公 元 前 年 埃 及 出 现 长 期 政 治 动 荡 的 局 面 有 证 据 表 明 气 候 变 化 是 这 种 剧 烈 动 荡 的 原 因 之 一 埃 塞 俄 比 亚 尼 罗 河 源 头 附 近 湖 泊 的 水 深 急 剧 下 降 和 * " &# 5# " #" 和 3 以 往 在 夏 秋 季 节 规 律 性 发 生 的 洪 水 不 再 出 现 作 为 古 王 国 生 命 线 的 农 业 盈 余 不 复 存 在 接 踵 而 来 的 是 持 续 一 百 多 年 的 毁 灭 性 的 饥 荒 根 据 费 克 雷 哈 桑 的 记 录 ; -%!8 " 社 会 上 出 现 了 前 所 未 闻 的 暴 行 比 如 烹 食 自 己 的 子 女 和 侵 犯 死 者 的 神 圣 尊 严 等 哈 桑 指 出 一 些 零 散 的 记 录 表 明 在 年 的 时 间 内 出 现 了 不 少 于 位 国 王 和 位 登 上 王 位 的 皇 后 但 是 他 们 仅 仅 是 在 名 义 上 掌 管 着 国 家 总 之 法 老 失 去 了 神 圣 的 光 环 因 为 他 们 的 光 环 是 基 于 人 们 相 信 法 老 可 以 控 制 尼 罗 河 水 拥 有 超 越 生 命 的 权 力 几 百 年 后 气 候 变 回 从 前 埃 及 又 恢 复 到 原 有 的 发 展 道 路 进 入 中 王 国 时 期 公 元 前 公 元 前 年

22 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 框 如 文 中 所 述 大 金 字 塔 基 座 面 积 英 亩 高 英 尺 由 万 块 石 头 组 成 每 块 石 头 平 均 有 吨 重 我 们 计 算 一 下 建 造 该 金 字 塔 最 少 需 要 多 少 能 量 具 体 讲 我 们 计 算 一 下 把 石 头 从 地 面 转 移 到 在 金 字 塔 所 在 位 置 所 需 的 能 量 假 定 平 均 每 块 石 头 被 抬 升 到 英 尺 的 高 度 金 字 塔 的 质 心 大 约 位 于 金 字 塔 高 度 左 右 的 位 置 计 算 结 果 用 焦 耳 表 示 答 案 最 好 先 把 所 有 的 单 位 转 换 成 常 用 的 单 位 系 统 在 大 多 数 计 算 中 本 书 的 计 算 选 择 标 准 单 位 体 系 或 者 米 千 克 秒 单 位 体 系 &- 见 第 章 大 金 字 塔 的 质 量 44 吨 4 吨 4 千 克 提 升 石 块 需 要 的 能 量 4 千 克 4 米 秒 秒 4 英 尺 4 千 克 4 米 秒 秒 4 米 4 焦 框 假 设 建 造 金 字 塔 总 共 用 了 年 而 且 工 人 们 每 天 工 作 小 时 进 一 步 假 定 当 时 埃 及 工 人 劳 动 的 功 率 为 瓦 大 约 相 当 于 一 个 典 型 灯 泡 的 功 率 在 金 字 塔 建 造 之 前 石 头 要 被 开 采 而 且 运 送 到 工 地 现 场 这 些 工 作 也 需 要 劳 力 假 设 其 需 要 的 能 量 与 建 造 金 字 塔 相 当 这 一 假 设 可 能 是 个 保 守 估 计 利 用 框 的 结 果 计 算 建 造 金 字 塔 所 需 要 的 劳 动 力 数 量 并 对 计 算 结 果 作 进 一 步 的 讨 论 答 案 一 个 埃 及 工 人 年 所 消 耗 的 能 量 为 瓦 4 小 时 天 4 秒 小 时 4 天 年 4 年 4 焦 耳 建 造 金 字 塔 需 要 总 的 能 量 包 括 石 块 的 开 采 和 运 输 4 金 字 塔 建 造 所 需 要 的 能 量 44 焦 耳 4 焦 耳 所 需 要 的 劳 力 数 量 4 焦 耳 4 焦 耳 每 人 人

23 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 假 定 工 人 每 年 只 能 工 作 两 个 月 工 人 在 其 他 时 间 从 事 其 他 活 动 比 如 农 业 生 产 等 我 们 需 要 把 劳 力 数 量 提 高 倍 这 样 需 要 的 劳 力 数 量 就 上 升 到 人 为 了 提 升 石 块 并 把 他 们 放 在 合 适 的 位 置 埃 及 人 需 要 建 造 斜 坡 从 而 可 以 在 其 上 推 拉 移 动 石 块 斜 面 的 优 点 是 使 用 较 少 的 力 量 就 能 提 升 石 块 也 就 是 在 一 定 时 刻 需 要 较 少 的 人 力 推 拉 石 块 忽 略 掉 摩 擦 力 沿 着 斜 坡 推 石 头 所 做 的 功 与 直 接 提 升 石 头 到 相 同 高 度 所 做 的 功 相 等 功 等 于 力 和 距 离 的 乘 积 沿 着 斜 面 提 升 石 头 移 动 的 距 离 要 大 于 竖 直 提 升 石 块 所 需 要 的 距 离 因 此 沿 着 斜 面 推 拉 石 块 所 需 要 的 力 也 小 于 直 接 竖 直 提 升 石 块 所 需 的 力 当 然 只 有 在 石 块 与 斜 面 之 间 没 有 摩 擦 力 的 情 况 下 两 种 情 况 下 所 做 的 功 才 能 相 等 埃 及 人 可 能 采 取 一 定 措 施 来 减 少 摩 擦 力 比 如 在 斜 面 上 洒 水 或 者 利 用 原 木 转 动 沿 着 斜 面 提 升 砖 块 但 是 可 以 肯 定 的 是 他 们 必 然 比 没 有 摩 擦 力 的 情 况 下 要 付 出 更 多 的 劳 力 即 使 假 设 因 为 摩 擦 所 需 的 劳 力 数 量 翻 倍 我 们 计 算 所 得 到 的 数 量 仍 然 远 小 于 希 腊 历 史 学 家 托 勒 密 的 约 十 万 人 的 估 计 值 托 勒 密 记 述 的 建 造 大 金 字 塔 所 需 劳 力 数 量 是 在 大 金 字 塔 建 成 多 年 之 后 而 且 他 估 计 的 劳 力 数 量 是 基 于 他 在 埃 及 旅 行 时 所 听 到 的 逸 闻 趣 事 诚 然 建 造 大 金 字 塔 需 要 很 多 人 力 但 至 少 基 于 以 上 计 算 我 们 得 出 的 结 论 是 很 可 能 少 于 历 史 学 上 的 估 计 值 促 使 埃 及 古 王 国 灭 亡 的 气 候 变 化 是 广 泛 性 的 甚 至 是 全 球 性 的 它 的 影 响 范 围 波 及 到 印 度 和 巴 基 斯 坦 因 为 这 些 地 区 的 气 候 与 埃 塞 俄 比 亚 高 原 的 季 风 有 很 大 关 系 在 印 度 河 冲 积 平 原 及 其 上 游 繁 荣 了 几 个 世 纪 的 哈 拉 帕 文 明 也 可 能 因 此 而 衰 落 本 塔 勒 贝 等, " ' + 等 论 述 了 印 度 季 风 在 强 度 和 频 率 上 的 相 关 变 化 毫 无 疑 问 公 元 前 年 的 气 候 事 件 与 美 索 不 达 米 亚 出 现 的 问 题 也 有 关 系 有 确 凿 的 证 据 表 明 当 时 美 索 不 达 米 亚 地 区 的 降 水 在 减 少 这 些 证 据 来 自 于 阿 曼 湾 海 底 沉 积 物 的 钻 心 样 品 $' " 等 & "# ' 以 及 在 底 格 里 斯 河 源 头 附 近 的 凡 湖 中 沉 积 物 样 品 的 成 分 变 化 分 析 对 阿 曼 湾 沉 积 物 样 品 所 代 表 时 间 的 仔 细 分 析 表 明 造 成 中 东 文 明 消 亡 的 干 旱 事 件 大 约 持 续 了 多 年 在 该 地 区 的 其 他 地 方 也 发 生 了 类 似 的 现 象 如 死 海 水 面 下 降 了 大 约 米 ;%$&-!" 等 在 更 远 的 地 方 北 大 西 洋 表 面 温 度 下 降 了 /,#" 等 "# ' 等 德 门 农 科 "# ' 指 出 北 大 西 洋 的 温 度 变 化 与 中 东 地 区 降 雨 量 的 减 少 存 在 着 因 果 关 系 他 认 为 冬 季 西 风 通 常 把 携 带 的 水 分 输 送 到 该 地 区 西 风 在 强 度 和 空 间 格 局 上 的 改 变 导 致 了 该 地 区 降 雨 的 减 少 在 埃 塞 俄 比 亚 高 地 上 也 同 时 观 察 到 了 降 水 变 化 这 里 的 降 水 变 化 是 在 夏 季 而 不 是 在 冬 季 这 表 明 公 元 前 年 气 候 异 常 的 影 响 范 围 之 广 泛 甚 至 很 可 能 是 全 球 性 的 考 古 学 家 把 人 类 发 展 的 第 一 个 阶 段 称 为 旧 石 器 时 代 这 段 时 期 一 直 持 续 到 约 公 元 前 年 此 后 狩 猎 采 集 式 的 社 会 形 式 过 渡 到 新 石 器 时 代 的 农 业 社 会 在 新 石 器 时 代 人 们 仍 然 用 石 头 雕 刻 工 具 但 这 时 的 工 具 变 得 更 加 精 确 实 用 人 类 在 较 早 时 期 就 学 会 了 使 用 一 些 较 软 的 金 属 比 如 铜 和 黄 金 这 些 纯 金 属 不 需 要 加 热 就 可 以 锻 造 成 所 需 要 的 形 状 用 来 制 作 象 征 地 位 的 装 饰 物 到 了 更 晚 期 约 公 元

24 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 前 年 人 类 学 会 了 冶 炼 更 普 遍 存 在 的 氧 化 态 状 的 金 属 矿 石 比 如 铜 和 锡 并 用 于 制 作 装 饰 品 之 外 的 工 具 和 武 器 改 良 上 戴 蒙 德! &#" 认 为 这 一 进 步 是 偶 然 发 生 的 并 不 是 人 类 有 意 进 行 的 人 类 在 早 期 就 学 会 了 通 过 加 热 的 方 式 把 黏 土 烧 制 成 砖 和 陶 器 而 铜 和 锡 的 冶 炼 并 不 需 要 更 高 的 温 度 把 铜 和 锡 结 合 起 来 制 造 青 铜 则 是 一 个 重 要 的 进 步 它 带 来 了 合 金 的 生 产 合 金 的 性 质 会 优 于 其 任 何 单 个 组 成 成 分 的 性 质 从 此 人 类 走 进 了 从 约 公 元 前 年 到 公 元 前 年 的 青 铜 时 代 大 约 年 之 后 人 类 在 公 元 前 约 年 发 明 了 炼 铁 的 技 术 这 标 志 着 人 类 进 入 了 铁 器 时 代 文 明 的 复 兴 公 元 前 年 的 气 候 逆 转 带 来 了 古 代 世 界 文 明 发 展 的 倒 退 要 从 这 种 倒 退 中 走 出 对 木 材 资 源 的 获 取 是 一 个 关 键 因 素 冶 炼 矿 石 需 要 大 量 的 木 材 而 金 属 的 供 应 对 保 证 食 品 的 充 足 供 应 和 军 事 规 划 有 着 重 要 的 作 用 因 为 金 属 能 为 高 效 农 业 生 产 提 供 必 要 的 工 具 和 为 战 场 上 取 胜 提 供 武 器 此 外 建 造 房 屋 以 及 制 造 用 以 贸 易 和 帝 国 扩 张 的 船 只 都 需 要 用 到 木 材 木 材 在 埃 及 和 美 索 不 达 米 亚 的 供 应 并 不 充 足 这 些 地 区 的 文 明 复 兴 就 需 要 从 其 他 地 方 获 取 大 量 的 木 材 资 源 在 克 里 特 岛 有 着 丰 富 的 森 林 资 源 为 米 诺 斯 文 明 的 发 展 提 供 了 优 势 条 件 并 最 终 促 使 了 文 明 在 希 腊 大 陆 以 及 爱 琴 海 众 多 岛 屿 上 的 诞 生 充 足 的 木 材 供 应 促 使 了 强 大 国 家 在 小 亚 细 亚 特 别 是 希 泰 地 区 和 底 格 里 斯 河 源 头 的 亚 述 地 区 的 发 展 美 索 不 达 米 亚 最 终 屈 从 于 来 自 东 面 和 北 面 的 外 界 的 连 续 入 侵 位 于 曾 经 强 大 的 苏 美 尔 城 邦 国 家 上 游 的 巴 比 伦 得 益 于 那 里 可 靠 的 水 资 源 发 展 成 为 美 索 不 达 米 亚 文 明 的 中 心 在 各 个 不 同 统 治 时 期 巴 比 伦 都 得 以 成 为 文 化 和 贸 易 中 心 公 元 前 年 巴 比 伦 被 波 斯 征 服 但 它 仍 然 作 为 当 时 波 斯 帝 国 的 一 个 重 要 区 域 中 心 而 保 持 了 其 特 权 地 位 在 新 王 国 时 期 公 元 前 公 元 前 年 法 老 的 影 响 力 深 入 非 洲 和 地 中 海 以 东 地 区 埃 及 又 恢 复 了 其 地 位 和 权 力 然 而 最 终 埃 及 也 遭 遇 到 了 与 美 索 不 达 米 亚 类 似 的 命 运 他 们 屈 服 于 敌 人 更 强 大 的 武 装 力 量 包 括 希 泰 波 斯 希 腊 和 最 后 的 罗 马 造 成 埃 及 文 明 最 终 消 亡 的 原 因 很 可 能 是 自 然 资 源 的 缺 乏 主 要 是 木 材 这 与 早 期 在 美 索 不 达 米 亚 的 苏 美 尔 人 的 命 运 类 似 米 诺 斯 和 迈 锡 尼 文 明 青 铜 时 代 在 克 里 特 岛 上 达 到 巅 峰 的 时 期 被 称 为 米 诺 斯 时 代 以 传 说 中 的 国 王 米 诺 斯 命 名 如 前 所 述 克 里 特 岛 拥 有 丰 富 的 木 材 资 源 比 如 橡 树 松 树 和 杉 树 等 有 迹 象 表 明 在 公 元 前 年 米 斯 诺 就 已 经 与 东 部 较 发 达 的 邻 国 发 展 了 利 润 丰

25 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 厚 的 贸 易 关 系 出 口 木 材 而 进 口 成 品 他 们 很 快 就 开 始 利 用 本 国 的 木 材 资 源 发 展 成 为 生 产 大 量 的 青 铜 器 的 制 造 中 心 用 于 本 国 使 用 和 出 口 位 于 克 里 特 岛 北 部 海 岸 的 克 诺 索 斯 城 非 常 繁 荣 是 一 个 主 要 的 文 化 与 工 业 中 心 但 是 人 类 在 当 时 还 没 有 认 识 到 保 护 可 持 续 性 林 业 的 重 要 性 也 许 我 们 今 天 仍 然 还 没 有 认 识 到 这 一 点 当 地 的 木 材 供 应 在 短 短 数 百 年 内 就 开 始 枯 竭 米 诺 斯 成 为 一 个 木 材 进 口 国 他 们 在 希 腊 大 陆 寻 找 新 的 木 材 供 应 从 希 腊 南 部 的 皮 洛 斯 以 及 更 远 的 叙 利 亚 和 黎 巴 嫩 进 口 木 材 他 们 依 靠 这 种 策 略 发 展 了 一 段 时 间 但 是 米 诺 斯 文 明 的 黄 金 时 代 注 定 要 成 为 过 去 希 腊 人 意 识 到 他 们 没 有 必 要 从 克 里 特 进 口 加 工 好 的 成 品 他 们 可 以 利 用 内 陆 丰 富 的 资 源 自 己 加 工 制 造 希 腊 大 陆 衍 生 出 一 个 新 的 文 明 迈 锡 尼 文 明 因 位 于 希 腊 伯 罗 奔 尼 撒 地 区 的 迈 锡 尼 城 而 得 名 在 公 元 前 年 克 里 特 岛 被 迈 锡 尼 人 入 侵 克 里 特 岛 后 来 成 为 为 迈 锡 尼 饲 养 绵 羊 的 殖 民 地 服 务 于 一 个 更 强 大 发 展 迅 速 的 希 腊 大 陆 迈 锡 尼 人 具 有 好 斗 的 特 点 他 们 建 成 了 一 支 重 要 的 海 军 队 伍 并 在 公 元 前 年 公 元 前 年 间 达 到 权 力 的 巅 峰 他 们 掠 夺 或 者 有 贸 易 往 来 的 地 区 分 布 很 广 包 括 叙 利 亚 埃 及 西 西 里 岛 和 意 大 利 随 着 迈 锡 尼 影 响 范 围 的 扩 大 他 们 的 人 口 也 迅 速 增 加 森 林 被 砍 伐 用 以 满 足 日 益 增 长 的 木 材 需 求 以 及 农 业 的 土 地 需 求 然 而 当 地 的 环 境 状 况 并 不 适 合 集 中 耕 作 由 于 失 去 了 森 林 的 保 护 作 用 水 土 流 失 变 得 更 加 严 重 佩 林 6 %'!" 提 出 灾 害 性 的 环 境 恶 化 是 造 成 迈 锡 尼 文 明 在 公 元 前 世 纪 与 公 元 前 世 纪 早 期 崩 溃 的 重 要 原 因 他 引 用 希 腊 史 诗 中 描 述 迈 锡 尼 文 明 晚 期 的 情 形 该 地 区 充 满 了 无 数 的 人 群 由 于 他 们 压 迫 着 深 处 大 地 的 表 面 使 得 宙 斯 在 其 智 慧 的 心 中 决 定 唯 一 可 以 治 愈 大 地 的 办 法 就 是 除 掉 那 些 对 土 地 使 用 暴 力 的 犯 罪 者 人 类 迈 锡 尼 文 明 衰 落 之 后 希 腊 经 历 了 很 长 时 期 的 人 口 下 降 和 文 明 衰 退 大 约 经 过 了 年 新 的 文 明 才 在 该 地 区 再 次 出 现 古 希 腊 的 出 现 当 文 明 再 次 回 到 希 腊 时 已 经 是 公 元 前 年 左 右 此 时 的 社 会 结 构 已 经 大 不 相 同 以 前 迈 锡 尼 文 明 中 的 等 级 阶 层 关 系 和 尚 武 国 王 的 统 治 都 已 经 不 复 存 在 古 希 腊 社 会 由 城 邦 组 成 这 里 的 城 邦 是 一 种 不 严 谨 的 翻 译 这 些 城 邦 由 文 化 黑 暗 时 代 的 农 业 村 庄 发 展 而 来 的 城 邦 中 的 每 个 公 民 都 认 为 自 己 是 拥 有 共 同 祖 先 的 大 家 庭 中 的 一 员 : 1 " 等 城 邦 制 度 鼓 励 所 有 公 民 广 泛 参 与 城 邦 的 社 会 生 活 然 而 公 民 首 先 要 忠 诚 于 当 地 的 城 邦 其 次 才 是 希 腊 社 会 城 邦 之 间 往 往 通 过 武 力 手 段 互 相 竞 争 在 战 争 中 城 邦 的 士 兵 以 方 阵 为 单 位 进 行 作 战 方 阵 由 一 组 有 装 备 的 训 练 有 素 的 士 兵 组 成 一 般 有 八 排 或 更 多 他 们 可 以 抵 御 一 些 组 织 散 漫 的 进

26 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 攻 甚 至 是 骑 兵 连 : 1 " 等 沿 着 同 样 模 式 建 立 起 的 殖 民 地 城 邦 遍 及 地 中 海 地 区 一 直 到 达 西 班 牙 并 延 伸 到 黑 海 贸 易 随 之 变 得 非 常 繁 荣 但 是 城 邦 的 优 势 也 受 到 了 新 的 威 胁 这 一 挑 战 来 自 于 波 斯 地 区 发 展 出 的 新 的 皇 权 波 斯 位 于 现 在 的 伊 朗 地 区 这 也 是 最 早 形 式 的 东 西 方 冲 突 这 种 冲 突 在 随 后 的 历 史 中 多 次 出 现 这 一 矛 盾 甚 至 在 今 天 仍 然 存 在 比 如 伊 拉 克 的 冲 突 以 及 伊 朗 的 紧 张 局 势 来 自 东 方 的 挑 战 波 斯 帝 国 的 第 一 位 统 治 者 是 赛 勒 斯 他 大 约 在 公 元 前 年 上 台 波 斯 人 很 快 控 制 了 美 索 不 达 米 亚 并 在 很 短 的 时 间 内 控 制 了 希 腊 在 小 亚 细 亚 的 殖 民 地 波 斯 人 作 为 仁 慈 的 统 治 者 存 在 了 一 段 时 间 但 公 元 前 年 在 由 雅 典 人 领 导 的 叛 乱 中 失 败 在 此 期 间 雅 典 一 直 是 最 强 大 的 城 邦 之 一 其 地 位 只 被 南 部 好 战 的 邻 居 斯 巴 达 挑 战 过 然 而 这 次 胜 利 是 短 暂 的 雅 典 未 能 巩 固 优 势 被 迫 撤 退 波 斯 人 重 新 获 得 了 在 小 亚 细 亚 地 区 的 统 治 并 开 始 惩 罚 雅 典 公 元 前 年 在 雅 典 以 北 的 马 拉 松 平 原 发 生 了 一 场 关 键 的 战 争 雅 典 人 最 终 取 得 了 胜 利 波 斯 人 被 迫 撤 退 虽 然 波 斯 人 在 这 次 战 斗 中 失 利 但 他 们 并 没 有 失 掉 整 个 战 役 年 之 后 公 元 前 年 波 斯 人 再 次 回 来 这 次 是 由 达 赖 厄 斯 领 导 的 万 人 的 军 队 共 六 百 多 艘 船 : 1 " 等 斯 巴 达 领 导 了 雅 典 的 防 御 部 队 公 元 前 年 希 腊 人 取 得 了 一 场 重 大 胜 利 波 斯 人 被 迫 在 混 乱 中 撤 退 打 败 波 斯 人 并 没 有 给 希 腊 大 陆 带 来 一 个 持 久 的 和 平 时 期 由 于 雅 典 和 斯 巴 达 间 的 权 力 争 夺 内 部 斗 争 连 绵 不 断 第 一 次 伯 罗 奔 尼 撒 战 争 从 公 元 前 年 持 续 到 公 元 前 年 公 元 前 年 发 生 了 一 次 更 加 残 酷 的 战 争 一 直 持 续 到 公 元 前 年 雅 典 人 被 迫 向 斯 巴 达 登 陆 者 投 降 为 止 在 第 二 次 伯 罗 奔 尼 撒 战 争 的 最 后 阶 段 斯 巴 达 人 得 到 了 波 斯 人 的 支 持 尽 管 波 斯 人 早 先 受 到 挫 败 但 他 们 仍 然 在 该 区 域 保 持 着 相 当 的 力 量 在 雅 典 人 倒 下 之 后 斯 巴 达 人 成 为 希 腊 的 主 导 力 量 但 是 斯 巴 达 社 会 崇 尚 战 争 而 不 是 和 平 位 于 雅 典 西 北 部 的 底 比 斯 人 成 为 希 腊 的 拯 救 者 公 元 前 年 在 莱 桑 德 大 败 斯 巴 达 人 底 比 斯 人 的 首 领 伊 巴 密 浓 达 不 仅 谋 划 了 这 次 战 争 的 胜 利 而 且 还 制 定 了 维 护 和 平 的 策 略 他 释 放 了 斯 巴 达 的 奴 隶 农 奴 并 且 通 过 契 约 分 给 他 们 以 前 斯 巴 达 控 制 的 土 地 并 且 保 证 斯 巴 达 从 此 不 会 威 胁 到 大 希 腊 的 繁 荣 但 是 斯 巴 达 的 失 败 并 没 有 使 冲 突 停 止 底 比 斯 的 优 势 地 位 是 短 暂 的 因 为 希 腊 的 权 力 中 心 又 转 回 到 了 北 部 而 这 一 次 是 马 其 顿 佩 林 6 %) '!" 认 为 马 其 顿 人 崛 起 的 关 键 因 素 是 他 们 拥 有 丰 富 的 森 林 资 源 当 时 北 部 拥 有 大 量 木 材 而 南 方 的 大 部 分 森 林 已 经 被 砍 伐

27 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 亚 历 山 大 大 帝 领 导 马 其 顿 的 是 富 有 远 见 的 菲 利 普 二 世 他 青 年 时 在 底 比 斯 当 了 几 年 人 质 那 里 的 生 活 使 他 非 常 了 解 希 腊 的 政 治 和 军 事 技 术 菲 利 普 二 世 给 他 的 士 兵 配 备 了 英 尺 的 长 矛 而 希 腊 人 偏 爱 的 长 矛 只 有 英 尺 : 1 " 等 他 征 服 了 重 要 城 市 安 菲 波 利 并 赢 得 了 旁 加 优 斯 山 附 近 金 银 富 矿 的 控 制 权 有 了 这 个 新 发 现 的 财 富 他 巩 固 了 自 己 的 权 力 并 占 领 了 色 萨 利 和 色 雷 斯 到 公 元 前 年 菲 利 普 二 世 掌 控 了 整 个 希 腊 菲 利 普 于 公 元 前 年 遇 刺 接 替 他 成 为 马 其 顿 国 王 的 是 他 年 仅 岁 的 儿 子 亚 历 山 大 即 随 后 的 亚 历 山 大 大 帝 亚 历 山 大 大 帝 建 立 了 世 界 上 迄 今 最 伟 大 的 帝 国 尽 管 城 邦 时 代 有 自 身 的 缺 点 其 发 展 也 经 常 被 频 繁 的 冲 突 所 中 断 希 腊 仍 然 取 得 了 前 所 未 有 的 文 化 成 就 卡 根 等 : 1 " 等 指 出 城 邦 是 一 个 动 态 世 俗 并 且 非 常 自 由 的 社 会 在 这 种 文 化 环 境 下 允 许 存 在 推 测 性 的 思 维 科 学 的 基 础 希 腊 吸 收 完 善 并 且 发 展 了 先 前 的 文 明 包 括 美 索 不 达 米 亚 印 度 巴 基 斯 坦 埃 及 和 克 里 特 岛 等 伟 大 的 文 明 希 腊 建 造 了 伟 大 的 纪 念 碑 奥 林 匹 斯 山 的 诸 神 寺 庙 就 是 一 个 例 子 它 阐 述 了 民 主 的 基 本 要 素 以 及 哲 学 论 述 并 给 我 们 留 下 了 丰 富 多 彩 的 文 学 著 作 包 括 一 些 智 慧 巨 人 的 思 想 比 如 苏 格 拉 底 公 元 前 公 元 前 年 柏 拉 图 公 元 前 公 元 前 年 和 亚 里 士 多 德 公 元 前 公 元 前 年 这 个 时 代 的 文 化 遗 产 还 启 发 了 现 代 科 学 和 数 学 的 先 驱 比 如 欧 几 里 德 公 元 前 公 元 前 年 和 阿 基 米 德 公 元 前 公 元 前 年 这 个 时 代 留 下 了 真 正 丰 厚 的 历 史 遗 产 亚 历 山 大 大 帝 着 手 一 劳 永 逸 地 征 服 波 斯 帝 国 在 公 元 前 年 他 通 过 赫 勒 斯 跨 入 亚 洲 最 初 在 小 亚 细 亚 后 来 在 叙 利 亚 直 接 与 波 斯 人 作 战 他 接 着 进 入 埃 及 在 那 里 他 被 当 作 解 放 者 而 受 到 欢 迎 并 被 认 作 新 法 老 在 公 元 前 年 他 到 达 美 索 不 达 米 亚 并 在 那 里 再 次 打 败 了 波 斯 人 接 着 前 往 波 斯 的 首 都 波 斯 波 利 斯 并 在 公 元 前 年 成 功 占 领 了 这 个 城 市 在 公 元 前 年 他 越 过 开 伯 尔 山 口 现 在 的 巴 基 斯 坦 大 约 在 公 元 前 年 他 出 于 自 己 军 队 的 压 力 撤 回 到 波 斯 湾 一 年 后 由 于 发 烧 他 在 巴 比 伦 去 世 年 仅 岁 在 短 短 年 间 亚 历 山 大 大 帝 就 改 变 了 文 明 世 界 的 整 个 面 貌 在 没 有 明 确 继 任 者 的 情 况 下 新 帝 国 被 分 为 三 个 不 同 但 互 相 关 联 的 王 朝 托 勒 密 一 世 担 任 埃 及 的 统 治 者 塞 琉 古 一 世 接 管 了 美 索 不 达 米 亚 而 安 提 柯 一 世 成 了 小 亚 细 亚 与 希 腊 大 陆 的 国 王 马 其 顿 帝 国 繁 荣 了 两 个 世 纪 然 而 到 公 元 前 世 纪 中 期 除 了 埃 及 外 整 个 王 朝 都 消 亡 了 而 文 明 的 火 炬 被 传 递 到 了 罗 马

28 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 罗 马 的 出 现 罗 马 文 明 的 起 源 披 着 一 层 神 秘 的 外 衣 据 传 说 罗 马 市 建 立 于 公 元 前 年 公 元 前 年 之 间 由 战 争 之 神 火 星 的 双 胞 胎 儿 子 罗 慕 路 斯 和 雷 穆 斯 创 建 抛 开 神 话 传 说 在 罗 马 早 期 历 史 中 发 挥 着 明 显 重 要 作 用 的 是 定 居 在 罗 马 北 部 海 岸 平 原 伊 特 鲁 里 亚 现 在 的 托 斯 卡 纳 区 的 伊 特 鲁 里 亚 人 他 们 的 影 响 不 仅 体 现 在 基 础 设 施 上 而 且 还 包 括 文 化 宗 教 和 社 会 习 俗 等 他 们 的 祖 先 是 谁 目 前 还 不 是 非 常 清 楚 他 们 的 语 言 也 和 史 前 意 大 利 其 他 主 要 部 落 的 语 言 没 有 关 系 一 些 人 认 为 伊 特 鲁 里 亚 人 来 自 东 部 可 能 来 自 小 亚 细 亚 很 明 显 当 他 们 在 到 达 伊 特 鲁 里 亚 时 已 经 吸 收 了 很 多 希 腊 的 文 化 与 技 术 也 从 埃 及 和 美 索 不 达 米 亚 人 的 成 就 中 学 习 了 很 多 他 们 强 悍 好 斗 既 可 以 做 士 兵 又 可 以 做 熟 练 的 水 手 他 们 不 断 扩 展 着 领 土 范 围 不 仅 包 括 他 们 最 初 在 阿 尔 诺 和 台 伯 河 之 间 的 定 居 处 而 且 还 向 南 延 伸 至 意 大 利 中 部 向 北 延 伸 至 肥 沃 的 波 河 平 原 以 及 科 西 嘉 岛 和 厄 尔 巴 岛 后 者 坐 落 在 意 大 利 大 陆 英 里 以 东 是 托 斯 卡 纳 群 岛 最 大 的 岛 屿 伊 特 鲁 里 亚 人 有 很 多 工 程 成 就 包 括 市 政 水 利 和 采 矿 工 程 等 他 们 建 造 了 一 些 以 环 形 的 防 护 墙 为 特 征 的 伟 大 城 市 罗 马 就 是 一 个 杰 出 的 代 表 他 们 将 当 地 湿 地 的 水 排 干 把 沼 泽 转 变 成 肥 沃 的 土 地 并 采 用 先 进 的 灌 溉 技 术 来 提 高 农 业 生 产 力 他 们 修 建 了 运 河 系 统 把 水 从 波 河 运 送 到 亚 得 里 亚 海 以 降 低 洪 水 的 风 险 他 们 建 造 竖 井 和 隧 道 以 开 发 领 土 内 的 矿 产 资 源 特 别 是 锡 铜 和 铁 他 们 用 这 些 金 属 制 成 各 种 工 具 武 器 装 饰 品 和 家 具 等 伊 特 鲁 里 亚 人 可 以 说 是 世 界 上 第 一 批 市 政 工 程 师 他 们 修 建 水 渠 把 水 引 入 城 市 并 通 过 地 上 和 地 下 的 排 水 系 统 带 走 废 水 然 而 他 们 的 政 权 是 短 命 的 最 后 一 个 伊 特 鲁 里 亚 人 的 罗 马 国 王 骄 傲 的 塔 尔 坎 是 一 个 暴 君 在 公 元 前 世 纪 早 期 由 城 市 贵 族 领 导 的 革 命 废 黜 了 塔 尔 坎 并 形 成 了 一 个 具 有 更 广 泛 协 商 形 式 的 政 府 罗 马 共 和 国 该 共 和 国 由 两 位 选 举 出 来 的 贵 族 领 导 他 们 被 称 为 执 政 官 分 管 行 政 和 司 法 权 执 政 官 每 年 选 举 一 次 以 限 制 其 影 响 力 政 府 管 理 的 连 续 性 由 议 院 和 更 具 代 表 性 的 群 众 大 会 " $%! 来 维 持 议 院 控 制 着 国 家 的 金 融 并 决 定 外 交 政 策 而 群 众 大 会 决 定 是 否 通 过 议 院 提 出 的 法 案 决 定 是 否 开 战 并 选 举 执 政 官 这 个 管 理 机 构 虽 然 与 现 在 的 美 国 制 度 在 表 面 上 看 似 有 类 似 的 地 方 但 从 它 最 初 的 功 能 来 看 肯 定 不 能 说 它 是 民 主 的 或 者 包 容 性 的 说 穿 了 一 切 都 由 金 钱 控 制 平 民 6' + )! " 的 影 响 力 非 常 有 限 然 而 这 将 会 随 着 时 间 的 变 化 而 变 化 尽 管 很 慢 平 民 的 权 力 来 自 于 他 们 在 军 队 中 必 不 可 少 的 重 要 作 用 而 当 时 的 社 会 正 致 力 于 军 事 扩 张 平 民 的 第 一 次 胜 利 是 获 得 了 成 立 平 民 集 会 的 权 利 而 他 们 最 终 的 胜 利 是 在 公 元 前 年 通 过 了 一 项 法 律 规 定 由 平 民 集 会 形 成 的 决 议 将 对 所 有 罗 马 人 都 具 有 约 束

29 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 力 但 是 就 在 这 项 法 律 将 要 颁 布 之 前 罗 马 遭 受 了 一 次 重 大 挫 折 在 公 元 前 年 罗 马 人 被 高 卢 人 打 败 高 卢 人 来 自 凯 尔 特 部 落 此 部 落 位 于 现 在 的 法 国 高 卢 人 先 前 占 领 了 罗 马 北 部 的 波 河 平 原 面 对 高 卢 人 的 进 攻 罗 马 人 放 弃 了 自 己 的 城 市 城 市 被 大 火 烧 毁 罗 马 人 不 得 不 付 出 沉 重 的 代 价 才 得 以 恢 复 他 们 的 财 产 并 重 建 其 首 都 具 有 讽 刺 意 味 的 是 这 次 战 争 的 失 败 刺 激 罗 马 开 始 采 取 扩 张 战 略 罗 马 城 也 被 加 固 变 得 不 再 易 于 受 到 外 部 攻 击 在 罗 马 的 扩 张 阶 段 它 首 先 确 保 其 近 邻 的 安 全 可 靠 在 公 元 前 年 抵 御 罗 马 侵 略 的 拉 丁 同 盟 被 打 败 到 公 元 前 年 罗 马 控 制 了 整 个 意 大 利 中 部 地 区 罗 马 人 在 一 路 上 制 定 了 巧 妙 的 策 略 以 确 保 他 们 在 战 场 上 赢 得 的 领 土 罗 马 人 对 抵 抗 他 们 的 国 家 毫 不 留 情 他 们 对 接 受 罗 马 胜 利 的 国 家 提 供 了 慷 慨 的 条 件 往 往 给 予 他 们 类 似 于 罗 马 公 民 所 享 有 的 权 利 如 卡 根 等 : 1 " 等 所 说 的 那 样 这 样 使 罗 马 的 同 盟 国 感 觉 自 己 是 盟 友 而 不 是 臣 民 因 此 在 严 峻 的 考 验 下 大 多 数 仍 旧 保 持 忠 诚 到 公 元 前 年 罗 马 控 制 了 波 河 南 部 的 整 个 意 大 利 地 区 年 之 后 即 公 元 前 年 罗 马 在 北 非 的 扎 马 打 败 了 迦 太 基 人 的 将 领 汉 尼 拔 从 而 成 为 西 地 中 海 区 域 无 可 争 议 的 统 治 者 汉 尼 拔 最 初 带 领 象 队 从 西 班 牙 越 过 阿 尔 卑 斯 山 然 而 在 接 近 罗 马 之 前 被 迫 撤 退 以 抵 御 罗 马 将 军 西 皮 奥 在 西 班 牙 的 后 方 攻 击 卡 根 等 : 1 " 等 简 明 扼 要 地 总 结 了 当 时 的 情 况 汉 尼 拔 赢 得 了 每 一 次 战 斗 却 输 掉 了 整 个 战 争 他 的 致 命 错 误 是 低 估 了 罗 马 的 决 心 和 其 盟 国 的 忠 诚 度 在 西 部 地 区 取 得 绝 对 优 势 之 后 罗 马 人 把 注 意 力 转 向 东 部 地 区 的 马 其 顿 帝 国 此 时 统 治 马 其 顿 的 是 亚 历 山 大 大 帝 的 继 承 者 到 公 元 前 年 这 个 地 区 的 大 部 分 已 是 罗 马 控 制 的 领 土 公 元 前 年 迦 太 基 沦 陷 那 时 的 罗 马 帝 国 包 括 意 大 利 所 有 地 区 及 其 六 个 外 部 省 份 非 洲 西 西 里 岛 撒 丁 ) 科 西 嘉 岛 马 其 顿 希 泽 西 班 牙 和 远 西 班 牙 公 元 前 年 高 卢 也 被 凯 撒 并 入 罗 马 帝 国 在 凯 撒 的 独 裁 统 治 期 间 由 于 议 院 的 权 力 被 边 缘 化 他 们 有 目 的 地 组 织 了 刺 杀 行 动 公 元 前 年 凯 撒 被 暗 杀 此 时 的 罗 马 帝 国 向 西 北 扩 张 到 了 英 吉 利 海 峡 东 南 到 叙 利 亚 还 包 括 了 北 非 除 埃 及 以 外 的 大 部 分 地 区 共 和 国 没 有 足 够 的 能 力 管 理 这 么 多 的 领 土 罗 马 也 陷 入 了 长 期 的 内 战 最 终 由 凯 撒 的 外 甥 也 是 他 最 初 指 定 的 继 承 人 屋 大 维 结 束 了 这 种 局 面 屋 大 维 后 来 被 尊 称 为 奥 古 斯 都 大 帝 这 一 称 号 于 公 元 前 年 由 议 院 授 予 以 表 彰 他 把 罗 马 社 会 重 新 带 入 和 平 和 秩 序 状 态 的 功 劳 奥 古 斯 都 重 新 设 立 了 对 罗 马 及 其 扩 展 领 土 的 管 理 方 式 奥 古 斯 都 是 第 一 位 真 正 意 义 上 的 罗 马 皇 帝 尽 管 他 没 有 宣 告 这 一 称 谓 在 奥 古 斯 都 的 治 理 下 罗 马 变 得 非 常 繁 荣 以 前 非 常 独 立 的 各 省 受 到 了 强 化 的 中 央 控 制 奥 古 斯 都 任 命 忠 诚 的 总 督 去 管 理 帝 国 遥 远 的 边 疆 各 省 的 居 民 最 终 被 承 认 为 完 全 的 罗 马 公 民 从 而 巩 固 了 他 们 对 中 央 权 威 的 忠 诚 度 军 队 由 招 募 者

30 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 和 志 愿 者 所 组 成 他 们 大 部 分 是 为 了 满 足 战 争 需 要 而 加 入 的 庶 民 在 这 种 方 式 下 军 队 转 化 成 一 个 由 万 士 兵 组 成 的 专 业 机 构 每 个 士 兵 有 年 的 服 役 期 在 服 役 期 间 可 以 获 得 丰 厚 的 报 酬 还 有 退 休 养 老 金 的 承 诺 : 1 " 等 军 队 的 主 要 职 能 是 保 卫 帝 国 的 边 疆 尤 其 是 北 方 薄 弱 的 前 线 在 此 期 间 罗 马 还 建 造 了 伟 大 的 纪 念 碑 比 如 帕 拉 丁 山 上 的 阿 波 罗 神 庙 和 论 坛 这 一 时 期 也 取 得 了 历 史 上 重 要 的 文 学 和 艺 术 成 就 比 如 韦 吉 尔 贺 拉 斯 以 及 奥 维 德 等 巨 匠 在 奥 古 斯 都 的 统 治 下 罗 马 共 和 国 在 较 晚 时 期 取 得 世 界 上 空 前 的 影 响 和 文 化 成 就 这 个 黄 金 时 代 的 文 化 遗 产 是 持 久 的 其 影 响 力 一 直 持 续 到 今 天 罗 马 帝 国 的 经 济 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 从 新 占 领 的 领 土 上 获 得 的 大 量 奴 隶 和 战 利 品 同 时 也 依 赖 于 充 足 的 木 材 供 应 以 及 农 业 和 贸 易 这 是 一 个 非 常 富 裕 的 时 代 至 少 对 少 数 特 权 阶 层 而 言 是 如 此 但 这 一 时 期 在 科 学 技 术 方 面 却 没 有 取 得 较 大 的 进 步 卡 梅 伦 & %#" 认 为 这 是 因 为 当 时 的 社 会 劳 动 力 非 常 廉 价 而 且 不 受 尊 敬 因 而 缺 乏 以 发 明 创 造 来 节 约 劳 动 力 的 动 力 罗 马 人 在 很 多 市 政 工 程 方 面 非 常 领 先 比 如 修 建 渡 槽 道 路 拱 门 圆 顶 建 筑 物 纪 念 碑 以 及 为 富 人 修 建 豪 华 住 宅 等 他 们 具 有 领 先 地 位 的 其 他 方 面 包 括 蓄 水 和 分 配 水 资 源 在 建 筑 中 应 用 水 泥 以 及 把 玻 璃 用 作 门 窗 和 饰 物 等 吹 玻 璃 是 早 期 的 罗 马 艺 术 在 其 权 力 的 鼎 盛 时 期 罗 马 的 人 口 超 过 万 这 样 的 城 市 是 不 可 能 自 给 自 足 的 它 依 赖 于 贸 易 以 供 应 工 匠 的 原 料 需 求 比 如 铜 锌 和 铁 获 取 养 活 其 迅 速 增 长 的 人 口 所 需 的 食 物 取 得 用 于 工 业 窑 炉 家 庭 供 暖 和 罗 马 人 热 衷 的 热 水 浴 的 木 材 越 来 越 多 的 帝 国 经 济 产 品 被 用 来 维 持 富 人 们 奢 侈 的 生 活 方 式 发 放 军 队 的 薪 俸 和 管 理 帝 国 的 官 僚 机 构 当 帝 国 正 在 扩 张 的 时 候 掠 夺 的 资 源 还 能 够 支 持 这 些 日 益 繁 重 的 开 销 但 是 帝 国 不 能 无 限 制 扩 张 中 央 政 府 的 控 制 能 力 也 有 限 越 来 越 多 的 资 源 必 须 用 于 防 御 而 不 是 进 攻 哈 德 良 在 苏 格 兰 以 北 建 造 城 墙 以 保 护 帝 国 在 英 国 的 财 产 虽 然 几 百 年 前 凯 撒 已 经 多 次 访 问 过 英 国 但 是 直 到 公 元 年 克 劳 狄 皇 帝 的 统 治 时 期 除 了 威 尔 士 和 苏 格 兰 英 国 还 没 有 被 并 入 罗 马 帝 国 版 图 在 海 湾 需 要 部 署 越 来 越 多 的 军 队 以 抵 御 日 耳 曼 部 落 的 掠 夺 压 力 是 不 可 避 免 的 中 央 政 府 满 足 其 支 出 已 经 非 常 困 难 罗 马 虽 然 采 取 了 一 些 措 施 来 解 决 这 些 问 题 但 最 终 都 失 败 了 税 金 增 加 货 币 贬 值 由 于 人 们 对 货 币 信 心 的 下 降 失 控 的 通 货 膨 胀 接 踵 而 来 这 对 贸 易 不 可 避 免 地 产 生 负 面 影 响 由 于 无 法 解 决 西 罗 马 存 在 的 问 题 罗 马 的 权 力 中 心 于 年 转 移 到 东 部 君 士 坦 丁 在 当 时 战 略 性 地 选 择 了 君 士 坦 丁 堡 现 在 伊 斯 坦 布 尔 作 为 帝 国 政 府 新 的 中 心 君 士 坦 丁 堡 位 于 欧 洲 与 亚 洲 边 界 的 黑 海 的 入 口 处 由 于 其 优 越 的 地 理 位 置 东 部 帝 国 可 以 避 免 一 些 来 自 北 方 野 蛮 人 军 队 的 袭 击 在 西 部 先 前 统 一 的 罗 马 帝 国 衰 退 成 一 系 列 互 相 竞 争 的 封 地 年 罗 马 遭 到 由 国 王 阿 拉 里 克 带 领 的 西 哥 特 人 的 洗 劫 年 匈 奴 王 率 领 军 队 侵 占 意 大 利 在 年 最 后 一 位 西 部 皇 帝 罗 慕 路 斯 奥 古 斯 图 卢 斯 被 废 黜 这

31 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 也 是 传 统 意 义 上 的 罗 马 帝 国 灭 亡 的 年 份 拜 占 庭 的 东 部 帝 国 存 在 并 繁 荣 了 一 千 多 年 但 受 到 穆 罕 默 德 二 世 领 导 的 新 兴 奥 斯 曼 土 耳 其 帝 国 的 侵 略 最 终 在 年 陷 落 犹 太 教 与 基 督 教 宗 教 在 古 代 文 明 的 结 构 中 发 挥 了 重 要 作 用 并 作 为 一 种 强 大 的 力 量 一 直 持 续 到 今 天 比 如 基 督 教 对 美 国 政 治 权 利 的 影 响 以 及 穆 斯 林 武 装 分 子 在 很 多 地 区 的 影 响 包 括 中 东 西 南 和 东 南 亚 以 及 非 洲 宗 教 为 统 治 阶 级 赋 予 了 合 法 性 宗 教 激 发 了 人 们 建 造 苏 美 尔 纪 念 建 筑 埃 及 金 字 塔 希 腊 和 罗 马 的 神 殿 甚 至 是 现 代 西 欧 的 大 教 堂 宗 教 需 要 大 量 人 力 物 力 以 及 生 态 资 源 却 对 当 地 的 经 济 发 展 没 有 明 显 的 好 处 例 如 建 筑 需 要 木 材 石 材 金 属 和 水 泥 祭 祀 需 要 植 物 动 物 甚 至 人 类 古 代 文 明 的 宗 教 在 本 质 上 是 多 神 崇 拜 的 神 明 都 是 被 人 格 化 了 的 令 人 敬 畏 的 形 象 通 常 代 表 不 能 够 被 当 时 人 们 所 理 解 的 自 然 现 象 地 球 海 洋 太 阳 月 亮 和 星 星 季 节 变 化 与 生 育 能 力 犹 太 教 宣 扬 一 神 崇 拜 向 多 神 世 界 第 一 次 提 出 了 重 大 挑 战 在 犹 太 教 中 对 神 的 崇 拜 和 道 德 规 范 被 归 纳 为 十 诫 并 在 旧 约 中 以 先 知 教 诲 记 录 的 形 式 做 了 进 一 步 的 叙 述 尽 管 不 情 愿 罗 马 还 是 能 够 容 忍 异 己 的 犹 太 教 他 们 的 影 响 仅 限 于 帝 国 的 一 个 偏 僻 角 落 对 罗 马 主 流 文 化 和 中 央 政 府 的 权 威 并 没 构 成 严 重 威 胁 在 奥 古 斯 都 统 治 时 期 出 现 的 基 督 教 却 带 来 了 更 严 峻 的 挑 战 耶 稣 宣 扬 仁 慈 爱 其 他 人 和 每 个 人 的 重 要 性 并 宣 扬 那 些 遵 循 戒 律 的 人 会 有 永 恒 幸 福 的 来 世 与 犹 太 教 相 反 基 督 徒 传 教 士 积 极 寻 求 传 播 他 们 的 信 念 赢 得 新 的 皈 依 信 徒 他 们 传 递 的 信 息 对 罗 马 下 层 阶 级 和 弱 势 社 会 群 体 具 有 特 别 的 吸 引 力 因 此 构 成 了 对 国 家 权 威 的 主 要 挑 战 基 督 徒 遭 受 了 无 情 的 迫 害 但 这 只 能 让 基 督 教 传 递 的 信 息 具 有 更 大 的 吸 引 力 在 年 基 督 教 最 终 胜 出 被 狄 奥 多 西 采 纳 为 罗 马 的 正 式 宗 教 在 西 罗 马 灭 亡 之 后 转 移 到 东 部 的 拜 占 庭 帝 国 继 续 繁 荣 并 在 查 士 丁 尼 统 治 时 期 年 到 达 鼎 盛 君 士 坦 丁 堡 的 主 教 成 为 与 罗 马 教 皇 相 媲 美 的 宗 教 领 袖 西 部 和 东 部 的 教 堂 在 教 义 上 有 着 很 大 的 差 异 西 部 的 拉 丁 教 会 认 为 教 皇 具 有 最 终 权 威 而 东 部 的 希 腊 教 会 则 崇 尚 从 圣 经 和 各 种 教 堂 议 会 中 寻 求 灵 感 由 于 西 部 的 前 罗 马 帝 国 忙 于 抵 抗 来 自 北 部 日 耳 曼 部 落 和 南 部 伊 斯 兰 力 量 的 不 断 进 攻 东 部 和 西 部 教 会 间 的 联 系 非 常 有 限 在 世 纪 西 部 和 东 部 的 教 会 领 袖 教 皇 尼 古 拉 一 世 和 主 教 佛 提 乌 互 相 把 对 方 开 除 出 教 会 标 志 着 东 西 教 会 的 完 全 分 裂 在 世 纪 后 期 法 兰 克 人 成 为 了 西 部 地 区 的 强 者 第 一 个 法 兰 克 王 朝 由 勇 士 首 领 克 洛 维 斯 建 立 他 后 来 皈 依 基 督 教 并 且 成 功 地 将 领 土 扩 张 到 涵 盖 现 代 法 国 大 部 分 的 地 区 法 国 因 此 被 称 为 弗 兰 克 斯 的 土 地 然 而 事 实 证 明 区 域 自 治 的 离

32 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 心 力 使 得 中 央 集 权 很 难 得 以 维 持 在 几 个 世 纪 后 这 种 冲 突 才 得 到 解 决 主 要 依 靠 的 是 查 理 马 特 尔 及 其 后 来 的 丕 平 三 世 和 查 理 曼 采 用 的 庄 园 制 度 在 庄 园 制 度 中 权 力 归 属 于 区 域 首 领 他 们 把 土 地 再 传 给 各 个 下 属 作 为 回 报 下 属 们 承 诺 在 军 事 服 务 及 上 供 方 面 为 区 域 首 领 提 供 服 务 下 属 又 聘 请 农 民 在 其 土 地 上 耕 作 但 以 保 障 他 们 的 人 身 安 全 作 为 回 报 社 会 管 理 阶 层 的 等 级 划 分 为 国 王 大 臣 和 骑 士 这 与 教 会 管 理 阶 层 的 结 构 类 似 教 会 阶 层 分 为 教 皇 主 教 住 持 牧 师 和 僧 侣 在 封 建 时 代 城 市 和 城 镇 的 影 响 力 下 降 了 最 重 要 的 事 情 就 是 有 足 够 的 农 业 剩 余 来 满 足 封 建 领 主 的 军 国 主 义 野 心 和 他 们 对 中 央 政 府 的 义 务 城 镇 得 以 留 存 的 重 要 原 因 是 它 们 在 宗 教 上 的 作 用 城 镇 是 主 教 的 所 在 地 听 命 于 教 皇 的 主 教 维 持 着 较 大 规 模 的 社 会 联 系 年 制 定 的 努 尔 西 亚 本 笃 中 对 修 道 院 的 修 建 做 了 规 定 修 道 院 为 法 兰 克 各 州 提 供 了 智 力 基 础 随 着 时 间 的 推 移 社 会 与 宗 教 权 威 间 的 区 别 变 得 模 糊 教 皇 和 主 教 拥 有 的 独 特 优 势 在 于 他 们 被 认 为 可 以 控 制 人 们 来 世 的 幸 福 在 这 种 权 力 下 他 们 难 以 抗 拒 诱 惑 也 难 免 会 去 争 取 其 对 现 世 的 影 响 尽 管 在 马 太 福 音 中 记 载 的 耶 稣 的 法 令 是 教 会 应 该 把 凯 撒 的 东 西 还 给 凯 撒 而 把 上 帝 的 事 情 留 给 上 帝 在 年 斯 蒂 芬 二 世 呼 吁 查 理 马 特 尔 的 继 任 者 丕 平 三 世 帮 助 罗 马 抵 御 伦 巴 第 人 的 进 攻 在 年 法 兰 克 人 打 败 了 伦 巴 第 人 并 赋 予 教 皇 在 罗 马 附 近 的 社 会 控 制 权 这 就 确 定 了 后 来 教 皇 国 的 范 围 教 皇 承 担 的 角 色 就 不 仅 仅 是 教 会 的 领 袖 而 且 是 一 个 社 会 国 家 的 领 袖 这 样 就 不 可 避 免 地 造 成 了 上 帝 和 贪 欲 之 间 的 冲 突 这 种 冲 突 状 态 大 约 持 续 了 一 千 年 就 基 督 教 而 言 这 种 状 态 的 本 质 直 到 宗 教 改 革 前 都 没 有 改 变 丕 平 与 他 的 继 任 者 查 理 曼 依 靠 基 督 教 传 教 士 来 巩 固 他 们 在 所 征 服 土 地 上 的 权 力 就 像 卡 根 等 : 1 " 等 所 说 的 那 样 用 骑 兵 攻 击 其 肉 体 而 用 神 职 人 员 改 造 其 心 灵 和 思 想 在 查 理 曼 的 统 治 下 法 兰 克 王 国 扩 展 到 包 括 现 代 法 国 比 利 时 荷 兰 瑞 士 科 西 嘉 岛 德 国 西 部 大 部 分 地 区 意 大 利 和 西 班 牙 的 一 部 分 教 皇 利 奥 三 世 在 年 的 圣 诞 节 那 天 为 查 理 曼 举 行 皇 帝 加 冕 仪 式 在 随 后 几 年 中 非 宗 教 领 导 人 声 称 其 有 权 选 择 和 任 命 教 皇 教 皇 也 同 样 渴 望 能 有 权 指 定 社 会 领 袖 因 此 教 会 与 国 家 之 间 有 着 不 可 避 免 的 冲 突 更 严 重 的 是 教 皇 们 随 后 宣 称 他 们 不 仅 对 信 仰 和 道 德 问 题 具 有 权 威 性 而 且 对 科 学 和 技 术 也 同 样 具 有 权 威 性 我 们 将 会 看 到 这 给 现 代 工 业 经 济 发 展 带 来 了 非 常 严 重 的 负 面 后 果 人 们 花 费 了 太 多 时 间 在 区 分 上 帝 和 凯 撒 上 面 在 查 理 曼 大 帝 的 统 治 期 间 发 生 了 两 项 重 要 的 农 业 进 步 一 是 引 入 可 以 翻 耕 北 欧 厚 重 土 地 的 铁 犁 二 是 由 早 期 受 青 睐 的 两 区 轮 作 制 过 渡 到 三 区 轮 作 制 旧 的 两 区 轮 作 制 是 在 每 个 耕 作 季 节 中 一 半 土 地 用 于 播 种 作 物 另 一 半 休 耕 然 而 三 区 轮 作 制 只 有 三 分 之 一 的 土 地 休 耕 在 年 查 理 曼 去 世 之 后 帝 国 变 得 很 难 治 理

33 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 约 年 之 后 帝 国 崩 溃 了 欧 洲 进 入 历 史 上 的 黑 暗 时 代 伊 斯 兰 教 当 弗 兰 克 斯 在 西 欧 逐 渐 成 为 主 导 力 量 时 一 个 新 的 宗 教 大 约 在 同 一 时 候 正 在 阿 拉 伯 世 界 诞 生 这 个 宗 教 的 先 知 是 穆 罕 默 德 # && 年 一 开 始 他 作 为 一 个 商 人 的 助 手 在 商 队 工 作 他 的 旅 行 和 贸 易 的 足 迹 遍 及 中 东 地 区 在 旅 行 中 穆 罕 默 德 逐 渐 熟 悉 了 这 些 地 区 当 时 主 要 盛 行 宗 教 的 信 条 尤 其 是 犹 太 教 和 基 督 教 在 大 约 岁 时 他 已 经 积 累 了 深 厚 的 宗 教 经 验 天 使 加 百 利 访 问 了 他 他 由 此 得 到 了 一 系 列 被 认 为 是 上 帝 的 最 终 神 示 的 信 息 这 些 信 息 补 充 并 扩 展 了 从 亚 伯 拉 罕 和 摩 西 到 耶 稣 等 早 前 先 知 们 所 得 到 的 神 示 他 忠 实 地 把 这 些 上 帝 的 最 后 启 示 记 录 在 伊 斯 兰 教 的 圣 书 可 兰 经 中 像 犹 太 教 和 基 督 教 一 样 伊 斯 兰 教 也 是 严 格 的 一 神 宗 教 然 而 它 不 信 仰 基 督 徒 所 信 仰 的 三 位 一 体 和 耶 稣 伊 斯 兰 教 没 有 上 帝 只 有 真 主 阿 拉 而 穆 罕 默 德 是 他 的 先 知 阿 拉 对 饮 食 宗 教 活 动 和 个 人 行 为 都 有 严 格 的 规 定 而 且 其 追 随 者 必 须 严 格 遵 守 在 最 早 的 穆 斯 林 宗 教 中 没 有 牧 师 或 拉 比 宗 教 标 准 由 一 些 非 宗 教 的 学 者 精 英 来 维 持 着 这 就 是 现 在 毛 拉 的 先 驱 其 权 威 来 自 于 自 身 的 虔 诚 与 学 习 这 与 基 督 教 在 组 织 形 式 上 有 着 重 要 的 不 同 伊 斯 兰 教 较 早 时 候 在 很 多 方 面 较 为 成 功 比 如 吸 引 皈 依 者 统 一 不 同 的 阿 拉 伯 部 落 以 及 吸 引 异 教 徒 们 卡 根 等 : 1 " 等 指 出 各 种 异 教 民 众 已 经 在 犹 太 教 和 基 督 教 所 占 主 导 地 位 的 世 界 里 被 边 缘 化 了 当 得 知 自 己 是 真 主 给 人 类 最 后 启 示 的 第 一 批 受 惠 者 时 阿 拉 伯 人 非 常 自 豪 他 们 开 始 迅 速 传 播 这 些 神 示 一 些 偶 然 的 情 况 也 促 使 了 伊 斯 兰 世 界 的 扩 张 最 明 显 的 例 子 就 是 当 拜 占 庭 皇 帝 赫 拉 克 利 乌 斯 击 溃 波 斯 帝 国 后 埃 及 巴 勒 斯 坦 叙 利 亚 和 小 亚 细 亚 等 地 方 变 成 了 真 空 地 带 并 很 快 被 阿 拉 伯 人 占 领 阿 拉 伯 人 几 乎 没 有 任 何 阻 碍 就 扩 张 到 东 部 前 波 斯 帝 国 的 中 心 地 带 即 现 在 的 伊 拉 克 和 伊 朗 地 区 阿 拉 伯 世 界 的 首 都 从 麦 加 迁 到 地 理 位 置 更 为 中 心 的 大 马 士 革 在 年 又 转 移 到 在 历 史 上 非 常 重 要 的 巴 格 达 在 穆 罕 默 德 去 世 后 一 百 多 年 的 时 间 里 穆 斯 林 世 界 已 扩 大 到 包 括 西 班 牙 大 部 分 地 区 北 非 所 有 地 区 和 中 东 大 多 地 区 包 括 留 存 下 来 的 波 斯 帝 国 甚 至 远 至 印 度 穆 斯 林 占 领 整 个 欧 洲 的 道 路 只 被 西 部 的 弗 兰 克 斯 和 东 部 的 拜 占 庭 帝 国 所 阻 止 这 种 情 况 下 如 果 不 反 抗 的 话 基 督 教 将 早 在 一 千 多 年 前 就 衰 退 成 为 一 个 历 史 的 注 脚 了 圣 战 或 神 圣 的 战 争 是 早 期 阿 拉 伯 扩 张 的 一 个 重 要 激 励 力 量 圣 战 尤 其 是 针 对 于 异 教 徒 或 没 有 宗 教 信 仰 的 人 这 些 人 被 征 服 后 只 有 两 种 选 择 要 么 皈 依 伊 斯 兰 教 要 么 被 杀 基 督 徒 和 犹 太 教 信 徒 在 一 开 始 并 没 有 遭 受 到 这 种 厄 运 因 为 他 们 和 穆 斯 林 一 样 信 仰 一 个 最 高 的 神 特 别 是 犹 太 人 在 阿 拉 伯 统 治 下 享 有 相 当 大 的 自 由 这 甚 至 比 他 们 后 来 在 基 督 教 政 权 下 享 有 的 自 由 更 多 穆 斯 林 之 所 以 给 予 犹 太

34 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 人 比 基 督 徒 更 多 的 优 惠 待 遇 主 要 不 是 因 为 双 方 在 教 义 上 的 区 别 更 小 而 是 因 为 犹 太 人 更 容 易 接 受 穆 斯 林 的 方 式 对 基 督 徒 来 说 这 是 一 个 信 仰 问 题 他 们 认 为 无 论 是 穆 斯 林 还 是 犹 太 人 都 在 错 误 的 道 路 上 如 果 他 们 希 望 得 救 他 们 就 必 须 承 认 自 己 的 错 误 并 皈 依 一 个 真 正 的 教 会 这 样 必 然 会 造 成 冲 突 有 趣 的 是 当 今 穆 斯 林 世 界 的 一 小 部 分 仍 然 认 为 西 方 人 特 别 是 美 国 人 是 异 教 徒 并 再 次 呼 吁 圣 战 这 次 新 圣 战 的 具 体 目 标 是 异 教 徒 在 伊 斯 兰 世 界 的 领 地 主 要 是 以 色 列 的 犹 太 人 以 及 大 撒 旦 美 国 随 着 领 土 范 围 的 扩 大 阿 拉 伯 人 很 快 就 吸 收 了 他 们 所 占 领 地 区 的 文 化 征 服 埃 及 对 阿 拉 伯 人 具 有 特 别 的 意 义 年 希 腊 文 学 的 主 要 收 藏 地 大 图 书 馆 被 烧 毁 年 亚 历 山 大 的 智 力 活 动 中 心 历 史 博 物 馆 被 毁 尽 管 如 此 亚 历 山 大 仍 然 是 希 腊 的 学 术 研 究 中 心 阿 拉 伯 人 接 受 了 这 种 文 化 并 把 希 腊 著 名 科 学 家 数 学 家 和 哲 学 家 的 著 作 译 成 阿 拉 伯 文 使 这 些 著 作 得 以 传 承 给 后 人 而 不 致 失 传 后 来 托 莱 多 市 于 年 向 基 督 教 军 队 投 降 西 班 牙 的 伊 斯 兰 国 家 由 此 消 亡 这 些 在 西 班 牙 的 历 史 著 作 又 被 翻 译 成 拉 丁 语 和 其 他 欧 洲 语 言 阿 拉 伯 人 也 受 益 于 他 们 遇 到 的 东 方 文 化 巴 格 达 成 为 了 伊 斯 兰 的 智 力 活 动 中 心 在 这 里 希 腊 学 者 的 真 知 灼 见 与 波 斯 和 印 度 文 化 的 元 素 相 结 合 形 成 了 一 个 独 特 的 伊 斯 兰 阿 拉 伯 文 化 遗 产 比 如 我 们 现 在 的 数 字 系 统 正 是 得 益 于 这 些 文 化 的 融 合 我 们 今 天 所 指 的 阿 拉 伯 数 字 系 统 实 际 上 是 在 公 元 前 年 前 由 印 度 数 学 家 发 展 出 来 的 在 年 阿 拉 伯 学 者 学 会 了 这 套 数 字 系 统 并 做 了 微 小 的 修 改 他 们 认 为 最 重 要 的 数 字 应 位 于 最 左 边 而 不 是 原 来 印 度 人 定 制 的 最 右 边 又 经 过 了 近 个 世 纪 西 方 才 认 识 到 印 度 ) 阿 拉 伯 数 字 系 统 的 优 势 在 年 意 大 利 数 学 家 斐 波 纳 契 在 他 的 专 著 计 算 之 书 中 首 次 公 开 使 用 该 数 字 系 统 尽 管 如 此 这 套 系 统 在 当 时 还 没 有 赢 得 普 遍 的 接 受 直 到 几 个 世 纪 后 它 才 成 为 日 常 生 活 及 商 业 的 标 准 在 此 之 前 这 套 数 字 系 统 只 用 在 数 学 家 专 业 而 深 奥 的 学 术 著 作 中 如 果 我 们 今 天 在 商 业 活 动 或 者 基 本 的 算 术 运 算 中 仍 然 使 用 罗 马 的 基 于 字 母 的 数 字 系 统 或 更 早 的 希 腊 人 偏 爱 的 更 加 繁 琐 的 数 字 系 统 那 么 我 们 可 以 想 象 那 该 有 多 么 困 难 我 们 受 惠 于 阿 拉 伯 人 的 不 仅 是 数 字 系 统 还 有 代 数 的 基 础 几 何 学 和 三 角 学 的 重 要 元 素 阿 拉 伯 人 在 很 多 方 面 处 于 领 先 包 括 天 文 学 化 学 医 药 农 业 和 园 艺 比 如 他 们 把 大 米 棉 花 甘 蔗 和 先 进 的 灌 溉 技 术 引 入 到 他 们 所 占 领 的 欧 洲 地 区 特 别 是 在 西 班 牙 和 西 西 里 岛 阿 拉 伯 处 于 优 势 地 位 时 恰 逢 西 方 欧 洲 处 于 文 明 和 文 化 的 低 谷 由 于 阿 拉 伯 海 军 控 制 了 地 中 海 西 方 社 会 逐 渐 失 去 了 与 其 古 典 遗 产 间 的 联 系 而 这 些 遗 产 却 在 拜 占 庭 以 东 继 续 蓬 勃 发 展 西 方 与 相 对 富 裕 的 东 部 之 间 的 贸 易 逐 渐 消 失 西 方 的 经 济 越 来 越 多 地 依 赖 于 封 建 庄 园 相 对 较 低 的 本 地 化 的 产 出 如 前 所 述 这 些 庄 园 取 代 了 早 期 更 全 球 化 的 罗 马 城 邦 组 织 阿 拉 伯 西 班 牙 成 了 西 欧 与 更 加 繁 荣 的 东 部 世 界 间 联 系 的 纽 带 年 入 侵 欧 洲 的 阿 拉 伯 军 队 在

35 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 法 国 的 波 伊 提 尔 受 到 了 法 兰 克 领 袖 查 理 马 特 尔 的 阻 止 世 纪 基 督 教 重 新 夺 回 西 班 牙 到 世 纪 绝 大 多 数 西 班 牙 地 区 已 经 重 新 返 回 到 基 督 教 的 控 制 当 时 穆 斯 林 的 影 响 主 要 限 于 西 班 牙 的 南 部 地 区 导 致 这 种 转 变 的 一 个 关 键 的 事 件 是 年 基 督 教 徒 占 领 了 托 莱 多 城 及 其 重 要 的 图 书 馆 并 夺 回 了 伊 斯 兰 西 班 牙 的 首 都 科 尔 多 瓦 科 尔 多 瓦 位 于 君 士 坦 丁 堡 以 西 是 欧 洲 当 时 最 大 的 城 市 基 督 教 夺 回 西 班 牙 后 西 欧 与 其 古 典 传 统 的 联 系 重 新 得 以 建 立 也 使 西 方 人 能 够 学 习 在 此 期 间 伊 斯 兰 学 者 在 科 学 和 数 学 领 域 所 取 得 的 重 要 进 展 在 我 们 现 代 科 学 和 数 学 的 词 汇 中 有 很 多 起 源 于 阿 拉 伯 语 的 单 词 代 数 算 法 年 历 方 位 最 低 点 顶 点 碱 酒 精 等 仅 仅 列 举 这 些 例 子 就 能 证 明 其 影 响 力 之 大 尽 管 拥 有 很 多 成 就 阿 拉 伯 人 依 旧 保 持 着 他 们 早 先 在 阿 拉 伯 半 岛 的 原 始 游 牧 传 统 由 于 大 部 分 来 自 东 部 的 新 民 族 加 入 了 穆 斯 林 世 界 阿 拉 伯 人 的 影 响 力 逐 渐 下 降 来 自 中 亚 咸 海 以 北 塞 尔 柱 的 土 耳 其 人 于 世 纪 成 为 伊 斯 兰 世 界 的 主 导 力 量 他 们 最 终 控 制 了 一 个 帝 国 其 领 土 从 东 部 的 地 中 海 沿 岸 小 亚 细 亚 延 伸 到 中 亚 的 山 脉 在 年 的 曼 济 科 特 战 役 中 土 耳 其 人 击 败 了 拜 占 庭 的 基 督 教 力 量 并 直 接 威 胁 到 君 士 坦 丁 堡 君 士 坦 丁 堡 当 时 的 皇 帝 亚 历 克 赛 一 世 科 穆 宁 向 西 方 寻 求 帮 助 年 教 皇 乌 尔 班 二 世 在 克 莱 蒙 议 会 中 批 准 了 这 一 请 求 并 促 成 了 第 一 次 十 字 军 东 征 君 士 坦 丁 堡 虽 然 顶 住 了 塞 尔 柱 土 耳 其 人 的 直 接 威 胁 但 是 最 终 还 是 败 给 了 一 个 更 加 强 大 的 伊 斯 兰 政 权 奥 斯 曼 土 耳 其 人 君 士 坦 丁 堡 最 终 沦 陷 了 奥 斯 曼 土 耳 其 人 在 年 接 管 了 这 座 城 市 并 把 君 士 坦 丁 堡 改 名 为 伊 斯 坦 布 尔 这 标 志 着 繁 荣 了 一 千 年 的 拜 占 庭 帝 国 的 结 束 维 京 人 在 法 兰 克 帝 国 衰 亡 之 后 由 于 西 欧 又 退 回 到 了 封 建 庄 园 制 度 西 欧 变 得 越 来 越 容 易 受 到 来 自 外 部 的 攻 击 我 们 上 面 提 到 了 西 欧 的 南 部 和 东 南 部 受 到 了 来 自 伊 斯 兰 世 界 的 威 胁 而 且 在 东 部 还 面 临 马 扎 尔 人 匈 牙 利 的 压 力 但 是 西 欧 最 严 重 的 威 胁 来 自 北 方 来 自 斯 堪 的 纳 维 亚 地 区 也 就 是 今 天 丹 麦 挪 威 和 瑞 典 所 在 的 地 区 斯 堪 的 纳 维 亚 国 家 位 于 欧 洲 的 最 西 北 部 不 属 于 罗 马 帝 国 的 一 部 分 他 们 不 像 中 央 管 理 的 国 家 那 样 而 是 由 独 立 的 竞 争 激 烈 的 部 落 组 成 但 是 他 们 也 不 是 完 全 孤 立 于 外 部 更 大 的 世 界 他 们 盛 产 一 些 对 南 部 邻 国 很 有 价 值 的 物 产 特 别 是 高 寒 动 物 的 皮 毛 海 豹 皮 以 及 蜂 蜡 等! &#" 尽 管 贸 易 旅 行 以 及 随 之 而 来 的 联 系 接 触 在 早 期 非 常 有 限 但 是 它 们 却 促 使 了 更 多 的 科 技 文 明 从 南 方 转 移 到 北 方 早 在 年 斯 堪 的 纳 维 亚 人 就 发 现 了 在 独 桨 和 浅 水 船 上 使 用 帆 的 好 处 他 们 也 得 益 于 北 欧 法 兰 克 王 朝 时 期 先 进 的 农 业 技 术 特 别 是 使 用 带 有 犁 板 的 重 铁 犁 这 种 犁 可 以 深 入 土 壤 并 有 效 地 翻 动 北 方 硬 实 而 潮 湿 的 土 壤 他 们 从 贸 易 逐 渐

36 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 发 展 到 掠 夺 鉴 于 其 卓 越 的 军 事 实 力 以 及 他 们 本 身 的 侵 略 倾 向 对 斯 堪 的 纳 维 亚 人 来 说 更 有 利 可 图 的 显 然 是 掠 夺 而 不 是 浪 费 时 间 去 做 交 易 最 关 键 的 转 变 发 生 在 年 丹 麦 的 突 袭 队 袭 击 并 洗 劫 了 英 国 东 北 海 岸 琳 第 斯 法 纳 岛 屿 上 的 僧 侣 定 居 点 这 标 志 着 维 京 时 代 的 开 始 维 京 这 个 名 称 源 于 古 老 的 挪 威 语 *!-!"1 % 一 词 也 就 是 掠 夺 者 的 意 思 几 个 世 纪 以 来 北 欧 维 京 人 已 使 大 部 分 欧 洲 感 到 惊 恐 不 安 从 西 部 的 爱 尔 兰 到 东 部 的 俄 罗 斯 南 至 地 中 海 沿 岸 国 家 甚 至 包 括 最 东 边 的 君 士 坦 丁 堡 北 欧 海 盗 继 续 在 一 些 岛 屿 建 立 殖 民 地 包 括 设 得 兰 群 岛 奥 克 尼 和 法 罗 群 岛 冰 岛 和 格 陵 兰 岛 甚 至 北 美 洲 比 哥 伦 布 早 多 年 他 们 就 跨 过 大 西 洋 来 到 新 大 陆 并 在 巴 芬 岛 拉 布 拉 多 建 立 定 居 点 也 可 能 在 纽 芬 兰 建 立 定 居 点 那 为 什 么 他 们 不 选 择 永 久 居 住 在 这 富 饶 之 地 呢 这 些 地 方 在 冰 岛 的 传 奇 故 事 中 被 称 为 葡 萄 地 1"$ #" 和 6 ' #" 戴 蒙 德! &#" 指 出 葡 萄 地 上 的 边 远 居 民 点 离 格 陵 兰 岛 上 的 主 殖 民 地 太 远 而 格 陵 兰 岛 自 身 又 很 难 自 给 自 足 少 数 到 达 葡 萄 地 的 殖 民 者 没 法 与 那 些 不 欢 迎 他 们 的 人 口 众 多 的 本 地 居 民 竞 争 所 以 他 们 只 能 撤 回 此 后 不 久 格 陵 兰 岛 上 的 殖 民 地 也 消 失 了 这 也 被 认 为 是 气 候 变 化 造 成 的 从 中 世 纪 的 相 对 温 和 的 气 候 条 件 过 渡 到 随 后 严 酷 的 气 候 后 者 常 被 气 候 学 家 称 作 小 冰 期 来 自 挪 威 和 丹 麦 的 维 京 人 把 注 意 力 主 要 集 中 在 南 部 和 西 部 开 发 他 们 在 大 西 洋 开 放 水 域 的 航 行 能 力 而 瑞 典 人 却 把 视 野 主 要 放 在 东 部 地 区 来 自 瑞 典 的 维 京 人 深 入 俄 罗 斯 腹 地 穿 过 里 海 和 黑 海 最 终 到 达 君 士 坦 丁 堡 在 那 里 他 们 遇 到 了 对 手 拜 占 庭 部 队 成 功 地 捍 卫 了 自 己 的 首 都 他 们 使 用 凝 固 汽 油 弹 希 腊 火 喷 向 入 侵 者 而 维 京 人 面 对 这 一 挑 战 却 束 手 无 策 两 者 达 成 了 一 项 和 平 条 约 明 确 规 定 维 京 人 不 能 对 拜 占 庭 属 地 造 成 进 一 步 的 威 胁 然 而 由 于 被 挪 威 人 的 战 斗 能 力 所 打 动 君 士 坦 丁 堡 皇 帝 雇 用 了 一 些 维 京 人 作 为 他 的 私 人 卫 队 并 给 予 他 们 的 伙 伴 进 行 和 平 贸 易 的 权 利 这 样 维 京 人 就 利 用 这 个 机 会 与 拜 占 庭 希 腊 人 和 东 部 穆 斯 林 国 家 进 行 交 易 并 取 得 巨 大 成 功 至 此 香 料 和 丝 绸 等 奢 侈 品 就 可 以 从 东 向 北 运 送 到 波 罗 的 海 从 而 大 大 扩 展 了 原 有 的 贸 易 近 年 来 在 瑞 典 考 古 发 现 的 大 量 阿 拉 伯 银 币 就 可 以 作 为 这 一 时 期 贸 易 扩 大 的 明 证 苏 格 兰 人 英 国 人 爱 尔 兰 人 和 弗 兰 克 斯 人 一 开 始 就 对 挪 威 和 丹 麦 维 京 人 的 袭 击 准 备 不 足 在 毫 无 征 兆 的 情 况 下 维 京 人 的 袭 击 队 会 随 时 到 来 并 且 他 们 的 攻 击 目 标 也 不 仅 仅 局 限 于 沿 海 地 区 维 京 人 的 浅 水 舟 可 以 到 达 河 流 上 游 很 远 的 地 方 还 能 袭 击 离 海 岸 很 远 的 社 区 年 维 京 人 的 船 队 抵 达 了 巴 黎 的 大 门 他 们 获 得 了 大 量 的 白 银 赏 金 后 才 肯 撤 离 如 果 发 现 了 比 较 容 易 抢 劫 的 地 方 他 们 常 常 会 回 到 此 处 进 行 更 多 的 抢 劫 由 于 无 法 对 付 这 些 反 复 的 攻 击 法 兰 克 国 王 最 终 同 维 京 人 首 领 罗 洛 也 被 称 为 海 盗 罗 尔 夫 达 成 协 议 在 年 法 兰 克 国 王 把 后 来 成 为

37 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 诺 曼 底 公 国 的 地 方 割 让 给 了 罗 洛 并 把 女 儿 嫁 给 维 京 人 首 领 由 此 达 成 协 议 北 欧 维 京 人 定 居 在 诺 曼 底 与 当 地 人 通 婚 并 皈 依 基 督 教 在 几 代 人 之 后 他 们 变 得 比 法 国 人 还 法 国 人 开 始 讲 法 语 失 去 了 他 们 的 北 欧 传 统 维 京 人 还 在 爱 尔 兰 苏 格 兰 和 英 格 兰 设 立 了 定 居 点 现 在 爱 尔 兰 的 首 都 都 柏 林 正 是 由 年 维 京 人 的 生 活 基 地 演 变 而 来 爱 尔 兰 的 其 他 一 些 城 市 也 最 初 来 源 于 维 京 人 包 括 科 克 利 默 里 克 韦 克 斯 福 德 与 沃 特 福 德 在 英 国 维 京 人 取 得 了 东 部 和 北 部 地 区 大 面 积 土 地 的 控 制 权 特 别 是 在 诺 森 伯 兰 郡 和 东 英 吉 利 亚 他 们 还 占 领 了 苏 格 兰 北 部 的 很 大 一 部 分 地 区 包 括 近 海 的 赫 布 里 底 群 岛 设 得 兰 群 岛 和 奥 克 尼 群 岛 等 岛 屿 北 欧 海 盗 最 终 还 是 被 迫 退 出 了 爱 尔 兰 年 维 京 人 在 都 柏 林 北 面 沿 海 社 区 的 克 伦 塔 夫 战 役 中 被 彻 底 击 败 据 估 计 在 这 场 战 斗 中 爱 尔 兰 和 维 京 人 主 要 是 丹 麦 人 双 方 的 军 队 人 数 多 达 两 万 人 爱 尔 兰 军 队 由 布 赖 恩 博 鲁 领 导 他 在 爱 尔 兰 的 历 史 上 是 位 传 奇 人 物 但 遗 憾 的 是 至 少 从 爱 尔 兰 的 角 度 来 看 他 在 战 斗 中 失 去 了 生 命 英 格 兰 的 维 京 人 最 终 于 年 在 斯 坦 福 桥 战 役 中 被 盎 格 鲁 ) 撒 克 逊 人 所 击 败 在 战 役 中 国 王 哈 罗 德 弋 德 温 生 击 败 了 挪 威 国 王 哈 拉 尔 德 的 力 量 有 讽 刺 意 义 的 是 这 被 证 明 只 是 短 暂 的 胜 利 哈 罗 德 在 黑 斯 廷 斯 战 役 中 被 威 廉 诺 曼 底 公 爵 彻 底 击 败 诺 曼 底 公 爵 是 维 京 人 首 领 罗 洛 的 继 承 者 英 国 社 会 逐 渐 发 展 成 了 盎 格 鲁 ) 撒 克 逊 和 诺 曼 法 语 文 化 的 融 合 在 现 代 英 语 中 有 许 多 起 源 于 法 语 的 英 文 单 词 可 以 作 证 从 单 词 上 就 很 容 易 看 到 谁 赢 谁 输 在 今 天 的 英 语 中 称 农 场 的 动 物 为 猪!1 牛 '* 奶 牛 # 和 羊 但 是 在 餐 桌 上 却 称 之 为 猪 肉 #%- 小 牛 肉 * ' 牛 肉 +. 和 羊 肉 &$ #" 这 些 词 汇 起 源 于 那 些 来 自 北 欧 和 法 国 的 胜 利 者 的 语 言 英 格 兰 被 诺 曼 人 征 服 是 现 代 英 国 民 族 在 国 家 发 展 中 的 重 要 事 件 威 廉 及 其 继 任 者 的 君 主 统 治 使 他 们 在 开 始 拥 有 近 乎 绝 对 的 权 力 年 威 廉 的 继 任 者 之 一 国 王 约 翰 尝 试 夺 回 诺 曼 底 但 被 法 国 人 彻 底 打 败 这 时 的 贵 族 们 站 起 来 维 护 其 自 身 权 利 国 王 的 权 力 受 到 了 严 重 挑 战 年 在 罗 伯 特 菲 茨 沃 尔 特 的 带 领 下 贵 族 们 占 领 了 伦 敦 并 迫 使 国 王 进 行 谈 判 这 种 敌 对 行 动 在 年 月 日 以 达 成 了 全 面 的 书 面 协 议 而 结 束 该 协 议 被 称 为 男 爵 条 款 随 后 改 称 大 宪 章 该 文 件 有 章 详 细 说 明 了 所 有 英 国 公 民 的 权 利 和 义 务 包 括 平 民 贵 族 和 教 士 现 在 的 普 通 法 还 引 用 该 条 款 的 元 素 遵 循 依 照 先 例 的 立 法 原 则 特 别 地 是 大 宪 章 规 定 了 任 何 影 响 公 民 生 命 或 生 活 的 行 动 都 要 遵 循 法 定 的 诉 讼 程 序 并 且 规 定 没 有 取 得 国 家 总 理 事 会 的 同 意 就 不 得 征 收 杂 税 如 果 挪 用 了 属 于 贵 族 的 财 产 国 王 就 会 被 认 为 是 违 背 了 普 通 法 的 重 要 宗 旨 大 宪 章 注 定 要 在 后 来 英 国 社 会 的 发 展 中 发 挥 重 要 作 用 伯 恩 斯 坦, %"!" 把 它 描 述 为 引 爆 世 界 经 济 增 长 的 导 火 线 并 称 其 为 英 国 及 其 美 国 殖 民 地 在 工 业 革 命 萌 芽 阶 段 取 得 成 功 的 关 键 因 素 维 京 时 代 结 束 于 黑 斯 廷 斯 战 役 那 时 的 丹 麦 挪 威 和 瑞 典 已 皈 依 基 督 教 拥 有

38 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 由 基 督 教 君 主 统 治 的 中 央 政 府 斯 堪 的 纳 维 亚 国 家 及 其 西 部 的 殖 民 地 冰 岛 和 一 定 时 期 内 的 格 陵 兰 岛 被 完 全 纳 入 西 方 的 欧 洲 社 会 然 而 和 平 仍 然 无 法 实 现 在 随 后 将 近 一 千 年 的 时 间 里 新 民 族 国 家 陷 入 权 力 的 争 斗 中 直 到 两 次 世 界 大 战 后 才 结 束 欧 洲 形 成 联 盟 而 苏 联 最 终 崩 溃 然 而 维 京 人 的 历 史 遗 产 是 非 常 重 要 和 持 久 的 几 乎 可 以 肯 定 欧 洲 受 益 于 维 京 人 的 公 海 航 行 技 能 以 及 造 船 技 术 几 百 年 后 当 欧 洲 水 手 成 功 地 到 达 世 界 最 遥 远 的 地 方 时 这 些 经 验 仍 然 在 起 作 用 欧 洲 的 文 艺 复 兴 欧 洲 先 进 的 文 明 不 仅 继 承 了 希 腊 和 罗 马 的 历 史 遗 产 而 且 也 吸 收 了 期 间 阿 拉 伯 人 所 取 得 的 重 要 成 就 将 斯 堪 的 纳 维 亚 国 家 和 夺 回 的 西 班 牙 纳 入 到 已 有 的 文 明 中 这 对 欧 洲 的 复 苏 发 挥 了 重 要 作 用 可 以 说 第 一 次 十 字 军 东 征 是 欧 洲 复 兴 的 关 键 事 件 年 人 数 多 达 万 人 的 三 支 伟 大 的 军 队 在 法 国 德 国 和 意 大 利 聚 集 向 君 士 坦 丁 堡 进 发 士 兵 们 被 宗 教 的 狂 热 所 鼓 动 从 穆 斯 林 异 教 徒 手 中 夺 回 圣 地 并 且 他 们 还 得 到 了 罗 马 教 皇 乌 尔 班 二 世 的 全 体 赦 免 不 管 先 前 是 否 有 罪 牺 牲 在 战 场 的 人 都 被 保 证 立 即 进 入 天 堂 第 一 次 十 字 军 东 征 非 常 成 功 在 一 系 列 战 斗 中 塞 尔 柱 土 耳 其 人 被 彻 底 击 败 年 月 日 十 字 军 占 领 耶 路 撒 冷 并 在 沿 途 建 立 一 些 战 略 据 点 但 是 比 军 事 成 就 更 重 要 的 是 商 人 的 成 功 他 们 跟 随 十 字 军 创 造 了 重 建 与 东 部 联 系 后 的 贸 易 机 会 第 一 次 十 字 军 东 征 在 战 场 取 得 成 果 只 是 昙 花 一 现 为 了 保 卫 战 争 收 复 领 土 而 留 下 的 驻 军 规 模 太 小 无 法 战 胜 那 些 留 在 该 地 区 的 人 数 更 多 更 具 主 动 性 的 穆 斯 林 势 力 年 穆 斯 林 势 力 在 埃 德 萨 与 基 督 教 势 力 的 战 斗 中 赢 得 重 大 胜 利 激 起 了 第 二 次 十 字 军 东 征 这 一 次 却 很 不 成 功 埃 及 和 叙 利 亚 的 穆 斯 林 国 王 萨 拉 丹 在 年 又 夺 回 耶 路 撒 冷 引 发 了 第 三 次 十 字 军 东 征 但 再 次 以 失 败 而 告 终 然 而 商 人 却 取 得 了 更 持 久 的 胜 利 欧 洲 商 人 和 阿 拉 伯 商 贩 间 的 贸 易 得 到 蓬 勃 发 展 货 物 从 遥 远 的 印 度 和 中 国 一 直 运 送 到 欧 洲 意 大 利 北 部 城 市 的 商 人 特 别 是 威 尼 斯 比 萨 和 热 那 亚 的 商 人 发 展 了 其 航 海 业 技 能 成 为 这 次 贸 易 扩 大 的 受 益 者 意 大 利 北 部 贸 易 中 心 的 影 响 迅 速 扩 展 到 中 心 腹 地 富 饶 的 农 业 地 区 随 着 农 业 生 产 力 的 增 长 和 新 财 富 在 港 口 城 市 之 间 的 流 动 托 斯 卡 纳 和 伦 巴 第 地 区 的 人 口 数 量 迅 速 扩 大 一 些 新 的 重 要 城 市 中 心 开 始 兴 起 特 别 是 在 米 兰 和 佛 罗 伦 萨 神 圣 罗 马 帝 国 以 前 在 该 区 行 使 着 封 建 权 力 然 而 伴 随 着 繁 荣 来 自 罗 马 帝 国 的 权 威 受 到 一 系 列 挑 战 年 隆 巴 德 城 市 联 合 起 来 击 败 了 腓 特 烈 巴 尔 巴 罗 萨 皇 帝 的 军 队 自 治 促 使 了 进 一 步 的 增 长 和 繁 荣 米 兰 于 年 较 早 地 获 得 了 独 立 据 估 计 到 世 纪 末 米 兰 的 人 口 已 增 长 到 万 以 上 而 威 尼 斯 佛 罗 伦 萨 和 热 那 亚 每 个 城 市 的 人 口 都 高 于 万 & %#" 相 比 之 下 这 个 时 候 的 伦 敦 和 科

39 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 隆 德 国 最 大 城 市 刚 刚 超 过 了 万 人 & %#" 不 过 繁 荣 并 没 有 仅 仅 局 限 在 意 大 利 它 迅 速 蔓 延 到 欧 洲 大 部 分 地 区 荷 兰 出 现 了 重 要 的 纺 织 行 业 商 人 购 买 原 料 例 如 从 英 国 和 斯 堪 的 纳 维 亚 国 进 口 羊 毛 雇 用 农 村 工 人 把 羊 毛 纺 织 成 布 匹 再 出 口 到 羊 毛 原 产 国 家 甚 至 到 更 广 泛 的 欧 洲 其 他 地 区 纺 织 技 术 的 进 步 比 如 踏 板 纺 织 机 和 旋 转 纺 车 的 发 明 对 低 地 国 家 纺 织 产 业 的 成 功 发 挥 了 重 要 作 用 工 业 化 也 伴 随 着 皮 革 和 铁 制 品 市 场 的 快 速 增 长 皮 革 被 广 泛 用 于 马 鞍 和 马 挽 具 的 制 造 也 被 用 作 家 具 和 服 装 生 产 的 原 料 用 作 按 钮 和 皮 带 以 及 工 业 装 置 包 括 从 波 纹 管 到 阀 门 等 & %#" 来 自 德 国 和 北 欧 国 家 的 额 外 铁 矿 石 资 源 满 足 了 荷 兰 对 铁 需 求 的 增 加 木 材 可 以 加 工 成 焦 炭 用 来 冶 炼 矿 石 这 些 木 材 可 以 从 北 方 森 林 密 集 地 区 获 取 贸 易 是 这 些 相 互 关 联 的 经 济 活 动 的 重 要 组 成 部 分 早 期 阶 段 的 贸 易 主 要 通 过 陆 地 交 通 进 行 从 意 大 利 北 部 通 过 瑞 士 到 达 法 国 德 国 低 地 国 家 以 及 波 罗 的 海 沿 岸 由 于 很 多 商 品 需 要 在 中 间 市 场 转 手 这 就 带 来 了 法 国 的 兴 起 特 别 是 在 香 槟 市 和 一 些 处 于 战 略 位 置 的 城 市 包 括 莱 比 锡 和 法 兰 克 福 世 纪 后 期 海 上 运 输 变 得 越 来 越 重 要 货 物 通 过 商 船 从 地 中 海 穿 过 直 布 罗 陀 海 峡 沿 着 北 大 西 洋 海 滨 一 直 运 送 到 波 罗 的 海 海 上 运 输 导 致 了 葡 萄 牙 西 班 牙 法 国 荷 兰 和 最 后 英 国 的 兴 起 使 他 们 成 为 重 要 的 海 军 力 量 与 北 部 意 大 利 竞 争 影 响 力 贸 易 也 促 进 了 金 融 机 构 和 金 融 工 具 的 发 展 例 如 信 用 证 等 并 成 为 现 代 银 行 制 度 中 一 些 关 键 要 素 的 先 驱 但 是 农 业 依 然 是 贸 易 扩 大 的 支 柱 在 不 断 扩 大 的 城 市 中 心 工 匠 和 商 人 阶 层 也 不 断 增 多 需 要 农 业 盈 余 来 满 足 他 们 的 需 求 种 田 的 人 手 在 减 少 而 需 要 养 活 的 人 数 在 增 加 这 就 必 须 提 高 农 业 生 产 力 有 几 个 因 素 促 进 了 农 业 生 产 力 的 提 高 首 先 是 农 业 技 术 的 进 步 比 如 前 面 提 到 的 轮 式 铁 犁 的 发 明 以 及 引 进 项 圈 挽 具 和 蹄 铁 等 使 马 匹 可 以 输 出 更 多 的 劳 力 从 而 能 够 取 代 公 牛 拉 动 重 犁 第 二 是 使 用 排 干 的 沼 泽 地 和 清 除 的 林 地 从 而 增 加 了 农 业 种 植 面 积 第 三 是 用 三 区 轮 作 制 取 代 了 两 区 轮 作 制 两 区 轮 作 制 在 地 中 海 干 燥 地 区 比 较 适 宜 一 年 当 中 有 一 片 土 地 休 耕 一 片 田 地 种 植 而 三 区 轮 作 制 可 以 保 证 每 年 种 植 两 片 土 地 而 只 有 一 片 休 耕 这 种 安 排 比 较 适 合 有 机 质 丰 富 比 较 湿 润 的 北 方 土 壤 第 四 农 民 可 以 利 用 贸 易 发 挥 本 地 的 比 较 优 势 因 地 制 宜 地 种 植 该 地 区 适 宜 生 长 的 作 物 再 用 交 易 的 方 式 获 取 在 其 他 地 区 更 有 效 生 产 的 产 品 当 然 农 业 特 别 容 易 受 到 天 气 和 气 候 变 化 的 影 响 农 民 在 丰 收 年 会 非 常 满 足 这 常 常 伴 随 着 人 口 的 增 长 当 好 年 头 停 止 或 者 严 重 中 断 时 后 果 则 很 严 重 甚 至 是 灾 难 性 的 年 欧 洲 大 部 分 地 区 春 天 和 夏 天 的 天 气 异 常 寒 冷 潮 湿 潮 湿 的 春 天 使 土 地 浸 湿 非 常 难 犁 而 多 雨 的 夏 季 使 种 植 作 物 的 收 获 变 得 非 常 困 难 许 多 粮 食 烂 在 田 地 里 大 大 减 少 了 来 年 种 子 的 供 应 年 的 天 气 条 件 同 样 不 利 到 了 第 二 年 已 经 由 严 重 的 问 题 演 变 成 了 大 范 围 的 灾 难 性 饥 荒 即 使 是 富 人 也 未 能 幸

40 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 免 人 们 大 批 死 亡 特 别 是 处 在 弱 势 群 体 的 穷 人 年 幼 者 和 老 人 使 问 题 更 加 复 杂 化 的 是 大 量 谷 物 种 子 被 消 耗 掉 了 耕 种 所 需 要 的 牲 口 也 被 宰 杀 即 使 来 年 有 适 宜 气 候 恢 复 生 产 也 有 很 多 困 难 整 个 欧 洲 大 陆 的 经 济 出 现 严 重 的 倒 退 在 经 济 还 没 有 恢 复 之 前 欧 洲 又 面 临 着 一 个 更 加 严 峻 的 挑 战 年 大 瘟 疫 又 称 为 黑 死 病 的 来 临 瘟 疫 是 通 过 老 鼠 身 上 携 带 的 鼠 疫 菌 进 行 传 播 的 这 种 病 菌 可 以 通 过 跳 蚤 传 递 给 人 类 据 说 在 年 月 西 西 里 商 船 从 黑 海 贸 易 回 来 携 带 的 老 鼠 把 这 种 疾 病 第 一 次 带 进 欧 洲 到 了 第 二 年 夏 天 瘟 疫 已 经 蔓 延 到 了 英 国 北 部 沿 途 使 很 多 人 丧 命 年 内 欧 洲 死 亡 人 数 高 达 万 使 欧 洲 大 陆 人 口 减 少 感 染 的 症 状 包 括 高 烧 吐 血 和 淋 巴 结 肿 大 等 其 影 响 是 完 全 致 命 的 腺 体 肿 胀 呈 现 出 一 种 不 祥 的 黑 色 正 因 为 这 种 特 征 英 国 人 称 其 为 黑 死 病 它 持 续 了 近 年 的 时 间 之 后 每 隔 几 百 年 会 出 现 周 期 性 的 反 复 直 到 年 这 个 问 题 才 完 全 解 决 社 会 对 流 行 病 的 肆 虐 完 全 缺 乏 应 对 能 力 现 代 医 学 也 没 有 解 决 方 法 尸 体 被 弃 置 于 街 道 或 埋 葬 在 万 人 坑 中 人 们 放 弃 财 产 逃 往 乡 下 或 其 他 地 方 逃 避 疫 情 但 是 没 有 办 法 能 够 逃 脱 商 业 活 动 陷 于 停 顿 状 态 幸 存 者 们 太 孱 弱 或 者 人 数 太 少 不 能 耕 种 土 地 很 多 土 地 又 恢 复 到 以 前 的 林 地 状 态 这 是 一 个 无 休 止 的 社 会 动 荡 时 期 而 英 国 和 法 国 之 间 爆 发 的 百 年 战 争 年 更 是 加 剧 了 这 一 动 荡 不 过 对 于 幸 存 者 来 说 也 有 意 想 不 到 的 好 处 由 于 需 要 养 活 的 人 数 减 少 粮 食 和 其 他 农 产 品 的 价 格 跟 着 下 降 人 口 数 量 迅 速 减 少 劳 动 力 价 值 随 之 提 高 贵 族 和 富 人 阶 层 的 权 力 进 入 一 个 长 期 的 低 谷 时 期 而 劳 动 力 处 在 优 势 地 位 卡 梅 伦 &) %#" 指 出 市 场 力 量 导 致 了 残 余 农 奴 关 系 的 彻 底 解 体 并 且 农 民 的 工 资 和 生 活 水 平 得 到 了 提 高 他 写 道 可 怕 的 鼠 疫 及 其 相 关 的 丑 恶 现 象 就 像 一 剂 强 有 力 的 泻 药 为 世 纪 初 新 的 增 长 和 发 展 铺 平 了 道 路 除 了 大 饥 荒 和 瘟 疫 外 中 世 纪 盛 期 是 欧 洲 技 术 进 步 的 一 个 重 要 时 期 被 兰 德 斯 0 " 称 之 为 发 明 创 造 的 时 期 为 了 支 持 自 己 的 说 法 他 列 举 了 很 多 例 子 比 如 水 车 得 到 更 广 泛 的 使 用 眼 镜 的 开 发 包 括 矫 正 远 视 问 题 的 凸 透 镜 和 矫 正 近 视 的 凹 透 镜 机 械 钟 的 发 明 引 进 机 械 化 印 刷 以 及 火 药 作 为 炸 药 使 用 等 人 们 利 用 水 轮 做 功 来 完 成 各 种 各 样 的 任 务 包 括 机 械 化 的 抽 水 提 升 重 物 加 工 粮 食 捣 洗 布 匹 金 属 成 型 糖 化 啤 酒 花 制 造 啤 酒 以 及 制 浆 造 纸 等 轮 子 的 旋 转 运 动 被 应 用 于 各 种 任 务 之 中 并 促 使 了 各 种 机 械 设 备 的 创 新 与 发 展 在 许 多 情 况 下 包 括 曲 柄 和 齿 轮 的 复 杂 组 合 工 匠 们 的 工 作 需 要 精 确 的 近 距 视 力 在 眼 镜 镜 片 上 配 凸 透 镜 延 长 了 工 匠 们 从 事 工 作 的 时 间 机 械 化 的 钟 表 取 代 了 先 前 不 太 可 靠 的 计 时 装 置 比 如 易 于 冻 结 和 沉 积 的 水 钟 表 和 无 法 用 于 夜 间 或 阴 雨 天 的 日 晷 从 而 允 许 工 人 更 好 地 协 调 活 动 印 刷 机 为 引 进 报 纸 和 不 太 昂 贵 的 书 籍 铺 平 了 道 路 使 大 众 不 用 花 费 太 高 的 成 本 就 可 以 阅 读 书 面 文 字 火 药 大 概 于 世 纪 在 中 国 发 明 但 当 时 只 是 以

41 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 粉 末 形 式 用 在 一 些 相 对 不 激 烈 的 反 应 中 比 如 进 行 壮 观 的 烟 花 汇 演 而 不 能 用 于 推 动 重 型 炮 弹 欧 洲 人 学 会 了 把 药 粉 集 中 一 起 从 而 提 高 了 其 爆 炸 能 力 他 们 因 此 而 获 得 了 一 项 强 大 的 新 军 事 技 术 在 一 定 距 离 内 就 可 以 杀 死 对 方 这 在 以 前 是 不 可 想 象 的 显 然 并 非 所 有 的 技 术 进 步 都 是 对 社 会 具 有 建 设 性 的 尽 管 经 历 了 大 饥 荒 和 瘟 疫 公 元 第 二 个 千 年 的 前 五 百 年 是 欧 洲 经 济 空 前 进 步 的 时 期 劳 动 生 产 率 得 到 了 很 大 提 高 封 建 制 度 崩 溃 很 多 普 通 工 人 的 生 活 得 到 了 改 善 这 些 为 随 后 几 个 世 纪 的 进 一 步 发 展 提 供 了 条 件 探 险 时 代 如 前 所 述 远 洋 探 险 时 代 始 于 维 京 人 在 公 元 第 一 个 千 年 的 后 期 他 们 就 跨 过 北 大 西 洋 并 在 冰 岛 格 陵 兰 岛 以 及 更 远 的 拉 布 拉 多 和 纽 芬 兰 建 立 了 殖 民 地 然 而 这 一 探 索 的 长 远 利 益 非 常 有 限 北 美 洲 的 定 居 点 很 快 就 被 放 弃 了 这 些 遥 远 定 居 点 的 殖 民 者 维 京 人 人 数 太 少 面 对 当 地 居 民 长 期 坚 持 不 懈 的 反 抗 他 们 很 难 维 持 长 期 的 统 治 因 此 维 京 人 选 择 了 撤 回 格 陵 兰 岛 的 殖 民 地 统 治 了 一 段 时 间 但 最 终 也 解 体 了 气 候 变 化 可 能 是 导 致 其 灭 亡 的 原 因 之 一 但 是 如 戴 蒙 德! ) &#" 认 为 的 那 样 格 陵 兰 岛 定 居 点 一 开 始 就 注 定 失 败 定 居 在 那 里 的 维 京 人 沿 用 挪 威 田 园 农 业 的 做 法 因 为 他 们 不 知 道 有 更 好 的 方 法 事 实 证 明 维 京 人 无 法 适 应 格 陵 兰 岛 非 常 不 同 更 加 艰 苦 多 变 的 环 境 条 件 维 京 人 是 勇 敢 的 水 手 他 们 能 够 创 造 性 地 发 展 远 洋 航 行 的 技 能 可 以 应 对 突 如 其 来 的 猛 烈 的 风 暴 但 从 经 济 角 度 来 看 他 们 在 北 大 西 洋 的 探 索 基 本 上 一 无 所 获 相 比 之 下 世 纪 开 始 的 探 险 时 代 则 改 变 了 历 史 进 程 使 欧 洲 扩 张 到 地 球 最 遥 远 的 角 落 并 且 沿 途 建 立 了 现 代 世 界 工 业 经 济 的 大 部 分 基 础 探 险 时 代 一 开 始 由 葡 萄 牙 人 领 先 稍 后 则 是 葡 萄 牙 人 与 西 班 牙 人 的 互 相 竞 争 葡 萄 牙 人 的 早 期 成 功 也 有 巴 斯 克 人 和 热 那 亚 人 的 参 与 他 们 发 现 了 大 西 洋 近 海 的 一 些 岛 屿 亚 速 尔 群 岛 马 德 拉 群 岛 和 加 那 利 群 岛 除 了 加 那 利 群 岛 其 他 都 无 人 居 住 南 部 的 岛 屿 包 括 马 德 拉 群 岛 和 加 那 利 岛 气 候 非 常 适 合 甘 蔗 的 种 植 到 了 中 世 纪 晚 期 欧 洲 人 变 得 非 常 喜 欢 糖 的 甜 味 那 时 的 糖 是 欧 洲 市 场 上 最 有 价 值 的 商 品 之 一 糖 和 甘 蔗 最 早 由 阿 拉 伯 人 从 印 度 引 进 到 欧 洲 然 而 用 甘 蔗 生 产 糖 是 一 项 劳 力 密 集 型 的 活 动 为 了 利 用 新 领 地 的 蔗 糖 生 产 潜 力 葡 萄 牙 需 要 低 成 本 的 劳 动 力 来 源 他 们 一 开 始 使 用 欧 洲 社 会 的 渣 滓 如 罪 犯 妓 女 和 异 教 徒 等 填 充 亚 速 尔 群 岛 和 马 德 拉 群 岛 的 人 口 在 世 纪 中 期 他 们 发 现 了 南 边 的 佛 得 角 群 岛 并 且 为 之 找 到 了 一 个 更 有 效 率 和 更 有 利 可 图 的 廉 价 劳 动 力 来 源 来 自 附 近 非 洲 大 陆 的 奴 隶 从 而 开 始 了 欧 洲 剥 削 非 洲 黑 人 奴 隶 的 历 史 这 种 做 法 逐 渐 蔓 延 到 新 大 陆 而 且 其 后 果 一 直 遗 留 到 今 天 但 是 世 纪 葡 萄 牙 人 却 乐 此 不 疲 因 为 转 移

42 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 非 洲 奴 隶 对 他 们 来 说 是 一 个 重 要 的 新 机 会 以 此 来 获 得 更 多 的 贸 易 和 利 润 有 两 个 因 素 促 使 葡 萄 牙 沿 着 非 洲 西 海 岸 南 下 首 先 是 寻 找 一 个 通 往 远 东 的 海 上 航 线 从 而 打 破 了 阿 拉 伯 商 人 在 中 东 地 区 享 有 的 垄 断 香 料 贸 易 根 据 兰 德 斯 0 " 估 计 潜 在 的 利 润 是 巨 大 的 胡 椒 从 印 度 运 送 到 欧 洲 经 历 了 很 多 次 转 手 最 后 价 格 是 初 始 价 格 的 倍 以 上 第 二 个 动 机 是 为 了 寻 找 大 量 的 金 子 他 们 从 马 里 出 发 穿 过 廷 巴 克 图 沿 着 骆 驼 路 线 到 达 北 非 廷 巴 克 图 位 于 尼 罗 河 上 游 那 时 是 繁 荣 的 伊 斯 兰 文 化 和 学 习 中 心 如 今 河 水 干 涸 了 廷 巴 克 图 也 变 成 了 一 个 鬼 城 只 是 偶 尔 会 有 一 些 探 索 其 辉 煌 历 史 的 游 客 同 样 巨 大 的 利 润 机 会 吸 引 着 人 们 去 探 索 兰 德 斯 0 " 提 到 马 里 的 一 个 统 治 者 于 年 出 发 到 麦 加 朝 圣 他 带 着 到 头 骆 驼 每 个 骆 驼 上 载 有 磅 黄 金 按 目 前 价 格 计 算 一 盎 司 金 子 近 美 元 那 么 这 批 货 物 的 价 值 将 接 近 亿 美 元 这 难 怪 会 让 葡 萄 牙 人 流 口 水 作 为 对 马 里 统 治 者 朝 圣 的 脚 注 兰 德 斯 叙 述 道 三 年 之 后 该 统 治 者 准 备 返 回 的 时 候 他 已 经 花 光 了 所 有 的 钱 财 需 要 借 钱 维 持 返 途 花 费 葡 萄 牙 从 来 没 有 找 到 西 非 黄 金 的 原 始 来 源 然 而 他 们 与 非 洲 的 加 纳 王 国 发 展 出 非 常 有 利 可 图 的 贸 易 不 仅 包 括 黄 金 还 包 括 象 牙 和 奴 隶 根 据 兰 德 斯 的 估 计 葡 萄 牙 国 王 大 大 受 益 于 这 项 贸 易 大 于 的 总 收 入 来 自 于 许 可 证 费 用 和 税 金 葡 萄 牙 在 世 纪 探 险 活 动 中 取 得 的 成 功 在 很 大 程 度 上 归 功 于 葡 萄 牙 君 主 的 小 儿 子 亨 利 王 子 的 领 导 人 们 称 他 为 航 海 者 亨 利 亨 利 在 欧 洲 招 募 了 杰 出 的 造 船 匠 和 天 文 学 家 以 确 保 葡 萄 牙 水 手 在 海 上 航 行 中 使 用 最 好 的 装 备 他 派 出 的 探 险 船 只 都 必 须 作 详 细 的 地 理 纪 录 海 岸 线 的 形 状 水 深 潜 在 危 险 等 以 及 盛 行 风 和 洋 流 的 数 据 所 有 这 些 信 息 都 被 纳 入 先 进 的 地 图 和 记 录 中 以 确 保 后 面 的 探 险 活 动 可 以 从 以 前 积 累 的 知 识 经 验 中 受 益 亨 利 在 年 去 世 引 发 了 葡 萄 牙 探 险 活 动 的 短 暂 中 断 但 是 年 国 王 约 翰 二 世 继 位 又 重 新 致 力 于 探 险 活 动 巴 塞 洛 缪 迪 亚 斯 在 年 绕 过 好 望 角 几 年 后 达 伽 马 率 领 四 艘 船 组 成 的 探 险 队 通 过 对 非 洲 东 海 岸 的 探 索 首 次 连 通 了 从 欧 洲 到 印 度 的 海 路 并 在 卡 利 卡 特 登 陆 该 城 市 因 其 生 产 的 印 花 布 匹 而 得 名 令 达 伽 马 惊 讶 的 是 他 发 现 当 地 是 一 个 先 进 精 明 的 穆 斯 林 商 人 和 手 工 业 者 的 社 会 而 不 是 用 几 个 葡 萄 牙 饰 物 就 可 以 换 取 大 量 财 富 的 原 始 社 会 然 而 葡 萄 牙 有 一 个 很 大 的 优 势 就 是 拥 有 火 药 和 远 距 离 作 战 能 力 依 靠 火 力 优 势 达 伽 马 抓 获 了 一 艘 较 小 的 穆 斯 林 香 料 船 尽 管 达 伽 马 沿 途 损 失 了 四 艘 船 只 中 的 两 只 和 接 近 一 半 的 船 员 但 这 些 香 料 在 欧 洲 的 价 格 用 以 支 付 其 探 险 队 的 费 用 已 是 绰 绰 有 余 0 " 达 伽 马 返 回 葡 萄 牙 不 到 个 月 葡 萄 牙 就 派 出 了 更 大 的 第 二 批 船 队 前 往 印 度 这 次 由 艘 船 和 多 人 组 成 佩 德 罗 卡 瓦 尔 6 %# + ' 任 总 指 挥 这 次 探 险 的 唯 一 目 的 就 是 为 了 获 取 现 在 和 将 来 的 利 润 0 " 这 次 远 征 非 常 成 功 它 至 少 保 证 了 葡 萄 牙 在 一 段 时 间 内 在 印 度 洋 的 领 导 地 位 以 及 在 利 润 丰 厚 的 香 料 贸 易 中 扮 演 的 重 要 角 色

43 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 当 葡 萄 牙 沿 着 非 洲 西 海 岸 最 后 到 达 印 度 有 条 不 紊 地 进 行 整 个 探 险 计 划 时 西 班 牙 却 进 行 了 一 项 从 长 远 来 看 更 加 重 要 的 探 险 行 动 那 就 是 发 现 了 美 洲 大 陆 或 者 更 准 确 地 说 是 重 新 发 现 了 美 洲 大 陆 因 为 该 地 区 已 经 有 人 居 住 了 哥 伦 布 是 一 个 具 有 远 见 的 热 那 亚 水 手 他 认 为 向 西 航 行 也 能 够 到 达 印 度 他 试 图 在 葡 萄 牙 法 国 和 英 国 寻 求 资 金 帮 助 但 都 没 有 成 功 他 被 拒 绝 也 是 有 原 因 的 几 个 世 纪 以 前 阿 拉 伯 天 文 学 家 就 计 算 出 了 地 球 的 周 长 为 达 到 东 方 而 向 西 出 发 会 走 更 长 的 路 径 这 一 点 非 常 明 确 然 而 他 在 西 班 牙 找 到 了 一 个 赞 助 者 当 时 西 班 牙 刚 刚 征 服 了 格 林 纳 达 的 伊 比 利 亚 半 岛 上 摩 尔 人 的 最 后 据 点 根 据 卡 梅 伦 & %#" 的 说 法 伊 莎 贝 拉 女 王 同 意 赞 助 他 的 探 险 队 具 有 庆 祝 胜 利 的 意 思 在 年 月 哥 伦 布 从 加 那 利 岛 的 最 远 端 出 发 由 于 偏 东 信 风 的 推 动 在 短 短 一 个 多 月 天 后 他 就 登 陆 上 一 个 小 岛 并 为 其 命 名 为 巴 哈 马 的 圣 萨 尔 瓦 多 他 回 到 西 班 牙 后 受 到 英 雄 般 的 欢 迎 人 们 相 信 他 所 发 现 的 岛 屿 是 中 国 或 日 本 的 海 岸 群 岛 费 迪 南 德 和 伊 莎 贝 拉 请 求 教 皇 确 认 西 班 牙 对 这 些 新 发 现 土 地 的 所 有 权 教 皇 同 意 划 定 一 条 经 线 其 以 西 部 分 归 西 班 牙 所 有 而 葡 萄 牙 领 地 仅 限 于 东 部 如 果 按 照 原 来 划 定 的 经 线 西 班 牙 将 拥 有 整 个 美 洲 的 权 利 后 来 在 葡 萄 牙 的 请 求 下 又 适 度 向 西 修 订 了 边 界 这 次 改 动 的 影 响 却 是 巨 大 的 数 年 后 佩 德 罗 卡 布 拉 尔 在 驶 往 印 度 的 途 中 于 年 到 达 南 美 洲 并 宣 布 葡 萄 牙 对 现 在 称 为 巴 西 的 这 片 土 地 的 拥 有 权 卡 布 拉 尔 向 印 度 的 航 行 利 用 了 低 纬 度 东 风 以 及 南 半 球 较 高 的 纬 度 西 风 的 优 势 卡 梅 伦 & %#" 表 明 这 种 调 整 并 不 是 偶 然 的 葡 萄 牙 当 时 已 经 知 道 南 美 洲 存 在 向 东 扩 展 的 部 分 但 直 到 他 们 能 够 确 信 自 身 优 势 后 才 公 开 信 息 哥 伦 布 曾 四 次 航 行 到 加 勒 比 海 第 二 次 航 行 共 有 艘 船 只 和 多 人 并 带 了 足 够 的 装 备 甚 至 包 括 牲 畜 其 目 的 是 建 立 一 个 永 久 性 的 定 居 点 加 勒 比 群 岛 非 常 适 合 种 植 甘 蔗 紧 随 葡 萄 牙 西 班 牙 人 以 野 蛮 的 方 式 并 传 播 当 地 人 没 有 抵 抗 能 力 的 疾 病 从 而 淘 汰 了 当 地 大 部 分 的 人 口! &#" 继 葡 萄 牙 之 后 西 班 牙 人 也 从 非 洲 进 口 奴 隶 为 他 们 建 立 的 种 植 园 工 作 后 来 英 国 人 及 其 美 国 殖 民 地 居 民 也 成 为 这 一 跨 大 西 洋 奴 隶 贸 易 的 重 要 参 与 者 之 一 原 材 料 木 材 棉 花 食 品 从 美 国 运 到 英 国 而 英 国 的 工 业 和 农 业 产 品 被 运 送 到 非 洲 用 来 交 换 奴 隶 换 来 的 奴 隶 又 被 运 到 西 部 的 加 勒 比 地 区 为 他 们 种 植 甘 蔗 反 过 为 美 国 和 英 国 供 应 蔗 糖 这 就 形 成 了 一 个 尽 管 应 该 受 到 社 会 谴 责 但 非 常 有 利 可 图 的 贸 易 网 络 西 班 牙 从 新 领 地 所 获 得 的 最 大 收 益 并 不 是 来 自 加 勒 比 地 区 的 蔗 糖 而 是 来 自 内 陆 的 黄 金 和 白 银 埃 尔 南 多 科 尔 特 斯 在 年 至 年 占 领 了 墨 西 哥 后 来 在 世 纪 年 代 弗 朗 西 斯 科 皮 萨 罗 在 秘 鲁 征 服 了 印 加 人 到 世 纪 末 西 班 牙 已 经 实 际 控 制 了 大 部 分 西 半 球 从 北 面 的 佛 罗 里 达 州 和 加 利 福 尼 亚 州 到 南 面 的 智 利 但 西 班 牙 却 并 没 有 从 这 些 新 发 现 的 财 富 中 获 益 西 班 牙 国 王 仍 然 需 要 依 靠 债 务 来 支 付 其 海 外 扩 张 和 奢 侈 消 费 以 及 他 们 在 欧 洲 无 休 止 的 战 争 从 西 部

44 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 获 得 的 金 条 主 要 用 于 支 付 这 些 开 支 然 而 这 些 收 入 甚 至 还 不 够 支 付 其 所 欠 德 国 和 意 大 利 银 行 家 的 债 务 利 息 卡 梅 伦 & %#" 指 出 西 班 牙 国 王 多 达 次 和 年 被 迫 宣 布 破 产 尽 管 西 班 牙 拥 有 很 多 海 外 属 地 但 是 国 内 投 资 生 产 剩 余 收 入 却 非 常 有 限 西 班 牙 仍 然 是 一 个 工 业 不 发 达 的 国 家 并 且 注 定 要 远 远 落 后 于 即 将 掌 权 的 北 部 工 业 强 国 特 别 是 法 国 荷 兰 英 国 和 德 国 宗 教 改 革 在 世 纪 天 主 教 教 会 的 管 理 和 权 威 受 到 一 系 列 的 挑 战 自 从 年 教 会 第 一 次 被 狄 奥 多 西 承 认 为 罗 马 帝 国 的 官 方 宗 教 罗 马 天 主 教 在 将 近 年 的 时 间 内 一 直 是 欧 洲 主 要 宗 教 天 主 教 权 威 受 到 的 首 次 挑 战 来 自 于 德 国 牧 师 马 丁 路 德 路 德 生 于 年 年 进 入 圣 奥 古 斯 丁 的 隐 修 会 年 被 任 命 为 神 父 年 从 维 滕 贝 格 大 学 获 得 了 神 学 博 士 学 位 之 后 不 久 被 任 命 为 该 大 学 的 教 师 路 德 认 为 教 会 逐 渐 偏 离 了 原 来 的 道 路 偏 离 了 圣 经 所 记 载 的 耶 稣 的 教 义 他 在 年 曾 指 责 教 会 颁 发 豁 免 或 特 赦 的 做 法 这 实 际 上 是 以 销 售 的 方 法 进 行 的 有 罪 的 人 在 获 得 赦 免 后 可 以 缩 短 在 炼 狱 里 赎 罪 的 时 间 或 者 获 得 一 张 特 别 许 可 证 直 接 进 入 天 堂 年 路 德 接 着 指 出 教 皇 和 教 会 理 事 会 的 声 明 是 错 误 的 他 认 为 只 有 圣 经 才 能 做 出 关 于 信 仰 和 道 德 问 题 的 决 定 基 于 经 文 他 认 为 七 个 圣 礼 只 有 洗 礼 和 圣 餐 这 两 项 是 合 理 的 年 路 德 被 当 成 异 端 逐 出 教 会 他 不 仅 受 到 教 会 的 制 裁 也 受 到 了 政 府 制 裁 为 了 逃 离 牢 狱 或 更 糟 的 结 果 他 被 迫 退 出 公 共 生 活 他 充 分 利 用 了 这 段 隐 居 时 间 首 次 把 新 约 从 伊 拉 斯 谟 希 腊 文 翻 译 成 德 语 白 话 文 路 德 传 递 的 信 息 不 仅 受 到 神 职 人 员 的 支 持 特 别 是 职 位 较 低 的 神 职 人 员 的 支 持 而 且 也 获 得 了 德 国 同 胞 的 支 持 在 那 个 时 代 人 们 不 仅 质 疑 教 会 的 权 威 而 且 也 质 疑 社 会 结 构 图 书 馆 和 书 籍 加 上 贸 易 旅 行 所 带 来 的 新 思 想 和 道 德 观 念 扩 大 了 人 们 视 野 并 导 致 了 年 的 农 民 起 义 这 次 起 义 被 血 腥 地 镇 压 下 去 了 根 据 卡 根 : 1 " 的 估 计 多 达 万 人 在 这 次 起 义 中 丧 生 但 路 德 不 是 一 个 社 会 革 命 者 他 拒 绝 支 持 这 次 起 义 宗 教 改 革 的 精 神 很 快 从 德 国 传 播 到 瑞 士 和 法 国 面 对 越 来 越 多 的 反 对 者 教 会 需 要 雇 用 瑞 士 士 兵 进 行 非 自 愿 性 的 治 安 服 务 这 就 是 现 在 梵 蒂 冈 瑞 士 卫 队 的 前 身 这 也 为 瑞 士 新 教 的 成 长 提 供 了 一 个 有 利 的 环 境 这 次 的 领 导 者 是 乌 尔 里 希 茨 温 格 利 年 他 被 任 命 为 苏 黎 世 敏 斯 特 大 教 堂 的 人 民 牧 师 在 信 仰 和 道 德 问 题 上 茨 温 利 与 路 德 有 着 相 似 的 立 场 他 认 为 如 果 圣 经 中 没 有 规 定 教 皇 权 威 那 么 教 皇 就 不 应 该 有 相 应 的 地 位 而 是 应 该 被 拒 绝 他 接 着 对 各 种 做 法 和 信 念 提

45 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 出 质 疑 包 括 牧 师 的 独 身 要 求 圣 体 论 即 圣 餐 的 面 包 和 酒 中 存 在 基 督 的 身 体 和 血 液 以 及 崇 拜 圣 人 的 做 法 年 茨 温 利 的 教 义 获 得 了 苏 黎 世 政 府 的 承 认 拥 有 了 官 方 地 位 很 快 瑞 士 的 其 他 独 立 州 也 纷 纷 效 仿 苏 黎 世 尤 其 是 伯 尔 尼 和 巴 塞 尔 瑞 士 的 宗 教 纠 纷 和 冲 突 导 致 了 长 期 的 内 乱 最 后 演 化 成 了 公 开 的 战 争 直 到 年 达 成 的 和 平 条 约 才 结 束 了 这 场 战 争 条 约 确 认 每 个 瑞 士 州 都 有 权 选 择 自 己 喜 好 的 宗 教 制 度 如 果 个 人 不 选 择 符 合 当 地 认 可 的 宗 教 他 们 可 以 自 由 地 迁 移 欧 洲 新 的 宗 教 秩 序 中 没 有 对 宗 教 持 不 同 意 见 者 的 位 置 但 波 兰 是 个 例 外 波 兰 采 用 新 兴 的 多 元 化 宗 教 模 式 不 仅 欢 迎 天 主 教 徒 犹 太 教 徒 主 流 新 教 徒 路 德 和 加 尔 文 教 派 而 且 欢 迎 更 极 端 的 教 派 比 如 再 洗 礼 教 徒 和 三 位 一 体 学 说 的 反 对 者 : ) 1 " 等 到 了 世 纪 年 代 路 德 教 派 已 经 在 很 多 地 区 成 为 主 要 宗 教 比 如 德 国 丹 麦 挪 威 和 瑞 典 以 及 一 些 环 波 罗 的 海 国 家 加 尔 文 教 派 遵 循 约 翰 加 尔 文 的 教 义 稍 后 扎 根 于 荷 兰 苏 格 兰 瑞 士 法 国 部 分 地 区 德 国 奥 地 利 和 波 兰 加 尔 文 出 生 于 年 是 法 国 主 教 努 瓦 永 的 秘 书 的 儿 子 摒 弃 了 天 主 教 背 景 带 来 的 特 权 他 在 岁 就 皈 依 了 新 教 为 了 逃 避 宗 教 迫 害 他 被 迫 逃 离 法 国 并 开 始 在 日 内 瓦 定 居 大 约 在 同 一 时 间 这 个 城 市 正 式 签 署 了 文 件 进 行 宗 教 改 革 年 加 尔 文 被 邀 请 拟 定 日 内 瓦 的 新 教 教 会 的 教 规 然 而 由 于 制 定 的 规 则 太 过 严 格 他 又 被 迫 离 开 日 内 瓦 作 为 法 国 新 教 徒 的 牧 师 在 施 特 拉 斯 堡 定 居 了 一 段 时 间 年 他 重 新 回 到 日 内 瓦 这 次 他 带 着 新 任 务 要 为 教 会 和 世 俗 社 会 建 立 标 准 他 的 标 准 是 毫 不 妥 协 的 基 督 教 要 么 你 接 受 并 执 行 这 些 教 义 要 么 你 准 备 承 担 其 后 果 而 且 不 仅 仅 是 对 天 主 教 徒 给 予 惩 罚 迈 克 尔 塞 尔 韦 图 斯 是 一 位 反 对 三 位 一 体 教 派 的 领 袖 他 在 年 迁 往 日 内 瓦 以 逃 避 在 西 班 牙 宗 教 裁 判 所 的 起 诉 加 尔 文 指 责 他 是 异 端 并 将 他 在 火 刑 柱 上 烧 死 在 英 国 存 在 着 不 同 类 型 的 新 教 年 国 会 通 过 了 最 高 法 案 确 认 国 王 是 英 格 兰 教 会 在 地 球 上 的 最 高 首 脑 亨 利 八 世 因 此 将 英 格 兰 推 出 了 罗 马 拥 护 者 联 盟 亨 利 与 罗 马 的 争 端 并 不 是 出 于 神 学 上 的 考 虑 而 是 希 望 得 以 取 消 他 与 阿 拉 贡 的 凯 瑟 琳 的 婚 姻 并 得 到 娶 凯 瑟 琳 的 女 侍 之 一 安 妮 博 林 为 妻 的 允 许 凯 瑟 琳 是 西 班 牙 国 王 费 迪 南 德 和 王 后 伊 莎 贝 拉 的 女 儿 在 亨 利 的 统 治 下 英 国 国 教 实 际 上 相 当 于 没 有 教 皇 的 罗 马 天 主 教 在 亨 利 去 世 之 前 他 共 娶 了 个 妻 子 有 两 位 妻 子 安 妮 博 林 和 凯 瑟 琳 霍 华 德 分 别 为 第 二 位 和 第 五 位 因 为 叛 国 罪 和 通 奸 罪 的 双 项 罪 名 被 处 决 在 宗 教 改 革 时 期 的 英 国 与 君 主 结 婚 并 不 是 最 安 全 的 选 择 当 没 有 宽 容 性 的 加 尔 文 主 义 在 存 在 了 一 个 世 纪 之 后 被 接 下 来 的 奥 利 弗 克 伦 威 尔 主 义 所 替 代 后 对 违 规 的 人 们 来 说 生 活 变 得 更 加 苛 刻 在 世 纪 下 半 叶 和 世 纪 大 部 分 时 期 内 宗 教 冲 突 主 导 着 欧 洲 的 政 治 在 法 国 的 加 尔 文 新 教 少 数 派 中 乌 格 诺 特 派 占 主 导 地 位 据 估 计 他 们 最 多 不 到 法 国

46 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 人 口 的 尽 管 他 们 的 人 数 相 对 较 少 他 们 却 在 法 国 社 会 很 有 影 响 力 他 们 在 法 国 的 一 些 重 要 地 区 占 据 主 导 地 位 一 些 最 有 实 力 的 法 国 贵 族 都 是 他 们 的 成 员 在 世 纪 后 半 叶 法 国 经 历 了 一 系 列 严 酷 的 宗 教 战 争 第 一 次 在 年 爆 发 年 获 得 了 一 段 难 得 的 和 平 时 期 但 几 年 后 战 争 于 年 再 次 爆 发 超 过 多 的 乌 格 诺 特 教 徒 惨 遭 杀 害 因 为 他 们 在 巴 黎 聚 会 庆 祝 纳 瓦 拉 的 乌 格 诺 特 亨 利 与 瓦 卢 瓦 的 玛 格 丽 特 的 婚 礼 玛 格 丽 特 是 天 主 教 国 王 查 理 九 世 的 妹 妹 这 次 屠 杀 暴 行 是 由 凯 瑟 琳 德 梅 迪 奇 策 划 的 后 来 被 称 为 圣 巴 塞 洛 缪 大 屠 杀 凯 瑟 琳 是 国 王 的 母 亲 是 皇 帝 背 后 的 实 际 掌 权 者 接 下 来 是 乌 格 诺 特 派 与 天 主 教 的 严 酷 斗 争 时 期 乌 格 诺 特 派 要 进 行 报 复 而 受 西 班 牙 支 持 的 保 守 天 主 教 派 企 图 通 过 镇 压 乌 格 诺 特 派 以 保 持 自 己 的 优 势 地 位 在 年 亨 利 三 世 继 查 理 九 世 之 后 接 任 国 王 他 试 图 找 到 一 个 解 决 争 端 的 中 间 道 路 然 而 他 得 到 了 痛 苦 的 回 报 在 年 遭 到 雅 各 宾 修 士 的 暗 杀 纳 瓦 拉 亨 利 登 基 成 为 亨 利 四 世 考 虑 到 一 个 乌 格 诺 特 派 国 王 可 能 会 带 来 一 个 清 教 徒 法 国 这 促 使 西 班 牙 国 王 菲 利 普 二 世 出 兵 法 国 并 让 他 的 女 儿 伊 莎 贝 拉 接 任 法 国 王 位 面 对 失 去 王 冠 和 国 家 被 西 班 牙 占 领 的 危 险 亨 利 采 取 了 阻 力 最 小 的 路 线 他 改 信 了 天 主 教 年 他 颁 布 了 南 特 敕 令 给 予 新 教 少 数 派 一 些 有 限 的 权 利 年 他 遭 受 到 与 前 任 亨 利 三 世 同 样 的 命 运 被 狂 热 的 天 主 教 徒 暗 杀 亨 利 四 世 去 世 后 法 国 重 新 开 始 了 迫 害 乌 格 诺 特 教 徒 的 行 动 这 次 是 由 红 衣 主 教 黎 塞 留 领 导 年 法 国 最 后 的 乌 格 诺 特 派 据 点 拉 罗 谢 尔 被 皇 家 天 主 教 部 队 长 期 围 困 年 路 易 十 四 太 阳 王 登 上 王 位 并 在 年 撤 销 了 南 特 敕 令 迫 使 法 国 的 乌 格 诺 特 派 大 规 模 地 移 居 到 新 教 国 家 比 如 德 国 荷 兰 瑞 士 和 美 国 经 过 长 期 的 斗 争 天 主 教 被 确 认 为 法 国 的 国 立 宗 教 但 也 付 出 了 沉 重 的 代 价 法 国 因 此 损 失 了 许 多 最 有 才 华 的 公 民 西 班 牙 作 为 世 纪 欧 洲 的 领 导 力 量 是 新 教 最 坚 定 无 情 的 对 手 年 不 愿 皈 依 天 主 教 的 犹 太 人 被 驱 逐 出 西 班 牙 年 格 拉 纳 达 的 摩 尔 人 也 遭 到 类 似 的 命 运 一 系 列 战 略 性 的 皇 室 婚 姻 使 西 班 牙 的 影 响 力 不 断 扩 大 费 迪 南 德 和 伊 莎 贝 拉 分 别 是 阿 拉 贡 和 卡 斯 蒂 尔 的 统 治 者 他 们 的 女 儿 乔 安 娜 于 年 嫁 给 大 公 菲 利 普 菲 利 普 是 神 圣 罗 马 帝 国 皇 帝 马 克 西 米 利 安 一 世 和 勃 艮 第 公 爵 夫 人 玛 丽 的 儿 子 乔 安 娜 和 菲 利 普 的 儿 子 查 尔 斯 于 年 从 父 亲 手 中 继 承 了 低 地 国 家 和 法 国 北 部 部 分 地 区 低 地 国 家 在 当 时 由 勃 艮 第 公 国 控 制 这 可 以 追 溯 到 他 的 父 系 祖 母 时 代 年 查 尔 斯 的 母 系 祖 父 费 迪 南 德 去 世 查 尔 斯 又 继 承 了 西 班 牙 大 部 分 地 区 包 括 西 班 牙 在 美 洲 的 殖 民 地 此 外 还 有 那 不 勒 斯 西 西 里 岛 和 撒 丁 岛 当 时 他 被 称 为 西 班 牙 国 王 查 尔 斯 一 世 年 查 尔 斯 的 父 系 祖 父 马 克 西 米 利 安 去 世 他 又 成 为 了 神 圣 罗 马 帝 国 皇 帝 担 当 皇 帝 查 理 五 世 的 责 任 又 把 奥 地 利 和 德 国 的 哈 布 斯 堡 领 土 加 入 他 的 领 地 中 查 尔 斯 成 为 欧 洲 乃 至 全 世 界 实 力 最 强 的 人 物 年 他 辞 去 各 种 头 衔 把 帝 国 西 部 的 部 分 交 给 他 的 儿 子 菲 利 普 后 来 成 为 西 班

47 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 牙 国 王 菲 利 普 二 世 而 把 东 部 的 剩 余 部 分 转 让 给 他 的 弟 弟 费 迪 南 德 即 后 来 的 皇 帝 费 迪 南 德 一 世 查 尔 斯 退 休 住 在 修 道 院 并 在 两 年 后 去 世 菲 利 普 后 来 成 为 欧 洲 世 纪 下 半 叶 的 最 强 者 也 是 新 教 徒 最 艰 巨 的 敌 人 菲 利 普 首 先 把 注 意 力 集 中 在 处 理 奥 斯 曼 土 耳 其 人 所 构 成 的 威 胁 上 到 了 年 奥 斯 曼 土 耳 其 人 已 推 进 到 了 奥 地 利 并 率 先 确 立 了 他 们 在 地 中 海 海 军 力 量 上 的 优 势 地 位 在 年 西 班 牙 加 入 威 尼 斯 形 成 了 由 教 皇 授 权 的 神 圣 联 盟 以 对 付 土 耳 其 人 对 基 督 教 世 界 的 挑 战 西 班 牙 与 威 尼 斯 的 联 盟 非 常 成 功 他 们 在 年 月 日 的 勒 班 陀 战 役 中 摧 垮 了 土 耳 其 海 军 这 次 战 斗 夺 走 了 万 土 耳 其 水 手 的 生 命 捕 获 或 摧 毁 了 的 土 耳 其 船 只 : 1 " 等 这 是 世 纪 最 伟 大 的 海 战 从 而 确 立 了 西 班 牙 的 海 军 力 量 在 地 中 海 的 优 势 地 位 菲 利 普 想 把 自 己 的 意 志 强 加 给 北 欧 新 教 国 家 特 别 是 英 国 和 低 地 国 家 但 他 在 这 方 面 不 太 成 功 年 菲 利 普 采 取 措 施 要 求 他 的 臣 民 特 别 是 在 北 部 低 地 国 家 省 份 的 加 尔 文 教 派 接 受 特 伦 多 会 议 的 教 令 年 这 些 教 令 通 过 天 主 教 教 义 的 元 素 确 认 教 皇 无 过 错 菲 利 普 的 决 定 引 起 了 轻 微 的 反 抗 年 国 王 派 遣 出 由 米 兰 的 阿 尔 巴 公 爵 领 导 的 部 队 作 为 对 反 抗 的 回 应 在 随 后 发 生 的 恐 怖 统 治 中 许 多 荷 兰 加 尔 文 教 派 人 士 被 定 罪 为 异 端 并 被 残 酷 地 处 决 西 班 牙 在 荷 兰 的 统 治 被 称 为 鲜 血 议 会 因 为 它 不 只 是 处 死 那 些 被 判 定 为 异 端 的 人 们 而 且 还 要 对 荷 兰 人 征 收 惩 罚 税 用 来 支 付 镇 压 的 费 用 毫 无 疑 问 这 种 方 式 遭 到 了 抵 制 主 要 是 天 主 教 的 南 部 省 份 与 西 班 牙 在 年 达 成 和 平 协 议 然 而 北 部 的 新 教 省 份 却 继 续 抵 抗 年 西 班 牙 的 无 敌 舰 队 被 英 国 人 彻 底 击 败 这 时 北 部 新 教 省 份 利 用 西 班 牙 此 时 的 薄 弱 状 态 成 功 地 赶 走 了 西 班 牙 人 北 方 各 省 份 发 展 成 为 现 在 荷 兰 的 核 心 地 区 南 方 各 省 则 成 了 现 代 比 利 时 的 核 心 地 区 荷 兰 和 英 国 的 出 现 与 兴 起 荷 兰 成 为 世 纪 的 航 海 和 贸 易 大 国 兰 德 斯 0 " 总 结 道 到 年 荷 兰 拥 有 艘 海 船 是 上 个 世 纪 威 尼 斯 最 繁 荣 时 期 船 只 数 量 的 倍 荷 兰 人 较 早 确 立 了 在 北 海 捕 鱼 鲱 鱼 行 业 中 的 优 势 地 位 他 们 把 捕 获 的 鱼 晾 干 腌 制 和 熏 制 再 把 产 品 运 送 到 欧 洲 的 大 部 分 地 区 他 们 也 发 展 出 了 重 要 的 本 国 纺 织 行 业 从 英 国 进 口 粗 纺 毛 织 物 加 工 成 更 有 价 值 的 产 品 再 出 口 荷 兰 的 农 业 特 别 是 乳 品 业 在 欧 洲 非 常 领 先 他 们 出 口 大 量 的 黄 油 和 奶 酪 等 奶 制 品 刚 开 始 时 贸 易 规 模 是 非 常 有 限 的 主 要 沿 着 大 西 洋 海 岸 上 下 运 输 货 物 木 材 和 谷 物 从 北 方 的 波 罗 的 海 运 往 南 方 来 自 葡 萄 牙 西 班 牙 和 法 国 的 酒 类 和 食 盐 被 运 往 北 部 并 分 销 荷 兰 的 国 内 工 业 品 如 纺 织 产 品 帆 布 和 农 产 品 等 作 为 荷 兰 影 响 力 的 佐 证

48 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 年 第 一 艘 运 送 香 料 的 船 从 葡 萄 牙 运 到 安 特 卫 普 而 船 只 就 归 属 于 荷 兰 或 者 佛 兰 德 商 人 & %#" 并 且 很 多 由 西 班 牙 大 帆 船 从 美 国 运 回 到 欧 洲 的 金 银 首 先 在 安 特 卫 普 接 着 在 阿 姆 斯 特 丹 进 行 交 易 年 西 班 牙 吞 并 了 荷 兰 并 在 年 封 闭 了 塞 维 利 亚 和 里 斯 本 港 口 的 荷 兰 航 运 很 明 显 荷 兰 的 影 响 力 受 到 了 威 胁 然 而 荷 兰 并 没 有 退 缩 并 在 国 内 和 海 外 开 始 挑 战 西 班 牙 的 权 威 葡 萄 牙 船 只 从 东 方 运 回 了 香 料 和 其 他 贵 重 物 品 但 荷 兰 人 不 能 从 事 这 些 商 品 的 交 易 荷 兰 人 必 须 出 击 并 争 取 独 立 的 货 源 供 应 荷 兰 的 东 印 度 公 司 ( 于 年 成 立 其 任 务 就 是 发 展 东 部 地 区 的 贸 易 荷 兰 西 印 度 公 司 成 立 于 年 它 在 之 后 的 年 里 拥 有 非 洲 西 海 岸 和 南 北 美 洲 的 垄 断 经 营 权 短 短 几 十 年 荷 兰 发 展 成 为 一 个 全 球 主 导 的 商 业 贸 易 国 家 东 印 度 公 司 控 制 了 锡 兰 中 国 台 湾 以 及 印 度 尼 西 亚 的 香 料 群 岛 荷 兰 在 印 度 东 海 岸 建 造 工 厂 并 远 在 日 本 建 立 贸 易 站 地 点 在 长 崎 岛 港 口 的 一 个 岛 屿 荷 兰 不 仅 在 亚 洲 与 欧 洲 之 间 的 海 上 贸 易 中 处 于 主 导 地 位 而 且 对 亚 洲 内 部 的 贸 易 也 有 着 重 要 影 响 东 印 度 公 司 的 成 功 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 荷 兰 的 军 事 实 力 优 势 在 船 上 安 装 了 当 地 人 不 能 匹 敌 的 大 炮 而 且 东 印 度 公 司 经 常 利 用 这 一 优 势 与 东 印 度 公 司 在 东 方 有 着 卓 越 地 位 的 同 时 新 兴 的 西 印 度 公 司 也 成 为 非 洲 巴 西 加 勒 比 群 岛 和 北 美 的 强 大 力 量 年 荷 兰 在 美 国 的 定 居 点 由 个 讲 法 语 的 瓦 隆 家 庭 组 成 该 据 点 被 命 名 为 新 尼 德 兰 新 荷 兰 并 声 称 对 现 在 的 纽 约 州 康 涅 狄 格 州 新 泽 西 州 和 特 拉 华 州 大 部 分 地 区 拥 有 所 有 权 与 此 同 时 英 国 清 教 徒 分 别 在 普 利 茅 斯 和 马 萨 诸 塞 湾 建 立 殖 民 地 分 别 在 年 和 年 清 教 徒 们 不 仅 受 到 罗 马 天 主 教 会 也 受 到 圣 公 会 教 会 反 对 新 尼 德 兰 的 商 业 活 动 最 初 集 中 在 哈 得 孙 河 流 域 在 新 阿 姆 斯 特 丹 纽 约 市 和 奥 兰 治 堡 奥 尔 巴 尼 之 间 非 洲 为 西 印 度 公 司 提 供 了 奴 隶 黄 金 和 白 银 加 勒 比 和 巴 西 人 为 其 提 供 蔗 糖 新 尼 德 兰 则 可 以 提 供 动 物 毛 皮 年 西 印 度 公 司 的 总 督 彼 得 米 纽 伊 特 用 价 值 荷 兰 盾 的 小 饰 物 从 印 第 安 人 手 中 购 买 了 曼 哈 顿 岛 并 建 造 防 御 工 事 为 其 取 名 为 阿 姆 斯 特 丹 堡 荷 兰 很 快 卷 入 了 与 复 兴 的 英 国 和 法 国 之 间 的 一 系 列 战 争 在 世 纪 下 半 叶 在 应 对 欧 洲 变 幻 莫 测 的 政 治 环 境 中 荷 兰 的 命 运 也 显 得 飘 忽 不 定 在 年 查 理 二 世 声 称 新 尼 德 兰 归 英 国 所 有 并 将 此 地 的 所 属 权 授 予 他 的 弟 弟 詹 姆 斯 詹 姆 斯 是 约 克 公 爵 即 后 来 的 国 王 詹 姆 斯 二 世 查 理 二 世 派 出 了 一 支 英 国 舰 队 以 确 保 新 尼 德 兰 的 英 国 归 属 权 年 月 荷 兰 西 印 度 公 司 的 总 督 彼 得 施 托 伊 弗 桑 特 向 英 国 人 交 出 了 阿 姆 斯 特 丹 堡 新 阿 姆 斯 特 丹 改 名 为 纽 约 阿 姆 斯 特 丹 堡 更 名 为 詹 姆 士 堡 而 奥 兰 治 堡 改 称 为 奥 尔 巴 尼 堡 年 荷 兰 有 一 个 短 暂 的 卷 土 重 来 荷 兰 人 与 英 法 联 军 在 欧 洲 爆 发 了 战 争 这 次 的 英 法 联 军 由 英 国 的 查 尔 斯 二 世 和 法 国 的 路 易 十 四 联 合 领 导 年 战 争 结 束 双 方 签 订 了 威 斯 敏 斯 特 条 约 重 新 恢 复 了 英 国 对 领 地 的 所 有 权 此 后 多 年 间 纽 约 一 直 是 英

49 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 国 在 新 大 陆 的 一 个 重 要 军 事 基 地 直 到 年 英 国 在 独 立 战 争 中 被 迫 从 此 撤 退 世 纪 葡 萄 牙 西 班 牙 和 荷 兰 把 欧 洲 拓 展 到 了 地 球 上 最 遥 远 的 角 落 英 国 人 也 毫 不 示 弱 最 终 乌 龟 会 追 上 兔 子 这 一 过 程 在 开 始 是 非 常 缓 慢 的 在 年 亨 利 八 世 登 上 了 英 国 王 位 他 从 父 亲 亨 利 七 世 手 中 继 承 了 只 有 几 十 艘 舰 船 的 海 军 正 如 佩 林 6 %'!" 指 出 的 那 样 英 国 依 靠 其 大 陆 邻 居 以 获 得 必 需 品 和 奢 侈 品 包 括 盐 铁 染 料 玻 璃 和 武 器 这 些 商 品 可 以 从 大 部 分 天 主 教 贸 易 伙 伴 国 家 那 里 得 到 可 靠 的 供 应 如 法 国 和 西 班 牙 控 制 的 低 地 国 家 当 亨 利 八 世 与 罗 马 决 裂 时 这 些 商 品 的 供 应 就 受 到 威 胁 英 国 国 王 实 施 了 确 保 其 独 立 地 位 的 计 划 英 国 决 定 优 先 发 展 军 事 力 量 以 应 对 潜 在 大 陆 敌 人 的 攻 击 并 确 保 日 常 生 活 必 需 品 的 来 源 年 萨 塞 克 斯 铸 造 厂 成 立 其 目 的 是 利 用 该 地 区 的 资 源 优 势 包 括 高 品 位 铁 矿 石 资 源 和 丰 富 的 木 材 资 源 木 材 可 以 用 来 制 造 炼 铁 过 程 中 所 需 要 的 木 炭 据 佩 林 6 %'!" 所 说 到 年 有 台 冶 炼 高 炉 在 萨 塞 克 斯 运 营 这 些 冶 炼 厂 把 英 国 带 入 了 国 际 军 事 竞 赛 前 沿 并 在 很 短 的 时 间 内 在 英 国 建 立 起 了 钢 铁 工 业 在 坎 伯 兰 很 快 建 立 起 了 铜 工 业 在 诺 森 伯 兰 煤 炭 用 来 蒸 发 海 水 并 提 取 盐 分 在 没 有 冰 箱 制 冷 时 代 盐 是 保 存 食 物 必 不 可 缺 的 商 品 雅 各 布 渥 塞 林 是 一 位 出 生 于 威 尼 斯 的 玻 璃 制 造 商 政 府 给 予 他 生 产 玻 璃 器 皿 的 垄 断 权 其 玻 璃 器 皿 生 产 和 销 售 的 价 格 大 大 降 低 了 进 口 供 应 的 需 求 政 府 采 用 补 贴 和 奖 励 的 措 施 来 刺 激 国 内 造 船 业 的 发 展 这 些 民 用 船 只 渔 船 或 者 货 船 可 以 在 战 争 时 期 改 为 军 用 在 工 业 发 展 的 初 始 阶 段 英 国 比 大 陆 主 要 竞 争 对 手 更 有 优 势 因 为 英 国 拥 有 丰 富 的 木 材 资 源 而 其 竞 争 对 手 已 基 本 耗 尽 了 本 国 资 源 如 荷 兰 舰 船 的 大 部 分 部 件 靠 从 波 罗 的 海 进 口 的 木 材 制 造 但 到 了 世 纪 末 年 英 国 大 部 分 容 易 开 采 的 木 材 资 源 也 被 耗 尽 在 这 里 较 易 开 采 的 木 材 是 指 在 河 流 附 近 生 长 的 木 材 当 时 的 陆 地 运 输 基 本 上 是 不 可 能 的 火 车 直 到 一 百 年 后 才 开 始 使 用 英 国 很 快 就 变 得 和 邻 国 一 样 成 为 木 材 的 净 进 口 国 然 而 在 此 期 间 英 国 的 工 业 已 经 发 展 到 了 具 有 国 际 竞 争 力 的 地 步 并 且 发 展 成 为 一 个 重 要 的 海 军 力 量 弗 朗 西 斯 德 雷 克 爵 士 在 年 至 年 成 功 地 环 游 了 地 球 在 几 年 后 年 英 国 海 军 彻 底 击 败 了 世 界 著 名 的 西 班 牙 无 敌 舰 队 斯 图 亚 特 王 朝 成 功 地 取 代 了 都 铎 王 朝 在 斯 图 亚 特 王 朝 和 后 来 的 汉 诺 威 王 朝 英 国 继 续 发 展 军 事 和 工 业 实 力 最 后 一 位 都 铎 王 朝 的 国 王 伊 丽 莎 白 女 王 于 年 去 世 由 苏 格 兰 的 詹 姆 斯 六 世 英 格 兰 的 詹 姆 斯 一 世 继 位 并 开 始 了 英 国 的 斯 图 亚 特 王 朝 年 至 年 克 伦 威 尔 同 党 议 会 废 除 了 君 主 制 除 了 这 个 短 暂 停 顿 外 斯 图 亚 特 王 朝 持 续 了 将 近 一 个 世 纪 但 是 随 后 的 事 件 使 得 君 主 制 度 由 此 被 打 断 年 奥 兰 治 威 廉 入 侵 英 国 并 在 国 会 的 邀 请 下 登 上 了 国 王 宝 座 而 詹 姆 斯 二 世 被 迫 流 亡 到 法 国 詹 姆 斯 是 一 位 虔 诚 的 天 主 教 徒 国 会 用 威

50 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 廉 取 代 了 詹 姆 斯 的 原 因 是 担 心 英 国 可 能 会 恢 复 罗 马 天 主 教 年 罗 马 天 主 教 被 依 法 取 缔 新 教 徒 汉 诺 威 于 年 接 替 了 斯 图 亚 特 王 朝 最 后 的 女 王 安 妮 登 上 了 国 王 宝 座 成 为 乔 治 一 世 英 国 圣 公 会 教 堂 的 主 教 由 英 国 国 王 担 任 这 一 传 统 一 直 延 续 到 今 天 的 英 国 教 会 尽 管 在 年 的 国 会 选 举 中 有 一 些 短 暂 的 争 议 但 是 英 国 法 律 仍 然 规 定 罗 马 天 主 教 徒 不 能 继 承 英 国 王 位 也 不 允 许 现 在 或 将 来 的 君 主 和 罗 马 天 主 教 徒 通 婚 有 两 个 因 素 促 成 了 英 国 在 世 纪 末 至 世 纪 初 成 为 全 球 的 海 军 和 工 业 大 国 首 先 是 新 国 会 果 断 地 出 台 了 一 系 列 的 保 护 措 施 最 明 显 的 例 子 就 是 航 海 法 第 二 个 因 素 是 英 国 可 以 从 美 洲 殖 民 地 获 取 几 乎 取 之 不 尽 用 之 不 竭 的 木 材 和 其 他 原 料 特 别 是 可 以 获 得 高 大 笔 直 的 树 干 作 为 新 造 大 船 的 桅 杆 这 些 船 只 长 至 英 尺 宽 至 英 尺 深 至 英 尺 可 以 承 载 门 重 型 大 炮 6 %) '!" 并 最 终 发 展 成 皇 家 战 舰 标 准 这 些 桅 杆 要 求 直 径 英 寸 的 大 树 干 到 世 纪 末 欧 洲 已 经 没 有 这 么 大 的 树 木 丹 麦 国 王 早 些 时 候 就 开 始 禁 止 出 口 直 径 大 于 英 寸 的 树 木 佩 林 6 %'!" 总 结 道 到 世 纪 的 晚 期 所 有 英 国 船 只 的 桅 杆 都 是 来 自 于 新 英 格 兰 的 木 材 年 通 过 的 航 海 法 规 定 从 亚 洲 非 洲 和 美 国 运 往 英 国 的 货 物 必 须 由 英 国 船 只 运 送 从 欧 洲 运 往 外 地 的 货 物 必 须 由 英 国 船 只 或 者 由 出 口 国 船 只 运 送 在 年 通 过 的 第 二 个 法 案 要 求 从 英 国 殖 民 地 生 产 的 一 些 商 品 特 别 是 烟 草 食 糖 棉 花 和 羊 毛 等 必 须 由 英 国 船 只 或 殖 民 地 的 船 只 运 送 这 些 货 物 必 须 首 先 运 到 英 国 在 缴 纳 一 项 较 高 的 税 金 之 后 方 可 被 转 运 到 其 他 目 的 地 航 海 法 对 荷 兰 在 欧 洲 内 部 贸 易 的 主 导 地 位 构 成 了 严 重 的 威 胁 并 最 终 导 致 了 年 的 第 一 次 英 荷 战 争 如 前 所 述 这 场 战 争 的 间 接 结 果 是 很 多 荷 兰 在 北 美 的 殖 民 地 向 英 国 投 降 然 而 航 海 法 对 美 国 新 英 格 兰 地 区 的 发 展 也 有 着 重 要 贡 献 使 其 一 开 始 就 走 上 了 一 个 独 立 的 海 军 力 量 和 重 要 的 工 业 国 家 的 发 展 之 路 在 航 海 法 的 推 动 下 新 英 格 兰 建 造 的 船 舶 扬 基 快 船 除 了 充 斥 在 新 英 格 兰 和 英 国 加 勒 比 殖 民 地 之 间 的 贸 易 以 外 还 主 宰 着 整 个 大 西 洋 贸 易 新 英 格 兰 的 捕 鲸 船 队 每 年 向 全 世 界 提 供 高 达 万 磅 的 鲸 油 蜡 烛 而 新 英 格 兰 海 岸 富 饶 的 渔 场 生 产 的 鱼 类 产 品 则 销 往 加 勒 比 海 和 欧 洲 南 部 6 %'!" 最 终 新 英 格 兰 人 开 始 反 对 英 国 的 贸 易 保 护 主 义 法 规 他 们 认 为 这 些 措 施 以 剥 削 和 抑 制 殖 民 地 经 济 发 展 为 代 价 来 资 助 英 国 的 经 济 增 长 年 月 日 的 大 陆 会 议 通 过 了 美 国 独 立 宣 言 双 方 的 对 抗 持 续 了 年 多 不 仅 包 括 英 国 与 殖 民 者 的 对 抗 也 包 括 英 国 与 站 在 殖 民 者 立 场 的 法 国 和 西 班 牙 的 战 争 年 签 订 了 巴 黎 条 约 承 认 个 英 属 殖 民 地 独 立 并 恢 复 了 和 平 这 些 殖 民 地 最 后 形 成 了 美 利 坚 合 众 国 到 世 纪 中 叶 荷 兰 已 成 为 欧 洲 乃 至 全 世 界 最 富 有 的 国 家 根 据 伯 恩 斯 坦, %"!" 引 用 麦 迪 逊! #" 提 供 的 数 据 荷 兰 人 均 国 民 生 产

51 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 总 值 6 反 映 国 家 财 富 的 不 完 美 但 非 常 有 用 的 指 标 在 年 到 年 之 间 的 年 平 均 增 长 率 大 约 为 这 个 数 据 经 过 了 通 货 膨 胀 调 整 并 转 换 成 年 美 元 标 准 后 人 均 国 民 生 产 总 值 从 年 的 美 元 增 加 到 了 年 的 美 元 得 益 于 以 前 辉 煌 富 饶 的 城 邦 意 大 利 在 年 比 荷 兰 更 富 裕 人 均 国 民 生 产 总 值 为 美 元 但 在 随 后 的 几 个 世 纪 里 变 得 远 远 落 后 在 年 到 年 之 间 法 国 的 人 均 国 民 生 产 总 值 平 均 年 增 长 率 为 从 美 元 增 加 到 美 元 英 国 的 增 长 也 非 常 迅 速 以 每 年 的 速 度 由 年 的 美 元 增 长 到 年 的 美 元 但 仍 落 后 于 荷 兰 荷 兰 的 成 功 有 哪 些 秘 诀 如 上 所 述 首 先 是 因 为 成 功 的 荷 兰 商 人 把 大 量 海 外 财 富 转 移 回 荷 兰 贸 易 为 荷 兰 提 供 了 丰 富 的 资 金 来 源 使 其 以 相 对 低 的 利 率 投 资 于 荷 兰 国 内 和 国 际 市 场 据 伯 恩 斯 坦, %"!" 引 用 理 查 德 西 拉 私 人 通 信 中 的 数 据 大 约 有 的 美 国 独 立 战 争 相 关 的 债 务 来 自 于 荷 兰 银 行 第 二 荷 兰 没 有 掠 夺 性 的 中 央 政 府 税 率 非 常 低 省 市 政 府 很 大 程 度 地 与 商 人 阶 层 分 享 权 力 第 三 是 因 为 有 一 个 有 效 的 基 于 运 河 的 内 陆 运 输 这 受 益 于 地 理 条 件 与 充 足 的 国 内 资 本 伯 恩 斯 坦 提 出 的 第 四 点 是 改 革 的 影 响 荷 兰 人 被 赋 予 比 以 前 更 大 程 度 的 思 考 和 行 动 的 自 主 权 力 但 奇 怪 的 是 荷 兰 最 终 从 西 班 牙 赢 得 完 全 独 立 之 后 经 济 增 长 开 始 变 得 缓 慢 在 年 威 斯 特 伐 利 亚 和 平 条 约 的 签 订 结 束 了 年 的 战 争 历 史 学 家 就 经 济 放 缓 的 具 体 原 因 还 存 在 争 议 但 毫 无 疑 问 的 是 如 下 因 素 起 到 了 影 响 作 用 航 海 法 颁 布 之 后 来 自 英 国 的 更 多 的 竞 争 世 纪 后 半 叶 和 世 纪 初 由 于 荷 兰 参 战 而 带 来 的 不 稳 定 因 素 世 纪 英 国 逐 渐 取 代 荷 兰 成 为 欧 洲 最 富 有 的 国 家 一 系 列 因 素 造 就 了 英 国 的 优 势 地 位 首 先 是 英 国 的 农 业 生 产 效 率 显 著 提 高 圈 占 原 先 公 共 的 土 地 鼓 励 私 有 土 地 主 发 展 畜 牧 业 比 如 选 择 性 育 种 改 进 作 物 轮 作 制 耕 地 的 交 替 使 用 草 在 固 氮 植 物 之 间 种 植 所 有 这 些 大 大 提 高 了 土 地 的 生 产 力 到 世 纪 末 英 国 一 半 以 上 的 耕 地 都 被 圈 占 了 到 年 农 田 超 过 了 可 耕 种 土 地 面 积 的 高 达 亩 & %#" 尽 管 在 年 农 民 的 绝 对 数 量 仍 在 继 续 增 长 但 从 事 农 业 人 口 的 比 例 却 在 稳 步 下 降 从 年 的 下 降 到 年 的 到 年 已 经 下 降 到 了 并 在 世 纪 初 下 降 到 低 于 & %#", %")!" 单 靠 农 业 方 面 的 改 进 还 无 法 完 全 解 释 英 国 的 经 济 复 苏 根 据 卡 梅 伦 & %) #" 所 述 贸 易 占 年 国 民 收 入 的 到 年 已 增 加 到 增 加 了 近 年 和 年 农 业 产 值 的 比 例 分 别 为 和 其 比 例 下 降 是 因 为 农 业 相 对 重 要 性 的 下 降 优 惠 的 贷 款 利 率 鼓 励 了 私 人 和 公 共 投 资 国 际 市 场 的 盈 余 发 挥 了 一 定 的 作 用 但 是 更 重 要 的 是 国 内 政 治 环 境 经 过 年 所 谓 的 光 荣 革 命 奥 兰 治 的 威 廉 取 代 詹 姆 斯 二 世 之 后 君 主 的

52 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 权 力 大 大 受 到 了 限 制 在 年 国 会 完 全 控 制 了 政 府 的 财 政 其 最 早 的 举 措 之 一 是 核 定 国 家 债 务 和 消 费 税 使 用 的 利 息 和 本 金 当 然 只 有 国 会 才 可 以 征 收 消 费 税 国 会 成 员 大 部 分 来 自 于 英 国 的 富 人 阶 层 他 们 在 使 国 家 的 财 政 管 理 更 加 有 效 方 面 比 较 有 动 力 年 作 为 一 个 民 营 股 份 制 公 司 英 国 央 行 成 立 并 授 权 向 公 众 发 放 股 票 年 该 银 行 被 当 时 的 工 党 政 府 国 有 化 并 改 组 为 公 共 机 构 这 些 措 施 和 一 些 其 他 举 措 促 进 了 资 本 的 可 用 性 在 年 到 年 之 间 运 河 总 长 度 从 原 来 的 英 里 增 加 到 了 英 里 这 些 运 河 修 建 项 目 大 部 分 由 私 有 资 金 资 助 运 河 的 扩 展 极 大 地 促 进 了 国 内 的 商 品 分 配 特 别 是 煤 煤 炭 需 求 量 在 年 后 显 著 增 长 一 方 面 是 因 为 木 材 变 得 越 来 越 稀 少 另 一 方 面 是 因 为 在 铁 矿 石 冶 炼 中 越 来 越 多 地 用 焦 炭 取 代 木 炭 在 较 早 时 期 年 来 自 什 罗 普 郡 的 炼 铁 厂 厂 长 亚 伯 拉 罕 达 比 完 成 了 焦 炭 冶 炼 技 术 的 创 新 & %#" 国 会 还 批 准 了 一 系 列 的 收 费 公 路 信 托 制 度 大 大 改 善 了 英 国 的 道 路 系 统 这 些 公 路 设 施 的 建 设 和 维 护 费 用 由 用 户 所 交 纳 的 使 用 费 来 支 付 这 套 系 统 由 当 地 成 立 的 信 托 公 司 或 者 个 人 来 管 理 如 果 运 行 成 功 利 润 非 常 丰 厚 英 国 的 公 路 从 年 的 英 里 增 加 到 年 的 英 里 并 在 年 达 到 最 高 值 约 英 里 随 后 铁 路 开 始 取 代 公 路 系 统 并 成 为 最 为 经 济 的 陆 上 交 通 方 式 & %#" 所 有 这 些 因 素 最 终 促 使 英 国 经 济 的 复 苏 同 时 大 部 分 人 拥 有 一 定 的 资 金 至 少 可 以 购 买 一 部 分 经 济 增 长 中 生 产 的 商 品 我 们 将 在 后 面 讨 论 到 纺 织 行 业 最 终 引 发 了 英 国 现 代 工 业 革 命 也 就 是 被 经 济 学 家 称 为 从 原 始 工 业 时 期 到 现 代 机 械 化 工 业 时 期 的 过 渡 本 章 所 涉 及 的 重 要 历 史 事 件 和 日 期 简 要 总 结 在 表 中 表 大 事 年 表 年 前 到 公 元 年 年 前 年 前 年 前 年 前 年 前 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 狩 猎 采 集 者 从 非 洲 迁 徙 到 中 东 地 区 也 就 是 著 名 的 新 月 沃 土 地 区 新 石 器 时 代 的 开 端 使 用 工 具 的 发 展 气 候 上 所 谓 的 新 仙 女 木 事 件 新 月 沃 土 地 区 的 气 候 环 境 非 常 寒 冷 恶 劣 触 发 了 狩 猎 采 集 的 生 活 方 式 向 农 业 和 畜 牧 业 生 活 方 式 的 过 渡 新 仙 女 木 寒 冷 期 结 束 另 一 个 气 候 寒 冷 事 件 促 使 了 人 类 向 幼 发 拉 底 河 三 角 洲 的 迁 移 把 铜 和 锡 转 变 为 青 铜 并 进 入 青 铜 时 代 美 尼 斯 统 一 了 上 下 埃 及 苏 美 尔 的 早 期 王 朝 形 成 了 一 个 让 人 印 象 深 刻 的 复 杂 的 文 明 阿 卡 德 人 征 服 了 苏 美 尔 人 第 一 个 美 索 不 达 米 亚 帝 国 建 立 全 球 性 的 干 旱 导 致 了 阿 卡 德 和 埃 及 帝 国 的 饥 荒 与 崩 溃 米 诺 斯 文 明 在 克 里 特 兴 起 繁 荣 克 里 特 成 为 一 个 工 业 和 文 化 中 心

53 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 续 表 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 前 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 在 新 王 国 时 期 埃 及 重 新 恢 复 统 治 地 位 迈 锡 尼 文 明 兴 起 繁 荣 并 拥 有 重 要 的 海 军 实 力 由 一 系 列 城 邦 组 成 的 希 腊 恢 复 其 主 导 地 位 罗 马 建 立 伊 特 鲁 里 亚 人 为 后 来 的 罗 马 建 设 了 基 础 设 施 波 斯 帝 国 的 扩 张 并 引 发 了 一 系 列 与 希 腊 的 战 争 希 腊 取 得 了 伟 大 知 识 成 就 罗 马 的 最 后 一 个 伊 特 鲁 里 亚 国 王 被 驱 逐 罗 马 共 和 国 成 立 阿 拉 伯 数 学 家 开 始 发 展 阿 拉 伯 数 字 系 统 亚 历 山 大 大 帝 从 菲 利 普 那 里 继 承 了 王 位 并 成 为 马 其 顿 国 王 亚 历 山 大 大 帝 征 服 了 埃 及 和 波 斯 并 进 军 巴 基 斯 坦 亚 历 山 大 大 帝 死 亡 马 其 顿 帝 国 瓦 解 平 民 会 议 的 形 成 把 一 部 分 权 力 转 向 平 民 罗 马 征 服 大 部 分 地 中 海 地 区 凯 撒 遇 刺 奥 古 斯 都 掌 权 罗 马 进 入 繁 荣 的 黄 金 时 期 罗 马 帝 国 的 权 力 转 移 到 君 士 坦 丁 堡 西 罗 马 衰 落 狄 奥 多 西 使 天 主 教 成 为 罗 马 国 教 罗 马 被 西 哥 特 人 攻 陷 克 洛 维 斯 加 强 法 兰 克 部 落 拜 占 庭 帝 国 在 查 士 丁 尼 皇 帝 统 治 下 达 到 鼎 盛 穆 罕 默 德 的 生 活 及 旅 行 激 发 伊 斯 兰 教 的 诞 生 维 京 人 开 始 在 军 事 中 利 用 航 海 技 术 阿 拉 伯 人 进 军 法 国 但 被 查 理 马 特 尔 阻 止 于 普 瓦 捷 法 兰 克 国 王 授 予 教 皇 管 理 教 皇 国 内 政 的 权 力 查 理 曼 大 帝 加 冕 为 神 圣 罗 马 帝 国 皇 帝 庄 园 系 统 创 建 了 等 级 政 治 体 制 维 京 人 掠 夺 升 级 巴 黎 沦 陷 东 西 方 教 堂 领 袖 互 相 驱 逐 造 成 了 长 期 的 宗 教 分 裂 维 京 人 在 诺 曼 底 定 居 盎 格 鲁 撒 克 逊 人 打 败 在 英 国 的 维 京 人 英 国 社 会 此 后 受 到 多 重 文 化 的 影 响 基 督 教 军 队 收 回 阿 拉 伯 人 保 留 的 经 典 文 本 第 一 次 十 字 军 东 征 基 督 教 徒 占 领 了 耶 路 撒 冷 耶 路 撒 冷 重 新 被 穆 斯 林 控 制 大 宪 章 的 颁 布 对 以 前 不 受 限 的 英 格 兰 皇 权 加 以 限 制

54 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 续 表 公 元 约 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 公 元 年 意 大 利 城 市 中 心 的 繁 荣 时 期 欧 洲 出 现 黑 死 病 并 开 始 造 成 大 量 人 口 死 亡 英 法 之 间 的 百 年 战 争 使 社 会 饥 荒 和 疾 病 问 题 更 加 复 杂 化 奥 斯 曼 土 耳 其 占 领 君 士 坦 丁 堡 标 志 着 拜 占 庭 帝 国 的 崩 溃 发 现 佛 得 角 群 岛 奴 隶 被 引 进 葡 萄 牙 社 会 航 海 者 亨 利 把 葡 萄 牙 率 先 带 入 探 险 时 代 哥 伦 布 航 行 到 美 洲 在 费 迪 南 德 和 伊 莎 贝 拉 统 治 下 的 西 班 牙 宗 教 裁 判 所 达 伽 马 发 现 印 度 航 线 为 葡 萄 牙 带 来 丰 厚 的 贸 易 利 润 马 丁 路 德 发 表 论 文 以 抗 议 天 主 教 教 会 的 腐 败 行 径 并 发 起 宗 教 改 革 埃 尔 南 多 科 尔 特 斯 入 侵 墨 西 哥 西 班 牙 开 始 从 新 大 陆 积 累 财 富 在 瑞 士 苏 黎 世 乌 尔 里 希 茨 温 利 接 受 对 新 教 的 政 治 支 持 约 翰 加 尔 文 在 日 内 瓦 领 导 宗 教 改 革 亨 利 八 世 宣 布 圣 公 会 教 堂 独 立 钢 铁 冶 炼 开 始 发 展 英 国 在 欧 洲 军 事 竞 争 中 获 得 技 术 优 势 在 巴 黎 首 先 爆 发 了 几 轮 天 主 教 与 新 教 之 间 的 宗 教 战 争 西 班 牙 海 军 在 勒 班 陀 特 克 斯 打 败 土 耳 其 人 西 班 牙 海 军 在 地 中 海 取 得 优 势 英 国 海 军 击 败 了 西 班 牙 无 敌 舰 队 英 国 取 代 西 班 牙 成 为 海 军 力 量 主 导 国 家 荷 兰 的 新 教 省 份 成 功 摆 脱 了 西 班 牙 的 影 响 荷 兰 成 为 著 名 的 欧 洲 贸 易 国 荷 兰 东 印 度 公 司 成 立 荷 兰 西 印 度 公 司 建 立 第 一 个 美 洲 据 点 威 斯 特 伐 利 亚 和 约 签 订 荷 兰 从 西 班 牙 手 中 完 全 独 立 英 国 签 订 航 海 法 商 业 繁 荣 彼 得 斯 泰 弗 森 特 占 领 荷 兰 定 居 点 并 建 立 了 纽 约 英 国 的 光 荣 革 命 君 主 权 力 进 一 步 被 国 会 限 制 英 国 央 行 成 立 促 进 了 英 国 的 资 本 结 构 英 国 建 设 公 路 交 通 和 运 河 系 统 结 束 结 在 本 章 的 开 始 我 们 讨 论 了 农 业 的 起 源 以 及 农 业 发 展 对 英 格 兰 现 代 工 业 革 命 的 重 要 作 用 在 人 类 历 史 的 大 部 分 时 间 里 粮 食 生 产 是 最 重 要 的 人 类 活 动 这 需 要

55 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 最 大 的 劳 动 力 投 入 诚 然 现 在 的 很 多 贫 穷 地 区 仍 然 如 此 比 如 在 非 洲 撒 哈 拉 以 南 的 地 区 驯 养 的 动 物 特 别 是 耕 牛 和 后 来 的 马 匹 为 人 类 早 期 提 供 了 一 项 非 常 有 用 的 辅 助 劳 力 和 肥 料 来 源 当 然 这 些 动 物 必 须 被 人 类 喂 养 才 能 够 工 作 如 果 一 个 地 区 的 人 口 都 从 事 粮 食 生 产 没 有 剩 余 人 口 从 事 其 他 活 动 再 假 设 该 地 区 不 是 粮 食 净 出 口 国 那 么 这 个 社 会 进 步 和 经 济 发 展 的 机 会 将 非 常 小 如 上 所 述 在 英 国 从 事 农 业 劳 动 的 人 口 从 年 的 下 降 到 年 的 不 到 在 今 天 的 美 国 只 有 的 劳 动 力 从 事 农 业 生 产 尽 管 美 国 是 农 产 品 净 出 口 国 美 索 不 达 米 亚 埃 及 印 度 河 流 域 和 早 期 中 国 文 明 的 成 功 在 很 大 程 度 上 是 因 为 以 灌 溉 为 基 础 的 农 业 生 产 效 率 的 提 高 与 早 期 社 会 普 遍 的 生 产 力 较 低 的 雨 水 农 业 相 比 灌 溉 农 业 具 有 很 大 的 优 越 性 但 实 现 灌 溉 系 统 需 要 一 个 复 杂 的 社 会 结 构 用 来 支 持 灌 溉 系 统 的 相 关 活 动 比 如 建 设 管 理 以 及 维 修 灌 溉 水 利 设 施 等 在 人 类 历 史 发 展 的 道 路 上 苏 美 尔 人 制 定 了 系 统 的 计 量 标 准 发 明 了 世 界 上 第 一 个 已 知 的 书 面 语 言 而 且 记 录 了 一 系 列 纺 织 和 冶 金 的 重 要 技 术 进 展 其 他 的 河 流 流 域 文 明 也 有 类 似 的 伟 大 文 明 成 就 农 业 盈 余 是 实 现 这 一 切 的 基 础 农 业 盈 余 是 指 农 民 生 产 的 粮 食 不 仅 可 以 养 活 直 接 从 事 农 业 人 口 的 直 系 亲 属 而 且 还 可 以 养 活 相 当 多 的 其 他 人 口 没 有 社 会 基 础 设 施 的 支 持 农 业 盈 余 就 不 可 能 实 现 反 之 亦 然 农 业 系 统 的 生 产 力 取 决 于 农 民 的 生 产 技 能 富 饶 的 自 然 条 件 人 力 与 技 术 基 础 设 施 间 的 和 谐 发 展 这 些 基 础 设 施 包 括 役 畜 和 铁 器 化 农 具 或 者 今 天 利 用 化 石 燃 料 驱 动 的 拖 拉 机 和 收 割 机 以 及 从 地 下 潜 水 层 的 抽 水 不 仅 如 此 农 业 系 统 的 生 产 力 还 取 决 于 适 宜 的 气 候 条 件 太 多 或 者 太 少 的 降 水 都 会 带 来 问 题 正 如 我 们 所 看 到 的 年 前 全 球 范 围 的 气 候 变 化 使 美 索 不 达 米 亚 埃 及 和 印 度 河 流 域 等 以 灌 溉 为 基 础 的 文 明 几 乎 同 时 消 亡 在 适 宜 的 气 候 条 件 下 人 口 数 量 会 自 然 的 增 加 如 果 适 宜 的 气 候 条 件 突 然 终 止 那 么 对 人 类 的 影 响 是 非 常 严 重 的 这 不 仅 仅 在 古 代 如 此 在 世 纪 早 期 农 作 物 连 续 几 年 的 荒 年 造 成 了 普 遍 的 大 饥 荒 更 近 一 些 世 纪 年 代 末 爱 尔 兰 的 马 铃 薯 荒 年 造 成 了 近 万 人 口 死 亡 使 得 大 批 人 口 为 了 生 存 而 被 迫 迁 移 爱 尔 兰 人 口 从 年 多 万 减 少 到 年 的 万 左 右 所 谓 的 工 业 革 命 是 在 世 纪 的 英 国 发 生 的 一 系 列 为 提 高 消 费 品 生 产 效 率 的 社 会 进 步 具 体 讲 工 业 革 命 包 括 在 纺 织 行 业 中 引 入 机 械 驱 动 机 最 初 由 水 力 驱 动 以 替 代 人 力 詹 姆 斯 瓦 特 改 进 了 蒸 汽 机 效 率 并 随 后 和 其 他 人 一 起 发 明 了 各 种 各 样 的 蒸 汽 机 应 用 方 法 还 发 展 了 以 工 厂 为 基 础 的 生 产 方 式 兰 德 斯 0 " 把 工 厂 定 义 为 一 个 统 一 的 生 产 单 元 工 人 一 起 工 作 并 受 到 监 督 通 常 使 用 中 央 的 无 生 命 的 源 动 力 制 造 厂 与 工 厂 的 不 同 点 在 于 前 者 没 有 使 用 中 央 的 动 力 源 卡 梅 伦 & %#" 认 为 所 谓 工 业 革 命 是 一 个 不 恰 当 的 用 词 他 认 为 在 世 纪 不 仅 发 生 了 工 业 变 化 而 且 在 社 会 和 知 识 方 面 也 有 着 巨 大 变 化 事 实

56 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 上 在 商 业 金 融 农 业 甚 至 政 治 等 方 面 都 发 生 重 大 变 化 他 总 结 说 最 根 本 的 变 化 是 内 在 的 知 识 变 化 应 该 把 世 纪 的 英 国 和 几 乎 同 时 期 的 其 他 地 方 特 别 是 在 美 国 在 商 品 生 产 中 取 得 的 革 命 性 进 展 放 在 一 个 更 大 的 历 史 背 景 下 来 看 待 它 们 是 几 个 世 纪 前 就 开 始 发 动 的 力 量 的 顶 点 当 然 转 变 的 步 伐 在 加 快 但 卡 梅 伦 认 为 没 有 任 何 特 别 的 事 件 可 以 授 予 其 革 命 的 奖 项 在 某 种 程 度 上 这 个 观 点 仅 仅 在 语 义 学 上 成 立 毫 无 疑 问 世 纪 及 后 来 发 生 的 变 化 本 书 以 后 章 节 要 介 绍 的 内 容 显 然 并 永 久 地 改 变 了 人 类 历 史 的 进 程 在 早 先 的 时 代 人 类 必 须 依 靠 自 身 肌 肉 的 力 量 依 靠 动 物 肌 肉 的 力 量 或 者 来 自 水 流 和 风 力 的 能 量 工 作 这 些 能 量 在 我 们 现 代 世 界 至 少 在 现 代 世 界 的 发 达 国 家 被 煤 炭 石 油 天 然 气 和 核 能 所 取 代 这 些 新 的 能 源 为 我 们 带 了 很 多 好 处 但 是 我 们 也 将 会 看 到 它 们 并 不 是 完 全 无 代 价 的 前 面 讲 述 的 人 类 历 史 的 故 事 是 由 交 替 出 现 的 强 大 力 量 所 主 导 的 成 功 的 社 会 往 往 能 够 获 取 充 足 的 能 源 和 重 要 资 源 消 耗 完 本 国 资 源 的 国 家 往 往 依 靠 掠 夺 来 维 持 或 者 从 他 们 的 邻 国 偷 窃 货 物 或 者 利 用 他 国 的 人 力 资 源 作 为 奴 隶 劳 工 这 不 仅 发 生 在 美 索 不 达 米 亚 和 后 来 的 埃 及 希 腊 波 斯 和 罗 马 即 使 在 现 代 社 会 如 加 勒 比 地 区 和 美 国 南 部 的 蔗 糖 和 棉 花 种 植 园 也 遵 循 这 样 的 规 则 从 这 种 意 义 上 说 我 们 从 狩 猎 采 集 的 祖 先 到 现 在 的 进 步 很 小 我 们 看 到 某 件 东 西 并 需 要 它 如 果 我 们 不 能 交 换 的 话 我 们 往 往 会 简 单 地 夺 取 它 无 一 例 外 军 事 实 力 是 取 得 成 功 的 关 键 历 史 上 成 功 的 社 会 往 往 需 要 投 入 很 大 的 财 力 用 以 维 护 其 拥 有 的 财 产 这 就 是 罗 马 的 故 事 帝 国 由 积 累 而 发 展 靠 征 服 夺 取 财 富 是 罗 马 成 功 必 不 可 少 的 条 件 最 终 帝 国 变 得 如 此 之 大 以 至 于 它 再 也 不 能 支 付 维 护 边 疆 战 士 所 必 需 的 资 源 罗 马 最 终 分 裂 成 无 政 府 状 态 局 外 人 变 成 了 局 内 人 罗 马 统 治 最 终 由 日 耳 曼 弗 兰 克 斯 人 所 取 代 东 部 罗 马 帝 国 存 在 了 更 长 时 间 但 最 终 还 是 屈 服 于 奥 斯 曼 土 耳 其 人 在 欧 洲 挫 败 了 伊 斯 兰 的 力 量 之 后 欧 洲 的 各 民 族 国 家 开 始 互 相 争 斗 在 很 长 的 历 史 时 期 内 宗 教 一 直 是 一 种 重 要 的 组 织 力 量 宗 教 为 世 俗 社 会 的 领 导 者 提 供 了 合 法 性 基 础 因 为 许 多 社 会 认 为 他 们 是 人 与 神 接 触 的 中 介 甚 至 有 些 社 会 比 如 埃 及 认 为 法 老 就 是 神 本 身 人 们 树 立 纪 念 碑 以 崇 拜 和 取 悦 神 灵 纪 念 碑 的 建 造 往 往 需 要 无 节 制 地 消 耗 并 不 富 裕 的 经 济 资 源 这 不 仅 适 用 于 古 代 而 且 也 发 生 在 更 近 的 时 期 想 象 一 下 中 世 纪 晚 期 的 哥 特 大 教 堂 宗 教 的 影 响 尽 管 在 有 些 情 况 下 隐 含 着 建 设 性 的 信 息 但 它 们 并 不 总 是 积 极 的 在 更 多 的 情 况 下 宗 教 被 当 成 利 剑 用 来 征 服 那 些 异 议 者 尽 管 基 督 教 的 第 二 大 戒 律 指 出 你 要 像 爱 自 己 一 样 爱 你 的 邻 居 但 还 是 引 发 了 十 字 军 东 征 的 残 暴 行 为 以 及 宗 教 裁 判 所 的 暴 行 甚 至 在 今 天 伊 斯 兰 世 界 的 狂 热 分 子 还 以 圣 战 的 名 义 或 者 保 证 快 速 进 入 天 堂 的 承 诺 去 杀 害 那 些 无 辜 的 人 们 当 然 这 可 能 不 是 宗 教 本 身 的 问 题 而 是 由 于 人 们 有 意 或 无 意 地 背 离 宗 教 以 求 实 现 个 人 目 的 的 结 果 然 而 人 们 有 时 也 感 到 疑 惑 人 类 社 会 能 够 取 得 巨 大 成 功

57 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂 的 时 期 是 当 人 类 个 体 能 自 由 自 主 地 思 考 问 题 而 不 用 担 心 受 到 惩 罚 的 时 期 只 要 他 们 的 想 法 或 做 法 不 会 伤 及 他 人 世 纪 教 会 权 威 对 科 学 进 行 干 涉 特 别 的 例 子 是 伽 利 略 由 于 对 地 球 和 太 阳 在 太 阳 系 中 位 置 的 不 同 看 法 而 于 年 受 到 教 会 的 谴 责 受 其 影 响 欧 洲 南 部 在 知 识 探 索 和 技 术 发 展 上 倒 退 了 几 百 年 在 年 后 的 年 教 会 才 承 认 他 们 对 伽 利 略 的 处 罚 是 错 误 的 宗 教 改 革 为 不 受 约 束 的 智 力 探 索 提 供 了 越 来 越 多 许 可 只 要 这 些 活 动 不 违 反 条 款 信 仰 和 道 德 现 代 科 学 在 北 欧 地 区 的 发 生 并 非 偶 然 在 法 国 荷 兰 德 国 特 别 是 英 国 天 主 教 的 影 响 是 最 不 普 遍 的 正 像 韦 伯 + % 认 为 的 那 样 新 教 强 调 自 律 和 勤 奋 工 作 而 这 些 可 能 是 引 发 现 代 资 本 密 集 型 工 业 时 代 到 来 的 关 键 因 素 伯 恩 斯 坦, %"!" 认 为 现 代 社 会 要 想 富 裕 需 要 四 个 条 件 而 他 把 一 切 都 归 因 于 科 技 创 新 一 个 社 会 想 要 创 新 创 新 者 首 先 必 须 确 保 他 们 能 从 创 新 的 成 果 中 获 利 第 二 社 会 必 须 致 力 于 科 学 的 推 理 伯 恩 斯 坦 在 这 里 的 意 思 是 指 社 会 必 须 讲 究 科 学 的 方 法 让 新 想 法 经 常 受 到 经 验 的 检 验 而 且 诚 实 的 智 力 探 索 不 会 因 为 国 家 和 宗 教 的 暴 政 而 使 个 人 生 命 和 财 产 受 到 威 胁 第 三 创 新 者 必 须 能 够 获 得 资 金 支 持 从 而 使 他 们 的 发 明 能 够 从 概 念 转 化 为 实 际 应 用 第 四 需 要 高 效 的 交 流 和 交 通 方 面 的 基 础 设 施 从 而 使 新 产 品 可 以 转 移 到 更 多 消 费 者 那 里 而 且 这 些 消 费 者 应 该 能 够 并 且 愿 意 付 费 来 享 用 这 些 新 产 品 带 来 的 好 处 所 有 这 些 条 件 都 独 特 地 存 在 于 世 纪 的 英 国 在 伯 恩 斯 坦 的 条 件 清 单 里 我 们 可 以 再 补 充 一 条 那 就 是 需 要 可 靠 的 能 源 来 源 以 驱 动 新 兴 技 术 和 适 宜 的 气 候 条 件 而 英 国 拥 有 大 量 的 煤 不 论 好 坏 我 们 今 天 都 沉 迷 于 化 石 能 源 不 仅 包 括 煤 炭 还 有 石 油 和 天 然 气 这 些 燃 料 为 我 们 带 来 了 双 重 的 威 胁 一 是 不 稳 定 的 供 应 二 是 这 些 燃 料 燃 烧 排 放 的 气 体 特 别 二 氧 化 碳 这 种 温 室 气 体 对 局 部 和 全 球 的 气 候 造 成 了 不 可 逆 转 的 改 变 在 现 代 世 界 里 人 口 空 前 地 膨 胀 空 间 距 离 在 缩 短 越 来 越 多 的 人 口 在 合 法 地 也 通 常 是 强 有 力 地 追 求 具 有 更 多 福 利 的 生 活 因 此 我 们 必 须 要 在 现 代 世 界 里 面 临 这 些 挑 战 在 历 史 上 中 断 人 类 文 明 进 程 的 气 候 变 化 大 部 分 起 源 于 自 然 原 因 然 而 我 们 今 天 面 临 的 气 候 变 化 大 部 分 是 由 于 人 为 原 因 造 成 的 是 我 们 化 石 燃 料 密 集 型 的 工 业 经 济 所 带 来 的 后 果 我 们 对 未 来 能 源 的 选 择 不 可 避 免 地 将 与 全 球 的 气 候 系 统 密 切 相 关 因 此 也 就 不 可 避 免 地 将 与 整 个 人 类 的 未 来 密 切 相 关 在 本 章 和 以 后 的 章 节 中 我 们 尝 试 着 就 当 前 困 境 的 来 源 提 出 一 些 看 法 正 如 乔 治 桑 塔 亚 纳 的 一 句 名 言 所 说 那 些 忘 记 历 史 的 人 们 注 定 要 重 复 过 去 的 错 误 我 们 也 应 该 听 从 塞 缪 尔 泰 勒 科 尔 里 奇 的 一 句 忠 告 如 果 人 们 可 以 从 历 史 中 汲 取 教 训 那 么 它 可 以 教 会 我 们 多 少 东 西 啊 但 是 我 们 的 眼 睛 往 往 被 激 情 和 狂 欢 所 蒙 蔽 经 验 之 光 就 像 船 尾 的 一 盏 灯 笼 只 在 我 们 身 后 的 波 浪 上 闪 烁

58 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 参 考 文 献

59 第 章 从 采 集 狩 猎 到 英 国 工 厂

60 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 基 础 性 思 考 想 一 想 你 每 天 的 生 活 中 会 遇 到 多 少 次 与 能 源 和 能 量 相 关 的 话 题 我 太 累 了 我 的 能 量 已 经 耗 尽 了!! 美 国 存 在 着 能 源 问 题 全 世 界 也 都 面 临 着 重 大 的 能 源 危 机 为 了 避 免 石 油 供 应 不 确 定 性 所 带 来 的 影 响 我 们 需 要 一 系 列 有 效 的 能 源 方 案 为 了 应 对 全 球 变 暖 的 威 胁 我 们 需 要 减 少 对 化 石 能 源 的 依 赖 而 解 决 的 方 案 在 于 用 其 他 可 再 生 能 源 来 替 代 化 石 能 源 太 阳 能 或 许 是 一 个 很 好 的 选 择 但 也 有 可 能 是 核 能 或 者 是 风 能 核 能 真 的 是 某 种 形 式 的 能 源 吗 功 率 6# % 与 能 量 (" %1 这 两 个 词 之 间 有 明 显 的 区 别 吗 还 是 它 们 实 际 上 只 是 同 一 枚 硬 币 的 正 反 面 当 我 们 说 功 率 和 能 量 的 时 候 到 底 想 表 达 的 是 怎 样 的 内 涵 能 量 和 功 率 概 念 的 重 要 性 是 显 而 易 见 的 我 们 还 需 要 找 到 测 量 它 们 的 方 法 我 们 需 要 多 少 能 量 多 少 功 率 我 们 用 来 表 示 它 们 的 单 位 是 什 么 我 们 可 以 到 字 典 中 去 寻 找 答 案 在 韦 氏 新 世 界 美 语 词 典 + % #%'!!#" % #. 2& %! "0 "1$ 1 中 对 于 能 量 (" %1 这 个 词 有 个 词 条 然 而 只 有 第 个 词 条 放 在 这 里 比 较 合 适 那 就 是 作 为 一 个 物 理 学 上 的 概 念 定 义 为 做 功 和 克 服 阻 力 的 能 力 大 小 但 是 功 和 阻 力 又 指 的 是 什 么 呢 对 于 功 率 6# % 这 个 词 我 们 找 到 了 至 少 个 词 条 放 在 这 里 比 较 合 适 的 是 第 个 消 耗 作 用 力 或 能 量 的 能 力 大 小 通 常 用 消 耗 的 速 率 或 是 结 果 来 表 示 显 然 我 们 可 以 提 供 更 精 确 的 定 义 我 们 首 先 要 定 义 力 这 个 概 念 力 用 表 示 是 这 样 的 一 个 量 当 它 作 用 在 质 量 为 的 物 体 上 时 能 够 使 该 物 体 在 力 的 作 用 方 向 上 产 生 一 个 动 力 加 速 度 力 和 加 速 度 都 是 矢 量 我 们 使 用 粗 体 符 号 来 表 示 矢 量 也 就 是 说 要 完 全 描 述 它 们 必 须 同 时 定 义 大 小 和 方 向 两 个 要 素 力 和 加 速 度 的 这 种 关 系 我 们 可 以 用 牛 顿 运 动 定 律 来 描 述 该 定 律 是 以 发 现 者 有 史 以 来 最 伟 大 的 科 学 家 之 一 艾 萨 克 牛 顿 爵 士 年 的 名 字 来 命 名 的 加 速 度 描 述 了 物 体 速 度 的 变 化 率 单 位 时 间 速 度 的 变 化 大 小 速 度 也 是 一 个 矢 量 速 度 是 对 单 位 时 间 物 体 沿 指 定 方 向 运 动 距 离 的 度 量 要 用 具 体 的 数 字 来 表 示 速 度 我 们 需 要 一 套 衡 量 距 离 和 时 间 的 单 位 体 系 科 学 上 通 用 的 是 年

61 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 月 启 用 的 国 际 单 位 制 简 写 为 制 0 & " %"!#" ' 在 国 际 单 位 制 中 距 离 的 单 位 是 米 & 时 间 的 单 位 是 秒 米 的 最 初 定 义 是 四 分 之 一 地 球 周 长 的 千 万 分 之 一 这 样 的 定 义 在 年 前 是 很 合 适 的 但 是 对 于 现 代 的 科 学 或 工 程 分 析 来 讲 是 完 全 不 够 的 这 个 定 义 也 没 有 考 虑 到 地 球 本 身 并 不 是 一 个 标 准 的 球 体 其 赤 道 半 径 比 极 地 半 径 要 大 千 米 也 就 是 米 秒 的 最 初 定 义 是 一 天 长 度 的 某 个 特 定 分 数 我 们 现 在 已 经 知 道 了 天 的 长 度 并 不 是 一 个 常 数 由 于 受 到 大 气 和 海 洋 的 运 动 风 和 洋 流 的 影 响 每 天 的 长 度 会 产 生 显 著 的 变 化 在 今 天 米 的 标 准 定 义 是 光 在 一 个 特 定 的 非 常 小 的 时 间 内 在 真 空 中 的 传 播 距 离 而 秒 的 定 义 则 是 基 于 铯 元 素 的 一 种 同 位 素 铯 ) 的 辐 射 频 率 质 量 是 度 量 一 个 物 体 包 含 有 多 少 物 质 的 量 在 国 际 单 位 制 中 质 量 的 单 位 是 千 克 -1 千 克 是 由 一 个 特 定 的 铂 ) 铱 合 金 圆 柱 体 的 质 量 来 定 义 的 这 个 圆 柱 体 目 前 保 存 在 巴 黎 郊 区 赛 夫 尔 的 一 个 实 验 室 内 我 们 在 日 常 的 会 话 中 经 常 会 将 质 量 和 重 量 这 两 个 概 念 混 淆 起 来 假 设 你 要 在 超 市 中 买 千 克 土 豆 超 市 工 作 人 员 通 常 会 将 土 豆 放 到 秤 上 称 但 是 秤 实 际 上 度 量 的 并 不 是 质 量 而 是 相 应 的 质 量 在 地 球 引 力 作 用 下 在 秤 上 产 生 的 重 力 月 球 的 引 力 是 地 球 引 力 的 如 果 在 月 球 上 用 同 样 的 秤 来 称 这 些 土 豆 的 读 数 是 克 而 不 是 千 克 在 多 数 情 况 下 我 们 不 必 在 这 些 基 本 概 念 上 较 真 我 们 满 足 于 用 一 把 好 的 尺 子 来 测 量 长 度 一 块 好 的 手 表 来 计 时 一 个 高 精 度 校 准 后 的 秤 来 称 量 质 量 在 国 际 单 位 制 中 单 位 的 加 速 度 表 示 某 物 体 的 速 度 每 秒 钟 增 加 米 秒 利 用 数 学 上 的 缩 写 我 们 写 作 & 或 者 & 式 可 以 用 来 定 义 国 际 单 位 制 中 力 的 单 位 使 一 个 质 量 为 千 克 的 物 体 产 生 米 秒 秒 的 加 速 度 需 要 单 位 的 力 的 作 用 因 此 力 在 国 际 单 位 制 中 的 单 位 应 当 是 -1& 为 了 简 单 起 见 我 们 把 这 些 单 位 的 组 合 取 了 一 个 新 名 字 在 国 际 单 位 制 中 我 们 把 力 的 单 位 称 作 牛 顿 同 样 是 为 了 纪 念 艾 萨 克 牛 顿 牛 顿 的 力 可 以 使 -1 的 物 体 产 生 米 秒 秒 的 加 速 度 能 量 (" %1 有 着 多 种 不 同 的 形 式 由 于 物 体 的 运 动 而 产 生 的 能 量 我 们 称 为 动 能 :!"! (" %1 对 于 一 个 质 量 为 速 率 为 速 率 指 的 是 速 度 的 大 小 的 物 体 它 的 动 能 可 以 用 下 面 的 式 子 来 表 示 式 不 仅 用 来 定 义 动 能 的 基 本 单 位 也 可 以 扩 展 为 更 为 广 泛 的 能 量 的 定 义 在 国 际 单 位 制 中 质 量 为 千 克 的 物 体 以 米 秒 的 速 率 运 动 而 产 生 的 动 能 定 义 为 焦 耳 5 这 个 能 量 的 单 位 是 为 了 纪 念 英 国 物 理 学 家 詹 姆 斯 焦 耳 年

62 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 如 果 你 将 一 个 球 向 上 抛 至 空 中 或 是 投 掷 一 个 篮 球 你 使 用 肌 肉 的 能 量 来 使 球 产 生 一 定 的 动 能 在 球 体 上 升 的 过 程 中 它 的 速 率 和 动 能 逐 渐 减 少 它 的 动 能 转 化 为 了 重 力 势 能 当 球 体 处 于 它 运 动 轨 迹 的 最 高 点 时 动 能 便 完 全 转 化 为 势 能 而 球 体 下 落 时 它 的 动 能 又 逐 渐 增 加 而 势 能 逐 渐 减 少 当 球 体 到 达 地 面 的 时 候 它 的 动 能 又 回 到 了 与 开 始 运 动 时 几 乎 同 样 的 水 平 但 并 不 完 全 相 等 在 运 动 过 程 中 由 于 受 到 空 气 阻 力 的 作 用 一 小 部 分 初 始 的 动 能 被 转 化 为 空 气 的 热 能 热 能 同 样 是 能 量 的 一 种 形 式 总 的 来 讲 能 量 是 守 恒 的 球 体 落 地 时 的 动 能 与 转 化 的 空 气 热 能 之 和 等 于 球 体 的 初 始 动 能 在 这 里 我 们 忽 略 了 造 成 球 体 发 热 或 压 缩 的 少 量 能 量 损 失 球 体 上 升 时 它 的 运 动 方 向 与 重 力 的 方 向 是 相 反 的 我 们 称 之 为 球 体 克 服 重 力 做 功 此 过 程 消 耗 动 能 在 球 体 返 回 地 面 时 重 力 对 球 体 做 功 使 球 体 的 动 能 增 加 功 用 科 学 的 定 义 来 说 就 是 由 于 力 的 作 用 而 使 物 体 运 动 产 生 的 位 移 乘 以 该 作 用 力 的 大 小 如 果 作 用 力 的 方 向 与 运 动 的 方 向 相 同 那 么 的 值 是 正 数 此 时 也 是 正 的 功 用 来 增 加 物 体 的 动 能 如 果 作 用 力 的 方 向 与 运 动 的 方 向 相 反 那 么 的 值 是 负 数 也 是 负 的 此 时 动 能 不 断 减 少 球 体 上 升 时 其 增 加 的 重 力 势 能 等 于 球 体 克 服 重 力 作 用 而 减 少 的 动 能 当 球 体 返 回 地 面 时 动 能 又 逐 渐 恢 复 能 量 和 功 是 互 相 转 化 的 它 们 的 单 位 相 同 在 国 际 单 位 制 中 二 者 皆 用 焦 耳 来 度 量 我 们 在 本 章 的 开 头 寻 找 能 量 的 定 义 现 在 功 #%- 的 定 义 给 了 我 们 答 案 一 个 系 统 的 能 量 定 义 为 该 系 统 做 功 的 能 力 大 小 水 流 动 产 生 的 动 能 可 以 推 动 水 车 的 转 动 当 水 坝 中 的 水 下 落 时 其 势 能 转 化 为 了 动 能 从 而 推 动 涡 轮 机 转 动 而 发 电 电 能 是 能 量 的 另 一 种 重 要 形 式 我 们 吸 入 氧 气 和 进 行 血 液 循 环 时 也 需 要 消 耗 能 量 我 们 使 用 能 量 在 冬 天 为 住 所 取 暖 而 在 夏 天 则 利 用 能 量 使 其 变 得 凉 爽 一 系 列 消 耗 能 量 的 机 器 让 我 们 生 活 得 更 轻 松 地 球 上 绝 大 部 分 的 能 量 来 源 于 太 阳 太 阳 辐 射 通 过 一 系 列 复 杂 的 传 输 过 程 到 达 地 面 最 终 以 长 波 辐 射 的 形 式 部 分 返 回 太 空 这 个 过 程 将 在 本 书 的 后 续 章 节 中 描 述 我 们 通 过 多 种 形 式 使 用 太 阳 能 有 的 是 立 即 可 用 的 太 阳 能 譬 如 生 物 能 风 能 或 是 势 能 有 的 是 以 化 学 潜 能 形 式 储 存 的 太 阳 能 譬 如 煤 石 油 天 然 气 等 我 们 需 要 提 供 能 量 来 使 得 空 气 水 或 是 其 他 材 料 的 温 度 升 高 反 过 来 说 某 个 系 统 温 度 的 降 低 必 定 伴 随 着 其 能 量 的 减 少 或 者 说 它 的 能 量 被 转 移 到 了 系 统 外 部 使 克 水 在 / 时 升 温 / 需 要 提 供 焦 耳 的 能 量 克 水 相 当 于 升 的 千 分 之 一 即 毫 升 在 日 常 生 活 中 我 们 称 这 个 值 为 卡 ' 平 时 常 用 的 另 一 种 热 量 单 位 是 英 热 单 位,%!! %& '7"!, $, $ 定 义 为 将 磅 的 水 的 温 度 升 高 华 氏 度 所 需 的 能 量 磅 相 当 于 千 克 美 国 人 仍 然 使 用 磅 来 表 示 质 量 用 华 氏 度 来 表 示 温 度 英 国 人 使 用 磅 来 作 为 质 量 的 单 位 在 温 度 上 使

63 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 用 摄 氏 度 这 些 能 量 单 位 的 的 转 化 关 系 是 卡 焦 耳 4 英 热 单 位 英 热 单 位 焦 耳 卡 功 率 定 义 了 单 位 时 间 的 能 量 输 出 大 小 在 国 际 单 位 制 中 功 率 用 焦 耳 每 秒 5 来 反 映 能 量 的 输 出 这 个 单 位 就 是 我 们 常 说 的 瓦 特 瓦 它 的 命 名 是 为 了 纪 念 蒸 汽 机 的 发 明 者 苏 格 兰 发 明 家 和 科 学 家 詹 姆 斯 瓦 特 年 再 说 复 杂 一 点 你 电 费 账 单 上 支 付 的 能 量 是 以 千 瓦 时 - 为 单 位 的 千 瓦 时 代 表 了 千 瓦 功 率 在 小 时 所 消 耗 的 能 量 大 小 我 们 用 每 小 时 有 多 少 秒 来 进 行 单 位 转 化 4 千 瓦 时 4, $44 4 英 热 单 位 瓦 特 在 推 销 他 的 蒸 汽 机 时 发 现 需 要 向 他 的 潜 在 客 户 提 供 一 种 方 便 的 计 量 蒸 汽 机 做 功 的 速 度 的 方 法 在 蒸 汽 机 发 明 之 前 人 们 使 用 动 物 做 功 譬 如 马 或 是 牛 所 以 瓦 特 建 议 使 用 马 力 作 为 功 率 的 一 种 单 位 马 力 近 似 于 一 匹 健 康 的 马 在 一 个 标 准 小 时 工 作 日 的 工 作 量 马 力 千 瓦 宝 马 六 系 列 汽 车 所 配 备 的 升 发 动 机 的 效 率 是 马 力 想 象 一 下 这 种 发 动 机 每 秒 钟 做 的 功 相 当 于 匹 马 整 整 工 作 小 时 所 做 的 功 得 到 这 些 能 量 的 方 法 是 如 此 的 简 单 你 只 需 要 给 宝 马 车 提 供 汽 油 就 行 了 在 美 国 天 然 气 账 单 是 以 撒 姆 %& 为 单 位 来 付 费 的 撒 姆 天 然 气 能 提 供 英 热 单 位 的 能 量 相 当 于 在 温 度 为 压 强 为 磅 每 平 方 米 时 立 方 英 尺 体 积 的 天 然 气 海 平 面 的 大 气 压 约 为 磅 每 平 方 米 比 磅 每 平 方 米 的 压 强 稍 低 一 点 压 强 指 的 是 单 位 面 积 上 垂 直 施 加 的 压 力 的 大 小 在 国 际 单 位 制 中 的 单 位 是 牛 平 方 米 为 了 纪 念 法 国 数 学 家 哲 学 家 布 莱 士 帕 斯 卡 年 压 强 在 国 际 单 位 制 中 的 标 准 单 位 被 命 名 为 帕 斯 卡 6 采 用 国 际 单 位 制 的 基 本 单 位 压 强 又 可 写 作 -1& 帕 相 当 于 牛 的 力 作 用 在 平 方 米 的 表 面 上 产 生 的 压 力 在 工 程 上 许 多 工 程 师 更 倾 向 于 使 用 磅 每 平 方 英 寸! 的 单 位 来 表 示 压 强 这 无 疑 是 英 国 的 传 统! 相 当 于 质 量 为 磅 的 物 体 在 平 方 英 寸 表 面 上 产 生 的 压 力 因 为 供 应 天 然 气 的 压 强 只 是 稍 高 于 大 气 压 一 打 开 气 炉 天 然 气 就 会 冒 出 来 但 是 出 来 的 速 度 却 不 会 快 到 使 大 量 天 然 气 甲 烷 在 厨 房 内 累 计 的 地 步 表 给 出 了 不 同 能 量 和 功 率 单 位 之 间 的 转 换 关 系 表 不 同 能 量 单 位 之 间 的 转 换 乘 以 表 中 的 所 列 的 转 化 参 数 即 可 将 左 侧 竖 栏 的 某 个 单 位 转 化 为 上 侧 横 栏 的 某 个 单 位 例 如 5 4, $ 单 位 焦 耳 5 卡 ' 英 热 单 位, $ 千 瓦 时 - 撒 姆 %& 夸 特 $ 焦 耳 卡 ' 英 热 单 位, $ 千 瓦 时 撒 姆 %& 夸 特 $ 4 4 4

64 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 这 些 能 量 单 位 转 换 的 知 识 可 以 帮 助 我 们 分 析 天 然 气 电 石 油 等 账 单 我 在 马 萨 诸 塞 州 剑 桥 市 的 住 宅 年 月 的 天 然 气 账 单 是 按 每 撒 姆 美 元 计 费 的 其 中 包 括 每 撒 姆 美 元 的 供 应 费 和 美 元 的 分 配 传 输 费 年 月 初 的 天 然 气 现 货 价 格 为 每 撒 姆 美 元 远 低 于 年 月 中 旬 约 美 元 的 价 格 当 时 天 然 气 市 场 的 价 格 动 荡 是 由 于 年 月 下 旬 至 月 墨 西 哥 湾 的 飓 风 袭 击 造 成 天 然 气 供 应 受 到 影 响 而 造 成 的 从 我 月 份 账 单 上 的 价 格 与 现 货 市 场 的 价 格 差 异 可 以 看 出 马 萨 诸 塞 州 的 天 然 气 供 应 商 2< 为 了 确 保 天 然 气 的 稳 定 供 应 也 不 得 不 在 飓 风 袭 击 后 以 较 高 的 价 格 买 入 天 然 气 如 果 推 测 正 确 的 话 我 月 份 账 单 上 的 价 格 应 该 会 远 低 于 月 份 的 价 格 而 实 际 情 况 也 正 是 如 此 我 在 年 月 的 电 费 是 按 每 千 瓦 时 美 元 计 费 的 其 中 包 括 了 美 元 的 发 电 费 其 余 的 是 转 换 及 输 电 费 可 再 生 能 源 补 贴 及 供 应 商 用 于 能 源 节 约 的 费 用 等 通 过 能 量 单 位 的 换 算 我 把 电 的 单 位 转 换 为 撒 姆 单 位 可 以 得 出 我 付 的 电 费 是 每 撒 姆 美 元 比 我 使 用 同 样 能 量 的 天 然 气 要 贵 倍 为 什 么 会 有 如 此 之 大 的 差 异 这 种 差 异 反 映 了 两 方 面 的 事 实 一 是 天 然 气 煤 石 油 等 化 石 能 源 在 转 化 为 电 能 时 的 效 率 普 遍 低 于 二 是 电 力 行 业 的 投 资 成 本 很 高 我 住 宅 的 供 暖 系 统 采 用 的 是 天 然 气 加 热 的 水 暖 气 系 统 很 明 显 用 天 然 气 取 暖 要 比 用 电 力 取 暖 更 实 惠 那 么 使 用 石 油 供 热 是 不 是 一 种 更 好 的 选 择 呢 年 月 中 旬 美 国 供 暖 石 油!"1#!' 的 现 货 平 均 价 格 是 每 加 仑 美 元 由 于 批 发 与 零 售 的 差 别 输 送 到 我 住 宅 的 供 暖 石 油 的 价 格 是 每 加 仑 约 美 元 我 们 在 框 中 详 细 地 讨 论 这 个 问 题 从 年 月 到 年 月 天 然 气 在 美 国 的 现 货 价 格 下 降 了 近 一 半 这 主 要 是 由 于 这 段 时 间 内 美 国 的 气 温 异 常 暖 和 能 源 市 场 降 低 了 对 未 来 天 然 气 需 求 的 估 计 而 造 成 的 框 如 上 所 述 年 月 我 为 剑 桥 市 住 宅 支 付 的 天 然 气 费 用 是 每 撒 姆 美 元 解 年 月 供 暖 石 油 的 市 场 现 货 价 格 约 为 平 均 每 加 仑 美 元 输 送 到 家 中 的 零 售 价 格 约 为 每 加 仑 美 元 为 了 回 答 上 面 的 问 题 我 们 需 要 比 较 同 等 能 量 下 每 撒 姆 天 然 气 和 石 油 的 价 格 加 仑 供 暖 石 油 所 含 有 的 能 量 相 当 于 4 英 热 单 位 每 撒 姆 费 用 的 计 算 如 下 加 仑 所 包 含 的 能 量 4 英 热 单 位 撒 姆 每 撒 姆 价 格 = 美 元 因 此 我 在 月 份 采 用 石 油 供 暖 会 更 划 算 然 而 由 于 预 期 天 然 气 价 格 在 月 份 将 急 剧 下 跌 我 不 会 将 现 有 的 天 然 气 供 暖 系 统 换 成 石 油 供 暖 系 统 事 实 证 明 天 然 气 的 价 格 在 月 份 果 然 下 跌 了 天 然 气 的 价 格 波 动 要 远 大 于 供 暖 石 油 的 价 格 波 动 这 是 由 于 供 暖 石 油 的 价 格 主 要 受 到 国 际 油 价 的 影 响 而 天 然 气 的 价 格 则 更 易 受 到 本 地 区 内 供 需 变 化 的 影 响

65 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 进 一 步 的 思 索 在 美 国 除 了 电 力 部 门 习 惯 用 千 瓦 时 为 单 位 外 用 于 度 量 商 用 能 源 的 传 统 单 位 是, $ 美 国 的 国 家 能 源 统 计 通 常 以 夸 特 $ 为 单 位 夸 特 相 当 于 英 热 单 位 详 见 表 年 美 国 能 源 的 年 消 费 总 量 是 夸 特 同 年 全 球 的 消 费 水 平 是 夸 特 由 此 可 见 美 国 虽 然 只 占 世 界 约 的 人 口 却 占 了 全 球 近 的 商 业 能 源 消 费 美 国 的 人 口 数 为 亿 人 均 能 源 年 消 费 量 约 为 亿 英 热 单 位 英 热 单 位 相 比 之 下 全 球 平 均 人 均 能 源 的 年 消 费 量 仅 为 万, $ 英 热 单 位 尽 管 我 们 使 用 煤 天 然 气 和 石 油 等 多 种 能 源 形 式 来 发 电 取 暖 烹 饪 驾 车 等 但 我 们 可 以 做 如 下 一 个 简 单 的 情 景 分 析 即 假 设 美 国 消 耗 的 所 有 能 源 都 是 以 民 用 供 暖 石 油 的 形 式 供 应 的 供 暖 石 油 的 热 量 值 为 每 加 仑 4, $ 由 该 情 景 看 出 每 个 美 国 人 包 括 所 有 的 成 年 人 及 小 孩 每 年 消 耗 的 能 源 相 当 于 加 仑 的 石 油 以 每 加 仑 美 元 的 价 格 计 算 一 个 典 型 的 美 国 四 口 之 家 每 年 用 于 购 买 能 源 上 的 花 费 将 近 美 元 然 而 民 用 供 暖 石 油 比 电 及 大 多 数 其 他 类 型 的 能 源 比 如 天 然 气 和 汽 油 要 便 宜 得 多 因 此 美 国 家 庭 在 能 源 上 的 实 际 花 费 还 远 不 止 这 个 数 字 以 能 量 单 位 计 一 个 健 康 人 每 天 需 要 的 营 养 量 是 卡 克 体 重 3 $& 和, %) % "# 因 此 体 重 为 千 克 磅 的 美 国 成 年 人 每 年 需 要 从 食 物 中 获 取 大 约 为 4 英 热 单 位 的 能 量 动 物 类 食 品 是 人 类 食 物 链 中 必 要 组 成 部 分 考 虑 到 动 物 的 营 养 需 求 上 述 数 字 还 要 再 乘 以 才 能 真 实 反 映 一 个 典 型 美 国 人 总 的 饮 食 需 要 因 此 每 个 成 年 人 每 年 以 食 物 形 式 消 耗 的 能 量 约 为 4 英 热 单 位 约 为 非 饮 食 活 动 的 能 量 消 耗 量 的 食 物 能 量 的 最 主 要 来 源 是 光 合 作 用 详 见 第 章 其 他 活 动 的 能 量 来 源 主 要 是 煤 石 油 和 天 然 气 等 化 石 能 源 还 有 少 部 分 来 自 生 物 能 风 能 水 流 能 和 核 能 等 一 些 非 化 石 能 源 我 们 每 年 需 要 多 少 千 克 的 食 物 以 满 足 营 养 需 要 呢 我 们 摄 入 的 食 物 平 均 所 包 含 的 能 量 大 约 为 千 卡 每 克 干 物 质 碳 水 化 合 物 的 能 量 值 比 这 个 稍 低 而 蛋 白 质 的 稍 高 个 体 重 为 千 克 成 年 人 每 年 消 费 的 食 物 约 为 千 克 约 为 人 体 质 量 的 倍 考 虑 到 食 物 链 中 动 物 的 营 养 需 求 个 千 克 的 美 国 人 每 年 需 要 的 干 物 质 食 物 量 约 为 -1 相 比 而 言 耕 地 的 净 初 级 生 产 力 66 约 为 每 平 方 米 每 年 生 产 -1 详 见 第 章 采 用 一 个 乐 观 的 假 设 即 这 些 66 的 一 半 都 用 来 为 人 类 和 其 他 动 物 提 供 食 物 而 实 际 上 这 个 比 例 要 小 很 多 按 照 上 面 的 数 据 计 算 至 少 需 要 4 平 方 米 或 英 亩 的 农 业 用 地 包 括 耕 地 及 牧 地 才 能 为 一 个 成 年 美 国 人 提 供 其 所 需 的 营 养 对 于 其 他 的 发 达 国 家 这 个 数 字 并 没 有 太 多 的 区 别 对 于 一 个 标 准 的 四 口 家 庭 来 说 考 虑 到 儿 童 所 需 的 营 养 要 少 一 些 这 个 数 字 大 概 是

66 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 英 亩 框 将 相 关 计 算 作 了 总 结 框 需 要 多 少 土 地 才 能 提 供 一 个 典 型 的 成 年 美 国 人 所 需 的 营 养 解 假 设 一 个 人 每 年 消 费 的 食 物 量 为 千 克 考 虑 到 食 物 链 中 动 物 的 营 养 需 求 人 体 每 年 所 需 的 干 物 质 食 物 量 约 为 千 克 假 设 土 地 每 年 生 物 质 产 量 约 为 千 克 平 方 米 养 活 一 个 典 型 成 年 人 的 土 地 就 相 当 于 4 平 方 米 英 亩 为 了 养 活 一 个 标 准 的 四 口 之 家 需 要 不 到 英 亩 的 土 地 考 虑 到 儿 童 所 需 的 营 养 稍 小 这 个 数 字 可 以 估 计 为 英 亩 我 们 从 太 阳 获 得 了 多 少 能 量 太 阳 的 能 量 以 光 的 形 式 传 到 地 球 更 专 业 点 说 太 阳 能 量 是 以 电 磁 辐 射 的 形 式 传 到 地 球 那 么 这 些 光 或 辐 射 是 如 何 产 生 的 呢 我 记 得 在 小 时 候 父 母 带 我 去 参 观 一 个 铁 匠 铺 当 时 铁 匠 正 在 忙 于 锻 造 一 块 马 蹄 铁 他 将 一 块 铁 放 入 熔 炉 中 用 风 箱 鼓 风 使 火 烧 得 更 旺 随 着 火 的 温 度 逐 渐 上 升 铁 块 也 开 始 发 光 起 初 是 红 色 的 最 后 变 成 了 白 色 只 有 当 铁 块 变 白 后 它 才 有 足 够 的 可 塑 性 被 锻 造 为 马 蹄 形 状 后 来 上 物 理 课 时 我 意 识 到 我 当 时 见 证 的 是 物 体 以 光 的 形 式 辐 射 能 量 的 事 实 这 儿 所 说 的 物 体 就 是 那 块 铁 温 度 越 高 物 体 最 强 辐 射 所 对 应 的 波 长 就 越 短 起 初 铁 块 辐 射 的 光 是 肉 眼 不 可 见 的 因 为 人 眼 主 要 对 电 磁 辐 射 中 所 谓 的 可 见 光 光 谱 部 分 敏 感 红 色 光 的 波 长 大 于 绿 色 或 是 蓝 色 光 的 波 长 随 着 铁 块 温 度 的 上 升 它 所 发 出 最 强 辐 射 也 从 人 眼 不 可 见 的 红 外 光 逐 渐 变 成 了 红 光 绿 光 再 到 蓝 光 这 时 我 看 到 的 是 多 种 颜 色 混 合 而 形 成 的 白 光 现 在 我 知 道 了 在 铁 升 温 时 不 仅 是 其 发 出 的 光 波 在 变 短 而 且 其 温 度 上 升 还 伴 随 着 辐 射 能 量 的 显 著 增 加 实 际 上 物 体 辐 射 的 能 量 与 其 温 度 的 四 次 方 是 成 正 比 的 太 阳 辐 射 的 可 见 光 部 分 是 由 太 阳 大 气 层 中 温 度 接 近 / 的 那 部 分 发 出 的 这 个 温 度 当 然 要 比 铁 匠 铺 炉 子 的 温 度 高 得 多 那 太 阳 光 的 能 量 来 源 是 什 么 呢 太 阳 辐 射 的 能 量 是 由 太 阳 内 部 被 称 为 太 阳 核 的 高 温 高 压 区 域 中 的 核 反 应 而 产 生 的 爱 因 斯 坦 建 立 了 质 量 和 能 量 间 的 基 本 关 系 式 这 就 是 著 名 的 爱 因 斯 坦 质 能 方 程 这 里 的 代 表 光 速 大 多 数 人 都 听 说 过 这 个 方 程 但 很 少 有 人 能 意 识 到 它 的 作 用 接 近 太 阳 中 心 区 域 的 温 度 大 约 为 万 / 压 强 是 海 平 面 大 气 压 的 倍 在 这 种 情 况 下 质 子 即 氢 原 子 的 原 子 核 被

67 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 挤 压 得 很 近 以 至 于 它 们 可 以 形 成 更 大 的 核 最 初 形 成 的 是 氘 8 这 个 过 程 放 出 大 量 的 能 量 这 个 过 程 在 物 理 学 上 称 为 核 聚 变 随 后 的 核 反 应 使 个 质 子 聚 集 为 粒 子 也 就 是 原 子 量 为 的 氦 原 子 核 8 氦 原 子 核 的 质 量 比 形 成 它 的 四 个 质 子 的 质 量 要 小 这 种 质 量 上 的 差 别 被 转 换 成 了 能 量 提 供 了 维 持 太 阳 发 光 的 主 要 能 源 太 阳 的 可 见 光 是 从 一 个 被 称 为 光 球 的 太 阳 大 气 区 域 发 出 的 太 阳 的 温 度 从 太 阳 核 到 光 球 区 域 逐 步 下 降 这 样 确 保 了 太 阳 核 心 产 生 的 能 量 能 够 向 外 界 传 输 因 为 能 量 是 从 高 温 地 带 向 低 温 地 带 传 播 的 太 阳 是 一 个 全 方 位 的 灯 塔 它 没 有 主 要 的 发 光 方 向 太 阳 发 出 的 能 量 在 行 星 间 竟 似 在 空 荡 的 区 域 中 传 输 一 样 几 乎 没 有 什 么 损 失 可 以 这 样 想 象 以 太 阳 为 中 心 周 围 被 一 系 列 假 想 的 球 体 包 围 那 么 不 管 球 体 离 太 阳 的 远 近 单 位 时 间 内 穿 过 任 意 一 个 球 体 表 面 的 能 量 之 和 应 当 是 相 同 的 随 着 与 太 阳 距 离 的 拉 开 穿 过 单 位 面 积 球 体 表 面 的 能 量 将 减 少 但 是 球 体 接 收 能 量 的 表 面 面 积 将 增 加 因 为 球 体 表 面 积 与 它 和 太 阳 间 距 的 平 方 成 正 比 光 球 区 域 发 出 的 能 量 约 为 4 瓦 平 方 米 当 太 阳 光 到 达 地 球 轨 道 的 时 候 单 位 时 间 单 位 面 积 接 收 到 的 能 量 下 降 到 了 约 瓦 平 方 米 在 日 地 平 均 距 离 处 与 太 阳 光 束 方 向 垂 直 的 单 位 面 积 上 单 位 时 间 内 所 接 收 到 的 太 阳 总 辐 射 能 被 称 作 太 阳 常 数 地 球 是 拦 截 太 阳 能 量 的 一 个 大 球 体 想 象 下 面 的 情 景 在 一 个 大 而 暗 的 房 间 里 从 一 侧 向 位 于 另 一 侧 的 一 个 小 球 体 例 如 地 球 仪 射 出 一 道 亮 光 球 体 后 面 就 会 形 成 一 个 圆 形 的 阴 影 其 半 径 与 球 体 的 半 径 相 等 阴 影 面 积 与 目 标 球 体 的 大 小 相 关 代 表 的 被 球 体 截 获 的 入 射 光 的 比 例 如 果 把 地 球 看 做 是 目 标 球 体 那 么 地 球 接 收 太 阳 光 的 区 域 面 积 可 以 用 来 计 算 其 中 为 地 球 的 半 径 实 际 上 如 果 考 虑 地 球 表 面 大 气 层 的 厚 度 此 处 的 要 比 地 球 半 径 稍 大 一 点 大 气 层 的 厚 度 约 为 地 球 半 径 的 到 达 地 球 的 太 阳 光 的 大 约 被 反 射 到 太 空 包 括 了 被 大 气 层 反 射 被 云 层 反 射 和 被 地 球 表 面 的 明 亮 部 分 反 射 其 余 的 能 量 被 大 气 海 洋 和 地 表 吸 收 为 光 合 作 用 水 分 蒸 发 大 气 运 动 等 提 供 能 量 为 我 们 的 星 球 提 供 更 适 于 生 存 的 环 境 地 球 吸 收 的 能 量 在 其 总 表 面 积 上 进 行 分 配 在 单 位 时 间 内 地 球 单 位 表 面 积 所 接 收 的 能 量 只 相 当 于 地 球 单 位 投 影 面 积 上 所 截 获 的 太 阳 能 量 的 四 分 之 一 与 太 阳 光 方 向 垂 直 的 地 球 投 影 面 积 是 地 球 总 表 面 积 的 四 分 之 一 考 虑 到 有 的 入 射 光 被 反 射 回 了 宇 宙 空 间 地 球 表 面 单 位 面 积 吸 收 的 能 量 约 为 瓦 平 方 米 地 球 每 年 吸 收 的 太 阳 能 总 量 是 万 夸 特 相 比 之 下 年 全 球 消 费 的 总 能 量 是 夸 特 (" %1 ".#%& #"2 &!"! %!#"( 2 只 比 地 球 吸 收 太 阳 能 总 量 的 万 分 之 一 高 一 点 框 列 出 了 相 关 的 详 细 计 算 步 骤

68 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 框 太 阳 常 数 是 指 在 日 地 平 均 距 离 处 与 太 阳 光 束 方 向 垂 直 的 单 位 面 积 上 单 位 时 间 所 接 收 到 的 太 阳 辐 射 能 地 球 接 收 太 阳 能 的 总 功 率 地 球 吸 收 太 阳 能 的 总 功 率 瓦 平 方 米 米 瓦 平 方 米 瓦 瓦 能 量 在 整 个 地 表 平 均 分 配 后 地 球 单 位 表 面 积 吸 收 的 功 率 地 球 每 秒 吸 收 的 能 量 地 球 每 年 吸 收 的 能 量 平 方 米 平 方 米 瓦 平 方 米 焦 秒 瓦 秒 年 瓦 秒 焦 英 热 单 位 地 球 每 年 单 位 面 积 吸 收 的 能 量 英 热 单 位 平 方 米 英 热 单 位 平 方 米 正 如 上 面 所 说 到 达 地 球 的 太 阳 能 有 被 吸 收 其 余 的 被 反 射 回 太 空 在 被 吸 收 的 这 中 有 被 大 气 吸 收 包 括 水 汽 臭 氧 层 尘 埃 云 层 等 对 太 阳 能 的 吸 收 另 外 的 则 是 被 地 表 吸 收 在 地 表 吸 收 的 能 量 中 大 约 有 相 当 于 太 阳 入 射 总 能 量 的 用 于 水 分 蒸 发 主 要 用 于 海 洋 的 水 分 蒸 发 另 外 的 有 的 被 转 化 为 了 热 能 有 的 以 红 外 辐 射 的 形 式 释 放 图 描 述 了 地 球 的 辐 射 平 衡 的 全 过 程 每 年 大 约 有 4 英 热 单 位 的 太 阳 入 射 能 量 被 用 作 蒸 发 水 分 主 要 用 于

69 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 图 地 球 的 辐 射 平 衡 ('%# 海 洋 水 分 的 蒸 发 如 图 所 示 这 部 分 能 量 占 太 阳 入 射 能 量 的 地 球 吸 收 能 量 的 水 的 形 态 改 变 需 要 的 能 量 要 将 -1 液 态 水 转 化 为 水 蒸 气 需 要 消 耗 近 4 焦 耳 或 4 英 热 单 位 的 能 量 可 以 估 算 每 年 由 太 阳 辐 射 造 成 的 全 球 水 分 蒸 发 的 总 量 约 为 4 千 克 全 球 平 均 蒸 发 量 大 约 为 每 平 方 米 -1 全 球 的 年 蒸 发 量 应 该 与 全 球 年 降 雨 和 降 雪 总 量 大 致 持 平 这 表 明 全 球 年 均 降 水 量 应 该 为 厘 米 或 英 寸 显 然 地 球 上 有 很 多 地 方 是 不 下 雨 的 比 如 沙 漠 地 带 高 纬 度 地 区 的 降 水 量 也 极 少 主 要 的 降 水 形 式 是 降 雪 相 比 之 下 美 国 东 北 部 的 年 均 降 水 量 是 英 寸 美 国 西 南 沙 漠 地 区 是 英 寸 表 列 出 了 全 球 部 分 地 区 的 年 均 降 水 量 表 全 球 部 分 地 区 的 平 均 温 度 和 降 水 量 地 区 年 平 均 温 度 / 年 平 均 降 水 量 & 美 国 巴 罗 > 索 马 里 柏 培 拉 > 阿 根 廷 布 宜 诺 斯 艾 利 斯 > 印 度 加 尔 各 答 > 澳 大 利 亚 达 尔 文 > 美 国 丹 佛 > 英 国 伦 敦 > 美 国 洛 杉 矶 > 墨 西 哥 蒙 特 雷 >

70 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 地 球 上 某 个 区 域 吸 收 的 太 阳 能 多 少 取 决 于 纬 度 和 时 间 这 两 个 因 素 综 合 决 定 了 一 天 中 的 太 阳 高 度 太 阳 高 度 是 决 定 地 表 单 位 面 积 接 收 太 阳 辐 射 量 的 关 键 因 素 由 于 云 对 太 阳 辐 射 的 反 射 作 用 云 量 也 会 影 响 到 达 地 表 的 太 阳 辐 射 的 多 少 美 国 东 北 部 地 区 接 收 的 太 阳 辐 射 在 月 时 最 低 每 天 4 英 热 单 位 平 方 米 在 月 时 最 高 值 每 天 4 英 热 单 位 平 方 米 美 国 西 南 地 区 接 收 的 太 阳 辐 射 在 月 达 到 最 低 值 每 天 4 英 热 单 位 平 方 米 在 月 时 达 到 最 高 值 每 天 4 英 热 单 位 平 方 米 <!. " % 和 0$' 3 $& 和, %% 就 单 位 面 积 上 接 收 的 太 阳 辐 射 的 年 均 值 而 言 美 国 东 北 部 是 4 英 热 单 位 平 方 米 要 比 西 南 地 区 的 4 英 热 单 位 平 方 米 少 <!. " % 和 0$' 3 $& 和, %% 如 前 所 述 美 国 每 年 消 耗 约 夸 特 4 英 热 单 位 的 能 量 美 国 人 口 为 相 当 于 每 人 每 年 消 费 4, $ 的 能 量 假 设 以 的 效 率 利 用 太 阳 能 以 满 足 美 国 的 能 量 需 求 我 们 需 要 多 少 土 地 呢 对 美 国 东 北 部 来 说 答 案 是 人 均 4 平 方 米 或 英 亩 英 亩 4 平 方 米 对 西 南 地 区 来 说 需 要 人 均 4 平 方 米 或 英 亩 结 束 语 在 这 一 章 中 我 们 介 绍 了 很 多 物 理 量 力 速 度 加 速 度 等 属 于 矢 量 要 表 示 这 些 量 我 们 不 仅 需 要 定 义 它 们 的 大 小 还 要 定 义 它 们 的 方 向 而 质 量 能 量 功 功 率 等 属 于 标 量 我 们 只 需 要 用 合 适 的 数 字 和 单 位 定 义 它 们 的 大 小 在 国 际 单 位 制 中 长 度 的 单 位 是 米 质 量 的 单 位 是 千 克 时 间 的 单 位 是 秒 力 的 单 位 是 牛 顿 能 量 和 功 的 单 位 是 焦 耳 功 率 的 单 位 是 瓦 特 大 多 数 科 学 研 究 中 使 用 的 都 是 国 际 单 位 制 而 在 工 程 上 使 用 的 单 位 则 比 较 混 杂 在 进 行 相 关 的 计 算 时 应 当 注 意 这 些 不 同 的 单 位 本 章 关 注 的 核 心 是 能 量 商 品 能 源 最 常 用 的 单 位 是 英 热 单 位, $ 然 而 以, $ 为 单 位 来 衡 量 全 球 或 某 个 国 家 的 能 源 总 量 很 不 方 便 在 这 种 情 况 下 较 常 用 的 单 位 是 夸 特 年 美 国 的 能 源 消 费 总 量 是 夸 特 相 当 于 人 均 4, $ 天 然 气 通 常 以 撒 姆, $ 为 单 位 电 能 则 是 使 用 千 瓦 时 - 定 义 为 千 瓦 功 率 小 时 消 耗 的 能 量 功 率 描 述 的 是 能 量 的 供 应 效 率 其 国 际 单 位 制 单 位 是 5 大 多 数 情 况 下 引 擎 的 功 率 以 马 力 为 单 位 譬 如 汽 车 发 动 机 马 力 - 原 油 以 桶 来 计 量 桶 加 仑 号 供 暖 石 油 和 无 铅 汽 油 以 加 仑 计 天 然 气 则 以, $, $ 英 热 单 位 撒 姆 计 表 列 出 了 这 些 能 源 在 年 月 日 和 月 日 的 现 货 价 格 为 了 便 于 比 较 表 中 的 单 位 统 一 为 美 元 英 热 单 位

71 第 章 什 么 是 能 量 我 们 如 何 度 量 能 量 表 能 源 市 场 现 货 价 格 价 格 美 元 交 易 单 位 价 格 美 元 英 热 单 位 商 品 出 处 原 油 库 欣 号 取 暖 油 纽 约 银 行 天 然 气 8 "% $+ 电 中 哥 伦 比 亚 日 高 峰 号 取 原 油 暖 油 纽 约 价 库 欣 银 行 天 然 气 8 "% $+ 电 中 哥 伦 比 亚 日 高 峰 单 位 美 元 桶 美 元 加 仑 美 元 英 热 单 位 美 元 兆 瓦 时 美 元 英 热 单 位 美 元 英 热 单 位 美 元 英 热 单 位 美 元 英 热 单 位 来 源!""#$%&''! $#% "$%($()$# )$()$% "() ($()!* ($ 年 月 日 峰 值 为 美 元 年 月 日 峰 值 为 美 元 年 月 日 峰 值 为 美 元 注 释 "# 这 里 的 卡 指 的 是 传 统 的 物 理 单 位 卡 定 义 为 / 时 使 克 水 温 度 升 高 / 所 需 的 能 量 这 经 常 与 计 算 食 物 能 量 时 所 用 的 单 位 也 称 作 卡 卡 路 里 相 混 淆 要 清 楚 食 物 中 的 卡 路 里 实 际 上 相 当 于 物 理 上 的 千 卡 参 考 文 献

72 第 章 木 材 光 合 作 用 与 碳 循 环 引 言 如 前 所 述 木 材 在 人 类 文 明 进 程 中 发 挥 了 很 重 要 的 作 用 它 不 仅 是 重 要 的 能 源 来 源 在 许 多 实 际 应 用 中 也 是 重 要 的 原 材 料 如 建 筑 物 桥 梁 轮 船 敞 篷 马 车 和 运 货 马 车 等 轮 式 车 辆 帆 船 桅 杆 甚 至 一 些 早 期 的 铁 路 轨 道 在 进 入 工 业 化 前 的 现 代 社 会 中 木 材 最 重 要 的 用 途 是 用 来 生 产 木 炭 在 铜 铁 锡 等 金 属 的 冶 炼 过 程 中 需 要 消 耗 大 量 木 炭 木 炭 在 世 界 的 大 部 分 地 区 一 直 享 有 这 个 地 位 直 到 年 亚 伯 拉 罕 达 比 2+% & %+ 在 英 国 成 功 地 开 发 出 了 其 替 代 品 由 煤 炭 生 产 的 焦 炭 达 比 的 创 新 之 处 是 开 发 了 去 除 煤 炭 中 比 如 硫 等 杂 质 的 方 法 否 则 杂 质 会 影 响 金 属 的 冶 炼 过 程 然 而 如 第 章 所 述 英 国 和 欧 洲 大 陆 大 部 分 地 区 的 森 林 资 源 在 当 时 就 已 经 被 基 本 耗 尽 木 材 资 源 极 度 短 缺 木 材 所 含 能 量 的 最 终 来 源 是 太 阳 光 我 们 在 节 中 将 讨 论 绿 色 植 物 通 过 光 合 作 用 吸 收 太 阳 光 的 能 量 使 得 大 气 中 以 3 这 个 低 能 量 形 式 储 存 的 碳 被 转 化 为 在 植 物 组 织 中 以 生 物 质 形 态 存 在 的 高 能 量 形 式 的 碳 碳 在 自 然 界 中 以 多 种 化 学 形 式 存 在 其 化 合 价 态 从 甲 烷 8 中 高 还 原 态 的 碳 到 3 中 高 氧 化 态 的 碳 之 间 变 化 计 算 在 一 个 特 定 化 合 物 中 碳 的 价 态 有 个 小 窍 门 将 化 合 物 中 氢 原 子 的 价 态 指 定 为? 氧 原 子 的 价 态 为 如 果 化 合 物 是 电 中 性 的 如 3 和 8 则 碳 原 子 的 价 态 必 须 保 证 该 化 合 物 中 所 有 原 子 的 价 态 相 加 等 于 所 以 8 中 碳 原 子 的 价 态 是 3 中 碳 原 子 的 价 态 是? 框 计 算 在 8 生 物 质 83 和 8 3 海 洋 中 碳 元 素 的 主 要 形 式 中 碳 元 素 的 价 态 解 设 碳 元 素 的 价 态 为 * 8*?? * 83*??? * 3*? *? 8 3 *??? *? 是 由 于 8 3 带 个 负 电 荷

73 第 章 木 材 光 合 作 用 与 碳 循 环 化 合 物 中 碳 的 价 态 如 果 是 负 数 就 称 作 被 还 原 具 有 正 氧 化 数 的 元 素 则 称 作 被 氧 化 在 一 个 特 定 的 化 合 物 中 元 素 的 不 同 价 态 取 决 于 将 原 子 结 合 在 一 起 的 静 电 力 8 中 的 碳 原 子 通 过 从 相 邻 的 氢 原 子 中 借 来 电 子 以 达 到 稳 定 因 此 按 照 氧 化 态 定 义 的 惯 例 我 们 可 以 认 为 8 中 的 碳 原 子 相 当 于 带 有 的 静 电 荷 而 周 围 的 氢 原 子 则 带 有 暂 时 的 正 电 荷 3 中 的 碳 原 子 给 每 个 氧 原 子 各 两 个 电 子 即 带 有? 的 静 电 荷 其 氧 化 态 为? 带 正 电 的 碳 原 子 和 相 邻 带 负 电 的 氧 原 子 间 的 相 互 作 用 产 生 的 静 电 力 使 得 3 分 子 稳 定 在 节 中 将 介 绍 全 球 的 碳 循 环 碳 循 环 包 括 了 一 系 列 复 杂 的 过 程 并 最 终 决 定 了 大 气 中 3 的 浓 度 地 球 上 还 原 态 碳 的 大 部 分 都 储 存 于 地 下 它 们 是 通 过 几 百 万 年 来 陆 地 和 海 洋 上 的 光 合 作 用 而 形 成 随 后 被 埋 藏 于 沉 积 层 中 如 第 章 所 述 由 于 那 些 与 板 块 运 动 相 关 的 地 质 过 程 的 作 用 地 表 物 质 进 行 着 缓 慢 而 持 续 的 循 环 过 程 沉 积 层 中 的 碳 最 终 还 会 回 到 大 气 中 在 地 球 的 历 史 长 河 中 碳 原 子 已 经 在 沉 积 层 和 生 物 圈 土 壤 大 气 海 洋 这 个 系 统 之 间 平 均 循 环 了 次 在 自 然 条 件 下 沉 积 层 的 隆 起 即 升 到 表 面 或 下 降 即 降 到 地 幔 以 下 都 有 可 能 会 造 成 其 中 的 碳 回 到 大 气 中 在 后 一 种 情 况 下 存 在 于 沉 积 层 中 的 碳 被 加 热 以 温 泉 或 火 山 成 分 回 到 大 气 中 开 采 储 存 于 地 表 下 的 煤 炭 石 油 和 天 然 气 等 资 源 会 加 快 碳 从 沉 积 层 向 大 气 的 转 移 速 度 因 此 人 类 已 成 为 影 响 全 球 碳 循 环 的 主 要 因 素 大 气 中 3 浓 度 的 快 速 上 升 也 就 不 足 为 奇 了 这 一 变 化 将 导 致 海 洋 及 全 球 气 候 系 统 的 物 理 和 化 学 状 态 的 变 化 在 节 中 我 们 将 对 本 章 进 行 总 结 光 合 作 用 吸 收 太 阳 能 储 存 在 木 材 中 的 能 量 的 最 终 来 源 是 太 阳 光 合 作 用 是 指 绿 色 植 物 通 过 吸 收 太 阳 光 将 大 气 中 的 二 氧 化 碳 3 和 水 83 转 化 为 植 物 中 的 有 机 物 并 释 放 出 氧 气 3 的 过 程 总 反 应 方 程 式 可 以 写 成 太 阳 光? 3?8 3 83?3 式 中 83 指 植 物 中 的 碳 水 化 合 物 光 合 作 用 不 是 简 单 的 一 步 反 应 而 是 一 个 复 杂 的 生 化 过 程 在 单 个 3 分 子 转 化 为 碳 水 化 合 物 之 前 要 吸 收 个 光 子 光 子 是 光 的 基 本 单 位 通 过 光 合 作 用 将 太 阳 能 转 化 为 化 学 能 与 前 面 讨 论 过 的 动 能 转 化 为 势 能 相 类 似 比 如 抛 球 向 上 升 当 球 达 到 运 动 的 最 高 点 时 最 初 储 存 的 动 能 全 部 转 化 为 势 能 当 它 回 到 地 面 时 大 部 分 的 势 能 又 再 次 转 化 为 动 能 对 于 光 合 作 用 也 是 同 样 的 式 吸 收 的 一 部 分 太 阳 能 转 化 为 化 学 势 能 化 学 势 能 最 初 以 碳 水 化 合 物 的 形 式 被 储 存 当 这 些 分 子 与 氧 气 反 应 时 又 会 释 放 能 量 相 当 于 最 初 光 合 作 用 的 逆 反 应 逆 反 应 过 程 可 以 总 结 为 83?3 3?83? 能 量 主 要 是 热 能

74 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 我 们 吃 的 食 物 都 直 接 或 间 接 地 来 自 于 光 合 作 用 如 果 我 们 的 饮 食 偏 好 于 素 食 光 合 作 用 就 可 以 满 足 我 们 的 全 部 需 求 相 反 如 果 我 们 喜 欢 吃 肉 喝 牛 奶 或 食 用 奶 酪 那 么 我 们 就 必 须 依 靠 动 物 作 为 中 间 媒 介 由 于 这 些 动 物 也 需 要 食 物 因 此 我 们 对 于 一 级 光 合 作 用 的 需 求 相 应 地 就 增 加 了 食 物 中 的 化 学 势 能 在 式 所 示 的 氧 化 过 程 中 得 以 释 放 释 放 的 能 量 是 我 们 赖 以 生 存 的 基 础 为 我 们 在 日 常 生 活 中 从 事 各 种 工 作 提 供 了 能 量 为 了 氧 化 食 物 中 的 碳 我 们 需 要 吸 入 氧 气 氧 气 和 食 物 中 的 碳 水 化 合 物 反 应 即 式 的 左 边 部 分 同 时 我 们 呼 出 3 并 且 生 成 83 即 式 的 右 边 部 分 植 物 也 需 要 呼 吸 它 们 吸 入 氧 气 呼 出 3 来 满 足 它 们 对 于 能 量 的 需 求 为 了 生 存 它 们 必 须 将 光 合 作 用 的 最 初 产 物 转 化 为 其 他 的 化 合 物 比 如 构 成 树 木 的 木 质 结 构 的 那 些 化 合 物 它 们 需 要 将 自 身 的 温 度 保 持 在 一 个 可 以 接 受 的 水 平 主 要 是 通 过 蒸 发 水 分 来 降 温 同 时 它 们 必 须 通 过 根 系 从 土 壤 中 吸 收 营 养 物 质 和 水 分 来 满 足 它 们 对 于 必 需 元 素 比 如 氮 和 磷 的 需 求 在 健 康 的 生 态 系 统 中 只 有 一 小 部 分 的 太 阳 光 能 通 过 光 合 作 用 转 化 为 生 物 质 的 化 学 能 在 寒 冷 气 候 条 件 下 生 长 的 植 物 它 们 的 呼 吸 作 用 要 消 耗 掉 所 吸 收 太 阳 光 能 量 的 近 一 半 在 温 暖 气 候 中 生 长 的 植 物 为 了 生 存 和 茂 盛 其 呼 吸 作 用 消 耗 的 能 量 要 比 在 寒 冷 条 件 下 生 长 的 植 物 多 倍 将 总 生 产 力 和 净 生 产 力 进 行 区 分 是 非 常 重 要 的 初 级 总 生 产 力 66 是 指 将 3 和 83 转 化 为 生 物 质 所 利 用 的 太 阳 能 的 量 即 植 物 吸 收 太 阳 光 而 最 初 产 生 的 生 物 质 的 量 初 级 净 生 产 力 66 指 在 满 足 植 物 呼 吸 需 求 之 后 剩 余 有 机 物 的 量 表 将 全 球 一 些 重 要 生 态 系 统 的 平 均 66 的 估 计 值 进 行 了 总 结! - % 自 然 生 态 系 统 不 仅 包 括 植 物 还 包 括 细 菌 动 物 真 菌 和 其 他 生 物 种 群 如 异 养 生 物 它 们 也 需 要 食 物 由 作 为 初 级 生 产 者 的 植 物 为 它 们 提 供 生 长 所 需 的 营 养 物 如 果 考 虑 异 养 生 物 的 需 求 和 植 物 及 根 系 的 呼 吸 作 用 生 态 系 统 中 包 含 的 碳 的 净 含 量 被 称 为 生 态 系 统 的 净 生 产 力 (6 该 值 表 明 可 持 续 收 获 的 生 物 质 的 总 量 表 对 于 特 定 生 态 系 统 类 型 的 平 均 初 级 净 生 产 力 的 估 计 值 生 态 系 统 类 型 面 积 平 方 千 米 66 " 克 平 方 米 年 # 热 带 雨 林 热 带 季 雨 林 温 带 常 绿 林 温 带 落 叶 林 北 方 针 叶 林 热 带 稀 树 大 草 原 温 带 草 原 冻 原 沙 漠 和 半 沙 漠 耕 地 全 球 土 地

75 第 章 木 材 光 合 作 用 与 碳 循 环 如 上 所 述 在 人 类 历 史 的 很 长 一 段 时 期 里 木 材 是 人 们 做 饭 和 冬 季 取 暖 的 主 要 能 量 来 源 除 了 人 和 动 物 的 肌 肉 能 量 外 木 材 一 直 以 来 都 是 美 国 最 主 要 的 能 源 直 至 近 年 以 前 木 材 的 地 位 才 被 煤 炭 石 油 和 天 然 气 所 取 代 最 初 砍 伐 后 的 木 材 含 有 较 多 的 水 分 即 使 木 材 充 分 干 燥 其 水 分 含 量 仍 然 是 可 观 的 占 木 材 总 质 量 的 木 材 燃 烧 时 一 部 分 能 量 被 用 于 蒸 发 掉 剩 余 的 水 分 蒸 发 每 磅 水 需 要 消 耗 英 热 单 位 的 能 量 从 充 分 干 燥 的 木 材 中 可 获 得 的 能 量 大 约 为 每 磅, $ 或 者 英 热 单 位 千 克 硬 木 材 的 能 量 略 多 软 木 材 略 少 现 在 美 国 的 木 材 是 以 考 得 #% 为 单 位 出 售 一 标 准 考 得 相 当 于 44 立 方 英 尺 木 材 注 意 英 制 单 位 的 使 用 其 中 木 材 所 占 的 体 积 大 约 为 立 方 英 尺 剩 余 的 为 空 气 的 空 间 一 标 准 考 得 的 木 材 约 重 磅 或 者 公 吨 在 充 分 干 燥 后 一 考 得 木 材 所 含 能 量 约 为 4 到 4, $ 我 们 假 定 一 考 得 木 材 所 含 的 能 量 为 4, $ 历 史 数 据 显 示 年 新 英 格 兰 地 区 每 人 每 年 消 耗 的 木 材 约 为 考 得 转 换 为 能 量 单 位 约 为 每 人 每 年 4, $ 这 个 数 据 大 体 上 与 当 时 人 均 使 用 的 总 能 量 相 当 我 们 可 以 将 这 个 数 据 与 美 国 现 在 人 均 每 年 4 英 热 单 位 的 能 量 消 耗 量 进 行 比 较 现 在 的 人 均 能 量 消 耗 仅 为 年 新 英 格 兰 地 区 人 均 能 量 消 耗 量 的 三 倍 这 个 结 果 有 些 不 可 思 议 想 想 我 们 现 在 要 消 耗 多 少 能 量 来 用 于 发 电 汽 车 卡 车 轮 船 飞 机 及 进 行 其 他 经 济 组 成 部 分 的 活 动 虽 然 我 们 现 在 更 富 有 了 但 我 们 生 产 单 位 产 品 所 使 用 的 能 量 却 降 低 了 我 们 该 如 何 解 释 这 个 现 象 年 新 英 格 兰 地 区 所 消 耗 的 大 部 分 的 能 量 用 于 冬 季 取 暖 相 比 而 言 虽 然 现 在 的 冬 天 更 冷 但 是 现 在 的 住 宅 建 造 得 更 好 更 隔 热 另 外 年 新 英 格 兰 人 没 有 我 们 今 天 所 拥 有 的 高 效 供 暖 系 统 现 在 的 燃 气 或 燃 油 的 热 水 或 热 气 系 统 的 效 率 高 达 即 燃 料 燃 烧 所 释 放 能 量 的 用 于 向 室 内 传 热 在 年 新 英 格 兰 人 依 靠 明 火 这 使 得 木 材 燃 烧 释 放 的 大 部 分 能 量 被 浪 费 了 废 热 从 烟 囱 向 外 散 发 与 年 相 比 至 少 从 单 位 面 积 上 来 说 现 在 我 们 只 需 要 较 少 的 能 量 就 能 使 房 屋 保 温 但 是 现 在 我 们 在 许 多 方 面 的 能 量 使 用 都 增 加 了 比 如 交 通 而 且 这 些 新 增 的 能 量 利 用 方 式 极 大 地 影 响 了 人 们 在 世 纪 的 生 活 方 式 碳 约 占 木 材 干 重 的 一 半 哈 佛 森 林 通 过 光 合 作 用 吸 收 的 碳 量 约 为 每 年 每 英 亩 吨 #. 光 合 作 用 所 固 定 的 碳 中 只 有 约 留 在 了 森 林 中 即 66 约 为 66 的 约 一 半 的 66 被 储 存 在 地 面 以 上 的 生 物 质 中 其 余 的 则 储 存 在 以 根 部 为 主 的 地 面 以 下 的 生 物 质 中 #. 因 此 可 持 续 砍 伐 的 碳 量 为 每 年 每 英 亩 4 4 吨 碳 年 英 亩 吨 碳 年 英 亩 假 定 年 新 英 格 兰 森 林 的 66 与 目 前 哈 佛 森 林 的 66 相 等 那 么 每 年 需 要 砍 伐 英 亩 的 森 林 才 能 满 足 年 时 一 个 新 英 格 兰 人 的 木 材 需 求 如 果 我 们 用 木 材 替 代 化 石 燃 料 来 满 足 当 代 人 的 能 量 需 求 并 假 定 木 材 作 为 能 源 的 效 率 与 现 在 化 石 燃

76 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 料 的 使 用 效 率 相 同 那 么 每 人 需 要 近 英 亩 的 森 林 目 前 美 国 的 总 人 口 是 亿 那 么 每 年 就 需 要 砍 伐 超 过 亿 英 亩 的 森 林 假 定 66 与 哈 佛 森 林 的 相 同 美 国 国 土 总 面 积 仅 为 亿 英 亩 即 平 均 每 人 略 多 于 英 亩 当 然 当 今 现 代 社 会 一 些 功 能 是 不 能 以 木 材 能 源 来 提 供 的 比 如 卡 车 汽 车 或 者 飞 机 用 这 些 数 字 只 是 强 调 了 我 们 必 须 依 靠 除 木 材 外 的 其 他 能 源 才 能 满 足 当 前 的 能 源 需 求 比 如 煤 炭 石 油 天 然 气 及 核 能 碳 循 环 我 们 已 经 看 到 碳 在 木 材 及 其 他 生 物 质 的 生 产 中 占 有 很 重 要 的 作 用 3 为 光 合 作 用 提 供 原 料 碳 被 还 原 后 以 83 表 示 它 是 所 有 生 物 包 括 死 亡 的 最 主 要 的 组 成 成 分 碳 不 仅 是 大 气 和 生 物 最 重 要 的 组 成 成 分 它 也 是 土 壤 海 洋 及 海 底 沉 积 层 的 重 要 成 分 大 气 中 的 碳 含 量 与 陆 地 上 所 有 动 植 物 结 构 组 织 中 的 碳 含 量 成 正 比 植 物 中 的 碳 主 要 存 在 于 构 成 树 干 和 树 枝 的 纤 维 素 和 木 质 素 中 土 壤 中 的 碳 含 量 约 为 陆 地 所 有 生 物 中 碳 含 量 的 倍 我 们 将 地 球 上 所 有 生 物 的 总 和 称 为 生 物 圈 尽 管 海 洋 的 光 合 作 用 速 率 与 陆 地 的 光 合 作 用 速 率 相 当 但 是 通 过 光 合 作 用 在 海 洋 中 储 存 的 生 物 质 量 要 远 小 于 陆 地 浮 游 植 物 是 海 洋 食 物 链 的 基 础 它 们 的 寿 命 通 常 仅 有 几 天 但 是 陆 地 植 物 的 寿 命 有 几 个 月 甚 至 几 个 世 纪 比 如 上 千 岁 的 加 利 福 尼 亚 红 杉 尽 管 海 洋 中 有 机 物 的 浓 度 很 低 但 海 洋 中 有 机 物 的 总 量 却 远 高 于 陆 地 是 大 气 生 物 圈 及 土 壤 系 统 总 和 的 倍 碳 在 海 洋 中 主 要 以 无 机 物 形 式 存 在 碳 溶 解 在 海 水 中 首 先 转 化 为 8 3 沉 积 层 中 储 存 的 碳 是 整 个 大 气 生 物 圈 土 壤 及 海 洋 系 统 总 和 的 倍 碳 在 地 球 不 同 介 质 中 的 储 量 如 图 所 示 图 中 的 数 据 是 在 未 受 人 为 扰 动 的 正 常 自 然 条 件 下 碳 在 各 个 介 质 的 分 布 因 此 图 中 显 示 的 大 气 中 3 浓 度 是 几 百 年 前 的 情 况 然 而 在 近 几 百 年 来 大 气 中 3 的 浓 度 在 持 续 地 增 长 从 & 增 长 了 到 目 前 的 & 3 的 浓 度 通 常 以 3 分 子 数 在 总 空 气 分 子 数 中 所 占 的 比 例 表 示 空 气 主 要 是 氧 气 和 氮 气 不 包 括 含 量 多 变 的 83 分 子 人 为 燃 烧 煤 炭 石 油 天 然 气 等 化 石 燃 料 而 排 放 的 3 导 致 了 大 气 中 3 浓 度 的 持 续 增 长 图 中 连 接 各 介 质 的 箭 头 反 映 了 碳 在 各 介 质 间 的 转 移 速 率 这 些 速 率 不 包 括 近 期 的 人 为 干 扰 我 们 可 以 利 用 碳 进 入 和 离 开 某 个 介 质 的 速 率 来 估 算 碳 在 该 介 质 中 的 停 留 时 间 以 计 算 碳 在 陆 地 生 物 圈 的 停 留 时 间 为 例 根 据 图 的 数 据 陆 地 生 物 圈 中 储 存 了 4 吨 碳 净 光 合 作 用 速 率 为 每 年 4 吨 碳 如 果 只 考 虑 光 合 作 用 向 生 物 圈 输 入 碳 而 忽 略 生 物 圈 向 土 壤 输 出 碳 那 么 填 满 生 物 圈 需 要 多 长 时 间 答 案 是 年 如 果 我 们 忽 略 光 合 作 用 只 考 虑 生 物 圈 向 土 壤 的 输 出 我 们 也 会 得 到 相 同 的 答 案

77 第 章 木 材 光 合 作 用 与 碳 循 环 图 全 球 碳 循 环 模 型 介 质 储 量 的 单 位 是 吨 碳 碳 转 移 速 率 的 单 位 是 每 年 吨 碳 在 沉 积 层 以 3 和 有 机 物 的 形 式 存 在 稳 定 状 态 下 的 海 洋 会 有 小 部 分 的 3 释 放 这 部 分 的 碳 源 来 自 于 地 壳 岩 石 的 风 化 ('%# 按 照 这 种 介 质 的 容 量 除 以 输 入 或 输 出 速 率 的 方 法 计 算 出 了 填 满 某 个 介 质 的 估 计 时 间 我 们 刚 才 计 算 出 的 碳 在 陆 地 生 物 圈 的 停 留 时 间 为 年 这 个 数 值 很 好 地 估 计 了 地 球 上 树 木 的 平 均 寿 命 碳 在 海 洋 整 个 大 气 生 物 圈 土 壤 海 洋 系 统 和 沉 积 层 中 停 留 时 间 计 算 过 程 见 框 如 框 所 示 沉 积 层 中 碳 的 停 留 时 间 以 百 万 年 计 向 沉 积 层 中 输 入 的 碳 中 有 一 半 是 有 机 物 输 入 的 速 率 大 约 为 每 年 亿 吨 另 一 半 为 石 灰 质 贝 壳 即 3 然 而 沉 积 层 仅 仅 是 暂 时 储 存 碳 的 介 质 否 则 全 部 或 者 接 近 全 部 的 碳 最 终 都 会 储 存 在 沉 积 层 中 那 么 支 撑 全 球 生 命 系 统 的 碳 将 会 严 重 不 足 然 而 生 命 已 经 在 地 球 上 存 在 了 近 亿 年 得 益 于 板 块 运 动 的 作 用 沉 积 层 中 的 碳 将 循 环 回 到 大 气 层 中 沉 积 层 会 最 终 隆 起 风 化 或 者 向 下 进 入 地 幔 后 一 种 情 况 下 沉 积 层 中 的 碳 被 加 热 最 终 将 成 为 火 山 和 温 泉 的 组 成 成 分 回 到 大 气 中 假 设 在 地 球 亿 年 的 历 史 中 碳 循 环 都 按 目 前 的 状 态 运 行 那 么 在 整 个 地 球 历 史 过 程 中 平 均 每 个 碳 原 子 已 经 从 沉 积 层 向 流 动 性 更 强 的 其 他 介 质 即 大 气 生 物 圈 土 壤 和 海 洋 循 环 了 次 以 上

78 图 美 国 夏 威 夷 的 $" 0# 观 测 站 大 气 3 浓 度 的 月 平 均 值 红 线 黑 线 表 示 季 节 修 正 后 的 数 据 %'"# 1#* 1& 11 % " #$ $&'# &'% &+ % 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 框 碳 在 不 同 的 储 存 介 质 中 的 生 命 周 期 土 地 生 物 圈 海 洋 + + 大 气 ) 生 物 圈 ) 土 壤 ) 海 洋 总 系 统 沉 积 层 储 量 吨 流 通 吨 年 4 年 4 年 储 量 吨 流 通 吨 年?? 4 年?4 年 +????? 4 年 4 年 + 4 年 4 4 年 开 采 煤 矿 石 油 和 天 然 气 相 当 于 人 为 地 加 快 了 碳 从 沉 积 层 向 大 气 的 转 移 速 率 我 们 用 下 面 的 讨 论 来 证 实 这 种 影 响 的 程 度 在 全 球 范 围 内 目 前 化 石 燃 料 的 燃 烧 每 年 向 大 气 ) 海 洋 ) 生 物 圈 ) 土 壤 系 统 贡 献 亿 吨 碳 也 就 是 说 由 于 人 类 活 动 碳 从 沉 积 层 向 大 气 的 转 移 速 率 比 自 然 条 件 下 加 快 了 倍 因 此 大 气 3 浓 度 的 快 速 上 升 也 就 不 足 为 奇 目 前 大 气 中 3 浓 度 至 少 要 高 于 过 去 几 百 万 年 中 任 一 时 刻 的 大 气 3 浓 度 过 去 年 大 气 3 浓 度 的 增 长 趋 势 如 图 所 示 通 过 对 南 极 冰 心 中 储 存 的 气 体 进 行 分 析 可 以 得 到 过 去 年 间 3 浓 度 的 变 化 如 图 所 示

79 第 章 木 材 光 合 作 用 与 碳 循 环 图 追 溯 到 前 的 3 记 录 记 录 结 果 来 自 于 三 个 南 极 冰 核 数 据 的 综 合 结 果 #& 黑 色 # #- 蓝 色 和 '#% #& 浅 绿! 1 " ' % 等 化 石 燃 料 是 几 百 万 年 以 来 光 合 作 用 所 吸 收 的 太 阳 能 考 虑 到 我 们 对 于 化 石 燃 料 的 依 赖 当 前 大 气 3 浓 度 上 升 的 趋 势 不 太 可 能 在 近 期 内 得 到 改 变 由 于 目 前 人 类 对 全 球 碳 循 环 产 生 的 巨 大 影 响 才 引 起 了 人 们 对 人 为 导 致 气 候 变 化 的 担 心 结 束 语 在 人 类 历 史 的 很 长 时 期 内 是 否 有 充 足 的 木 材 对 于 社 会 的 兴 衰 有 着 至 关 重 要 的 作 用 木 材 在 当 时 的 地 位 与 石 油 在 现 代 社 会 中 的 地 位 相 当 生 物 质 尤 其 是 木 材 被 看 作 是 捕 集 和 储 存 可 供 未 来 使 用 的 太 阳 能 的 最 有 效 的 方 式 但 是 在 特 定 的 生 态 系 统 中 仅 有 一 小 部 分 的 太 阳 能 被 吸 收 并 转 化 为 生 物 质 植 物 和 动 物 需 要 呼 吸 它 们 需 要 能 量 来 完 成 自 身 生 命 系 统 的 一 些 重 要 功 能 光 合 作 用 将 3 转 化 成 更 高 能 态 的 有 机 物 即 66 再 通 过 有 机 碳 的 氧 化 提 供 能 量 在 考 虑 呼 吸 作 用 后 仍 存 在 于 生 态 系 统 中 的 有 机 碳 被 称 作 66 生 态 系 统 的 66 平 均 值 可 高 达 如 热 带 雨 林 的 克 平 方 米 也 可 低 至 如 沙 漠 及 半 沙 漠 环 境 的 克 平 方 米 表 对 此 进 行 了 总 结 世 纪 末 期 之 前 木 材 一 直 是 美 国 最 主 要 的 能 源 从 新 英 格 兰 地 区 森 林 中 每 年 收 获 的 能 量 大 约 是 每 英 亩 4 英 热 单 位 即 吨 木 材 每 吨 的 能 量 为 4 英 热 单 位 假 定 在 可 持 续 的 不 耗 尽 森 林 资 源 的 条 件 下 每 年 要 砍 伐 约 英 亩 森 林 才 能 满 足 一 个 普 通 新 英 格 兰 人 在 年 的 年 均 能 量 需 求 为 满 足 美 国 目 前 亿 人 口 在 当 前 能 量 消 耗 速 率 下 的 全 部 能 量 需 求 在 假 定 森 林 的 66 与 哈 佛 森 林 相 同 的 条 件 下 每 年 需 要 亿 英 亩 森 林 的 能 量 供 应 这 个 面 积 接 近 美 国 可 利 用 土 地 总 面 积 亿 英 亩 的 倍 况 且 不 是 所 有 的 土 地 的 66 值 都 能 达 到 哈 佛 森 林 的 水 平 如 美 国 西 部 和 西 南 部 大 部 分 地 区 因 为 缺 乏 灌 溉 都 是 66 值 较 低

80 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 的 沙 漠 或 半 沙 漠 从 原 则 上 讲 我 们 可 以 通 过 燃 烧 木 材 或 其 他 生 物 质 来 发 电 以 满 足 我 们 对 电 力 的 需 求 而 且 木 材 可 以 用 来 生 产 燃 料 比 如 乙 醇 至 少 在 交 通 工 具 上 可 以 部 分 地 代 替 石 油 但 是 这 样 会 极 大 地 降 低 能 源 利 用 效 率 对 于 生 物 质 生 产 的 需 求 也 会 相 应 地 增 加 现 在 美 国 的 经 济 主 要 是 由 煤 炭 石 油 和 天 然 气 等 化 石 燃 料 的 能 量 所 驱 动 其 他 能 量 来 源 如 核 能 水 能 和 风 能 的 贡 献 主 要 是 用 来 发 电 在 开 采 化 石 燃 料 时 我 们 开 发 的 是 生 物 圈 百 万 年 来 储 存 的 太 阳 能 这 样 做 大 大 加 快 了 碳 从 沉 积 层 向 大 气 的 转 移 速 率 目 前 的 情 况 是 加 快 了 倍 以 上 如 图 所 示 目 前 大 气 中 3 的 浓 度 正 在 快 速 地 增 长 增 长 速 率 比 过 去 年 间 的 任 何 时 期 都 快 而 且 这 个 趋 势 在 可 以 预 见 的 未 来 都 不 会 改 变 除 非 我 们 立 即 采 取 行 动 减 小 对 于 化 石 燃 料 的 依 赖 或 者 在 3 释 放 到 大 气 前 将 其 捕 集 并 储 存 在 某 种 长 期 的 介 质 中 比 如 深 海 和 沉 积 层 否 则 我 们 将 不 可 避 免 地 面 对 全 球 变 暖 的 挑 战 一 个 迥 异 的 全 球 气 候 将 为 人 类 未 来 的 繁 荣 发 展 带 来 极 大 的 不 确 定 性 参 考 文 献

81 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 引 言 年 到 年 间 全 球 商 品 能 源 的 消 耗 量 增 加 了 (2 在 此 期 间 煤 炭 占 总 能 源 的 比 例 基 本 保 持 在 略 低 于 的 水 平 而 石 油 所 占 的 比 例 则 略 微 有 所 降 低 从 年 的 降 到 了 年 的 (2 天 然 气 和 核 能 所 占 的 比 例 则 大 幅 度 增 加 天 然 气 从 年 的 上 升 到 年 的 核 能 所 占 比 例 则 从 年 的 上 升 到 (2 中 国 煤 炭 用 量 的 增 加 是 造 成 近 期 全 球 煤 炭 用 量 升 高 的 主 要 原 因 中 国 煤 炭 产 量 在 年 占 全 球 总 产 量 的 到 年 则 上 升 到 了 (2 在 同 段 时 间 里 世 界 经 济 合 作 与 发 展 组 织 简 称 3( 所 有 成 员 国 的 煤 炭 总 产 量 则 从 占 全 球 的 下 降 到 了 3( 是 由 全 球 最 发 达 的 个 经 济 体 所 组 成 的 政 治 集 团 它 不 包 括 前 苏 联 的 一 些 国 家 非 洲 拉 丁 美 洲 中 东 中 国 以 及 欧 洲 和 亚 洲 的 一 些 不 发 达 国 家 煤 炭 排 放 的 二 氧 化 碳 在 全 球 工 业 3 总 排 放 量 中 的 比 例 从 年 的 上 升 到 了 年 的 年 至 年 间 全 球 工 业 3 排 放 总 量 增 加 了 而 煤 炭 消 耗 量 的 增 加 是 造 成 3 排 放 增 加 的 主 要 原 因 石 油 占 全 球 化 石 燃 料 3 排 放 总 量 的 比 例 则 从 年 的 降 低 到 了 年 的 然 而 由 于 同 段 时 期 内 石 油 消 耗 量 的 增 加 石 油 产 生 的 3 排 放 量 则 增 加 了 (2 图 表 示 了 世 界 不 同 地 区 从 年 到 年 的 煤 炭 产 量 的 变 化 趋 势 图 表 示 的 是 不 同 国 家 及 地 区 的 煤 炭 产 量 在 年 和 年 占 全 球 总 量 的 比 例 中 国 的 煤 炭 产 量 和 消 耗 量 在 全 球 所 占 的 比 例 都 在 显 著 增 加 在 世 纪 年 代 末 中 国 和 美 国 煤 炭 生 产 速 率 大 致 相 等 但 现 在 中 国 是 美 国 的 倍 以 上 据 年 的 数 据 统 计 中 国 和 美 国 的 煤 炭 开 采 量 之 和 占 全 世 界 总 开 采 量 的 其 中 中 国 是 亿 吨 美 国 亿 吨 (2 在 现 有 的 消 费 水 平 下 美 国 的 煤 炭 可 开 采 量 即 在 现 有 技 术 条 件 下 已 探 明 并 可 开 采 的 量 足 够 使 用 几 百 年 中 国 的 煤 炭 可 开 采 量 比 美 国 要 稍 微 少 一 点 但 这 两 个 国 家 都 不 存 在 煤 炭 资 源 很 快 耗 尽 的 危 险 这 两 个 国 家 现 在 已 开 采 的 煤 炭 量 仅 占 其 可 采 储 量 的 除 了 中 国 和 美 国 像 俄 罗 斯 乌 克 兰 哈 萨 克 斯 坦 等 国 家 也 都 有

82 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 图 年 到 年 不 同 地 区 硬 煤 产 量 变 化 (2 图 年 以 及 年 不 同 地 区 硬 煤 产 量 所 占 比 例 丰 富 的 煤 炭 储 量 如 果 世 界 上 所 有 的 煤 炭 都 得 到 最 大 限 度 的 利 用 那 么 煤 炭 产 生 的 3 排 放 将 使 大 气 中 的 3 含 量 增 加 倍 甚 至 倍 以 上 在 这 种 情 况 下 大 气 中 3 浓 度 将 会 达 到 万 年 前 恐 龙 横 行 大 陆 以 来 就 从 未 出 现 过 的 高 值 据 估 计 全 球 煤 炭 可 开 采 量 为 百 万 吨 假 设 每 吨 煤 能 够 产 能 4 英 热 单 位 这 个 值 比 美 国 的 能 值 为 4 英 热 单 位 的 高 效 煤 要 低 但 比 中 国 4 英 热 单 位 的 能 值 要 高 经 过 计 算 可 以 得 出 全 球 煤 炭 总 共 可 以 产 能 4 英 热 单 位 或 4 夸 特 年 全 球 能 源 消 耗 为 夸 特 那 么 现 有 煤 炭

83 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 可 以 供 全 球 在 当 前 经 济 条 件 下 使 用 至 少 年 我 们 将 在 节 中 介 绍 煤 炭 的 起 源 种 类 以 及 不 同 种 类 煤 炭 的 能 值 在 节 中 我 们 将 简 单 介 绍 煤 炭 利 用 的 历 史 就 像 弗 里 兹 ;% 在 她 书 中 某 一 章 节 的 题 目 一 样 煤 炭 王 国 的 兴 衰 我 们 在 节 中 介 绍 煤 炭 使 用 过 程 中 对 环 境 造 成 的 影 响 并 在 节 中 作 一 总 结 不 同 种 类 煤 炭 的 来 源 及 能 值 世 界 上 绝 大 多 数 的 煤 炭 都 产 生 在 距 今 亿 年 前 的 石 炭 纪 时 代 那 个 时 代 的 气 候 条 件 与 距 今 几 百 万 年 前 的 更 新 世 全 新 世 时 代 差 不 多 也 就 是 说 石 炭 纪 时 代 的 气 候 主 要 是 由 间 歇 的 冰 川 期 与 温 暖 期 组 成 石 炭 纪 时 代 地 球 上 大 陆 的 分 布 却 与 现 在 截 然 不 同 现 在 的 南 美 洲 非 洲 印 度 澳 大 利 亚 南 极 洲 以 及 其 他 零 星 的 地 方 构 成 了 一 个 位 于 南 极 的 超 级 大 陆 冈 瓦 纳 大 陆 北 美 洲 欧 洲 亚 洲 大 部 分 地 区 和 印 度 尼 西 亚 则 位 于 赤 道 附 近 见 图 我 们 后 续 会 讲 到 这 样 的 板 块 构 造 决 定 了 现 代 大 部 分 煤 炭 资 源 的 分 布 所 在 煤 炭 中 的 能 源 来 自 于 石 炭 纪 时 代 的 植 物 所 吸 收 的 太 阳 能 这 些 植 物 在 当 时 主 要 生 长 在 热 带 和 亚 热 带 的 沿 海 地 区 最 有 可 能 的 生 长 地 是 潮 汐 滩 涂 等 环 境 里 弗 里 兹 向 我 们 描 绘 了 一 幅 当 时 的 假 想 场 景 一 棵 棵 奇 形 怪 状 的 参 天 大 树 它 们 足 有 英 尺 高 树 干 底 部 的 直 径 宽 达 英 尺 最 顶 端 枝 杈 上 的 狭 长 状 树 叶 长 达 一 码 树 干 上 布 满 了 美 丽 的 蜥 蜴 般 的 鳞 片 由 于 这 些 鳞 片 这 种 树 被 称 为 鳞 木 另 外 有 一 种 叫 做 封 印 木 的 大 树 它 们 在 树 干 顶 部 分 出 两 个 大 的 枝 杈 远 远 看 去 就 像 一 个 巨 大 的 双 头 怪 物 每 个 怪 物 的 头 上 都 布 满 了 带 状 的 叶 子 想 象 一 下 这 些 大 树 生 长 在 潮 湿 的 沼 泽 地 区 的 场 景 一 旦 它 们 枯 萎 就 被 浸 泡 在 了 水 里 缺 氧 的 水 中 环 境 使 得 它 们 的 腐 烂 过 程 变 缓 石 炭 纪 中 暖 期 与 冰 期 交 替 的 气 候 造 成 了 环 境 的 剧 烈 变 化 比 如 最 近 一 个 冰 河 时 期 的 海 平 面 高 度 要 比 现 在 低 米 这 些 植 物 被 埋 在 地 下 上 面 覆 盖 着 由 大 陆 岩 石 侵 蚀 产 生 的 沉 淀 物 当 气 候 温 暖 海 平 面 较 高 时 地 势 的 高 低 变 化 较 小 河 流 流 速 也 较 为 平 缓 当 冰 川 期 到 来 时 随 着 地 质 结 构 的 变 化 河 流 的 流 速 变 快 急 流 将 沿 海 沼 泽 中 早 期 形 成 的 大 量 陆 地 沉 积 物 带 入 海 洋 那 些 植 物 残 骸 由 此 被 埋 藏 于 海 底 的 沉 积 层 中 随 着 新 一 轮 温 暖 的 间 冰 期 的 到 来 海 平 面 又 一 次 上 升 新 的 沿 海 沼 泽 区 域 将 会 重 新 生 成 树 木 会 重 新 增 长 有 机 沉 淀 物 也 会 重 新 积 聚 在 几 百 万 年 的 时 间 内 这 个 过 程 将 会 重 复 多 次 发 生 这 段 历 史 被 反 映 在 煤 矿 的 形 态 上 现 在 发 现 的 多 数 煤 床 在 垂 直 方 向 上 都 是 分 散 式 分 布 的 其 厚 度 小 到 几 英 尺 大 到 英 尺 煤 床 与 煤 床 之 间 的 夹 层 往 往 矿 产 丰 富 但 有 机 物 质 贫 乏 地 壳 运 动 在 后 续 地 表 形 态 的 改 变 过 程 中 起 了 至 关 重 要 的 作 用 地 壳 运 动 把 地

84 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 球 表 面 的 物 质 带 到 了 地 球 深 处 而 山 脉 的 形 成 过 程 又 把 这 些 物 质 提 升 到 了 高 处 欧 洲 大 陆 板 块 与 北 美 大 陆 板 块 的 相 互 作 用 就 形 成 了 现 在 的 阿 巴 拉 契 亚 山 脉 刚 形 成 时 的 高 度 与 现 在 的 喜 马 拉 雅 山 一 样 随 着 时 间 的 推 移 山 脉 逐 渐 被 风 化 但 它 仍 然 保 存 着 世 界 上 最 丰 富 的 煤 炭 资 源 也 就 是 在 石 炭 纪 时 代 北 美 板 块 上 沿 海 地 区 生 长 的 那 些 植 物 的 残 留 物 对 煤 炭 形 成 造 成 重 大 影 响 的 类 似 地 质 变 化 也 同 样 发 生 在 煤 炭 储 量 丰 富 的 欧 洲 及 亚 洲 的 一 些 地 区 煤 炭 形 成 过 程 的 第 一 步 是 植 物 残 体 的 大 量 堆 积 而 形 成 泥 炭 在 沼 泽 的 缺 氧 环 境 中 各 种 细 菌 的 活 动 造 成 甲 烷 气 体 的 大 量 产 生 和 释 放 由 于 每 个 甲 烷 分 子 中 含 有 四 个 氢 原 子 和 一 个 碳 原 子 甲 烷 的 释 放 使 得 泥 炭 中 碳 的 相 对 含 量 增 加 泥 炭 是 一 种 密 度 小 含 水 量 极 高 的 物 质 每 形 成 米 厚 的 煤 层 需 要 约 米 或 米 厚 的 泥 炭 煤 层 与 其 上 沉 积 层 之 间 的 转 换 很 明 显 这 表 明 沼 泽 环 境 的 改 变 是 终 止 泥 炭 形 成 的 一 个 重 要 因 素 造 成 沼 泽 环 境 变 化 的 原 因 可 以 是 如 前 所 述 的 气 候 变 化 引 起 的 海 平 面 变 化 也 可 以 是 板 块 运 动 造 成 的 区 域 和 地 方 的 地 质 变 化 或 两 者 兼 而 有 之 由 于 上 层 沉 积 物 的 累 积 泥 炭 被 压 缩 由 于 缝 隙 中 的 水 分 被 挤 出 泥 炭 的 含 水 量 下 降 逐 渐 地 泥 炭 转 变 成 一 种 能 量 含 量 稍 高 的 物 质 我 们 称 之 为 劣 质 褐 煤 或 者 褐 煤 在 越 来 越 高 的 温 度 及 压 力 的 影 响 下 褐 煤 逐 渐 演 变 成 亚 烟 煤 然 后 形 成 烟 煤 最 后 形 成 高 品 质 的 无 烟 煤 在 这 一 过 程 中 煤 炭 的 含 碳 量 以 及 能 源 总 量 都 在 不 断 增 加 褐 煤 呈 棕 黑 色 含 水 率 较 高 大 约 为 每 吨 褐 煤 含 有 能 量 大 约 为 万 到 万 英 热 单 位 亚 烟 煤 呈 深 褐 色 或 黑 色 每 吨 产 能 大 约 万 万 英 热 单 位 这 些 都 是 去 除 了 水 分 及 灰 分 之 后 的 数 据 美 国 怀 俄 明 州 的 保 德 河 盆 地 就 是 美 国 比 较 大 的 亚 烟 煤 产 地 美 国 地 区 储 量 比 较 丰 富 的 是 烟 煤 它 的 含 水 率 低 于 每 吨 产 能 万 万 英 热 单 位 无 烟 煤 中 碳 的 含 量 最 丰 富 挥 发 性 气 体 较 少 含 水 率 低 于 每 吨 能 产 能 万 到 万 英 热 单 位 无 烟 煤 不 易 燃 但 一 旦 点 燃 就 会 释 放 出 大 量 能 量 并 且 产 烟 率 较 低 当 几 十 年 前 英 国 颁 布 法 令 禁 止 家 庭 使 用 煤 炭 作 为 燃 料 时 却 允 许 一 些 地 区 使 用 无 烟 燃 料 这 就 是 无 烟 煤 不 同 种 类 煤 炭 的 性 质 见 表 表 不 同 煤 种 的 性 质 不 同 煤 类 型 产 能 英 热 单 位 吨 湿 度 颜 色 褐 煤 棕 黑 色 亚 烟 煤 深 褐 色 或 黑 色 烟 煤 黑 色 无 烟 煤 黑 色 有 光 泽

85 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 煤 炭 使 用 的 历 史 我 们 比 较 熟 悉 煤 炭 在 推 动 英 国 的 现 代 工 业 化 过 程 中 所 起 的 重 要 作 用 这 个 过 程 始 于 年 托 马 斯 纽 科 门 将 一 台 大 规 模 的 完 全 以 煤 炭 为 燃 料 的 蒸 汽 机 放 在 达 德 利 伯 爵 的 煤 矿 中 使 用 但 鲜 为 人 知 的 是 煤 炭 早 在 年 前 就 为 中 国 工 业 的 发 展 贡 献 了 一 份 力 量 中 国 的 北 宋 时 期 始 于 公 元 年 赵 匡 胤 被 他 的 部 队 所 簇 拥 做 了 北 宋 第 一 代 皇 帝 北 宋 的 首 都 坐 落 在 大 运 河 与 黄 河 交 界 处 的 河 南 开 封 这 里 水 路 交 通 便 利 可 以 通 过 水 路 便 捷 地 从 北 方 输 送 食 品 和 材 料 费 正 清 ;!%+ "- 推 断 公 元 年 的 开 封 大 约 有 万 常 住 人 口 而 到 了 公 元 年 包 括 驻 扎 的 军 队 在 内 这 一 数 字 达 到 了 万 我 们 拿 欧 洲 的 米 兰 作 一 个 形 象 的 比 较 作 为 世 纪 欧 洲 最 繁 华 的 城 市 米 兰 当 时 的 人 口 数 量 是 万 左 右 而 伦 敦 在 公 元 年 的 人 口 数 量 才 不 到 万 如 前 所 述 在 人 类 的 历 史 过 程 中 来 自 木 材 的 木 炭 是 决 定 着 人 类 社 会 兴 衰 的 一 种 关 键 物 质 宋 朝 早 期 享 有 丰 富 的 铁 矿 和 木 材 资 源 对 这 些 资 源 的 利 用 开 创 了 一 个 繁 华 的 冶 金 时 代 到 了 公 元 年 该 地 区 的 木 材 资 源 大 量 减 少 然 而 中 国 的 手 工 艺 者 们 发 明 了 利 用 煤 炭 制 成 焦 炭 来 取 代 木 炭 作 为 冶 金 用 的 燃 料 而 这 一 技 术 要 比 英 国 的 亚 伯 拉 罕 达 比 的 发 明 早 上 年 费 正 清 ;!%+ "- 推 测 截 至 公 元 年 宋 朝 的 铁 匠 们 每 年 大 约 能 生 产 出 万 吨 生 铁 这 个 数 值 比 年 后 英 国 年 产 值 的 倍 还 要 多 罗 马 人 是 在 英 国 最 早 使 用 煤 炭 作 为 燃 料 的 通 过 引 用 圣 彼 得 法 师 写 的 英 国 历 史 弗 里 兹 ;% 说 明 了 在 公 元 世 纪 随 着 罗 马 帝 国 的 消 亡 英 国 地 区 就 已 经 停 止 使 用 煤 炭 作 为 燃 料 到 了 世 纪 随 着 伦 敦 地 区 树 木 的 大 量 减 少 煤 炭 使 用 又 有 了 复 兴 的 趋 势 伦 敦 当 时 使 用 的 煤 炭 全 部 来 自 于 英 国 东 北 部 泰 恩 河 边 的 纽 卡 斯 尔 市 那 里 煤 炭 丰 富 甚 至 在 地 表 都 有 煤 炭 的 存 在 同 样 重 要 的 是 那 里 交 通 便 利 可 以 从 纽 卡 斯 尔 市 很 方 便 地 运 送 大 量 煤 炭 到 伦 敦 以 供 军 队 铁 匠 和 啤 酒 酿 造 商 们 使 用 弗 里 兹 ;% 是 这 样 总 结 的 一 旦 得 到 了 煤 和 水 世 界 将 面 向 你 开 放 通 过 水 路 把 煤 从 纽 卡 斯 尔 运 到 里 外 的 伦 敦 与 通 过 陆 路 运 到 里 之 外 的 地 方 花 费 是 一 样 的 直 到 年 后 即 世 纪 晚 期 英 国 才 逐 渐 发 展 了 方 便 内 陆 运 输 的 运 河 公 路 及 铁 路 运 输 系 统 然 而 伦 敦 人 很 快 就 意 识 到 了 用 煤 炭 取 代 木 材 进 行 铸 造 和 啤 酒 酿 造 的 危 害 之 处 低 品 质 煤 炭 的 燃 烧 造 成 了 伦 敦 城 市 空 气 的 恶 化 当 风 速 较 小 时 整 个 伦 敦 城 就 被 掩 盖 在 乌 黑 的 富 含 硫 的 浓 烟 下 弗 里 兹 ;% 写 道 在 爱 德 华 一 世 统 治 时 期 英 国 成 立 了 专 门 的 委 员 会 来 调 查 煤 炭 使 用 所 造 成 的 空 气 污 染 问 题 随 之 又

86 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 制 定 了 一 系 列 的 法 律 设 立 处 罚 制 度 及 销 毁 锅 炉 这 可 以 说 是 世 界 上 最 早 的 为 保 护 空 气 质 量 而 制 定 的 法 律 但 问 题 依 然 存 在 巧 合 的 是 一 场 大 型 黑 死 病 于 年 年 底 席 卷 欧 洲 于 年 夏 天 席 卷 英 国 详 见 第 章 不 是 法 律 却 是 这 场 黑 死 病 解 决 了 当 时 的 空 气 污 染 问 题 这 场 疾 病 夺 走 了 欧 洲 地 区 大 约 人 口 的 生 命 使 得 欧 洲 地 区 的 经 济 发 展 陷 入 了 几 乎 停 顿 的 地 步 这 段 时 间 里 森 林 大 量 生 长 对 煤 炭 的 需 求 也 急 剧 下 降 但 是 木 已 成 舟 随 着 人 们 逐 渐 从 鼠 疫 的 危 害 中 恢 复 过 来 对 煤 炭 的 需 求 又 开 始 重 新 增 加 在 世 纪 末 世 纪 初 工 业 化 的 发 展 以 及 对 煤 炭 的 需 求 都 达 到 了 一 种 白 热 化 的 境 界 燃 煤 蒸 汽 机 的 发 明 为 英 国 的 工 业 复 兴 提 供 了 动 力 见 第 章 其 中 最 明 显 的 是 世 纪 英 国 北 部 城 市 如 曼 彻 斯 特 地 区 的 纺 织 业 的 机 械 化 美 国 则 是 在 更 晚 的 时 间 里 才 用 煤 炭 取 代 木 材 作 为 主 要 能 源 比 如 当 时 美 国 新 英 格 兰 地 区 的 纺 织 工 业 不 是 以 煤 炭 而 是 以 水 力 为 动 力 直 到 世 纪 末 期 煤 炭 才 取 代 木 材 作 为 美 国 工 业 经 济 的 主 要 能 源 来 源 当 欧 洲 的 殖 民 者 们 第 一 次 登 陆 美 洲 时 他 们 发 现 了 被 弗 里 兹 ;% 称 为 这 个 星 球 上 有 史 以 来 最 为 广 阔 的 林 地 但 他 们 没 有 发 现 的 是 在 这 片 广 阔 的 林 地 下 面 竟 然 蕴 藏 着 世 界 上 最 丰 富 的 煤 炭 年 后 凯 瑟 琳 李 贝 茨 在 她 的 赞 美 诗 美 丽 的 美 国 最 后 的 修 改 稿 里 这 样 写 道 美 国 美 国 上 帝 对 你 情 有 独 钟 相 信 上 帝 总 是 会 站 在 你 这 边 是 个 好 的 想 法 然 而 如 果 人 们 因 为 享 有 丰 富 的 资 源 而 变 得 狂 妄 自 大 的 话 他 们 就 会 变 得 懒 惰 并 有 可 能 堕 落 为 一 无 所 有 在 路 加 福 音 中 有 这 样 一 句 话 上 帝 对 某 人 给 予 得 越 多 对 他 的 要 求 也 越 多 图 表 示 了 美 国 主 要 煤 炭 资 源 的 分 布 情 况 美 国 东 部 的 煤 矿 区 域 从 宾 夕 法 尼 亚 州 的 西 部 一 直 延 伸 到 亚 拉 巴 马 州 除 了 宾 夕 法 尼 亚 州 东 部 含 有 少 量 的 无 烟 煤 外 这 片 区 域 主 要 是 烟 煤 烟 煤 也 广 泛 存 在 中 西 部 地 区 比 如 伊 利 诺 伊 州 衣 阿 华 州 堪 萨 斯 州 密 苏 里 州 和 俄 克 拉 何 马 州 在 北 达 科 他 州 蒙 大 拿 州 怀 俄 明 州 犹 他 州 及 新 墨 西 哥 州 则 富 含 亚 烟 煤 和 褐 煤 相 比 东 部 的 煤 炭 而 言 美 国 西 部 地 区 的 煤 炭 资 源 的 含 硫 量 较 少 匹 兹 堡 是 美 国 出 现 的 最 早 以 煤 炭 为 基 础 的 工 业 城 市 这 座 城 市 坐 落 在 俄 亥 俄 河 莫 农 加 希 拉 河 和 阿 勒 格 尼 河 这 三 条 河 流 的 交 汇 处 它 于 年 建 立 当 时 英 国 人 打 败 了 法 国 人 并 在 此 建 立 了 一 座 要 塞 并 以 当 时 英 国 首 相 威 廉 皮 特 的 名 字 命 名 匹 兹 堡 最 早 的 工 业 包 括 玻 璃 制 造 以 及 铁 矿 冶 炼 铁 是 制 作 各 种 工 具 的 原 材 料 当 时 的 移 民 带 着 这 些 工 具 从 匹 兹 堡 顺 河 而 下 向 美 国 的 西 部 和 南 部 迁 移 截 至 年 匹 兹 堡 拥 有 人 口 和 间 工 厂 ;% 不 久 就 成 为 了 北 美 洲 污 染 最 严 重 的 城 市 随 后 匹 兹 堡 逐 渐 发 展 成 为 西 半 球 最 重 要 的 钢 铁 制 造 中 心 并 成 为 具 有 美 国 首 位 工 业 界 百 万 富 翁 及 慈 善 家 之 称 的 苏 格 兰 移 民 安 德 鲁 卡 内 基 年 的 财 富 发 源 地 卡 内 基 年 老 时 移 居 纽 约 弗 里 兹 ;%

87 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 图 美 国 煤 炭 资 源 的 分 布 来 自 (2! # 1#* ". # ' % %* % &' 访 问 时 间 年 月 日 引 用 了 卡 内 基 的 一 句 警 告 假 如 烟 煤 在 纽 约 城 也 取 得 了 立 足 之 地 那 这 个 城 市 将 失 去 她 位 居 世 界 一 流 城 市 而 引 以 为 傲 的 东 西 那 就 是 她 纯 净 的 空 气 空 气 质 量 是 至 关 重 要 的 尤 其 是 当 你 很 有 钱 的 时 候 美 国 的 无 烟 煤 主 要 集 中 在 宾 夕 法 尼 亚 州 的 东 部 这 里 是 欧 洲 板 块 与 美 洲 板 块 相 结 合 的 地 方 沿 海 沼 泽 地 中 沉 积 的 泥 炭 被 推 入 地 底 深 处 在 高 温 和 高 压 的 作 用 下 形 成 了 无 烟 煤 其 中 无 烟 煤 最 富 集 的 区 域 是 位 于 利 哈 伊 河 附 近 的 萨 米 特 山 上 的 一 片 区 域 煤 矿 的 最 深 处 延 伸 到 了 地 下 英 尺 ;% 卡 内 基 倾 向 于 用 这 里 的 煤 炭 资 源 来 供 应 他 所 爱 的 清 洁 纽 约 城 的 使 用 无 烟 煤 的 能 量 极 高 且 如 前 所 述 它 燃 烧 时 释 放 的 烟 量 很 少 然 而 把 这 种 资 源 投 入 市 场 却 在 运 输 方 面 面 临 着 艰 巨 的 挑 战 最 终 使 无 烟 煤 的 使 用 得 以 实 现 是 年 斯 库 尔 基 尔 运 河 的 落 成 通 过 运 河 宾 夕 法 尼 亚 州 的 无 烟 煤 最 初 是 运 到 费 城 几 年 之 后 特 拉 华 和 哈 得 孙 运 河 公 司 在 政 府 巨 资 的 援 助 下 才 把 煤 继 续 运 到 了 纽 约 弗 里 兹 ;% 把 当 时 政 府 对 运 河 建 造 成 本 的 资 助 称 为 美 国 历 史 上 最 大 的 公 共 财 政 援 助 项 目 最 终 铁 路 运 输 逐 渐 取 代 了 水 路 把 宾 夕 法 尼 亚 州 的 无 烟 煤 运 送 到 纽 约 卡 内 基 也 实

88 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 现 了 他 的 确 保 纽 约 清 洁 空 气 质 量 的 梦 想 颇 为 有 趣 的 是 美 国 的 第 一 辆 火 车 是 以 木 材 而 非 煤 炭 作 为 燃 料 的 燃 煤 带 来 的 环 境 问 题 使 用 煤 炭 对 环 境 产 生 的 影 响 既 明 显 又 微 妙 明 显 的 是 在 煤 炭 燃 烧 过 程 中 产 生 的 黑 烟 尤 其 是 一 些 低 品 质 的 煤 这 些 黑 烟 是 煤 烟 与 多 种 矿 物 质 元 素 的 复 杂 混 合 物 煤 烟 是 碳 不 完 全 燃 烧 的 产 物 除 此 之 外 在 燃 煤 过 程 中 还 会 释 放 一 些 有 毒 有 害 气 体 如 二 氧 化 硫 氮 氧 化 物 以 及 一 氧 化 碳 呼 吸 含 有 这 些 混 合 物 的 空 气 对 人 体 会 造 成 很 大 伤 害 世 纪 末 世 纪 初 一 个 中 等 污 染 城 市 的 空 气 对 人 体 造 成 的 伤 害 等 同 于 一 天 吸 好 几 包 烟 而 像 一 些 污 染 比 较 严 重 的 城 市 的 空 气 比 如 曼 彻 斯 特 和 匹 兹 堡 对 人 体 的 伤 害 相 当 于 一 天 吸 三 包 烟 甚 至 更 糟 毫 不 奇 怪 肺 部 疾 病 是 造 成 这 些 城 市 疾 病 发 病 率 以 及 死 亡 率 升 高 的 重 要 疾 病 之 一 我 出 生 在 世 纪 四 五 十 年 代 的 北 爱 尔 兰 贝 尔 法 斯 特 城 我 很 庆 幸 自 己 能 够 活 下 来 贝 尔 法 斯 特 是 一 个 工 业 城 市 拥 有 世 界 上 最 大 的 造 船 基 地 之 一 泰 坦 尼 克 号 就 是 在 年 和 年 之 间 在 贝 尔 法 斯 特 制 造 的 贝 尔 法 斯 特 还 有 大 量 的 生 产 纺 织 品 机 械 产 品 甚 至 飞 机 的 工 厂 房 屋 取 暖 也 几 乎 都 是 使 用 煤 炭 每 到 周 末 每 家 每 户 都 会 清 理 自 家 窗 户 否 则 从 屋 里 根 本 无 法 看 到 屋 外 黑 烟 灰 厚 厚 地 堆 积 在 烟 囱 里 随 时 都 有 发 生 火 灾 的 危 险 为 了 避 免 发 生 火 灾 每 年 要 将 烟 囱 里 的 煤 烟 清 除 好 几 次 当 我 还 是 一 个 孩 子 的 时 候 早 上 我 会 拿 着 一 个 白 手 帕 去 学 校 而 到 了 晚 上 回 来 的 时 候 白 手 帕 就 变 成 了 黑 色 的 绅 士 们 都 穿 着 衣 领 可 以 拆 卸 的 衣 服 这 样 就 可 以 只 清 洗 衣 领 而 不 用 洗 整 件 衣 服 那 时 所 有 的 衣 物 还 需 手 洗 感 冒 是 很 常 见 的 人 们 经 常 咳 嗽 城 市 建 筑 表 面 也 经 常 覆 盖 着 一 层 厚 厚 的 煤 烟 但 令 人 奇 怪 的 是 当 时 没 有 任 何 人 对 这 种 状 况 提 出 异 议 人 们 认 为 这 是 发 展 经 济 所 必 须 付 出 的 代 价 年 在 伦 敦 出 现 了 一 次 异 常 的 气 象 逆 温 现 象 使 得 家 庭 和 工 厂 排 放 的 煤 烟 及 有 毒 气 体 在 空 中 从 月 号 到 号 停 留 了 长 达 天 之 久 逆 温 现 象 是 指 气 温 随 着 高 度 的 增 加 而 增 加 的 现 象 逆 温 情 况 下 的 大 气 极 为 稳 定 近 地 面 空 气 不 易 被 扩 散 这 一 事 件 在 英 国 引 起 了 公 众 的 关 注 在 这 几 天 里 能 见 度 急 剧 下 降 人 们 甚 至 只 能 看 到 几 英 尺 外 的 地 方 大 约 有 多 人 死 于 这 场 空 气 污 染 事 故 并 且 其 中 有 很 多 人 是 直 接 死 在 了 大 街 上 英 国 国 会 因 此 颁 布 了 法 令 禁 止 煤 炭 在 伦 敦 城 内 的 使 用 这 项 立 法 后 来 扩 大 到 禁 止 英 国 所 有 居 民 使 用 煤 炭 取 暖 只 有 一 些 居 住 在 农 村 的 村 民 除 外 允 许 他 们 使 用 较 为 昂 贵 的 无 烟 煤 来 取 暖 由 于 这 些 措 施 的 实 施 英 国 的 空 气 质 量 得 到 了 很 大 的 改 善 在 伦 敦 烟 雾 事 件 发 生 的 几 年 前 美 国 就 已 经 敲 响 了 煤 炭 带 来 的 环 境 问 题 的 警

89 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 钟 多 诺 拉 是 匹 兹 堡 南 部 的 一 个 小 城 镇 地 处 莫 农 加 希 拉 河 谷 这 里 有 许 多 以 燃 烧 便 宜 的 本 地 烟 煤 为 主 要 能 源 的 钢 铁 厂 和 锌 冶 炼 厂 年 月 日 该 镇 发 生 了 与 几 年 后 伦 敦 类 似 的 大 气 逆 温 现 象 并 持 续 了 天 该 城 镇 当 时 有 多 人 口 大 约 有 一 半 的 居 民 在 这 次 污 染 事 件 中 患 上 了 严 重 疾 病 并 大 量 死 亡 这 个 事 件 引 起 了 全 美 的 关 注 与 伦 敦 烟 雾 事 件 不 同 的 是 多 诺 拉 镇 的 污 染 事 件 不 是 由 居 民 生 活 引 起 的 而 是 由 煤 炭 在 本 地 工 业 中 的 大 量 使 用 而 造 成 的 当 时 的 解 决 办 法 不 是 限 制 煤 炭 的 使 用 而 是 勒 令 工 厂 建 造 更 高 的 烟 囱 以 为 这 样 就 可 以 保 护 当 地 的 居 民 不 受 污 染 的 危 害 然 而 污 染 问 题 并 没 有 得 到 解 决 只 是 将 污 染 向 外 部 输 送 而 已 在 多 诺 拉 和 伦 敦 烟 雾 事 件 发 生 后 美 国 和 欧 洲 地 区 采 取 了 一 系 列 措 施 来 缓 解 燃 煤 工 业 排 放 的 黑 煤 烟 的 问 题 工 业 锅 炉 的 燃 烧 效 率 提 高 了 以 保 证 煤 炭 中 大 部 分 碳 能 够 得 以 充 分 燃 烧 从 而 减 轻 煤 烟 中 碳 化 合 物 的 生 成 用 静 电 除 尘 器 来 除 去 烟 气 中 的 含 碳 粒 子 如 果 你 仔 细 看 美 国 和 欧 洲 地 区 电 厂 或 者 其 他 工 业 烟 囱 排 放 的 烟 气 你 会 发 现 它 们 大 部 分 都 是 白 色 的 因 为 其 主 要 成 分 是 冷 凝 后 的 水 蒸 气 但 随 后 出 现 的 问 题 更 令 人 头 疼 他 们 必 须 解 决 煤 炭 燃 烧 产 生 氮 氧 化 物 和 硫 氧 化 物 的 问 题 它 们 能 造 成 酸 雨 及 细 颗 粒 物 污 染 还 必 须 解 决 煤 炭 燃 烧 排 放 的 汞 的 问 题 近 来 还 必 须 解 决 煤 炭 排 放 的 3 而 造 成 的 全 球 气 候 变 化 问 题 硫 和 氮 是 煤 炭 中 重 要 的 组 成 部 分 我 们 目 前 所 知 道 的 是 某 个 煤 层 中 硫 的 含 量 与 形 成 该 煤 层 的 远 古 植 物 生 活 的 沼 泽 地 环 境 有 关 沼 泽 地 受 到 附 近 海 水 侵 袭 的 程 度 越 高 煤 层 中 的 含 硫 量 就 越 高 在 海 水 中 硫 元 素 是 仅 次 于 氯 元 素 的 第 二 大 负 离 子 成 分 植 物 腐 烂 时 所 处 的 介 质 受 到 海 水 的 影 响 越 大 介 质 中 的 盐 分 就 越 多 那 么 煤 中 源 自 海 水 的 硫 的 含 量 就 越 高 如 前 所 述 美 国 西 部 的 煤 炭 含 硫 量 较 东 部 的 偏 低 煤 中 还 含 有 固 定 氮 它 们 来 自 于 植 物 有 机 质 的 残 余 成 分 煤 炭 在 高 温 燃 烧 时 还 会 产 生 更 多 的 固 定 氮 这 是 由 于 高 温 燃 烧 过 程 使 得 空 气 中 氮 分 子 的 氮 ) 氮 三 键 被 打 开 从 而 生 成 固 定 氮 当 煤 炭 燃 烧 时 硫 元 素 通 常 以 3 的 形 式 从 废 气 中 排 放 出 来 氮 元 素 则 通 常 以 3 的 形 式 排 放 排 放 的 3 既 来 自 煤 炭 本 身 含 有 的 固 定 氮 也 来 自 空 气 中 氮 分 子 分 解 而 产 生 的 氮 一 旦 进 入 大 气 在 几 天 的 时 间 里 3 就 转 变 成 83 通 常 认 为 这 个 转 变 是 在 大 气 中 无 所 不 在 的 小 水 滴 中 进 行 的 3 则 通 过 气 相 反 应 生 成 8 3 这 两 种 酸 最 终 都 会 通 过 与 地 表 接 触 产 生 的 干 沉 降 或 者 雨 雪 等 形 式 的 湿 沉 降 降 落 至 地 面 这 就 是 酸 雨 或 酸 沉 降 的 产 生 当 酸 雨 降 落 到 地 面 它 会 浸 透 到 土 壤 中 引 起 土 壤 中 的 一 些 天 然 矿 物 质 的 分 解 分 解 产 生 的 元 素 既 包 括 一 些 对 植 物 有 益 的 元 素 比 如 钙 和 镁 也 包 括 一 些 对 动 植 物 有 害 的 元 素 如 铝 和 汞 铝 元 素 流 入 河 流 和 湖 泊 后 会 对 鱼 类 产 生 极 大 危 害 在 斯 堪 的 纳 维 亚 半 岛 南 部 以 及 美 国 新 英 格 兰 地 区 附 近 的 一 些 河 流 中 最 早 发 现 了 酸

90 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 雨 造 成 的 鱼 类 大 量 死 亡 的 现 象 酸 雨 同 样 会 造 成 森 林 的 大 面 积 死 亡 尤 其 是 在 那 些 土 壤 的 化 学 成 分 无 法 对 酸 雨 带 来 的 酸 化 效 应 进 行 中 和 的 区 域 石 灰 含 量 较 高 或 者 一 些 碱 性 土 壤 不 太 容 易 受 到 酸 雨 的 伤 害 而 地 表 土 层 较 薄 以 花 岗 岩 为 基 石 的 土 壤 区 域 却 极 易 受 到 酸 雨 的 危 害 北 美 地 区 容 易 受 酸 雨 影 响 的 地 区 见 图 图 缓 冲 能 力 较 弱 易 受 酸 雨 影 响 的 土 壤 地 区 在 北 美 的 分 布 5 #+ 美 国 煤 炭 的 主 要 消 费 地 集 中 在 中 西 部 地 区 俄 亥 俄 河 谷 地 区 的 发 电 厂 所 产 生 的 硫 化 物 和 氮 氧 化 物 在 盛 行 风 的 影 响 下 被 吹 到 了 美 国 东 北 部 地 区 我 们 由 图 中 可 以 看 到 美 国 东 北 部 地 区 对 酸 雨 的 承 受 能 力 较 弱 美 国 东 北 部 地 区 降 雨 的 8 为 甚 至 更 低 相 比 之 下 自 然 大 气 的 8 约 8 每 降 低 一 个 单 位 雨 水 中 的 含 酸 量 就 增 加 倍 随 着 公 众 对 酸 雨 问 题 关 注 度 的 增 加 人 们 提 出 减 少 排 放 的 要 求 就 不 足 为 奇 了 为 什 么 中 西 部 地 区 用 低 品 质 煤 炭 发 电 获 得 了 便 宜 的 电 价 而 新 英 格 兰 地 区 却 不 得 不 为 此 付 出 代 价 同 样 的 地 区 差 异 现 象 也 发 生 在 欧 洲 的 一 些 地 区 比 如 德 国 和 波 兰 的 污 染 物 排 放 而 造 成 斯 堪 的 纳 维 亚 河 流 中 鱼 类 大 量 死 亡 的 现 象 这 些 引 起 了 人 们 的 极 大 关 注 并 呼 吁 制 定 国 家 间 共 同 协 作 的 政 策 法 规

91 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 这 些 政 策 法 规 主 要 集 中 在 减 少 硫 的 排 放 美 国 和 欧 洲 地 区 汽 车 排 放 的 氮 氧 化 物 量 要 大 于 煤 炭 的 排 放 量 人 们 采 取 了 一 系 列 措 施 以 减 少 硫 的 排 放 最 显 而 易 见 的 措 施 就 是 使 用 低 硫 煤 美 国 国 会 年 颁 布 了 法 令 规 定 到 年 将 降 低 的 含 硫 化 合 物 的 排 放 事 实 证 明 这 项 法 令 不 仅 对 西 部 煤 炭 生 产 商 而 且 对 铁 路 部 门 都 是 一 个 福 音 现 如 今 全 美 消 耗 的 煤 炭 中 有 一 半 是 在 西 部 开 采 的 但 是 消 费 地 却 不 在 西 部 而 是 通 过 铁 路 运 输 到 美 国 南 部 和 东 部 地 区 怀 俄 明 州 是 美 国 目 前 最 大 的 煤 炭 生 产 基 地 年 产 煤 亿 短 吨 #% #" 短 吨 等 于 公 吨 西 弗 吉 尼 亚 州 排 名 第 二 年 共 产 煤 亿 短 吨 排 名 第 三 的 是 肯 塔 基 州 年 产 煤 亿 短 吨 在 使 用 高 含 硫 量 煤 炭 的 情 况 下 如 果 要 减 少 硫 的 排 放 就 需 要 在 锅 炉 内 安 装 喷 洒 如 钙 氧 化 物 等 化 学 物 质 的 设 备 使 硫 化 物 转 化 成 硫 酸 钙 或 石 膏 等 物 质 而 沉 淀 出 来 避 免 排 放 到 大 气 中 去 脱 硫 的 产 物 可 以 加 以 利 用 比 如 制 造 石 膏 或 者 在 一 些 合 适 的 地 质 结 构 中 进 行 填 埋 未 来 的 设 计 理 念 包 括 把 煤 炭 能 源 首 先 转 换 成 气 态 燃 料 诸 如 3 和 8 等 随 后 再 处 理 剩 余 物 质 或 者 在 煤 炭 燃 烧 前 对 其 进 行 洗 涤 操 作 除 去 煤 炭 中 的 杂 质 然 而 所 有 这 些 方 法 都 需 要 能 量 从 而 存 在 着 对 环 境 和 经 济 的 负 面 影 响 比 如 3 排 放 增 加 用 水 量 增 加 以 环 境 友 好 的 方 式 处 理 废 水 等 等 美 国 和 欧 洲 采 取 的 二 氧 化 硫 减 排 措 施 取 得 了 显 著 的 成 功 降 雨 中 硫 酸 的 含 量 自 年 以 来 一 直 在 逐 渐 降 低 但 具 有 讽 刺 意 味 的 是 雨 水 的 8 并 没 有 降 低 赫 丁 和 莱 肯 斯 8!" 和 0!- " 把 这 个 看 似 矛 盾 的 结 果 归 结 于 具 有 中 和 作 用 的 其 他 离 子 的 排 放 也 随 着 硫 排 放 的 降 低 而 降 低 了 如 钙 镁 钠 钾 等 离 子 煤 炭 中 不 仅 含 有 碳 还 含 有 其 他 一 些 痕 量 的 矿 物 元 素 对 煤 炭 燃 烧 产 生 的 颗 粒 物 的 减 排 措 施 是 造 成 这 些 元 素 排 放 降 低 的 原 因 为 了 彻 底 解 决 酸 雨 问 题 需 要 进 一 步 采 取 针 对 硫 和 氮 排 放 的 更 严 格 的 减 排 措 施 除 了 酸 雨 之 外 还 有 其 他 原 因 促 使 人 们 减 少 硫 的 排 放 3 在 大 气 中 转 化 为 83 的 过 程 中 会 产 生 硫 酸 盐 粒 子 这 导 致 大 气 能 见 度 的 降 低 此 外 这 些 粒 子 的 直 径 非 常 小 一 旦 被 我 们 吸 入 就 会 越 过 鼻 毛 和 支 气 管 的 阻 碍 而 直 接 进 入 我 们 的 肺 部 一 旦 进 入 肺 部 这 些 颗 粒 会 在 此 停 留 很 长 一 段 时 间 从 而 造 成 一 系 列 的 肺 部 疾 病 甚 至 会 造 成 早 亡!' #" 和 "1' % 在 随 后 第 章 的 介 绍 中 我 们 将 会 了 解 到 硫 酸 盐 气 溶 胶 对 气 候 变 化 也 会 产 生 影 响 煤 炭 燃 烧 还 会 造 成 汞 的 排 放 在 高 品 质 的 煤 炭 中 汞 的 含 量 最 大 这 可 能 是 由 于 高 品 质 煤 炭 的 形 成 过 程 温 度 较 高 而 且 处 于 汞 含 量 较 高 的 地 壳 下 岩 石 的 环 境 中 花 岗 岩 是 一 种 火 成 岩 它 的 汞 含 量 是 普 通 地 壳 成 分 的 倍 图 表 示 了 不 同 煤 样 中 汞 的 含 量 煤 炭 中 硫 含 量 的 变 化 程 度 要 大 于 汞 含 量 的 变 化 如 图 所 示 烟 煤 中 硫 含 量 与 汞 含 量 的 比 较 烟 煤 是 美 国 用 量 最 大 的 煤 炭 种 类 煤 中 硫 含 量 相 比 汞 含 量 的 多

92 *&(* 能源$$$展望(挑战与机遇 图..统一的空气中有毒物种 ".!不同煤样中汞含量&摘录自美国环境保护署! 控制方案"电动工具产生有毒有害气体研究/! (%%%!, / / "= * " 0" 0 + +* B / / 4 / C6 / / 3 9 / 5d / 5d0I ", /89%LP'' I5 图. 摘选自美国环境保护署!. 统一的空气中有毒物种控制方案" 电动工具 "#!烟煤中汞和硫含量& 产生有毒有害气体研究/! * ( % % %!, / / "= * "I 5 B / / 4 / C 6 / / 3 9 / 5 d / 5 d ", /8 9%LP'' 0" 0 0 I

93 第 章 煤 炭 的 来 源 历 史 与 问 题 变 性 表 明 了 这 两 种 物 质 来 源 于 不 同 的 成 分 硫 主 要 来 源 于 植 物 生 长 的 沼 泽 地 中 所 汇 入 的 海 水 而 汞 则 主 要 来 源 于 煤 炭 在 形 成 过 程 中 所 接 触 的 地 壳 岩 石 在 煤 炭 燃 烧 过 程 中 汞 以 各 种 形 态 排 放 到 大 气 中 作 为 颗 粒 物 的 组 成 部 分 以 氧 化 汞 的 形 式 或 者 以 气 态 汞 的 形 式 颗 粒 态 汞 和 氧 化 汞 可 以 通 过 降 水 或 与 地 表 接 触 的 干 沉 降 形 式 从 大 气 中 有 效 地 去 除 随 后 的 污 染 范 围 是 地 方 性 的 或 最 多 是 区 域 性 的 元 素 汞 则 更 为 持 久 它 在 大 气 中 的 生 命 周 期 比 较 长 一 般 为 一 年 或 更 长 的 时 间 因 此 某 个 特 定 区 域 的 排 放 可 以 影 响 到 全 球 的 范 围 只 需 要 几 个 月 的 时 间 空 气 就 能 在 整 个 半 球 的 范 围 内 进 行 均 匀 混 合 从 一 个 半 球 排 放 的 某 种 污 染 物 传 到 另 一 个 半 球 的 时 间 为 一 年 左 右 如 果 该 物 质 不 会 在 空 气 中 被 去 除 的 话 因 此 中 国 排 放 的 元 素 汞 可 能 在 美 国 造 成 污 染 同 样 美 国 排 放 的 元 素 汞 又 可 以 传 输 到 欧 洲 进 而 又 传 回 到 中 国 这 个 问 题 显 然 是 一 个 全 球 问 题 需 要 全 世 界 的 参 与 才 能 解 决 汞 含 量 较 高 的 煤 炭 燃 烧 后 产 生 的 汞 通 常 会 溶 解 在 河 流 湖 泊 和 海 洋 等 水 生 系 统 中 进 而 转 化 成 对 动 植 物 更 有 害 的 甲 基 汞 在 鱼 类 组 织 上 富 集 大 鱼 吃 掉 含 有 甲 基 汞 的 小 鱼 自 身 的 甲 基 汞 含 量 会 升 高 人 类 食 用 含 甲 基 汞 的 鱼 类 甲 基 汞 就 在 人 体 内 富 集 这 个 问 题 对 于 那 些 主 要 食 用 鱼 类 的 人 群 来 说 更 为 严 重 比 如 在 高 纬 度 地 区 生 活 的 因 纽 特 人 等 甲 基 汞 对 新 生 胎 儿 的 毒 性 尤 其 大 甲 基 汞 是 一 种 神 经 毒 素 会 损 害 胎 儿 的 神 经 系 统 如 果 孕 妇 在 怀 孕 期 间 食 用 含 有 大 量 甲 基 汞 的 鱼 类 新 生 胎 儿 就 容 易 患 各 种 先 天 性 疾 病 比 如 在 学 习 说 话 处 理 信 息 视 觉 以 及 运 动 功 能 等 方 面 会 存 在 困 难 美 国 环 保 署 (62 建 议 每 人 每 天 食 用 的 甲 基 汞 含 量 不 能 超 过 微 克 千 克 体 重 如 果 超 过 这 一 标 准 人 体 就 会 产 生 一 系 列 问 题 尤 其 是 针 对 新 生 儿 而 言 年 美 国 通 过 的 清 洁 空 气 修 正 法 中 将 汞 包 括 在 了 所 列 的 种 危 险 空 气 污 染 物 之 中 在 年 月 (62 认 定 既 合 理 又 有 必 要 利 用 最 高 可 实 现 控 制 技 术 2 的 方 法 以 减 少 汞 的 排 放 年 月 号 布 什 政 府 推 翻 了 这 一 法 令 并 作 出 决 定 到 年 每 年 汞 的 排 放 量 要 控 制 在 吨 以 内 到 年 则 控 制 在 吨 另 外 (62 还 提 出 了 排 放 交 易 机 制 允 许 排 放 者 选 择 对 自 身 最 经 济 的 方 式 来 达 到 减 排 目 标 在 这 个 机 制 下 不 愿 意 投 资 安 装 减 排 设 施 的 电 厂 或 其 他 工 业 排 放 源 就 可 以 从 那 些 愿 意 在 这 方 面 进 行 投 资 的 排 放 源 那 里 购 买 排 放 许 可 这 个 机 制 与 先 前 成 功 地 降 低 了 硫 排 放 的 措 施 相 类 似 一 些 环 保 团 体 认 为 年 的 新 法 规 是 对 工 业 界 的 妥 协 他 们 支 持 原 先 的 年 的 法 规 认 为 既 然 减 排 技 术 目 前 已 经 存 在 可 以 立 即 大 幅 度 地 削 减 汞 的 排 放 尽 管 会 昂 贵 一 些 国 家 就 应 该 要 求 这 些 技 术 被 立 即 采 用 从 而 更 好 地 保 护 公 共 1#* & % $% & 1#*!%! $+ &

94 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 健 康 这 场 争 论 还 在 继 续 最 终 的 解 决 将 取 决 于 法 院 对 (62 年 对 年 法 令 修 改 之 合 理 性 的 裁 决 结 果 或 者 国 会 通 过 某 项 新 立 法 结 束 语 我 们 介 绍 了 煤 炭 是 如 何 在 几 亿 年 前 得 以 形 成 的 追 溯 了 煤 炭 从 热 带 沿 海 沼 泽 中 生 长 的 植 物 起 源 一 直 到 后 续 生 成 能 值 逐 步 升 高 的 褐 煤 亚 烟 煤 烟 煤 以 及 无 烟 煤 的 过 程 我 们 知 道 了 无 烟 煤 的 单 位 能 量 是 褐 煤 的 两 到 三 倍 我 们 介 绍 了 煤 炭 在 中 国 英 国 以 及 美 国 使 用 的 历 史 以 及 出 现 的 各 种 问 题 并 简 要 概 述 了 煤 炭 使 用 所 带 来 的 酸 雨 硫 酸 盐 气 溶 胶 以 及 持 久 汞 污 染 等 更 加 微 妙 的 环 境 问 题 我 们 跳 过 了 与 煤 炭 开 采 过 程 相 关 的 一 系 列 问 题 比 如 矿 场 塌 方 造 成 的 矿 工 死 亡 吸 入 有 毒 一 氧 化 碳 造 成 的 死 亡 环 境 中 二 氧 化 碳 过 量 导 致 的 死 亡 甲 烷 累 积 造 成 的 爆 炸 长 期 置 身 于 高 颗 粒 物 环 境 中 的 矿 工 患 上 黑 肺 病 而 引 起 的 死 亡 以 及 煤 炭 开 采 引 起 的 地 面 堆 渣 不 稳 定 而 造 成 的 生 命 和 财 产 的 损 失 这 些 问 题 在 弗 里 兹 ;% 的 文 献 中 都 有 介 绍 我 们 在 后 续 的 第 章 中 将 讨 论 煤 炭 利 用 的 前 景 问 题 煤 炭 是 否 存 在 一 个 对 环 境 无 害 的 未 来 如 清 洁 煤 技 术 对 煤 炭 燃 烧 产 生 的 大 量 二 氧 化 碳 的 排 放 是 否 也 存 在 一 种 环 境 友 好 的 处 置 方 式 参 考 文 献

95 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 引 言 在 现 代 工 业 社 会 中 石 油 可 能 是 最 不 可 或 缺 的 一 种 原 料 可 以 想 象 如 果 关 掉 了 输 油 管 道 哪 怕 只 是 短 短 的 几 周 时 间 我 们 的 交 通 系 统 就 会 陷 入 瘫 痪 汽 车 卡 车 火 车 轮 船 和 飞 机 等 都 将 无 法 运 行 城 市 中 也 会 食 物 短 缺 因 为 交 通 瘫 痪 后 就 没 有 办 法 将 农 村 的 食 物 运 往 城 市 当 然 也 没 法 把 城 市 居 民 送 到 乡 村 工 厂 也 会 因 为 缺 少 原 料 而 关 门 一 大 批 人 可 能 会 因 为 饥 荒 而 死 因 石 油 缺 乏 而 引 发 的 灾 难 可 以 与 公 元 前 年 气 候 逆 转 带 来 的 影 响 相 提 并 论 那 场 气 候 逆 转 使 得 古 埃 及 王 国 美 索 不 达 米 亚 的 阿 卡 德 王 朝 印 度 和 巴 基 斯 坦 的 晚 期 哈 拉 帕 文 明 同 时 瓦 解 第 章 石 油 缺 乏 的 破 坏 程 度 也 相 当 于 年 爆 发 于 欧 洲 的 瘟 疫 第 章 考 虑 到 全 球 经 济 之 间 的 紧 密 联 系 这 种 破 坏 并 不 仅 限 于 某 个 国 家 和 地 区 而 是 会 迅 速 蔓 延 到 全 球 范 围 这 当 然 是 我 们 对 于 短 期 石 油 缺 乏 情 景 的 最 极 端 的 设 想 毕 竟 现 在 世 界 上 存 在 多 种 石 油 来 源 而 且 这 些 资 源 也 不 见 得 会 同 时 枯 竭 如 果 没 有 国 外 原 油 的 供 应 美 国 就 会 减 少 消 费 同 时 转 而 依 靠 本 国 的 来 源 包 括 其 战 略 石 油 储 备 6< 为 了 应 对 年 因 阿 以 战 争 而 导 致 的 能 源 危 机 以 及 随 后 阿 拉 伯 国 家 做 出 的 限 制 向 美 国 加 拿 大 和 荷 兰 出 口 石 油 的 决 定 美 国 于 年 月 日 颁 布 了 建 立 战 略 石 油 储 备 的 法 令 截 至 年 月 日 美 国 的 战 略 石 油 储 备 已 有 亿 桶 原 油 在 美 国 每 天 消 耗 万 桶 原 油 的 条 件 下 可 以 满 足 美 国 大 约 天 的 原 油 需 求 量 或 相 当 于 天 的 原 油 进 口 量 美 国 的 原 油 进 口 量 约 占 总 消 耗 量 的 毫 无 疑 问 无 法 预 见 的 进 口 石 油 短 缺 事 件 会 立 即 给 美 国 日 本 及 其 他 一 些 依 赖 石 油 进 口 的 国 家 造 成 巨 大 的 经 济 危 机 为 缓 解 危 机 美 国 的 短 期 应 对 方 式 是 确 定 哪 些 需 要 优 先 使 用 石 油 及 石 油 产 品 的 社 会 功 能 从 长 远 来 说 美 国 需 要 寻 找 替 代 石 油 的 其 他 能 源 形 式 例 如 由 煤 炭 或 生 物 质 生 产 液 体 燃 料 第 章 及 开 发 油 页 岩 等 然 而 开 发 这 些 能 源 所 需 的 基 础 设 施 建 设 需 要 花 费 几 十 年 的 时 间 在 此 期 间 经 济 发 展 会 受 到 极 大 的 影 响 并 且 需 要 很 长 的 时 间 才 能 恢 复 不 用 说 我 们 现 在 依 赖 的 是 一 种 具 有 潜 在 不 稳 定 性 却 至 关 重 要 的 资 源 这 是 一 件 很 危 险 的 事 情 全 球 性 的 突 发 事 件 随 时 都 可 能 造 成 石 油 供 给 的 短 缺 而 这 些 是 不 在 我 们 的 控 制 范 围 之 内 的

96 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 表 列 出 了 年 全 球 原 油 的 主 要 生 产 出 口 和 进 口 的 国 家 和 地 区 (2 表 中 数 据 以 质 量 计 单 位 是 百 万 公 吨 原 油 的 计 量 通 常 用 体 积 单 位 桶 家 和 地 区 来 表 示 一 桶 相 当 于 加 仑 一 吨 石 油 能 装 多 少 桶 取 决 于 原 油 的 密 度 较 轻 的 油 装 的 桶 多 较 重 的 装 得 少 每 吨 石 油 大 概 可 装 桶 不 等 平 均 为 桶 ( 2 由 数 据 可 以 看 到 沙 特 阿 拉 伯 伊 朗 阿 拉 伯 联 合 酋 长 国 和 伊 拉 克 这 四 个 中 东 国 家 占 了 年 全 球 出 口 量 的 美 国 是 世 界 上 最 大 的 石 油 进 口 国 其 进 口 量 是 位 居 第 二 的 日 本 的 倍 还 多 美 国 的 石 油 生 产 量 在 全 球 排 第 三 位 用 表 中 的 生 产 与 进 口 量 之 和 减 去 出 口 量 就 得 到 各 国 的 石 油 消 费 量 可 以 看 出 美 国 的 石 油 消 费 量 高 居 全 球 之 首 表 列 出 了 年 和 年 美 国 进 口 石 油 的 来 源 地 及 数 量 ( 2 + 常 用 的 石 油 计 量 单 位 间 的 换 算 见 表 表 年 世 界 范 围 内 原 油 主 要 生 产 出 口 和 进 口 的 国 家 和 地 区 百 万 桶 人 ( 2 生 产 国 总 产 量 输 出 国 净 输 出 量 进 口 国 和 地 区 净 进 口 量 沙 特 阿 拉 伯 沙 特 阿 拉 伯 美 国 俄 罗 斯 俄 罗 斯 日 本 美 国 挪 威 中 国 伊 朗 伊 朗 德 国 墨 西 哥 阿 联 酋 韩 国 中 国 尼 日 利 亚 法 国 加 拿 大 科 威 特 印 度 挪 威 委 内 瑞 拉 意 大 利 阿 联 酋 阿 尔 及 利 亚 西 班 牙 委 内 瑞 拉 墨 西 哥 台 湾 科 威 特 利 比 亚 尼 日 利 亚 伊 拉 克 阿 尔 及 利 亚 安 哥 拉 巴 西 哈 萨 克 斯 坦 卡 塔 尔 总 产 量 包 括 原 油 液 化 天 然 气 凝 析 油 提 炼 油 以 及 其 他 一 些 液 体

97 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 表 美 国 的 主 要 石 油 进 口 国 ( 2 + 单 位 千 桶 天 国 家 年 月 年 月 年 年 月 年 月 加 拿 大 墨 西 哥 沙 特 阿 拉 伯 委 内 瑞 拉 尼 日 利 亚 伊 拉 克 安 哥 拉 阿 尔 及 利 亚 科 威 特 厄 瓜 多 尔 巴 西 英 国 乍 得 挪 威 阿 塞 拜 疆 表 石 油 不 同 称 量 单 位 的 转 换 单 位 加 仑 公 升 桶 吨 加 仑 4 4 公 升 4 4 桶 吨 在 节 中 我 们 将 首 先 介 绍 原 油 的 化 学 组 成 和 炼 制 过 程 即 怎 样 将 原 油 转 化 为 有 用 的 产 品 节 将 着 重 介 绍 石 油 形 成 的 地 质 过 程 石 油 应 用 的 历 史 将 在 节 介 绍 节 主 要 讨 论 石 油 应 用 带 来 的 环 境 问 题 节 讨 论 石 油 供 应 的 前 景 最 后 在 节 中 给 出 本 章 小 结 原 油 的 化 学 组 成 及 其 产 品 原 油 成 分 因 其 地 质 储 层 的 不 同 也 不 尽 相 同 成 分 的 不 同 导 致 了 不 同 原 油 在 密 度 上 的 差 异 一 般 来 讲 原 油 是 一 种 由 碳 氢 化 合 物 及 不 同 数 量 的 硫 氧 及 微 量 金 属 等 元 素 组 成 的 复 杂 混 合 物 碳 氢 化 合 物 是 指 由 碳 原 子 和 氢 原 子 组 成 的 分 子 其 碳

98 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 原 子 可 构 成 不 同 长 度 的 碳 链 含 硫 量 很 高 的 原 油 被 称 为 含 硫 石 油 #$%#!' 含 硫 量 低 的 称 为 低 硫 油 #!' 原 油 中 最 主 要 的 碳 氢 化 合 物 在 化 学 分 类 中 被 称 为 "# 烷 烃 或 链 烃 烷 烃 的 化 学 通 式 为 (8(? 其 中 ( 为 整 数 表 列 出 了 几 种 小 相 对 分 子 质 量 烷 烃 的 名 称 化 学 式 及 沸 点 原 油 中 约 碳 氢 化 合 物 的 相 对 分 子 质 量 较 小 碳 原 子 数 都 在 以 下 另 化 合 物 的 碳 原 子 数 在 之 间 还 有 的 碳 原 子 数 大 于 因 为 不 同 分 子 的 沸 点 不 同 原 油 的 不 同 组 分 可 以 通 过 蒸 馏 的 方 法 在 不 同 的 温 度 下 将 其 分 离 出 来 当 温 度 降 低 时 不 同 的 组 分 可 以 被 冷 凝 出 来 从 而 达 到 富 集 的 目 的 现 代 化 的 炼 油 厂 中 不 仅 仅 包 括 蒸 馏 设 备 还 包 括 将 蒸 馏 得 到 的 产 品 转 化 为 各 式 最 终 产 品 的 设 施 汽 油 主 要 是 由 碳 原 子 数 在 间 的 碳 氢 化 合 物 构 成 包 括 庚 烷 辛 烷 和 壬 烷 等 见 表 煤 油 主 要 是 由 的 分 子 构 成 柴 油 则 是 由 的 分 子 构 成 的 稍 重 的 一 些 组 分 用 来 做 润 滑 油 而 原 油 中 最 重 的 组 分 则 被 用 来 制 备 焦 油 和 沥 青 随 着 碳 原 子 的 增 多 组 分 的 沸 点 也 随 之 升 高 如 从 汽 油 沸 点 为 / 到 煤 油 沸 点 / 再 到 柴 油 沸 点 / 顺 次 增 加 润 滑 油 焦 油 及 沥 青 的 沸 点 都 在 / 以 上 表 小 相 对 分 子 质 量 烷 烃 的 常 见 名 称 化 学 分 子 式 以 及 沸 点 名 称 化 学 分 子 式 沸 点 / 甲 烷 8 乙 烷 8 丙 烷 8 丁 烷 8 戊 烷 8 己 烷 8 庚 烷 8 辛 烷 8 壬 烷 8 癸 烷 8 我 们 可 以 将 通 过 石 油 炼 化 蒸 馏 过 程 得 到 的 产 品 想 象 成 一 块 块 的 乐 高 积 木 乐 高 积 木 可 以 组 合 成 各 种 不 同 的 新 图 形 蒸 馏 得 到 的 产 品 也 一 样 大 分 子 物 质 可 以 由 一 些 小 分 子 单 元 组 合 而 成 我 们 将 这 种 过 程 称 为 聚 合 反 应 或 烷 化 更 好 的 是 大 分 子 也 能 分 裂 成 小 分 子 我 们 称 这 种 过 程 为 裂 解 反 应 裂 解 后 生 成 的 小 分 子 通 过 重 新 组 合 生 成 新 的 分 子 原 油 的 炼 制 方 案 随 需 求 的 不 同 而 调 整 在 美 国 和 其 他 国

99 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 家 的 炼 油 厂 会 经 常 调 整 炼 化 工 艺 在 冬 天 会 加 大 取 暖 用 油 的 炼 化 而 当 夏 天 到 来 时 则 会 转 而 多 炼 化 生 产 汽 油 在 炼 化 过 程 中 甚 至 还 能 对 汽 油 的 组 分 进 行 稍 许 调 整 来 减 轻 形 成 光 化 学 烟 雾 的 可 能 性 光 化 学 烟 雾 也 就 是 臭 氧 污 染 是 大 部 分 工 业 地 区 都 会 经 常 出 现 的 一 种 空 气 污 染 现 象 多 出 现 在 夏 天 现 代 化 的 石 油 炼 制 工 艺 显 示 了 化 工 技 术 的 进 步 现 在 一 个 炼 化 厂 的 操 作 方 案 甚 至 比 孩 子 们 玩 的 最 复 杂 的 乐 高 积 木 的 排 列 方 式 还 多 原 油 的 形 成 大 规 模 可 经 济 开 采 的 原 油 的 形 成 依 赖 于 很 多 互 不 相 关 的 地 质 条 件 与 煤 的 生 成 条 件 不 同 生 成 原 油 的 大 多 数 有 机 体 是 生 活 在 海 里 而 不 是 陆 地 上 当 然 有 一 少 部 分 生 成 石 油 的 有 机 体 也 生 活 在 淡 水 湖 中 如 图 中 所 示 海 洋 通 过 光 合 作 用 生 成 有 机 物 的 速 率 与 陆 地 上 大 体 相 当 两 者 最 大 的 不 同 点 是 海 洋 中 有 机 质 的 生 存 周 期 较 之 陆 地 生 物 来 说 要 短 得 多 因 此 有 机 物 在 海 洋 中 的 累 积 并 不 像 热 带 雨 林 中 那 样 明 显 树 木 可 以 存 活 好 几 百 年 而 海 洋 中 浮 游 动 物 和 植 物 的 生 长 周 期 只 有 几 天 当 然 一 些 大 型 的 海 洋 哺 乳 动 物 例 如 鲸 鱼 可 以 活 得 相 对 长 一 些 可 到 年 左 右 但 是 它 们 的 数 量 并 不 多 在 整 个 海 洋 生 物 质 中 他 们 的 贡 献 量 相 对 较 小 海 洋 中 的 微 生 物 包 括 浮 游 动 植 物 和 一 些 小 型 海 洋 动 物 如 有 孔 虫 类 颗 石 藻 类 等 这 些 微 生 物 的 生 命 循 环 过 程 是 决 定 有 机 碳 在 海 洋 和 海 底 沉 积 物 中 的 积 累 速 度 及 其 被 转 化 为 石 油 的 比 例 的 主 要 因 素 浮 游 植 物 是 海 洋 中 有 机 质 的 最 主 要 的 来 源 也 是 我 们 今 天 所 开 采 的 石 油 中 的 最 初 能 量 来 源 如 果 要 在 古 代 海 洋 中 形 成 大 范 围 可 经 济 开 采 的 油 田 一 个 最 重 要 的 条 件 就 是 海 洋 中 具 有 较 高 的 初 级 生 产 率 从 海 底 带 到 海 面 的 氮 磷 等 营 养 物 质 的 供 给 是 限 制 海 洋 生 物 质 产 量 的 主 要 因 素 海 洋 中 初 级 生 产 率 较 高 的 地 区 包 括 有 上 升 流 的 地 方 和 河 流 入 海 口 上 升 流 将 海 底 充 足 的 营 养 元 素 带 到 海 洋 表 层 而 河 流 将 陆 地 上 充 足 的 营 养 物 质 带 入 海 洋 近 海 水 域 的 生 物 质 产 量 通 常 会 较 高 这 是 由 于 盛 行 风 往 往 推 动 近 海 表 层 水 向 离 岸 的 方 向 流 动 补 给 地 表 水 的 上 升 流 运 动 就 会 将 海 底 的 大 量 营 养 元 素 带 到 海 洋 表 层 高 纬 度 地 区 海 洋 的 生 物 质 产 量 也 较 高 这 是 因 为 冬 季 风 暴 会 将 海 洋 下 部 的 营 养 物 质 带 到 海 洋 表 面 春 季 阳 光 一 旦 到 来 这 些 营 养 物 质 就 会 很 容 易 地 为 海 洋 生 物 所 利 用 从 而 形 成 了 所 谓 的 春 季 繁 荣 现 象 图 给 出 了 海 洋 颜 色 的 卫 星 组 合 图 片 卫 星 设 备 的 发 射 光 波 选 在 了 对 叶 绿 素 最 敏 感 的 波 段 因 为 叶 绿 素 是 代 表 光 合 作 用 的 最 主 要 的 色 素 海 洋 中 初 级 生 产 率 较 高 的 地 区 主 要 集 中 在 加 利 福 尼 亚 州 秘 鲁 及 非 洲 西 北 部 的 沿 海 还 有 南 极 洲 附 近 的 海 域 以 及 北 大 西 洋 和 北 太 平 洋 地 区 的 广 阔 海 域 内 在 几 大 大 洋 盆 地 的 中 心 地 带 洋 流 方 向 是 由 表 面 向 下 沉 的 因 此 就 有 机 物 产 量 的 角 度 而 言 这 里 更 像 是 一

100 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 片 沙 漠 读 者 可 以 参 考 麦 克 尔 罗 伊 ('%# 的 文 献 以 了 解 更 多 影 响 海 洋 生 物 生 产 力 的 因 素 图 海 洋 颜 色 卫 星 组 合 照 片 形 成 可 开 采 油 田 的 第 二 个 必 须 满 足 的 条 件 是 有 机 质 沉 积 的 速 率 要 大 于 它 们 被 海 底 微 生 物 分 解 的 速 率 决 定 这 个 差 别 的 最 关 键 因 素 是 有 机 质 在 沉 积 层 中 的 累 积 速 率 应 当 大 于 氧 气 从 海 水 向 沉 积 层 中 扩 散 的 速 率 这 是 因 为 好 氧 微 生 物 如 果 得 不 到 充 足 的 氧 气 就 不 能 有 效 地 进 行 呼 吸 作 用 来 分 解 有 机 物 厌 氧 微 生 物 对 有 机 物 的 分 解 速 率 较 慢 因 此 有 利 于 有 机 质 在 沉 积 层 中 的 富 集 沉 积 层 中 的 有 机 质 需 要 在 / 的 环 境 下 才 可 以 转 化 成 构 成 原 油 的 化 学 组 分 由 于 所 谓 的 地 温 梯 度 地 球 的 温 度 随 深 度 的 增 加 而 逐 渐 增 加 一 般 增 加 的 速 度 "# 为 每 千 米 / 地 温 梯 度 是 从 行 星 内 部 高 温 区 向 外 部 传 导 热 量 的 反 映 因 此 海 底 以 下 千 米 的 地 方 可 以 满 足 石 油 形 成 所 需 的 温 度 条 件 在 海 洋 沉 积 层 中 的 石 油 形 成 区 除 了 存 在 有 机 物 之 外 还 含 有 大 量 的 细 小 颗 粒 物 它 们 形 成 了 所 谓 的 页 岩 随 着 上 覆 沉 积 物 施 加 压 力 越 来 越 大 页 岩 中 颗 粒 之 间 的 缝 隙 会 随 着 深 度 的 增 加 而 不 断 缩 小 如 果 那 些 产 油 有 机 物 的 运 动 范 围 受 到 了 限 制 它 们 就 有 可 能 被 合 并 入 页 岩 中 形 成 所 谓 的 油 页 岩 我 们 稍 后 将 继 续 讨 论 油 页 岩 替 代 液 态 石 油 的 潜 力 另 外 石 油 可 以 穿 过 可 渗 透 性 的 岩 石 例 如 砂 岩 再 迁 移 到 其 他 再 被 阻 滞 的 区 域 例 如 被 限 制 在 非 渗 透 性 岩 层 的 下 面 对 沉 积 层 的 地 震 波 探 测 可 以 用 来 确 定 石 油 储 藏 的 位 置 然 而 当 石 油 公 司 把 井 钻 进 很 可 能 存 在 石 油 的 区 域 时 通 常 的

101 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 情 况 是 并 没 有 发 现 石 油 现 在 寻 找 石 油 的 过 程 尤 其 在 近 海 深 水 域 寻 找 石 油 既 是 一 门 科 学 也 是 一 门 艺 术 石 油 使 用 的 历 史 如 前 章 所 述 煤 炭 作 为 燃 料 至 少 可 以 追 溯 到 罗 马 时 期 的 英 格 兰 石 油 的 历 史 也 同 样 久 远 早 在 公 元 前 年 的 美 索 不 达 米 亚 人 们 就 开 始 以 石 油 渗 出 液 即 从 地 下 析 出 并 在 地 表 聚 集 的 石 油 池 为 原 料 生 产 沥 青 作 为 建 造 巴 比 伦 的 墙 壁 和 城 "# 堡 的 灰 浆 创 世 纪 中 纪 录 了 上 帝 指 示 诺 亚 为 自 己 建 造 一 只 木 方 舟 在 方 舟 里 的 房 间 内 外 都 涂 满 沥 青 耶 金 9 %1!" 引 用 了 罗 马 博 物 学 家 普 林 尼 在 世 纪 对 石 油 特 别 是 沥 青 的 药 效 的 赞 美 强 调 了 它 们 具 有 止 血 治 疗 牙 疼 慢 性 咳 嗽 腹 泻 以 及 缓 解 风 湿 和 感 冒 症 状 等 功 能 早 在 世 纪 的 中 国 人 们 就 已 经 用 绑 在 竹 竿 上 的 钻 头 钻 出 深 达 米 的 油 井 从 这 些 钻 井 生 产 的 石 油 被 用 来 蒸 发 卤 水 以 制 盐 到 了 世 纪 中 国 人 用 竹 子 做 成 管 道 把 这 些 油 井 的 石 油 输 送 到 很 远 的 距 离 之 外 希 腊 人 发 现 石 油 可 以 制 造 一 种 称 为 希 腊 油 火 的 有 效 战 争 武 器 我 们 在 第 章 提 到 希 腊 油 火 在 保 卫 君 士 坦 丁 堡 免 于 北 欧 海 盗 抢 掠 时 所 起 到 的 重 要 作 用 正 如 耶 金 9 %) 1!" 所 描 述 的 希 腊 油 火 是 比 火 药 更 可 怕 的 武 器 它 的 生 产 和 使 用 方 法 被 拜 占 庭 帝 国 视 为 国 家 机 密 而 严 加 保 密 人 们 对 便 宜 的 照 明 燃 料 的 需 求 是 现 代 石 油 经 济 发 展 的 最 早 驱 动 力 工 业 革 命 转 变 了 生 产 商 品 尤 其 是 纺 织 品 的 方 法 并 使 生 产 场 所 从 家 庭 迁 移 到 了 工 厂 在 缺 乏 有 效 照 明 的 情 况 下 高 效 生 产 机 器 只 能 在 白 天 有 充 足 自 然 光 的 几 个 小 时 内 运 行 在 微 弱 的 蜡 烛 照 明 下 操 作 这 些 机 器 是 不 可 能 的 因 为 这 对 机 器 操 作 人 员 非 常 危 险 鲸 鱼 油 成 为 暂 时 的 照 明 燃 料 但 是 由 于 捕 鲸 船 需 要 进 行 远 距 离 航 行 鲸 鱼 油 非 常 昂 贵 只 有 富 人 才 能 用 得 起 到 世 纪 前 叶 鲸 鱼 油 的 价 格 涨 到 了 每 加 仑 美 元 从 松 树 和 其 他 针 叶 类 树 木 分 泌 的 树 脂 中 提 取 松 节 油 再 从 松 节 油 中 提 炼 的 莰 烯 成 了 另 外 一 种 照 明 燃 料 但 是 它 们 极 其 容 易 燃 烧 因 此 非 常 危 险 由 煤 炭 提 炼 的 煤 气 更 容 易 被 接 受 但 还 是 很 贵 又 便 宜 又 好 的 最 终 解 决 方 案 就 是 使 用 从 原 油 蒸 馏 出 来 的 煤 油 如 前 所 述 煤 油 是 碳 原 子 数 量 在 之 间 的 碳 氢 化 合 物 的 总 称 煤 油 : %) # " 这 个 名 字 来 源 于 希 腊 语 中 蜡 和 油 二 字 的 组 合 即 - %# 和 '!#" 这 个 字 最 早 是 由 一 个 叫 亚 伯 拉 罕 格 斯 纳 的 加 拿 大 人 造 出 来 的 他 发 明 了 一 种 方 法 可 以 从 沥 青 里 提 取 石 油 再 将 其 转 变 为 煤 油 煤 油 是 一 种 具 有 极 好 照 明 性 质 的 液 体 一 旦 燃 烧 煤 油 就 会 分 解 成 一 些 分 子 碎 片 并 以 可 见 光 的 形 式 释 放 出 大 量 能 量 正 如 耶 金 9 %1!" 所 写 的 格 斯 纳 于 年 在 美 国 申 请 了 专 利 确 立 由 他 发 明 了 一

102 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 种 被 命 名 为 煤 油 的 新 型 碳 氢 化 合 物 可 用 于 照 明 及 其 他 用 途 他 在 纽 约 建 造 了 一 座 煤 油 厂 到 年 该 厂 每 天 生 产 加 仑 的 煤 油 与 此 同 时 类 似 的 工 厂 也 在 美 国 其 他 地 方 建 立 在 这 些 早 期 的 工 厂 里 制 造 煤 油 的 主 要 原 料 是 煤 而 不 是 石 油 因 为 在 当 时 石 油 并 不 容 易 获 得 当 乔 治 比 赛 尔 富 有 远 见 的 想 象 得 以 实 现 时 一 切 才 得 以 改 变 比 赛 尔 认 为 在 地 底 下 应 该 储 藏 着 大 量 生 产 煤 油 的 原 料 它 们 以 液 态 石 油 的 形 式 存 在 只 要 在 合 适 的 地 点 钻 个 井 下 去 就 可 以 把 它 们 便 宜 地 运 至 地 面 了 年 乔 治 比 赛 尔 在 纽 约 看 到 了 一 个 商 店 橱 窗 的 广 告 中 吹 捧 由 石 油 生 产 的 一 种 专 利 药 他 由 此 受 到 了 启 发 广 告 里 描 述 的 石 油 是 从 钻 盐 井 里 获 得 的 在 制 冷 技 术 没 有 发 明 前 盐 是 用 于 食 物 防 腐 的 必 不 可 少 的 物 质 比 赛 尔 成 功 地 找 到 了 实 施 其 想 法 的 资 金 并 雇 用 埃 德 温 德 雷 克 上 校 来 操 办 这 个 计 划 年 月 日 当 德 雷 克 雇 用 的 钻 井 工 比 利 史 密 斯 大 叔 在 宾 夕 法 尼 亚 州 西 北 部 的 泰 特 斯 维 尔 地 下 英 尺 处 钻 到 石 油 时 比 赛 尔 终 于 成 功 地 实 现 了 他 的 梦 想 这 个 消 息 像 野 火 燎 原 一 样 地 传 播 开 来 马 上 难 题 就 从 如 何 寻 找 便 宜 的 煤 油 原 料 变 成 了 如 何 储 存 石 油 并 运 输 到 市 场 上 威 士 忌 酒 桶 是 一 个 便 利 的 临 时 解 决 办 法 耶 金 在 书 中 谈 到 石 油 很 快 就 变 得 比 储 存 它 的 酒 桶 更 便 宜 了 直 到 现 在 由 于 这 些 早 期 历 史 石 油 仍 然 以 桶 为 交 易 单 位 一 标 准 桶 被 定 义 为 加 仑 的 石 油 史 密 斯 钻 井 中 的 石 油 必 须 用 泵 才 能 被 提 升 至 地 面 用 了 不 到 两 年 时 间 钻 井 者 在 年 月 钻 出 了 第 一 个 自 流 井 石 油 自 发 地 以 每 天 桶 的 稳 定 流 速 涌 出 地 面 但 是 这 个 新 阶 段 的 起 步 并 不 是 很 顺 利 涌 出 的 石 油 中 夹 杂 的 气 体 着 了 火 熊 熊 燃 烧 了 天 还 烧 死 了 个 人 多 年 后 萨 达 姆 侯 赛 因 在 第 一 次 海 湾 战 争 结 束 时 被 迫 撤 离 科 威 特 就 故 意 点 燃 了 那 里 的 油 井 但 是 那 时 石 油 工 业 已 经 学 会 了 该 如 何 应 付 火 灾 了 海 湾 地 区 的 石 油 大 火 被 英 雄 的 德 州 消 防 战 士 红 色 阿 代 尔 及 其 带 领 的 勇 猛 石 油 灭 火 专 家 扑 灭 了 从 而 避 免 了 这 场 人 为 造 成 的 区 域 性 甚 至 有 可 能 是 全 球 性 的 灾 难 石 油 燃 烧 释 放 的 大 量 黑 色 烟 尘 在 大 气 层 聚 集 可 能 遮 蔽 太 阳 光 引 发 持 久 的 全 球 气 候 变 冷 这 个 现 象 被 称 作 核 冬 天 核 冬 天 这 个 词 是 由 已 故 的 美 国 科 学 家 卡 尔 萨 根 及 其 同 事 在 年 发 表 的 一 篇 文 章 中 提 出 的 $%) # 等 该 文 章 主 要 探 讨 了 核 战 爆 发 可 能 引 发 的 后 果 尽 管 市 场 的 供 需 平 衡 造 成 了 油 价 的 上 下 波 动 比 赛 尔 及 其 同 事 还 是 从 他 们 在 宾 夕 法 尼 亚 石 油 开 采 热 潮 的 早 期 投 资 中 获 取 了 大 量 的 利 润 跟 随 他 们 的 其 他 石 油 投 机 分 子 也 一 样 挣 了 钱 然 而 新 石 油 时 代 最 成 功 的 投 资 人 却 是 约 翰 洛 克 菲 勒 他 是 世 界 第 一 家 最 大 的 纵 向 整 合 的 石 油 公 司 标 准 石 油 公 司 的 创 始 者 和 大 股 东 洛 克 菲 勒 在 很 小 的 时 候 就 展 现 了 他 的 创 业 天 赋 他 生 于 年 在 岁 时 就 建 立 了 一 家 卖 火 鸡 的 公 司 岁 时 去 克 利 夫 兰 的 一 家 农 产 品 公 司 打 工 在 岁

103 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 时 和 莫 里 斯 克 拉 克 运 输 公 司 建 立 了 商 业 伙 伴 关 系 年 建 成 的 铁 路 使 得 克 利 夫 兰 可 以 分 享 宾 夕 法 尼 亚 州 泰 特 斯 维 尔 开 采 的 石 油 及 附 近 其 他 产 油 区 的 丰 富 石 油 资 源 人 们 在 克 利 夫 兰 建 造 了 一 系 列 把 石 油 提 炼 成 煤 油 的 工 厂 其 中 最 大 和 资 产 最 多 的 是 由 克 拉 克 和 洛 克 菲 勒 建 造 的 他 们 的 合 作 关 系 在 年 就 友 好 地 结 束 了 洛 克 菲 勒 在 当 时 以 美 元 买 断 了 克 拉 克 的 股 份 在 此 后 的 几 年 里 洛 克 菲 勒 建 造 了 第 二 个 炼 制 厂 并 把 注 意 力 转 移 到 了 新 的 方 向 上 即 如 何 为 其 产 品 建 立 一 个 可 靠 的 市 场 并 控 制 从 石 油 提 炼 到 消 费 者 过 程 中 的 各 个 环 节 为 了 制 造 储 存 煤 油 的 木 桶 他 购 买 了 生 产 木 材 的 土 地 他 和 铁 路 运 营 商 签 订 了 侵 略 性 协 议 以 确 保 他 的 商 品 能 以 最 低 的 成 本 运 往 市 场 往 往 以 打 压 竞 争 对 手 为 目 的 他 拥 有 自 己 的 铁 路 油 罐 车 在 纽 约 建 造 了 商 品 储 存 仓 库 并 于 年 在 纽 约 建 立 了 一 家 负 责 管 理 其 产 品 在 东 海 岸 的 市 场 及 探 索 欧 洲 出 口 业 务 的 公 司 该 公 司 由 其 兄 威 廉 代 为 管 理 标 准 石 油 公 司 于 年 成 立 当 时 由 个 股 东 组 成 洛 克 菲 勒 在 新 公 司 中 持 有 股 份 那 时 的 标 准 石 油 公 司 已 经 控 制 了 全 美 炼 油 能 力 的 年 后 标 准 石 油 公 司 控 制 了 美 国 超 过 的 炼 油 能 力 其 统 治 地 位 不 仅 体 现 在 炼 油 厂 和 石 油 市 场 上 还 同 时 体 现 在 运 输 方 面 一 些 独 立 的 石 油 生 产 者 试 图 打 破 标 准 石 油 公 司 在 石 油 市 场 的 统 治 地 位 他 们 在 年 建 造 了 一 条 石 油 输 送 管 道 将 石 油 从 产 区 向 东 输 送 英 里 再 与 宾 夕 法 尼 亚 铁 路 和 雷 丁 铁 路 连 接 起 来 耶 金 9 %1!" 认 为 此 项 技 术 成 就 可 以 和 年 后 的 布 鲁 克 林 大 桥 相 媲 美 为 了 应 对 挑 战 标 准 石 油 公 司 在 几 年 后 也 建 造 了 把 石 油 产 区 和 克 利 夫 兰 纽 约 布 法 罗 和 费 城 相 连 的 石 油 管 道 标 准 石 油 公 司 的 成 功 及 其 看 似 具 有 掠 夺 性 的 商 业 行 为 促 使 了 革 新 办 法 的 出 台 几 大 股 东 的 应 对 办 法 是 重 新 组 织 其 控 制 的 独 立 资 产 并 将 它 们 全 部 或 部 分 地 交 给 一 个 托 拉 斯 管 理 于 年 月 日 正 式 签 署 了 标 准 石 油 托 拉 斯 协 议 托 拉 斯 任 命 了 理 事 会 成 员 标 准 石 油 公 司 拥 有 的 全 部 股 份 都 转 移 到 了 托 拉 斯 托 拉 斯 接 着 发 行 了 股 股 票 其 中 洛 克 菲 勒 占 有 股 托 拉 斯 在 各 州 设 立 了 分 散 机 构 以 管 理 托 拉 斯 控 制 的 资 产 事 物 但 是 最 终 管 理 权 还 是 掌 握 在 托 拉 斯 执 行 委 员 会 的 手 中 在 理 论 上 托 拉 斯 是 被 设 计 来 阻 止 标 准 石 油 公 司 的 垄 断 行 为 的 托 拉 斯 并 不 直 接 管 理 标 准 石 油 集 团 中 不 同 实 体 的 运 作 它 仅 仅 管 理 位 持 股 者 在 各 个 组 分 公 司 中 的 股 票 而 事 实 上 一 切 都 照 旧 整 个 集 团 的 运 营 还 是 牢 牢 控 制 在 托 拉 斯 官 员 们 的 手 中 正 如 耶 金 9 %1!" 所 说 的 那 样 托 拉 斯 是 他 们 用 以 运 营 近 似 全 球 资 产 的 一 面 既 合 乎 法 律 又 可 灵 活 操 纵 的 盾 牌 托 拉 斯 一 直 存 在 直 到 年 月 美 国 最 高 法 院 就 西 奥 多 罗 斯 福 总 统 的 司 法 部 于 年 提 出 的 标 准 石 油 公 司 共 谋 阻 碍 自 由 交 易 的 指 控 做 出 了 裁 决 罗 斯 福 总 统 对 标 准 石 油 公 司 进 行 指 控 的 基 础 是 年 设 立 的 舍 曼 反 托 拉 斯 法

104 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 年 首 次 审 理 此 案 时 法 院 就 认 为 标 准 石 油 公 司 有 罪 应 该 被 解 散 年 月 最 高 法 院 拒 绝 了 标 准 石 油 公 司 的 上 诉 请 求 主 法 官 怀 特 当 时 的 陈 述 如 下 对 自 年 以 来 的 那 段 时 期 进 行 调 查 后 任 何 一 个 公 正 的 人 都 会 不 可 抗 拒 地 得 出 一 个 结 论 那 就 是 那 些 发 展 和 组 织 商 业 的 天 才 们!! 不 久 就 产 生 了 排 挤 他 人 的 意 图 并 以 此 为 目 的 剥 夺 了 别 人 的 贸 易 权 从 而 实 现 了 全 盘 掌 控 几 个 月 后 标 准 石 油 公 司 于 月 被 解 散 成 为 几 家 独 立 的 公 司 其 中 最 大 的 是 新 泽 西 标 准 石 油 公 司 即 现 在 埃 克 森 美 孚 公 司 的 前 身 根 据 托 拉 斯 股 东 们 在 托 拉 斯 解 散 时 所 持 有 的 股 份 比 例 他 们 分 得 了 那 些 独 立 公 司 的 股 票 洛 克 菲 勒 选 择 了 继 续 持 有 这 些 股 票 不 到 一 年 的 时 间 他 的 股 票 价 值 就 增 长 了 倍 据 耶 金 9 %1!" 估 计 相 当 于 年 美 元 的 亿 美 元 在 世 纪 早 期 的 资 本 主 义 社 会 里 对 公 司 罪 行 的 处 罚 原 来 是 如 此 进 行 的 呀 罗 斯 福 在 舍 曼 法 案 下 对 托 拉 斯 的 强 力 整 治 对 美 国 工 业 的 后 续 成 功 起 到 了 重 要 作 用 他 在 任 期 内 提 交 了 超 过 项 的 解 散 蓄 意 垄 断 行 为 的 动 议 标 准 石 油 公 司 解 散 后 成 立 的 印 第 安 纳 标 准 石 油 公 司 是 一 个 直 接 受 益 者 在 世 纪 末 期 石 油 产 品 市 场 发 生 了 改 变 我 们 将 在 第 章 中 详 细 讲 到 随 着 托 马 斯 爱 迪 生 在 年 成 功 地 发 明 了 长 寿 命 的 白 炽 灯 并 于 年 在 下 曼 哈 顿 建 立 了 分 布 式 电 力 系 统 电 力 就 开 始 取 代 煤 油 用 于 照 明 自 亨 利 福 特 于 年 生 产 出 便 宜 的 # ' 型 汽 车 后 汽 车 数 量 的 增 加 也 促 进 了 石 油 市 场 的 变 化 到 了 年 人 们 对 汽 油 的 需 求 超 过 了 对 煤 油 的 需 求 而 石 油 工 业 却 难 以 适 应 市 场 的 快 速 变 化 印 第 安 纳 标 准 石 油 公 司 的 化 学 家 威 廉 伯 顿 想 出 一 个 解 决 方 案 他 用 技 术 手 段 把 石 油 里 的 相 对 分 子 质 量 的 成 分 打 断 再 破 裂 成 为 适 合 生 产 汽 油 的 小 相 对 分 子 质 量 成 分 具 有 讽 刺 意 味 的 是 伯 顿 在 标 准 石 油 公 司 没 有 分 解 前 就 已 经 开 始 了 该 项 目 的 研 究 工 作 而 在 纽 约 总 部 的 大 老 板 们 却 一 无 所 知 该 项 裂 解 新 技 术 由 印 第 安 纳 标 准 石 油 公 司 申 请 了 专 利 而 他 们 的 竞 争 者 如 果 想 要 使 用 该 技 术 则 必 须 支 付 专 利 权 税 耶 金 9 %1!" 总 结 了 当 时 的 情 况 新 泽 西 标 准 石 油 公 司 总 裁 最 烦 恼 的 事 就 是 每 月 都 要 签 署 一 张 支 付 给 印 第 安 纳 标 准 石 油 公 司 的 巨 额 支 票 随 着 石 油 产 品 用 量 的 增 加 人 们 对 于 石 油 供 应 能 否 跟 得 上 需 求 的 担 心 与 日 俱 增 有 着 无 比 荣 耀 开 端 的 石 油 工 业 会 注 定 走 向 灭 亡 吗 人 们 在 早 期 就 知 道 宾 夕 法 尼 亚 州 的 石 油 资 源 是 有 限 的 耶 金 9 %1!" 引 用 了 宾 夕 法 尼 亚 州 地 质 学 家 在 年 的 警 告 石 油 令 人 惊 异 的 表 现 只 是 昙 花 一 现 年 轻 人 在 有 生 之 年 就 可 以 看 到 它 的 自 然 终 结 尽 管 这 些 担 忧 在 随 后 的 几 十 年 里 往 复 出 现 但 它 们 都 被 证 明 了 是 无 根 据 的 年 在 俄 亥 俄 州 东 北 部 与 印 第 安 纳 接 壤 之 处 发 现 和 开 发 了 新 油 田 很 快 又 在 堪 萨 斯 州 加 利 福 尼 亚 州 得 克 萨 斯 州 路 易 斯 安 那 州 和 俄 克 拉 何 马 州 等 地 发 现 了 新 油 田 得 克 萨 斯 州 发 现 的 油 田 是 如 此 之 大 使 得 年 石 油 价 格 仅 为 每 桶 美 分 比 一 杯 水 都 便 宜 但 是 在 年 之 内 得 克 萨 斯 州 又 很 快 被 俄 克

105 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 拉 何 马 州 的 油 田 超 过 重 大 油 田 的 发 现 也 不 仅 仅 局 限 于 美 国 重 要 的 油 田 相 继 被 发 现 年 至 年 在 里 海 西 岸 的 巴 库 年 在 荷 属 东 印 度 群 岛 的 苏 门 答 腊 岛 现 印 度 尼 西 亚 年 在 婆 罗 洲 年 在 波 斯 现 伊 朗 年 在 墨 西 哥 年 在 委 内 瑞 拉 年 在 巴 林 年 在 科 威 特 及 几 个 星 期 后 最 终 在 沙 特 发 现 的 最 大 的 油 田 第 一 次 世 界 大 战 中 发 生 的 事 件 导 致 了 全 球 石 油 工 业 的 变 化 年 月 在 大 战 开 始 前 当 时 的 英 国 海 军 大 臣 温 斯 顿 丘 吉 尔 采 取 了 一 系 列 的 措 施 将 英 国 皇 家 海 军 使 用 的 燃 料 由 煤 转 变 成 了 石 油 而 德 国 海 军 仍 然 以 煤 为 动 力 以 煤 为 燃 料 的 船 只 需 要 配 备 大 量 的 人 力 几 乎 全 时 地 给 锅 炉 加 煤 采 用 石 油 为 动 力 后 船 上 就 能 有 更 多 的 人 力 参 与 到 战 船 的 主 要 战 争 活 动 之 中 以 达 到 在 策 略 及 武 器 上 超 越 敌 军 的 目 的 耶 金 9 %1!" 总 结 道 相 对 于 德 国 以 煤 为 燃 料 的 舰 队 而 言 以 油 为 燃 料 的 英 国 皇 家 海 军 舰 队 具 有 航 程 更 远 速 度 更 快 和 灵 活 性 更 好 等 优 势 因 此 在 很 多 场 战 争 中 德 国 的 舰 队 只 能 被 局 限 于 港 口 附 近 活 动 石 油 对 决 定 陆 地 战 争 的 结 果 也 起 到 了 重 要 的 作 用 德 国 主 要 依 靠 铁 路 线 加 燃 煤 机 车 将 部 队 及 供 给 运 送 前 线 因 此 对 资 源 的 战 略 部 署 在 很 大 程 度 上 受 限 于 铁 路 的 分 布 在 战 争 早 期 德 军 攻 占 巴 黎 的 计 划 失 败 其 原 因 是 由 于 法 国 使 用 汽 油 卡 车 把 大 批 军 队 快 速 秘 密 地 运 输 到 了 前 线 德 军 最 薄 弱 的 地 方 从 而 迫 使 德 军 撤 退 在 战 争 后 期 协 约 国 引 进 了 另 一 种 新 型 的 以 石 油 为 燃 料 的 武 器 坦 克 坦 克 在 年 月 日 的 亚 眠 战 役 中 起 到 决 定 性 作 用 冲 破 了 德 国 的 防 线 迫 使 德 国 在 数 月 后 宣 布 战 败 年 怀 特 兄 弟 在 北 卡 罗 来 纳 州 的 基 蒂 霍 克 首 次 飞 机 试 飞 成 功 不 到 年 飞 机 就 作 为 一 种 武 器 出 现 在 了 第 一 次 世 界 大 战 战 场 飞 机 最 初 的 军 事 应 用 是 侦 察 不 久 以 后 飞 机 不 仅 被 用 作 空 中 作 战 也 被 用 于 战 略 轰 炸 在 第 一 次 世 界 大 战 前 期 的 英 国 战 争 中 德 军 就 轰 炸 了 英 格 兰 在 战 争 结 束 之 前 协 约 国 军 队 经 常 对 德 国 的 战 略 目 标 进 行 轰 炸 石 油 再 次 在 促 进 新 型 军 事 技 术 的 发 展 过 程 中 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 在 年 月 日 美 国 进 入 战 争 之 前 第 一 次 世 界 大 战 中 没 有 一 个 主 要 参 战 国 是 拥 有 丰 富 的 国 内 石 油 资 源 的 协 约 国 接 近 的 军 事 石 油 供 给 都 是 由 美 国 提 供 的 美 国 年 的 石 油 产 量 占 全 球 石 油 产 量 的 然 而 德 国 充 分 利 用 了 其 有 限 的 石 油 资 源 采 用 德 国 工 程 师 鲁 道 夫 狄 塞 耳 发 明 的 柴 油 发 动 机 技 术 制 造 了 他 们 的 潜 艇 舰 队 德 国 的 7 型 潜 艇 于 年 和 年 对 协 约 国 舰 队 实 施 了 破 坏 性 打 击 面 对 困 境 协 约 国 的 攻 击 船 只 在 护 卫 舰 和 驱 逐 舰 的 护 送 下 进 行 分 组 运 输 并 且 引 进 了 一 种 强 有 力 的 新 型 武 器 深 水 炸 弹 有 效 地 压 制 了 德 国 潜 艇 的 威 胁 统 治 早 期 石 油 时 代 的 是 一 些 单 个 的 公 司 他 们 的 全 部 动 力 就 是 为 了 满 足 公 司

106 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 主 要 拥 有 者 及 股 东 们 对 赚 钱 的 需 求 然 而 在 第 一 次 世 界 大 战 结 束 时 石 油 就 上 升 到 了 国 家 性 战 略 资 源 的 地 位 对 石 油 资 源 的 管 理 不 仅 要 反 映 个 体 公 司 的 利 益 更 重 要 的 是 还 要 反 映 所 在 国 的 战 略 利 益 年 月 温 斯 顿 丘 吉 尔 说 服 了 英 国 政 府 以 政 府 的 名 义 对 控 制 波 斯 湾 石 油 开 采 权 的 安 格 洛 ) 波 斯 石 油 公 司 进 行 了 巨 大 投 资 以 保 证 皇 家 海 军 能 得 到 可 靠 的 石 油 供 给 这 一 举 措 就 确 定 了 石 油 作 为 战 略 资 源 的 地 位 也 使 政 府 首 次 成 为 石 油 商 业 中 的 主 要 参 与 人 在 此 后 的 几 十 年 中 石 油 的 重 要 性 与 日 俱 增 今 天 世 界 上 十 家 最 大 公 司 中 的 九 家 都 直 接 参 与 了 有 关 石 油 的 生 产 炼 制 消 费 等 方 面 的 一 些 业 务 所 有 的 交 通 燃 料 汽 油 柴 油 和 航 空 燃 油 都 是 产 自 石 油 它 们 占 今 天 世 界 石 油 消 费 总 量 的 其 余 的 石 油 用 于 发 电 家 庭 和 办 公 取 暖 制 造 现 代 社 会 所 需 的 一 系 列 产 品 包 括 肥 料 杀 虫 剂 润 滑 剂 轮 胎 专 用 化 学 物 染 料 化 妆 品 医 药 品 阿 司 匹 林 牙 膏 清 洁 剂 衣 服 建 筑 材 料 绝 缘 材 料 和 塑 料 现 代 石 油 工 业 发 展 中 的 重 大 事 件 年 表 见 表 世 界 和 美 国 石 油 产 量 的 历 史 数 据 归 纳 在 图 中 图 表 明 在 世 纪 年 代 早 期 美 国 国 内 石 油 的 产 量 达 到 顶 点 年 石 油 输 出 国 组 织 的 联 合 贸 易 抵 制 引 发 了 第 一 次 石 油 危 机 这 使 得 美 国 的 石 油 消 费 量 出 现 了 短 期 的 下 降 并 在 年 伊 朗 人 质 危 机 后 加 剧 下 滑 图 总 结 了 从 年 开 始 的 美 国 石 油 产 量 消 费 量 和 进 口 量 图 显 示 了 美 国 石 油 价 格 的 历 史 变 化 趋 势 年 月 原 油 价 格 是 每 桶 美 元 原 油 价 格 最 高 点 是 年 月 的 接 近 每 桶 美 元 再 于 年 月 跌 至 每 桶 美 元 在 考 虑 了 通 货 膨 胀 因 素 后 一 个 有 趣 的 现 象 是 虽 然 年 年 底 的 油 价 相 比 整 个 世 纪 的 油 价 而 言 是 极 高 的 然 而 这 样 的 高 油 价 在 历 史 上 并 非 没 有 先 例 当 以 年 美 元 表 示 时 世 纪 年 代 和 伊 朗 革 命 导 致 的 石 油 大 萧 条 时 期 的 油 价 与 年 的 油 价 是 相 当 的 表 国 际 原 油 工 业 的 重 要 事 件 年 表 日 期 事 件 亚 伯 拉 罕 格 斯 纳 向 美 国 专 利 局 申 请 煤 油 的 专 利 埃 德 温 德 雷 克 上 校 在 匹 兹 堡 的 泰 特 斯 维 尔 地 区 开 采 了 第 一 口 油 井 匹 兹 堡 地 区 的 第 一 口 自 喷 井 同 时 一 场 燃 烧 了 三 天 三 夜 的 大 火 烧 死 了 人 约 翰 洛 克 菲 勒 建 立 了 标 准 石 油 公 司 阿 塞 拜 疆 地 区 的 巴 库 石 油 的 发 展 标 准 石 油 托 拉 斯 成 立 皇 家 荷 兰 公 司 在 苏 门 答 腊 岛 开 采 石 油 马 库 斯 塞 缪 尔 通 过 苏 伊 士 运 河 运 输 石 油 同 时 成 立 了 壳 牌 石 油 公 司 在 婆 罗 洲 发 现 石 油

107 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 续 表 日 期 事 件 威 廉 达 西 获 得 在 波 斯 现 伊 朗 的 石 油 开 采 权 英 国 开 始 在 中 东 利 益 的 剥 夺 斯 平 德 尔 托 普 油 井 喷 油 太 阳 公 司 德 士 古 公 司 和 海 湾 公 司 成 立 在 美 国 俄 克 拉 何 马 州 发 现 重 大 石 油 储 存 量 壳 牌 以 及 皇 家 荷 兰 公 司 合 并 在 波 斯 现 伊 朗 地 区 发 现 石 油 成 立 了 安 格 ) 洛 波 斯 公 司 " 后 来 的 英 国 石 油 公 司,6# 在 墨 西 哥 地 区 发 现 重 大 石 油 储 存 量 美 国 最 高 法 院 宣 布 石 油 托 拉 斯 的 破 产 印 第 安 纳 标 准 石 油 公 司 威 廉 伯 顿 发 明 的 石 油 裂 解 过 程 获 得 专 利 英 国 政 府 获 得 安 格 洛 ) 波 斯 公 司 的 股 份 在 委 内 瑞 拉 地 区 发 现 重 大 石 油 储 存 量 在 美 国 得 克 萨 斯 州 东 部 地 区 发 现 重 大 石 油 储 存 量 在 巴 林 岛 发 现 重 大 石 油 储 存 量 加 利 福 尼 亚 标 准 石 油 公 司 获 得 在 沙 特 阿 拉 伯 地 区 的 石 油 开 采 权 海 湾 和 安 格 洛 伊 朗 公 司 获 得 在 科 威 特 地 区 石 油 的 开 采 权 在 科 威 特 和 沙 特 阿 拉 伯 地 区 发 现 石 油 墨 西 哥 把 国 外 石 油 公 司 本 国 化 苏 伊 士 运 河 危 机 在 阿 尔 及 利 亚 以 及 尼 日 利 亚 发 现 石 油 石 油 输 出 国 组 织 36( 的 成 立 在 阿 拉 斯 加 北 坡 发 现 石 油 在 北 海 地 区 发 现 石 油 美 国 加 加 利 福 尼 亚 州 联 合 石 油 公 司 在 圣 巴 巴 拉 地 区 石 油 泄 漏 促 进 了 美 国 环 境 保 护 局 的 建 立 月 份 石 油 价 格 上 涨 到 前 个 月 的 倍 以 上 达 到 每 桶 美 元 北 海 地 区 的 石 油 首 次 向 陆 地 输 送 阿 拉 斯 加 石 油 公 司 上 市 年 通 过 的 管 道 运 输 石 油 方 案 建 成 伊 朗 人 质 危 机 石 油 价 格 从 每 桶 美 元 上 涨 到 每 桶 美 元 年 的 第 二 次 石 油 危 机 阿 拉 斯 加 地 区 埃 克 森 公 司 瓦 尔 迪 兹 事 故 伊 拉 克 对 科 威 特 的 入 侵 海 湾 战 争 在 撤 兵 之 前 伊 拉 克 袭 击 科 威 特 石 油 产 区 美 国 以 及 其 同 盟 国 入 侵 伊 拉 克 在 月 号 油 价 上 升 到 每 桶 美 元 达 到 历 史 新 纪 录 月 中 旬 油 价 上 升 到 每 桶 美 元

108 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 图 世 界 和 美 国 的 原 油 产 量 ( 2 图 美 国 地 区 石 油 概 述 摘 录 自! # 1#* & $ %.% & &'

109 第#章!石油的性质(来源(历史(问题及前景 *!%&* 图# "$!!:#!年至今的原油价格& DT 世界能源统计回顾! (%%#' # ".!石油带来的环境问题 在石油工业的各个阶段!包括生产(运输(石油精炼以及到成品的使用都会产 生各种各样的环境问题%石油工业释放的许多化学物质都是有毒有害的!有些甚 至有致癌作用!另外还有一些与光化学烟雾的形成有关系%石油工业排放的化学 物质几乎都与 JQ( 和其他温室气体! 比如 Q'( 在大气中的累积有关% JV$( O(Q 等! 原油从油井到炼油厂再到消费地的运输过程需要大量的基础设施%原油的大 部分运输过程是船运和管道的结合!也有用卡车(驳船和火车!但主要是针对石油 炼制产品的运输过程%近年来!越来越多的远洋运输使用了超大油轮!这些油轮的 运输能力多达(.万吨原油%油轮的载重吨位& L<]'是对油轮运输能力的量度% L<] 在($万"'( 万吨的被称作超大型油轮& ^HJJ'!而 L<] 在 '. 万吨以上!.%万吨以内的油轮被称作超巨型油轮%框 # "! 估计了任一时间全球所有油轮运 输的原油总量% 在海上运输大量石油!油轮漏油事故就几乎不可避免%表 # "# 根据漏油量进 行排序!总结了过去$%年的大型原油泄漏事故的信息!包括船只(时间(地点(位置

110 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 以 及 漏 油 量 石 油 泄 漏 量 只 是 衡 量 油 轮 漏 油 所 导 致 的 环 境 损 害 的 一 个 不 完 全 指 标 通 常 发 生 在 开 阔 海 域 的 泄 漏 事 件 要 比 近 海 地 区 的 危 害 小 得 多 因 为 开 阔 海 域 具 有 更 大 的 扩 散 可 能 性 温 暖 气 候 下 的 泄 漏 事 件 比 寒 冷 地 区 的 危 害 要 小 得 多 因 为 高 温 可 以 促 进 那 些 高 危 害 性 的 轻 油 类 物 质 的 挥 发 埃 克 森 石 油 公 司 的 瓦 尔 迪 兹 号 油 轮 满 载 万 加 仑 的 石 油 于 年 月 日 在 阿 拉 斯 加 的 威 廉 王 子 海 峡 撞 上 了 岸 礁 其 中 有 万 加 仑 的 石 油 泄 漏 到 海 中 最 终 影 响 了 阿 拉 斯 加 约 千 米 的 海 岸 线 基 于 漏 油 量 埃 克 森 瓦 尔 迪 兹 号 事 故 只 排 在 表 中 第 位 然 而 事 故 却 发 生 在 一 年 中 最 不 应 该 发 生 的 时 间 在 漫 长 的 北 极 冬 季 结 束 后 泄 漏 事 故 发 生 时 的 生 物 活 动 正 处 于 高 峰 期 埃 克 森 瓦 尔 迪 兹 石 油 泄 漏 托 管 委 员 会 是 一 个 由 州 和 联 邦 团 体 组 成 的 机 构 负 责 漏 油 事 件 后 期 的 修 复 与 研 究 工 作 并 对 埃 克 森 公 司 于 年 支 付 的 亿 美 元 民 事 诉 讼 赔 偿 费 进 行 监 管 据 托 管 委 员 会 估 计 此 次 漏 油 事 故 共 计 造 成 了 万 只 鸟 只 海 獭 只 海 豹 只 秃 鹰 以 及 数 以 十 亿 计 的 鲑 鱼 与 鲱 鱼 幼 虫 死 亡 当 清 理 工 作 好 不 容 易 开 始 进 行 后 参 与 的 工 人 达 到 人 船 只 艘 飞 机 架 埃 克 森 公 司 为 此 支 付 了 亿 美 元 以 上 的 费 用 2' " 法 院 裁 定 埃 克 森 公 司 对 此 事 故 负 有 责 任 并 判 处 其 赔 偿 亿 美 元 以 弥 补 漏 油 事 故 给 各 方 面 造 成 的 经 济 损 失 包 括 给 位 渔 民 支 付 赔 偿 埃 克 森 公 司 通 过 一 系 列 的 上 诉 其 赔 偿 金 额 于 年 月 日 减 少 至 亿 美 元 框 计 算 在 任 一 时 间 中 全 球 海 洋 上 正 在 运 输 过 程 中 的 石 油 总 量 解 年 全 球 平 均 石 油 日 产 量 为 百 万 桶,6 全 球 产 油 大 约 有 是 通 过 海 洋 运 输 海 洋 运 输 量 4 百 万 桶 天 百 万 桶 天 假 设 每 次 海 洋 运 输 天 左 右 石 油 运 输 总 量 百 万 桶 天 4 天 百 万 桶 百 万 吨 在 全 球 石 油 贸 易 中 大 约 有 艘 油 轮 进 行 石 油 运 输 假 设 在 某 一 时 间 有 的 油 轮 用 于 石 油 运 输 其 他 的 船 可 能 是 在 返 程 的 途 中 或 者 在 装 货 卸 货 维 修 的 过 程 中 那 么 估 计 每 船 的 装 载 量 每 船 载 重 百 万 桶 桶 吨 大 约 有 的 石 油 是 由 载 重 吨 位 超 过 吨 即 百 万 桶 超 大 型 油 轮 运 送 因 此 正 在 运 输 过 程 的 全 球 石 油 总 量 能 够 将 平 方 千 米 的 面 积 覆 盖 上 厚 米 的 厚 度 假 设 石 油 每 桶 价 格 美 元 因 此 在 运 输 过 程 中 的 石 油 总 价 值 约 为 亿 美 元

111 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 在 埃 克 森 瓦 尔 迪 兹 号 事 故 之 后 美 国 国 会 于 年 通 过 了 石 油 污 染 法 案 要 求 到 年 所 有 进 入 美 国 海 域 的 油 轮 必 须 是 双 重 船 体 年 普 雷 斯 蒂 奇 号 油 轮 泄 漏 事 故 表 中 排 行 第 位 漏 油 量 为 后 欧 盟 也 颁 布 了 类 似 的 法 案 规 定 到 年 所 有 进 入 欧 盟 海 域 的 运 油 船 只 必 须 是 双 重 船 体 尽 管 各 国 严 加 防 范 如 此 的 小 心 石 油 泄 漏 事 故 依 然 是 一 个 严 重 的 环 境 问 题 仅 在 世 纪 年 代 的 这 年 中 就 有 亿 原 油 泄 漏 而 世 纪 的 前 年 的 原 油 泄 漏 量 为 亿 国 际 油 轮 船 东 防 污 染 联 合 会 表 自 年 以 来 世 界 各 地 区 的 主 要 原 油 泄 漏 时 间 国 际 油 轮 船 东 防 污 染 联 合 会 地 区 轮 船 名 年 份 地 点 石 油 泄 漏 量 吨 大 西 洋 西 皇 后 西 印 度 群 岛 和 多 巴 哥 共 和 国 2, $&& % 安 哥 拉 沿 海 海 里 处!'#, '* % 萨 尔 达 尼 亚 湾 南 非 2&# #!A 布 列 塔 尼 法 国 8 * " 热 那 亚 意 大 利 3 加 拿 大 新 斯 科 舍 海 里 处 #%% " #" 锡 利 群 岛 英 国 % 阿 曼 湾 % " % " 纳 瓦 里 诺 湾 希 腊 7% $!#' 拉 科 鲁 尼 亚 西 班 牙 8! "6 %!# 檀 香 山 海 里 处 " " " 博 斯 普 鲁 斯 海 峡 土 耳 其 5 -#+ % - 波 尔 图 葡 萄 牙,% % 设 得 兰 群 岛 英 国 : %- 大 西 洋 沿 岸 的 摩 洛 哥 海 里 处 2 1 " 拉 科 鲁 尼 亚 西 班 牙 (&% 米 尔 福 德 港 和 英 国 :!" 6 马 普 托 莫 桑 比 克 #* 哈 尔 克 岛 伊 朗 海 湾 6%!1 西 班 牙 海 岸 (@@#" ' A 美 国 阿 拉 斯 加 州 威 廉 王 子 湾 交 通 部 门 占 了 约 的 美 国 石 油 消 费 工 业 部 门 占 而 其 余 的 由 居 民 商 业 部 门 及 电 力 部 门 消 耗 美 国 石 油 总 消 费 量 的 用 于 生 产 驱 动 汽 车 及 轻 型 卡 车 的 汽 油 汽 油 由 一 系 列 复 杂 的 多 达 种 的 不 同 碳 氢 化 合 物 混 合 而 成 包 括 碳 的 链 状 烷 烃 见 表 烯 烃 两 个 碳 原 子 由 一 个 双 键 连 接 芳 烃 所 谓 芳

112 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 "# 烃 是 因 为 具 有 特 殊 的 气 味 例 如 苯 和 甲 苯 为 提 高 汽 油 辛 烷 值 而 选 择 性 添 加 的 含 氧 化 合 物 包 括 乙 醇 等 汽 油 中 的 一 小 部 分 由 于 蒸 发 或 不 完 全 燃 烧 被 释 放 到 大 气 中 蒸 发 的 途 径 包 括 从 车 辆 及 储 存 设 施 在 燃 烧 过 程 中 汽 油 还 会 排 放 其 他 产 物 包 括 3* 和 3 交 通 是 引 起 空 气 污 染 的 主 要 方 面 表 中 介 绍 了 年 夏 天 在 南 加 利 福 尼 亚 州 近 地 面 大 气 中 观 测 到 的 一 些 浓 度 较 高 的 碳 氢 化 合 物 名 单 人 为 产 生 的 氮 氧 化 物 和 碳 氢 化 合 物 通 过 光 化 学 反 应 在 区 域 范 围 内 产 生 高 浓 度 的 臭 氧 臭 氧 不 仅 对 公 众 健 康 有 害 而 且 对 环 境 还 将 产 生 更 广 泛 的 影 响 例 如 在 农 业 中 高 浓 度 的 臭 氧 能 破 坏 参 与 光 合 作 用 的 植 物 组 织 石 油 及 其 一 系 列 产 物 应 对 这 些 问 题 负 主 要 责 任 年 全 美 3 排 放 总 量 为 亿 吨 其 中 交 通 方 面 的 贡 献 为 亿 吨 能 源 情 报 署 框 计 算 了 在 平 均 燃 油 经 济 性 为 英 里 每 加 仑 &1 的 条 件 下 行 驶 英 里 所 排 放 的 3 总 量 在 第 章 中 我 们 将 进 一 步 讨 论 3 排 放 对 气 候 变 化 的 影 响 表 在 年 夏 天 观 测 到 的 南 加 利 福 尼 亚 州 地 区 空 气 中 几 种 浓 度 最 高 的 非 甲 烷 碳 氢 化 合 物 0$%& "" 和!" 物 种 化 学 分 子 式 混 合 比 以 含 碳 量 算 丙 烷 8!) 戊 烷 8 甲 苯 8 丁 烷 8 乙 烷 8 二 甲 苯 8 8 戊 烷 8 丙 酮 乙 烯 8!) 戊 烷 是 戊 烷 的 一 种 同 分 异 构 体 框 假 设 燃 油 经 济 性 为 英 里 加 仑 估 计 在 一 年 中 行 驶 英 里 所 产 生 的 3 总 量 解 燃 烧 一 加 仑 标 准 美 国 汽 油 所 产 生 的 3 为 千 克 在 我 们 的 假 设 下 行 驶 英 里 将 消 耗 加 仑 的 汽 油 即 释 放 出 千 克 或 吨 的 3 假 设 一 加 仑 的 汽 油 为 美 元 你 将 会 为 排 放 这 些 3 而 花 费 美 元 相 当 于 每 吨 3 排 放 花 美 元 如 果 你 需 要 为 碳 排 放 缴 税 税 率 标 准 为 每 加 仑 汽 油 美 元 的 话 那 么 每 吨 3 的 税 费 将 为 美 元

113 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 石 油 未 来 展 望 石 油 的 前 景 无 疑 是 有 限 的 石 油 的 形 成 过 程 长 达 亿 年 左 右 截 至 现 在 人 类 总 的 石 油 消 耗 量 已 经 达 到 了 亿 桶 据 英 国 石 油 公 司 估 计 目 前 全 球 常 规 石 油 的 总 储 量 为 亿 桶,6 常 规 石 油 是 指 在 地 下 以 液 体 形 式 存 在 并 能 抽 上 地 面 的 石 油 这 表 明 过 去 亿 年 里 通 过 自 然 过 程 所 形 成 的 石 油 总 量 为 亿 桶 即 每 年 平 均 形 成 桶 然 而 这 个 数 字 与 当 前 全 球 每 年 平 均 消 耗 亿 桶 的 数 字 相 比 显 然 是 微 不 足 道 的 目 前 确 定 的 石 油 储 量 与 全 球 各 石 油 公 司 的 石 油 产 量, 的 比 值 是 计 算 我 们 据 石 油 资 源 枯 竭 还 有 多 少 时 间 的 一 种 有 用 却 不 完 美 的 方 法 根 据,6 公 司 的 数 据 得 出 的 全 球, 值 为 年 表 给 出 了 世 界 十 大 产 油 国 的 石 油 储 量 以 及 相 关 的, 值,6 表 全 球 十 大 产 油 国 的 石 油 储 量 以 及 值 国 家 或 地 区 石 油 储 存 量 亿 桶, 每 年 沙 特 阿 拉 伯 伊 朗 伊 拉 克 科 威 特 阿 联 酋 委 内 瑞 拉 俄 罗 斯 哈 萨 克 斯 坦 利 比 亚 尼 日 利 亚 全 球 总 量 对 诸 如 石 油 等 非 再 生 资 源 的 开 发 遵 循 一 种 可 以 预 测 的 模 式 这 一 模 式 在 多 年 前 由 哈 伯 特 提 出 模 式 显 示 早 期 的 资 源 使 用 速 度 较 低 当 这 种 资 源 拥 有 成 熟 的 市 场 时 其 使 用 速 度 迅 速 上 升 当 该 资 源 被 耗 尽 了 一 半 时 其 使 用 速 度 将 达 到 顶 峰 资 源 的 整 体 生 产 函 数 将 是 一 条 钟 型 曲 线 曲 线 在 下 降 部 分 的 特 质 取 决 于 一 系 列 的 因 素 包 括 开 采 剩 余 资 源 的 价 格 及 其 替 代 品 的 可 获 取 性 基 于 他 的 分 析 哈 伯 特 几 乎 提 前 年 就 正 确 地 预 测 了 美 国 石 油 生 产 的 巅 峰 将 会 发 生 在 年 将 他 的 理 论 运 用 于 全 球 石 油 工 业 并 采 用,6 公 司 就 目 前 石 油 储 量 的 数 据 我 们 可 以 发 现 现 在 已 经 是 接 近 全 球 生 产 的 巅 峰 时 刻 了 采 用 对 石 油 储 量 的 不 同 假 设 众 多 研 究 表 明 全 球 石 油 生 产 巅 峰 即 哈 伯 特 峰 的 产 生 时 间 将 在 年 和 年

114 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 之 间 8!% 等, " ' 对 可 开 采 石 油 总 量 的 估 计 具 有 不 确 定 性 这 依 赖 于 现 行 石 油 价 格 等 一 系 列 因 素 石 油 的 价 格 越 高 生 产 商 为 了 获 得 更 多 的 利 润 就 越 愿 意 花 费 大 量 资 金 来 提 高 石 油 开 采 量 他 们 要 么 寻 找 新 油 田 要 么 提 高 现 有 油 田 的 原 油 开 采 率 在 开 采 油 井 的 早 期 阶 段 石 油 会 在 大 气 压 力 的 驱 动 下 流 向 油 井 这 种 方 式 被 称 为 初 级 回 收 在 初 级 回 收 阶 段 仅 有 的 石 油 能 被 抽 到 地 面 可 以 通 过 向 矿 井 中 注 入 高 压 水 来 提 高 回 收 率 因 为 水 可 以 推 动 一 些 流 动 性 较 差 的 石 油 这 个 方 法 被 称 作 二 次 回 收 它 使 得 美 国 的 油 田 产 量 在 过 去 的 年 里 增 加 了 倍 以 上 然 而 即 使 采 用 了 二 次 回 收 也 只 能 使 的 石 油 到 达 地 面 近 年 来 在 高 油 价 的 驱 动 下 人 们 对 三 级 回 收 或 加 强 回 收 (3< 技 术 进 行 了 大 量 的 投 资 一 种 日 渐 重 要 的 回 收 手 段 是 向 油 井 中 注 入 3 3 起 到 了 溶 剂 的 作 用 增 加 了 油 田 中 残 余 石 油 的 流 动 性 从 而 有 利 于 开 采 3 注 入 技 术 的 首 次 应 用 是 在 年 得 克 萨 斯 州 的 司 克 瑞 郡 目 前 这 项 技 术 已 经 广 泛 应 用 于 得 克 萨 斯 州 西 部 的 二 叠 纪 盆 地 在 其 他 成 熟 油 田 中 也 有 小 范 围 的 使 用 美 国 能 源 部 3( 直 到 最 近 这 一 过 程 中 使 用 的 3 绝 大 多 数 是 来 自 于 次 表 层 储 气 区 等 3 地 质 源 然 而 越 来 越 多 的 公 司 正 在 尝 试 使 用 工 业 过 程 产 生 的 3 这 样 就 可 以 减 少 这 一 重 要 温 室 气 体 的 排 放 从 而 达 到 一 举 两 得 的 目 的 可 以 保 证 的 是 这 个 动 向 在 未 来 不 仅 能 为 提 供 3 的 一 方 带 来 利 润 还 能 为 使 用 3 提 高 石 油 产 量 的 一 方 带 来 利 润 达 科 他 气 化 公 司 在 北 达 科 他 州 的 比 尤 拉 市 经 营 了 一 家 煤 气 化 厂 该 厂 成 立 的 资 金 来 自 美 国 政 府 其 初 衷 是 作 为 煤 气 化 的 展 示 项 目 该 厂 每 天 可 以 将 吨 的 褐 煤 转 化 成 立 方 英 尺 的 合 成 气 工 厂 产 生 的 3 经 过 千 米 的 管 道 传 输 到 加 拿 大 萨 斯 喀 彻 温 省 东 南 部 的 韦 本 油 田 该 油 田 由 (" " 公 司 经 营 3 被 泵 入 米 深 的 地 下 将 油 井 中 剩 余 石 油 的 黏 度 降 低 了 这 一 投 资 预 计 带 来 的 石 油 增 产 为 亿 桶 要 是 没 有 这 种 方 法 这 些 石 油 就 只 能 待 在 地 下 与 此 同 时 出 售 3 给 达 科 他 气 化 公 司 每 天 至 少 带 来 万 美 元 的 额 外 收 入 要 是 没 有 这 种 方 法 这 些 3 就 只 能 充 当 污 染 物 被 排 至 空 气 中 ;!%' 3( 随 着 常 规 石 油 供 应 的 减 少 人 们 会 转 而 利 用 储 量 较 大 的 非 常 规 石 油 比 如 加 拿 大 艾 伯 塔 或 委 内 瑞 拉 奥 里 诺 科 河 地 带 的 沥 青 砂 沥 青 砂 中 储 存 的 并 非 严 格 意 义 上 的 石 油 而 是 沥 青 和 焦 油 一 起 形 成 的 一 种 呈 厚 重 形 态 的 物 质 因 此 而 得 名 沥 青 砂 可 以 使 用 两 种 方 法 从 砂 中 提 取 焦 油 一 种 方 法 是 先 将 它 们 开 采 出 来 再 在 地 表 进 行 分 离 另 一 种 方 法 是 在 原 位 加 热 使 得 焦 油 流 动 再 用 管 道 输 送 到 地 面 在 原 位 分 离 技 术 中 人 们 越 来 越 多 地 采 用 了 一 种 称 为 蒸 汽 辅 助 重 力 泄 流 的 技 术 2 这 一 技 术 需 要 在 焦 油 沉 积 层 中 钻 两 个 井 一 个 在 顶 部 另 一 个 在 底 部 以 下 的 几 米 处 这 两 口 井 在 水 平 方 向 进 行 较 大 范 围 的 扩 展 以 天 然 气 为 燃 料 加 热 水 以 产 生 蒸

115 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 汽 蒸 汽 在 > 的 高 温 下 被 注 入 上 部 的 井 中 致 使 焦 油 融 化 并 在 重 力 的 作 用 下 流 到 下 部 的 井 中 再 被 抽 升 到 地 面 在 地 表 开 采 沥 青 砂 的 过 程 中 人 们 用 到 了 世 界 上 所 能 找 到 的 最 大 的 卡 车 和 挖 土 机 械 一 辆 满 载 沥 青 砂 的 卡 车 的 重 量 相 当 于 两 架 波 音 飞 机 的 总 量 据 布 卢 姆,'$& 的 研 究 两 吨 沥 青 砂 仅 能 产 生 一 桶 合 成 原 油 艾 伯 塔 沥 青 砂 的 石 油 产 量 目 前 已 经 达 到 了 每 天 万 桶 的 水 平 占 到 加 拿 大 产 油 总 量 的 并 预 计 能 在 年 翻 番 根 据 艾 伯 塔 能 源 与 公 共 事 业 委 员 会 的 估 计 阿 尔 伯 塔 沥 青 砂 中 的 石 油 储 量 为 亿 桶 在 目 前 的 市 场 条 件 下 可 以 对 其 中 的 亿 桶 进 行 经 济 的 开 采 目 前 在 艾 伯 塔 沥 青 砂 中 提 取 石 油 的 成 本 为 每 桶 美 元 然 而 开 采 成 本 在 未 来 可 能 会 上 涨 因 为 开 采 公 司 会 被 要 求 投 入 更 多 的 资 金 来 整 治 环 境 问 题 如 对 开 采 和 生 产 过 程 中 产 生 的 污 水 进 行 处 理 对 开 采 过 程 中 损 害 的 地 貌 进 行 植 被 恢 复 等 我 们 从 图 中 可 以 清 楚 地 看 到 现 有 开 采 沥 青 砂 方 法 所 导 致 的 景 观 严 重 破 坏 的 情 况 图 沥 青 砂 开 采 景 象 森 科 尔 千 年 矿 :#'+ % 从 沥 青 砂 中 生 产 石 油 是 一 个 能 源 密 集 型 的 过 程 据 报 道 就 开 采 过 程 及 石 油 使 用 过 程 中 排 放 的 3 总 和 而 言 沥 青 砂 石 油 的 3 净 排 放 量 要 比 常 规 石 油 高 倍 还 多! %% '$+#. " 从 油 页 岩 开 采 石 油 也 存 在 类 似 的 问 题 据 估 计 如 果 计 入 油 页 岩 中 的 石 油 储 量 美 国 国 内 的 石 油 储 量 将 增 加 亿

116 能 源 展 望 挑 战 与 机 遇 桶 8#' " 和 6 % " 如 果 算 入 沥 青 砂 及 油 页 岩 中 的 石 油 储 量 目 前 全 球 石 油 储 量 估 计 将 翻 倍 但 是 这 些 资 源 的 开 采 是 以 全 球 3 排 放 量 的 显 著 增 加 为 代 价 的 结 束 语 至 少 在 近 期 内 全 球 经 济 的 健 康 发 展 是 与 石 油 的 可 靠 供 应 及 其 价 格 因 素 分 不 开 的 在 过 去 的 年 中 出 现 了 两 次 石 油 危 机 一 次 是 由 赎 罪 日 战 争 引 起 的 年 阿 拉 伯 石 油 禁 运 另 一 次 是 由 年 发 生 的 伊 朗 人 质 危 机 引 起 的 这 两 次 的 石 油 危 机 充 分 暴 露 了 我 们 的 弱 点 即 便 是 小 规 模 的 石 油 供 应 中 断 也 会 使 全 球 经 济 受 到 重 大 影 响 年 以 来 全 球 对 于 石 油 的 需 求 量 增 长 了 在 石 油 的 国 际 舞 台 上 也 出 现 了 一 些 新 的 成 员 尤 以 中 国 为 著 然 而 能 满 足 日 益 增 长 的 需 求 的 那 些 石 油 生 产 大 国 的 分 布 仍 然 高 度 集 中 在 具 有 潜 在 的 政 治 不 稳 定 性 的 地 区 如 表 中 所 示 这 些 国 家 大 多 数 位 于 中 东 地 区 当 前 中 东 地 区 动 荡 局 势 的 根 源 在 很 大 程 度 上 是 由 全 球 为 获 取 该 地 区 的 石 油 资 源 而 注 入 的 大 量 资 本 而 导 致 的 这 些 新 到 的 财 富 对 该 地 区 的 传 统 价 值 观 造 成 了 冲 击 石 油 财 富 虽 然 给 中 东 地 区 带 来 了 实 现 现 代 化 的 机 会 但 与 此 同 时 也 迫 使 该 地 区 必 须 在 几 条 截 然 不 同 并 互 相 抵 触 的 现 代 化 道 路 中 进 行 选 择 正 如 亨 廷 顿 8$")!"1 #" 所 指 出 的 那 样 对 于 扭 转 与 西 方 业 已 存 在 的 被 统 治 与 服 从 的 关 系 和 重 振 伊 斯 兰 观 点 方 法 言 论 及 由 穆 斯 林 来 重 新 发 扬 伊 斯 兰 教 的 渴 望 在 很 大 程 度 上 促 成 了 当 前 伊 斯 兰 复 兴 的 出 现 再 次 引 用 亨 廷 顿 8$"!"1 #" 的 话 复 兴 的 主 流 并 不 是 极 端 或 孤 立 的 忽 视 世 纪 末 伊 斯 兰 复 兴 对 东 半 球 政 治 的 影 响 就 等 同 于 忽 视 世 纪 末 的 宗 教 改 革 对 欧 洲 政 治 的 影 响 然 而 这 种 复 兴 并 不 是 一 种 统 一 行 动 伊 斯 兰 世 界 被 分 成 了 逊 尼 派 和 什 叶 派 这 不 亚 于 在 世 纪 基 督 教 被 分 成 了 罗 马 天 主 教 和 新 教 它 还 包 括 了 温 和 派 和 极 端 派 如 西 方 现 实 主 义 者 与 自 杀 式 炸 弹 袭 击 者 和 国 际 恐 怖 分 子 间 的 对 抗 然 而 令 人 遗 憾 的 是 西 方 世 界 尤 其 是 美 国 对 伊 斯 兰 复 兴 的 重 要 性 及 其 历 史 渊 源 却 知 之 甚 少 更 不 了 解 伊 斯 兰 复 兴 到 底 在 多 大 程 度 上 是 以 反 对 西 方 普 遍 价 值 观 为 基 础 的 为 了 避 免 陷 入 中 东 政 治 冲 突 的 漩 涡 我 们 就 需 要 尽 快 地 理 解 这 些 差 异 的 背 景 从 一 种 纯 粹 自 私 的 观 点 来 看 西 方 世 界 真 正 感 兴 趣 的 是 预 先 防 止 该 地 区 的 石 油 供 应 出 现 任 何 潜 在 的 破 坏 性 变 化 从 更 长 远 更 先 进 的 视 角 来 看 我 们 应 该 强 调 核 心 价 值 观 但 是 这 些 价 值 观 应 该 是 普 遍 的 而 不 是 西 方 狭 隘 的 价 值 观 如 果 从 这 一 制 高 点 出 发 我 们 就 要 确 保 对 石 油 可 靠 供 应 的 需 求 不 会 凌 驾 于 这 些 价 值 观 之 上 为 了 做 到 这 一 点 我 们 就 得 切 断 像 前 总 统 布 什 所 描 述 那 样 的 对 进 口 石 油 上 了 瘾 的 依 赖 而 做 到 这 一 点 的 难 题 就 是 要 找 到 既 经 济 又 环 保 的 进 口 石 油 替 代 品

117 第 章 石 油 的 性 质 来 源 历 史 问 题 及 前 景 注 释 "# 在 烷 烃 分 子 内 部 的 碳 原 子 通 过 单 键 与 两 个 碳 原 子 和 两 个 氢 原 子 相 连 即 碳 原 子 的 电 子 结 构 可 以 容 纳 四 个 单 键 这 就 是 说 在 烷 烃 的 公 式 组 成 中 氢 为 ( 外 加 两 个 氢 原 子 在 分 子 的 两 端 与 碳 原 子 相 连 两 端 的 碳 原 子 只 与 一 个 碳 原 子 相 连 因 此 可 以 额 外 增 加 一 个 氢 原 子 "# 地 球 内 部 放 射 性 元 素 的 衰 变 主 要 为 向 外 界 传 递 热 量 这 就 产 生 了 地 热 梯 度 在 地 质 构 造 活 动 活 跃 的 地 区 例 如 美 国 西 部 的 盆 地 和 山 脉 地 区 向 上 传 递 的 热 量 较 高 其 余 的 地 方 则 相 对 较 低 "# "!-!! #%1!-! 6 %#' $& "# 一 种 燃 料 的 辛 烷 值 是 指 在 不 引 起 自 燃 情 况 下 燃 料 空 气 混 合 物 能 被 压 缩 的 程 度 燃 料 在 压 缩 的 过 程 中 自 燃 会 引 起 发 动 机 爆 震 从 而 造 成 能 量 的 损 失 纯 异 辛 烷 的 燃 料 辛 烷 值 规 定 为 而 极 其 易 燃 的 直 链 庚 烷 的 辛 烷 值 规 定 为 其 他 燃 料 的 防 爆 特 征 即 在 此 基 础 上 规 定 纯 乙 醇 的 辛 烷 值 为 参 考 文 献

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