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給未來總統的物理課【暢銷紀念版】:從恐怖主義、能源危機、核能安全、太空競賽到全球暖化背後的科學真相

Physics for Future Presidents:The Science Behind the Headlines

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內容簡介

★二○○九年北加利福尼亞一般非小說類書獎。

★《舊金山紀事報》(San Francisco Chronicle)暢銷書。

 

從恐怖分子威脅、能源危機、核燃料、太空競賽到全球暖化……

不只美國總統必讀,世界級領袖必讀,更是每個未來世界公民必修的物理知識!

 

報告總統先生,「這是一份最重要的『科學提要報告』……

 

史上第一遭,由柏克萊加大享譽盛名的物理教授,為未來總統量身撰寫的一堂物理課。

你將跟總統一起聽到,一個總統若要在最短時間學到最有用的物理知識,那會是些什麼?

同時你會發現,原來有這麼多的國策施政與重大危機,竟都與物理息息相關!

 

總統先生,我要請問:

如果有恐怖份子威脅我國國安,您該優先把心力放在哪裡?

我們應該不計代價發展替代性能源,減少對石油的依賴嗎?

未來的能源是什麼?在哪裡?我們真有可能為了能源跟別國開戰嗎?

您要如何化解民眾對核電廠的疑慮?我們該擔心到何種程度?

節能減碳真的能解決地球暖化問題嗎?還是僅只自我感覺良好?

……這些問題,物理都能幫助您找到最正確的解答!

 

此外,你知道頭條新聞的背後,很多真相都跟物理有關嗎?

  • 在九一一倒塌的紐約雙子星大廈,其實是兩枚超大型飛行「汽油彈」造成的火災。
  • 報紙上說,高中生用網路搜來的資料就能設計核彈,果真如此國家安全還有保障嗎?
  • 炭疽熱病毒真能輕易裝在一個信封裡,寄到世界各角落,殺死一大堆無辜者嗎?
  • 核電廠如果意外爆炸,威力就等於投下一顆原子彈嗎?屆時應該疏散民眾嗎?

 

基於錯誤的知識而定下的決策,將比無知更可怕。

你未必能幫總統作決定,但你從此將不再人云亦云,

並且擁有跟總統一樣高度的睿智與科學視野。

作者/譯者簡介

作者簡介:

理查.繆勒(Richard A. Muller)

理查.繆勒是柏克萊加州大學的物理學教授。他獲得俗稱「天才獎」的麥克阿瑟獎(MacArthur Fellowship,得獎人需有原創性、有顯著成就,以及未來具備更大的前瞻性。這本書衍生自他為非科學領域學生開設的著名課程。

 

譯者簡介:

蔡承志

全職科普書譯者。譯著包括《食物與廚藝II:蔬、果、香料、穀物》、、《食物與廚藝Ⅲ:麵食、醬料、甜點、飲料》、《創作大師的不傳之祕》、《大腦比天空更遼闊》、《大氣:萬物的起源》、《知識的365堂課》、《無限大的祕密》、《如何幫地球量體重》、《療癒場:探索意識和宇宙的共振能量場》、《飛行的奧祕》等。

媒體盛讚

「本書將細節減到最少,幸喜還不談數學,只鋪陳總統需要知道的事項,好讓他們據此做出(有可能生死攸關的)明智決策。」──朱利安.布魯克斯(Julian Brookes),《赫芬頓郵報》(Huffington Post)

 

「一部迷人的有益讀物。繆勒的科學審慎態度,讓原本就令人心寒的故事帶來更凜冽的寒意。」──凱文.威廉森(Kevin Williamson)

 

「撰述邏輯一如費因曼風格,簡明又令人信服,未來總統必讀。」──《新科學人》(New Scientist)

 

「理查.繆勒這本引人入勝令人著迷的新書,完美道出頭條新聞背後的科學基礎。」──麥可.摩蘭(Michael Moran), 倫敦《泰晤士線上報》(Times Online)

 

「繆勒的文風輕快活潑,讀來就像在大學上課。本書也正從課程衍生而來,能巧妙解構迷思,闡明底層科學根柢。」──馬克.米爾斯(Mark Mills),《富比士》網站(Forbes .com)。

 

「這是一份重要的『總統提要報告』,縱述二十一世紀世界領袖要面對的眾多挑戰。繆勒以簡練、明晰的文筆,俐落、敏銳的分析,建構出穩健的論述。」──《種子》(Seed)雙月刊

 

「採用非技術的詞語,生動地鋪陳內容。」──蜜雪兒.普勒斯(Michelle Press),《科學人》(Scientific American)

 

「下任總統必須懂得的物理學。」──亞歷希斯.馬德利加(Alexis Madrigal),《連線科學》(Wired Science)

 

「科學與公眾交流的出色實例。」──肯尼士.佛斯特(Kenneth R. Foster),《科學》(Science)

目錄

緒論

第一篇:恐怖行動
1. 九一一:乘客安檢措施/掌控飛機/駕機飛航/撞擊
2. 核子恐怖攻擊:大型核子裝置/髒彈恐怖攻擊/流氓核子裝置/鈾彈/鈽彈
3. 下一輪恐怖攻擊:未來的飛機汽油攻擊/偷運上機的炸彈/
4. 生物恐怖行動:炭疽攻擊
【恐怖行動:總統提要報告】

第二篇:能源
5. 能源重大奇聞:為什麼我們鍾愛石油/功率/能源代替品/底線:能源成本
6. 太陽能:一件趣聞/基本事實/太陽能發電廠/太陽能飛機/
7. 石油的結局:從煤取油:費托合成法/油價
【能源:總統提要報告】

第三篇:核子裝置
8. 放射性和死亡:輻射和癌症/線性效應/車諾比核反應爐災難/線性假設
9. 放射性衰變:長、短半衰期的危險比對/環境放射性/可怕的突變/X射線和微波/放射性會不會感染?
10.核子武器:引爆關鍵:核鏈反應/第二次世界大戰和曼哈頓計畫/臨界質量──原子彈的第一項 機密/廣島──單純的炸彈設計/困難的部份:純化提煉鈾-235
離心機/鈽彈──內爆式設計/氫彈/輻射落塵/大型炸彈/武器縮小,破壞擴大
11. 核瘋症:中子彈和軍武矛盾/核子擴散/我們該操心到什麼程度?/必也正名乎
12. 核能動力:核反應爐會不會像原子彈那樣爆炸?/鈽材製造過程/快滋生反應爐/中國症候群/三哩島──燃料熔毀/車諾比──脫韁的連鎖反應/球燃料床反應爐
13. 核廢料:我的告解/鈽/耗乏鈾
14. 受控核融合:托克馬克環磁法/雷射融合法/冷核融合法
【核子裝置:總統提要報告】

第四篇:太空
15. 太空和衛星:衛星軌道:近地軌道、地球靜止軌道和中地球軌道/全球定位系統:一組中地球軌道衛星/間諜衛星/火箭科學
16. 重力的用途:g力/運用重力來搜尋冰、油、隱藏坑洞和祕密通道/太空產業:無重力環境製造技術/月球和小行星的重力/人工重力/X大獎
17. 人類上太空
18. 以不可見光來偵監:紅外線輻射/地球遙感探測/軍事特種作戰/刺針飛彈/雷達和匿蹤技術/雷達成像/X射線反向散射
【太空:總統提要報告】

第五篇:全球暖化
19. 氣候歷史簡述:過去一萬四千年的氣候
20. 溫室效應:二氧化碳/計算溫室暖化作用/另一項危害:酸性海洋/臭氧空洞
21. 一項非常可能的起因:採取行動:阿拉斯加
22. 有證為憑:扭曲事實/誇大其詞/斷章取義/新聞偏誤/曲棍球桿/二氧化碳和古代的氣候/ 科學和宣傳
23. 不是辦法的辦法:氫燃料炒作/電動汽車/核融合/太陽能/循環回收/京都
24 低垂的果實:舒服節能法/緊緻型螢光燈/涼爽顏料:當褐漆其實是白的/樂觀的理由:羅森菲爾德定律/雷大雨小的人口炸彈/汽車的效率
25. 新科技:生質燃料/太陽能聚焦法/安全的核子裝置/潔淨的煤炭/碳排放額度/可再生能源
【全球暖化:總統提要報告──責無旁貸】

注解
索引

內文試讀

[第五章] 能源重大奇聞

 

民眾的能源知識有許多都是錯誤的,就錯誤知識量而言,在物理學裡沒有哪個領域比得上能源。讓我以正面方式來闡明這點,提出幾項多數人會大吃一驚,卻也是明智決策不可或缺的能源關鍵事實:

 

.汽油產生的能量,是等重黃色炸藥能量的15倍。

.以相等能量來講,煤比汽油便宜20倍。

.正午1平方英里陽光能提供10億瓦電力──相當於一座大型的燃煤發電廠或核能電廠。

.每平方碼陽光照在地面時,約能產生1馬力功率,和美國家庭平均用電功率相等。

.汽油所含能量,是等重手電筒電池的1000倍,也是等重的昂貴電腦電池的100倍。

.液態氫是未來「氫能經濟」的關鍵燃料,然而以每加侖來計算,液氫所含能量卻只有汽油能量的1/4.5。

.非充電型電池供應的能量,成本約為牆壁插座成本的1萬倍。

 

未來的總統必須認識、了解,安然面對這些事實,就如他們也必須明白什葉派和遜尼派之異,或者日本和中國的衝突歷史。我們就從最重要的議題開始:我們這麼鍾愛汽油的物理原因。

 

為什麼我們鍾愛石油

 

美國人愛汽車已經是老生常談,不過我們也可以說,我們愛上的,其實是造就汽車的石油,或者是稱為汽油的精煉石油。然而從許多方面來看,我們和汽油的關係,其實比較像是一段不幸福的婚姻。汽油的名聲不太好。汽油有二氧化碳,會污染大氣,還被當成惹出全球暖化和生成二氧化氮凝成煙霧的禍根。獨裁極權體制和恐怖分子還靠汽油籌措資金,把我們推向戰爭。

我們想要離婚,然而這條路實在太坎坷又太痛苦,而且分手後我們怎麼過日子,特別是我們的生活標準和能源消耗緊密相連。難道我們真的綁死在這段註定失敗的婚姻當中?許多人都認為是如此,問題只在於接下來還會持續多久,還有我們要忍受什麼可怕的後果。畢竟,石油不就要用光,撐不了幾十年了嗎?油價高漲不就是災禍隱隱顯現的徵兆嗎?

這些問題牽涉到經濟、政治、社會、歷史和心理等層面。有些人還會加上他們的論點,認為石油情勢也肇因於國內、國際(或起碼各方壟斷勢力)的陰謀推波助瀾所致。結果卻發現,石油的過去和未以及種種代替品,都含有非常高比例的物理學考量。有時這些物理學層面還比其他因素都更重要,所以一定要認識並深入了解。石油代替品也有其物理學層面。必要時我會把工程、經濟層面也帶進來,不過這裡的重點就擺在科學。各國法律有可能改動,物理學定律則大體都固定不變。

我們這樣沉溺石油(沉溺這段婚姻)的物理學原因,和911恐怖分子選定石油當武器的理由相同:石油的巨大能量。想想我們最好的充電電池所含能量,只有汽油能量的1%就知道了。現在請問,我們為什麼不開電動汽車?電動車被陰謀扼殺了嗎?不管有沒有陰謀,反正影響微不足道。能源儲量的差距是一道巨大的物理障礙。和汽油相比,電池實在儲存不了多少能量。我們鍾愛汽油, 原因是汽油含有相當充沛的能量!

另舉一個例子來說明,汽油所含能量相當龐大:汽油釋出的能量,是等重子彈的720倍。【2】這個數值讓你咋舌嗎?只要你照以下方式,從物理學角度來想,這點就相當合理。子彈由火藥一類的炸藥爆炸推動,而這類物質所含能量,通常只有汽油能量的1/15。再者,炸藥的能量並沒有完全用來推動子彈;大半隨著膨脹氣體化為熱量散逸。(步槍槍管愈長,傳遞給子彈的能量也愈多。)除此之外還另有一項事實,彈藥的重量,通常比子彈本身輕得多,因此和等重汽油相比,子彈攜帶的能量可說微乎其微,這並出不奇。

汽油必須和氧結合,才能產生能量,由燃料噴油嘴或化油器來與空氣混合。汽油的能源優勢,部分得自我們不必隨身攜帶氧氣; 氧和空氣同樣是免費的。讓我們比較一下汽油和火藥的化學作用。汽油含有氫原子和碳原子──每1顆碳就與約2顆氫結合。當汽油燃燒或爆炸,氫和氧就會結合並生成水(H2O),碳則與氧結合並生成二氧化碳(CO2)。若燃燒並不完全,汽油還會生成一氧化碳(CO)。相對而言,火藥使用的氧化劑是硝酸鉀,並不是氧,所以完全不必加入空氣。這樣一來,反應就可以在濃縮狀態下進行,速率也遠高於汽油。火箭還必須攜帶氧化劑,有時候是液態氧或液態過氧化物類型。

汽油比食物更棒。(我不是指滋味,我指的是每磅能源數。)底下再列出幾則事實,可能沒那麼出奇,不過大概還是有點令人驚訝。以等重情況來看,汽油產生的能量約為:

 

.牛排的4倍

.巧克力餅乾的2倍

.牛油的1.4倍

 

最令人驚訝的結果或許是,食物居然含有這麼多能量,幾乎和汽油相等,而且遠高於黃色炸藥。這裡直接拿食物和火藥來比較:牛排的能量幾乎是黃色炸藥能量的4倍;巧克力餅乾則為8倍那麼多。難怪我們這麼沉迷食物!假使你覺得食物能量不可能這麼高, 那就看看蜂鳥。蜂鳥只啜飲微量花蜜就有足夠能量拍動翅膀,顯然花蜜肯定含有極高能量,遠超過蜂鳥在花朵前面高速拍翅盤旋所需。事實正是如此。食物和汽油幾乎一樣棒。

每天你大概會吃下1、2磅食物。(我知道看來有點多,如果你不到20歲的話,還可能更多,加起來看看就知道了。水分不計算在內)然而你的所有勞動、思考和你的成就,都是靠那少得出奇的食物來完成。

就負面來看,正由於食物含有巨大的能量,要減重才會那麼困難,不然就得認真節食。一罐340毫升碳酸飲料通常含150卡。一個人要消耗這些熱量,就得激烈運動半小時(跑步才行,慢跑不算; 打籃球才行,打棒球不算;游泳才行,打高爾夫球不算),當然, 前提是那個人不能拿一罐碳酸飲料來獎賞自己。減重最佳做法是少吃,不是多運動。

其他能源呢?這裡以四種重要替代燃料來做比較。以等重情況來看,汽油產生的能量約為:

 

.煤炭的2倍

.甲醇(木醇)的2倍

.乙醇(飲用酒精)的1.5倍

.丁醇(一種很有指望的生質燃料)的1.1倍

 

當你考慮汽油的代替品時,前述事實就很重要。假使你居住的州,銷售乙醇做為代替品,或者拿乙醇和汽油混合,調成酒精汽油來賣,那麼你大概會好奇,每加侖價格竟然低於汽油。請檢視我剛才提出的數字。不管以每磅或每加侖來計算,酒精產生的能量都比較少。

事實上,若是以里程數來計算,美國境內銷售的酒精還比汽油更貴。當然了,有些人使用酒精或混合燃料,為的並不是廉價, 而是由於他們認為,這類燃料對環境比較好。他們是保護世界才犧牲財富。然而,說不定他們錯了。以玉米製成的乙醇所減少的污染可說微乎其微,等我們談到生質燃料,還會更深入探討這點。丁醇能量密度(和汽油相比)顯得很高,相當引人矚目,也因此丁醇有可能成為未來的生質燃料。

讓我們再提幾個數字來結束這段開場白,這裡面有幾項相當重要,其中一項(最後一項)只為博君一粲。依單位重量來看,以下燃料都勝過汽油:

 

.天然氣高1.3倍

.氫氣或液態氫高2.6倍

.鈾裂變或鈽裂變高200萬倍

.氫融合高600萬倍

.反物質高20億倍

 

氫氣能量高汽油2.6倍,這點使大家熱切討論氫能經濟。一單位重量氫燃料,你可以行駛的距離是使用汽油燃料的2.6倍。然而,等重的氫氣(就算是液態氫)卻要占據更大空間。所以本章開頭我就指出,每加侖汽油的能量是氫氣4.5倍。

鈾的數值大概不會讓你吃驚,因為這麼高的倍率,所以鈾才用來製造核彈,還用在核反應爐。核融合更好,而且使用的燃料是重氫,這種成分取自尋常的水──我們永遠用不完的原料。(當然了,以往我們也認為,伐林取木永不枯竭。)

我把反物質納入這份清單,只因為在科幻小說裡面這種物質都大受矚目。未來的總統知道這個數值的最大用途,是當成和青少年談話的題材。或許有一天(在幾百年內?)我們真能把反物質當成燃料,不過必須先想出個合宜的裝瓶做法;這是個難題,因為反物質和普通物質接觸就會爆炸。反物質和氫氣有個重要的共通特徵:兩種都不是能源。其實這兩種都是傳送能量的方式。

要以反物質為燃料,首先我們必須製造反物質,不過製造所消耗的能量,卻超過得回的數量。要以氫為燃料,首先我們必須從天然氫化合物擷取氫。

氫氣和石油不同,沒辦法從地球開礦取得。現有的氫都已經「燒過了」,也就是已經和氧結合生成水,或與碳結合生成糖、澱粉和碳氫化合物(包括植物材料、木材、石油和天然氣)。要使用氫,我們就必須把氫和其他原子分離開來。我們可以通電把水中的氫分離出來,這道程序稱為電解。不過這種程序必須消耗能量,當我們以釋出的氫氣做為燃料,得回的能量只占投入的三成到四成;其餘的都化為熱消耗掉了。遇到自稱拿普通水當燃料的發明都要提防;這類做法通常都得使用能量,以電解作用或使用提純金屬等其他燃料,來從水中分離出氫。

有種方法可以從氫得到正數淨能:從天然氣取得氫。事實上,如今我們使用的氫,多半都是這樣取得的。天然氣大半是甲烷(CH4),由1顆碳原子和4顆氫原子組成。甲烷和水相互反應便生成氫和一氧化碳(加上若干二氧化碳)。這份氫可以拿來當燃料, 然而我們得到的能量,卻比不上我們直接使用甲烷的那麼多。

 

功率

 

既然黃色炸藥所含能量這般微不足道,我們到底為什麼還拿它來用?答案是它能產生極高的功率。功率的英文寫做「power」, 也指稱「動力」,因此使用英語的民眾,往往把功率和能量混為一談,不過科學家倒是區分得很清楚──這點未來的總統得知道才好:功率指能量的使用速率。功率可以採每小時卡路里數或每秒焦耳數來測量。黃色炸藥所含能量不如汽油,不過少歸少,卻能以粉碎岩石的速率釋出。汽油所含能量凌駕黃色炸藥,然而就產生功率而言,黃色炸藥卻優於汽油。

相等的能量產生的速率未必相同,也就是能產生不同的功率。我們在討論911那一章曾經談到,鎚子可以讓力量倍增。現在就讓我們回頭見識一下鎚子也可以讓功率倍增。當你手持鎚子揮過一段距離,逐漸讓鎚子加速,同時也把能量注入裡面。你的手臂只能產生有限功率,因此揮鎚速度相對較慢。鎚子就要撞上釘子之際,你打算投入的能量,已經完全灌注在鎚頭。這種能量儲存在鎚子的運動當中,因此稱為動能。最後當鎚頭產生接觸,這時就能很快把能量傳遞給釘子。鎚子發出的能量,和你揮舞注入的能量相等,不過由於能量傳遞速率高出許多,我們便說,鎚子產生的功率較高。當然,產生的功率較高,持續的時間就比較短。功率較高的意思就是,鎚子在釘子上的施力強度,凌駕你對鎚柄的施力強度;於是施力強度倍增,以較強的力把木料劈開。

詹姆斯.瓦特(James Watt)是第一個測量健康馬匹能產生多少功率的人,他管那個單位叫做「馬力」。如今那個名詞主要多用來描述取代馬匹的東西(汽車)所產生的功率。另有種功率單位則以瓦特的姓氏命名,稱為瓦特(watt,簡稱瓦)。1000瓦特約等於1馬力。這項事實相當有用,未來的總統應該記住:

1馬力=1000

 

這個約略相等關係實在非常有用,藉此可以感受功率是什麼。舉例來說,陽光的功率約為每平方碼1000瓦(換成每平方公尺,結果也差不多)。現在你就可以設想,1平方碼的功率相當於一匹馬的功率。看來好像很強,是這樣沒錯,不過用來推動一輛當代汽車仍嫌不足。典型汽車的引擎能夠產生50到200馬力。

瓦特一般都用來測量電功率。燈泡都以用電多少瓦來標示。如果你點亮10個100瓦燈泡,那麼你使用的電功率就等於10 ×100= 1000瓦。相當於1匹馬力或1平方碼陽光。

現在談到令人混淆的部分:測定能量。假設你1小時內用了1000瓦,你用掉的能量總額就稱為1千瓦小時(kWh,俗稱「度」)。這個詞彙令人混淆的部分是裡面有個瓦字。不過,這兩種用詞讓你混淆的程度,應該不會比英里數和每小時英里數的情形更為嚴重。其中一個是個數量(英里數),另一個是速率(每小時英里數)。就功率和能量來看,千瓦是能量的產生速率(功率), 千瓦小時則是產生的能量總額。光年也同樣令人混淆,這不是時間的測量法,而是指光在1年當中行進的距離。1光年是一段距離,1千瓦小時是一個能量數值。

美國一般家用功率約1000瓦。這樣的家庭一天24小時會用掉24千瓦小時能量。未來的總統多半比一般人更有錢,也許會用得更多。如果你1小時內用了1000瓦,電力公司會收你1千瓦小時能量的錢。費用高低就看你的居住地區而定,不過平均而言,那1千瓦小時在美國境內約收10美分,比租用馬匹1小時便宜多了!連續24小時,每小時都用1000瓦的開銷,換算約得花你2.4美元。一個月30天要花72美元。一年365天要花876美元。積少成多。你家的用量說不定還超過1000瓦。

1000戶住家要使用1000個千瓦,等於一個百萬瓦特(簡稱百萬瓦)。中等規模的發電廠能發出的電力為50到100個百萬瓦,通常用來為地方社區供電。最大型發電廠約發出10億瓦電功率,一個10億瓦簡稱吉瓦。不過,有些專家不想多用一個名詞,所以不說吉瓦, 改用「好幾千個百萬瓦」。美國電功率總額平均約為450吉瓦。加州使用的電功率總計約達40吉瓦。想像有40座大型發電廠,供應全加州電力。若想記住美國的用電總值,就記得全美用量大約是發電廠數量的10倍:450座大型發電廠,每座發電1吉瓦,即總量為4500億瓦。

這裡就把它換算成我們的舊單位,食物熱量。1瓦小時約相當於1單位食物熱量。換句話說,一支手電筒點亮1小時耗能1卡。乘上1000就能得到以下近似換算值:

1千瓦小時=1000單位食物熱量

 

普通成人每天消耗2000單位食物熱量。這就相當於2千瓦小時,換算約值20美分電費。電力比食物能量便宜,會不會讓你感到驚訝?事實上,只要我們固守基本需求,食物也不是非常昂貴。足夠供應你那2000卡熱量的米量(約1.3磅),在美國雜貨店約賣70美分。如果一次買好幾噸,你花不到10美分就能買到1.3磅米。你一天約吃10美分食物就能過活!真正昂貴的都是比較花俏的食物。

 

能源代替品

 

當你考慮石油和其他化石燃料,有必要先知道美國如何使用現有供量。約5%用來製造肥料、化學物質和塑膠等物料。其餘就用來

產生能量。底下是美國的燃料使用粗略分項:

 

.28%用在交通運輸(汽油和噴射機燃油)。

.40%用在發電。

.20%用在直接加熱(天然氣、煤炭)。

.32%做為工業用途。

 

這些數值部分重疊,因此加起來超過100%;好比用來發電的燃料,部分也屬於工業用途。這幾個數字不必分別記誦,你真正必須知道的是,燃料有四大用途,包括交通運輸、電力、加熱和工業方面,所有數值大致相同。就未來的總統而言,這項事實具有重大政策蘊涵。舉例來說, 如果你擔心我們開車污染大氣,決心禁用汽油,改用生質燃料(以植物製成的酒精),那也只影響總量的28%。

另一點也同樣重要(也同樣有趣),那就是美國的能源品類繁多:

 

.29%得自進口石油

.11%得自國產石油

.24%得自煤炭

.19%得自天然氣(甲烷)

.8%得自核能

.8%出自其他(太陽能、氫能、風力、生質能、地熱能)

 

這些來源的多樣性也是最重要的真相。這裡提出一則實例,來說明你能採用哪種方法來使用這些數字,幫你下達重大政策決定:如果有人提議,為致力減少二氧化碳排放,我們可以把所有化石燃料發電廠,全都替換成核能電廠。

第一張列表告訴你,我們的四成能量都用來產生電力。第二張列表告訴你,那當中有8%已經是得自核能。所以這樣改變的影響,只及於其餘32%的電力用量。要記得,如果想減少化石燃料排放,我們必須應付的部門就不只一個, 而是好幾個。

 

關鍵問題:能源成本

 

能源不見得全都相當昂貴;事實上,你可以找到各種類別,而且差距比我到目前為止已經列出的數據更嚇人。這裡列出最重要的事實:就相等的能量來看,美國的汽油價格是煤價的20倍。就未來的總統來講,這是個可以深思的重要數字。這就意味著,某些發展中國家有可能不仰賴石油或天然氣,而是靠煤炭來滿足他們的能量需求。

這裡提出幾項細目。底下列表比較各種能源的每千瓦小時能量成本。這張列表並沒有把機器設備和輸送能量的電力線路成本納入。

 

.煤炭:0.4到0.8美分(每噸40到80美元)

.天然氣:3.4美分(每百萬立方英尺10美元)

.汽油:11美分(每加侖3.7美元)

.汽車電池:21美分(每換一個電池50美元)

.電腦電池:4美元(每換一個電池100美元)

.四號電池:1,000美元(每顆電池1.5美元)

 

怪的是,能量成本很大部分取決於來源。如果照經濟學家的假設,市場是有效的,那麼所有燃料就能達到成本相同並反應在售價上。但這種現象沒有出現,因為市場的效率並不高。能量基礎建設必須投入鉅額資金,產生能量的方式也很重要。和牆壁插座的能量開銷相比,我們願意多花很多錢,來購買手電筒電池能量,因為手電筒很方便,可以隨身攜帶。以往火車頭行進都靠煤炭,不過等重汽油能產生更多能量,而且不會製造灰塵,所以我們從蒸汽車頭換成柴油車頭。

我們的汽車初設計時油價非常低廉,結果養成我們這種用車習慣,彷彿油價永遠不會調高。全世界油價高昂地區(好比歐洲各國),通常都擁有更多公共交通設施。美國有近郊住宅區, 這是油價低廉時才負擔得起的奢侈享受。我們的生活方式,當初設計時多半以低廉汽油為依歸。我們願意支付的燃料價格,不單取決於燃料產生的能量,還得看燃料是否方便使用。

替代能源的真正挑戰是得比煤炭更經濟可行。本書第五篇討論全球暖化,到時我們就會談到,煤炭是我們最嚴重的二氧化碳污染源。為減少煤炭用量,當然我們就得課徵用煤稅。不過單單已開發國家這樣做成效不大,因為問題根源在中國和印度等國家的能源使用。說不定那些國家的領導人,會選擇以最低廉方式取得能量,這樣他們才能專注投入資源,來改進營養、健康、教育和該國國民的整體經濟福祉。

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