书城科普读物求知文库-能源的形势与现状
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第1章 人类社会发展的基石

当我们翻开人类社会的发展史,便可以发现能源与人类社会的进步结下了不解之缘。

火的利用,使人类结束了茹毛饮血的原始生活,火不但改造了人类自身,使人脑更聪明、体魄更强健,而且推动了社会生产力的发展和社会结构的变革。

蒸汽机的发明和应用,是能源科技进步的又一里程碑,它引来了工业革命,人类结束了刀耕火种的时代,进入了工业化大生产时代,使生产力得到了很大发展。有人把欧洲发生的工业革命时代称之为蒸汽机时代。

进入20世纪,电子技术的应用,又使人类再一次大大解放了生产力,使得几千年来人们向往的神话般的奇迹开始出现。例如,被誉为“顺风耳”和“千里眼”的电视走进了千家万户,其他各式各样的家用电器也使人们的生活变得丰富多彩,舒适方便。

核能的应用,使人类开发大自然的视野更广阔,在科学家已经开始的开拓宇宙的新长征中,核能则为星际航行提供了巨大的动力源泉。有人已经开始设计和研究往返火星的核动力火箭,打算建设以核能为动力的月球基地。

能源是人类社会发展的基石,因而对它的利用和研究,已受到人们的普遍关注。

那么,什么是能源呢?顾名思义,能源就是指能量的来源。能量可以使物体做功,物质的存在和运动与能源是分不开的。

能源在宇宙间广为存在,它是生命起源和演化的必不可少的物质条件。

能源经常以光、热、电、磁等形式表现出它的威力;它可以是固体、液体、气体,也可以以电子、光子和基本粒子的形式出现;它可以是无机物、有机物也可以是无生命体、有生命体。

能源广布于天上、地表、地下。煤炭、石油、天然气、水能、太阳能、风能、潮汐能、波浪能、海洋热能、地热能、生物质能都是人们所熟悉的能源。

能源与人类生活休戚相关,人们的衣、食、住、行都离不开它。

如果没有必需的足够的能源,人类就会失去最起码的生存条件,地球上的生命就要终止。物质生活离不开能源,精神生活也不例外。人们看电影,听广播,看电视,需要电能。即使人们看的书籍、报刊,也都需要有能源来印制。而且,人们的生活越是向现代化方向发展,能源的消费也就越多。

我们打开科学技术发展史的画卷,就会发现科学技术的发展是一步一个台阶不断地向高峰前进的。有人在回顾18世纪以来科学技术发展史时,指出人类文明社会至今经历了三次产业革命,然而这些无不与能源的变革息息相关。

第一次产业革命

1769年,英国发明家瓦特,经过了十几年艰苦钻研之后,对当时已出现的原始蒸汽机作了一系列的重大改进,提高了蒸汽机的热效率和工作可靠性,取得了带冷凝器的蒸汽机发明专利,使蒸汽机成为工业上可应用的发动机,并由此得到了广泛的应用。

蒸汽机的应用具有划时代的意义,它使人类从繁重体力劳动中解放出来,把旧的作坊手工业变成了大工业,是一次生产技术上的根本性变革。恩格斯高度评价了蒸汽机的发明和应用,指出:“蒸汽机是第一个真正国际性的发明,……”“自从蒸气和新的工具机把旧的工场手工业变成大工业以后,在资产阶级领导下造成的生产力,就以前所未闻的速度和前所未闻的规模发展起来了。”

这种热能的转换形式促使大工业动力机械蒸汽机的诞生,之后,英国首先完成了以蒸气推动纺织机械为先导的产业革命,而且迅速波及矿山、机械、金属等工业部门,凡是有蒸汽机的地方都集中地建起了工厂,从此开创了的蒸气时代,是石器、陶器、新铜器时代无法比拟的新时代,社会生产力获得了巨大发展。这就是人们通常所称的第一次产业革命,这场革命从18世纪70年代开始,到19世纪40年代基本完成。美、法、俄、日、德等国,也相继实现了这场革命。

第二次产业革命

对于科学技术发展的第二次巨大推动,是电能的出现和应用。1866年,西门子发电机的问世,在科学技术发展史上具有像瓦特发明蒸汽机一样的划时代意义,导致垄断资本主义社会的到来。

西门子被誉为德国近代科学之父,在他身上集中了科学家、工程师和商人的共同特点。对于机械工程师考虑不成熟而需要改进的东西,西门子作为一个科学家,发展了有关理论,奠定了进一步发展的基础;对实验室里产生的新知识,西门子作为一个工程师把这种科学理论应用于实践,使之成为有血有肉的有实用价值的产品。另外,他作为一个商人,又积极地打开销路,把产品送往市场,寻找买主,获得利润,从而使科学研究不至于发生经济障碍,形成一种良性循环,不断地向前发展。因此,当时西门子-哈尔斯克商会所出售的优良工业品,都是科学、技术和经济结合的产物。

跟随西门子的前进脚步,美国发明家爱迪生于1879年最先发明了钨丝电灯;1881年开始兴建起工业规模的火力发电站,从此电能得到了大规模的利用。

19世纪80年代开始,由于电能应用的迅速发展,一些工业比较发达的国家,出现了资本主义垄断企业。发电机、电动机、电车、电力起重机、有线电报机、电话、无线电话、电炉炼钢(包括炼铜、炼铝)、制氮工业、硝酸铵肥料工业等新兴工业及其产品都相继问世。

19世纪末到20世纪初,电能的利用愈来愈广泛,规模越来越大,科学技术的发展进入了一个崭新的“电气时代”。20世纪的科学技术沿着电气化的道路取得了卓越的成果。这就是所称的第二次产业革命。这场革命的结果是电气时代替代了蒸气时代。

第三次产业革命

第二次世界大战期间,交战国双方都把科学技术动员发动起来为战争服务。1939年,德国科学家哈恩首先发现了铀的“核裂变”;1942年12月,意大利科学家费米主持在美国芝加哥大学建成了世界上第一座核反应堆,实现了人类首先点燃和控制“核火”,揭开了原子时代的序幕。美国动员了15万人,耗费20亿美元巨资,在1945年7月16日,首次爆炸了世界上第一枚原子弹,核能从此一鸣惊人。

核能的问世与化学革命、冶金革命、电力革命等等相比,具有更大的划时代意义。这是因为人类找到了新的“火种”。“核火”的发现和应用,使人类生活和生产所需的能源从过去几乎全部来自太阳,变为从地球自身蕴藏的核燃料(铀、钍等)中获取,而且人类看到了最终获得取之不尽的能源的希望之光。

由于核能的威力要比普通化学能大上百万倍,因此最早被华尔街的老板们用来制造杀伤力比普通炸弹大成千上万倍的原子弹、相继问世的氢弹、中子弹等新型核武器,使战争武器组成发生了根本变革,战略思想也发生了根本的改变,在角逐中,核潜艇、核军舰相继问世,成为强大的核威慑力量。战后,出现了世界上第一座核电站,而且如雨后春笋迅速发展起来,成为电力工业的新军,核供热、核能炼钢向人们展示了核能利用的美好前景。放射性同位素应用已经成为核工业中的轻工业。核能的利用揭开了第三次产业革命的序幕。

到了现代,随着电子计算机的诞生和发展,并广泛渗透到人类社会的各个领域,使这次产业革命进一步向纵深发展,因而获得了空间开发、合成材料的蓬勃兴起,以及机器人队伍的成长等等非凡的成就。随着第三次产业革命的步伐向前,人类进入了电子时代。

当代,出现了以激光技术、微电子学、微型电子计算机、光导纤维、新材料、生命科学、海洋开发和新能源发掘为标志的新的工业革命。有人预测,这次新的工业革命将对人类社会的发展产生新的影响。

让我们沿着科学技术前进的脚印,总结能源科学技术发展的规律,更好地为我国实现“四化”,赶超世界科学技术先进水平服务。