IE Explorer: 2012.01

《未来总统的物理课》绝对是值得一看的好书。虽然说是for future Presidents，但其实里面谈到的几个热点问题都是值得每个普通公民了解清楚的。我尤其喜欢关于核和全球变暖的章节，它让我在跟那些不管三七二十一只会把"环保"挂在嘴边、但其实只会帮倒忙的人争论时更加有理有据。

这书其实已经买了一年了，惭愧的是到最近闲下来了才算看完。第一次听说时正是由于福岛核泄漏问题闹得满城谣言，亲朋都劝我不要回日本的时候。这书里关于核的一章正正非常详细具体地分析了当时福岛的危险到底有多大，我对东京无大碍的结论至今深信不疑。尤其要说明的是，这书并不是应着福岛出事才出来辟谣的，事实上它的原版出版大概在08年，如果书中记述的这些事实能够早早被更广大人民群众所消化，就不会老有人在我向其说明一大通之后，还来一句"那万一被辐射到怎么办"了。

不过今天想谈的不是核，这个问题已经被媒体遗忘，大家也就觉得没事了，虽然事实上福岛现在的辐射值跟去年并没有大差别。这回是想把书中关于全球变暖的基本事实和观点记下来，因为它多少改变了我对全球变暖的看法。

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不知道大家有没有看过戈尔的An Inconvenient Truth，正是靠着它，落选总统的戈尔拿到了奥斯卡和诺贝尔和平奖，成为比当选总统的小不死更加名垂青史的人，真是塞翁失马。但我想一个接受过科学研究训练的人——说得夸张了点，其实就是GRE作文argue那种扯淡训练——都会觉得这片子是吹大了。我看的时候正是在课堂上，一屋子里坐的从欧洲到拉美都有，但大家看完讨论的话题倒是很一致：这片绝对不光是科学，而是以偏概全的政治宣传，要说它有多么伟大的话，那就是因为它让世界排碳最浪费的美利坚人民了解到自己的浪费。

作为人工全球变暖的支持者，本书作者很严谨地列出了An Inconvenient Truth中用到的误导手法。虽然说是误导，戈尔倒是没有在其中说一句假话，只是由于这个问题本身的复杂性，他有足够的空间只截取有利于自己观点的事实来引导观众。作者指出，他这样做最大的问题是，当人们发现他夸大了事实，就会转而认为全球变暖这事本身就不是个科学结论——事实上我就是这样的……

作为这方面最权威的机构，IPCC目前（自2007还没有更新）的结论是，全球变暖本身是真的，而人类有90％的概率影响了至少部分的全球变暖。概率的出现是由于模型的不成熟，而其中最不成熟的是云。我们对云的形成机理认识太少，以致关于云的模型是基于经验数据而不是理论推导，而云到底会有多少，对温室效应会多大的负反馈，却是对这个结论至关重要的。但无论如何，既然我也不是老认为联合国被老美操纵的阴谋论者，还是相信一下这一大批专家搞起来的IPCC报告结论为好。90％算是很高了，我们还是该干点什么的好。但到底该干什么呢？

二氧化碳的排放源于化石燃料的燃烧，所以得先宏观地了解，我们到底都怎么用燃料了。美国的情况是，粗略地看，交通、发电、供热和工业制造各占1/4。啥意思呢？就是说，单拿其中一项来解决，即使我们突然有了无碳排放的超级汽车，或者突然全部用上太阳能来发电，也只解决了问题的一部分。

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先看汽车，这可是个热门问题。要取代汽油，得先要知道汽车为什么要烧汽油。发展了一百年的内燃机的高效是一个原因，但在这之前还有更重要的原因，是由汽油的物理性质决定的，那就是它的能量高：相同质量下，它是电池的100倍，TNT的15倍，煤的2倍，酒精的1.4倍，丁醇的1.1倍（所以这算是有前途的生物燃料）；不过它能量密度倒也不是最高的，天然气和液氢确实比它高，尤其是氢看起来还很环保，但问题是即使液氢的密度也太低了，同体积下的能量比汽油低4.5倍。就是基于这个理由，汽油才成了汽车的主流燃料。顺带一提，关于这堆数字，还有个有趣的对比：相同质量下，汽油的能量是牛排的4倍，黄油的1.4倍。我们吃的食物其实能量密度比想象中高得多，但因为人体即使不动也相当于50瓦的灯泡在发热，所以就自然消耗掉了。但万一多吃了一个150卡路里的罐头，那就需要刻苦地运动半小时才能消耗掉，注意是刻苦。结论是，如果只是要减肥，最佳方式绝对不是多运动，而是少吃。尤其是喜欢游完泳去吃个麦当劳这种的，减不下来真不怪别人……

要普及碳环保的新型汽车，最大的问题是它得比煤炭经济。大多数人知道的，汽油和煤炭可能会在近几十年间耗尽，所以我们必须寻找新能源——这句话只有一半是对的，会耗尽的是汽油，而不是煤炭，后者还能坚持好几个世纪呢。更重要的是，把煤转成油的工艺是现成的，代价是60美元一桶，历史上出现石油危机的时候就比这个价格高，并不算离谱。而这还只是现在的情况，如果成为煤转油成为主流方案，想必还会更便宜。一种环保的新型汽车要成为主流，它必须比这个价钱便宜，否则只靠环保意识推广是不切实际的。

下面几个方案是听起来很美但暂时还不靠谱的方案：太阳能，氢和电动车。

太阳能是最环保的东西，但必须要知道的是，实用的太阳能汽车永不会出现，这个是物理学结论。原因在于太阳：一个汽车这么大的面积，即使100％的能量利用率，车的功率也只有1马力。（不过意外的是，由于可以把机翼做大，不载人的太阳能飞机现在就有了。）

氢听上去很好，但如上所说，由于它的密度低，结果是同样大的油箱，里程数要小几倍。如果大型油箱可以用，到处都有加氢油站，汽车本身再轻型一点，它倒是可以用的，但另一个问题在于我们没有氢矿。不管是从水或者从别的什么那里提取氢，都需要能量，这能量得不偿失，而且如果目的是减少碳排放，那么这需要的能量得来自一个不排碳的发电站，这是另一个问题。

比氢更现实的另一个方案是电动汽车，尤其是混合动力车，这就不科幻了。现阶段它的问题是电池的能量密度太低：前面说过，只有汽油的1％，但由于燃烧有浪费，这个因子调整为大约1/30，想跑同样的里程，带的电池得比汽油多30倍。另一个问题是电池的成本，这并不是指充电时电的成本，而是电池本身的更换成本。比太阳能车好的消息是，这两个问题不是物理上的限制，假以时日有可能真的能解决，但不是现在。那现在的混合动力车是怎么跑的呢？其实它们在多数时间是用汽油的，但会在刹车的时候给电池充电，把动能转成电能而不是摩擦热，并且在汽油引擎效能低的时候用电池帮助汽油跑得更远。改装普锐斯成纯电动车可能是一个碳环保的方案（如果用的是核电），但绝不是省钱的方案。很快改装车就要换新电池了，然后车主会发现跟电池比起来，汽油钱还真不算什么。

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如果电池成本下来了，汽车的未来可能会是电动车，这依赖于发电的替代燃料。发电的替代燃料面临跟汽车一样甚至更严重的挑战，那就是廉价的煤炭。煤炭用于发电甚至没有高成本问题，由于煤的廉价和丰富的储量，各大发展中国家的主力能源都是它，即使没有其它环境问题，这也是严重的碳排放问题。

最现成的解决方案其实就是核电，尽管它还没有煤便宜，但也很便宜了，而且比起在深坑挖煤它也足够安全——作者说，现在最先进的球床反应堆在物理学根本上就能保证安全，不需要人为干预地，不会熔毁、爆炸和燃烧。但由于福岛这个过了保质期的核电站在面临人类历史上最大规模之一的地震袭击时没能扛过去，核能的应用反而陷入了衰退。核能的应用并不是技术问题，而是政治问题。也许中国会因此意外地获得能源的优势：比起费劲向谈核色变的选民解释，民主国家的政客都会选择迎合选民的抗议，抑制核能发展。

另一个有机会成为主流的方案是太阳能，但那是未来。通常的误解是太阳能太弱，不足以作为主流能源，就像太阳能车永不可能实现那样。但其实每平方公里的阳光最多有十亿瓦特的能量，相当于一个核反应堆，这是相当大的能量，一个同等规模的其它电站可能还要更占地方呢。这意味着只要成本能降得下来，太阳能是有可能商用的。目前的太阳能电价是火电的3倍，还没有效益，只是环保主义者的玩物。记着，不比火电便宜，就不可能在中国这些金砖国成为主流，那对碳减排的作用就很有限。

其它的可再生能量比太阳能还差点。可再生这个词听着很好，但那只是为了让公众能简单区分好与不好而创造出来的词而已，可再生并不等同环保。水坝的环保问题已经被批得很多了。地热能太分散，不可能成为主流能源，而且本质上地热能跟核电站用的一样，源于铀等放射性元素的衰变，不知道环保主义者作何感想。风能可能比地热强点，中国风能能占整整1％呢，但据估计世界重要的风能区都用上了，也就15％，而且还是有环保主义者指出风车阵在破坏当地环境。生物燃料倒是一个可行的发展方向，但不同的生物燃料效果区别很大。美国爱用玉米乙醇，那只减少13％排放；巴西用甘蔗乙醇，那减少了90％。为什么不都用有效那种呢？这有气候问题、耕地面积问题、转化技术问题、成本问题等等，但最重要的是政治问题，玉米农民的选票问题。还有一个虽然算不可再生，但被认为很环保的氢能源，如前所述，由于无法廉价地得到氢原料而只会得不偿失；如果能用氢作聚变原料倒是另当别论，但可控聚变现在看来还是遥远的梦想。

这些还只是技术上的问题，还有政治上的问题。世界减排协商一直没有大进展，因为作为最大的排放国，中美都不在京都议定书的框架里。作为中国人，这回我愿意站在中国这边指责美国，人均排放世界第一，历史排放总量最多负最多责任的国家，在这件大事上倒推卸起责任来了，自己不减却让穷国和一帮盟友减，全然不见世界警察的风采。美国方面的理由其实倒是挺充分的，当前的发展中国家发展太快了，金砖国家们不减排，只靠发达国家减，只能减缓几年的全球变暖，于事无补。总的来说，如果没有经济利益，协商定个排放上限这件事，也就是扯皮用的而已，只有政治作用，没有环保作用。

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讲了这么多，是不是减排这事就算没辙了呢？作者指出，最好的办法是一个并不引人注目但却非常可行的，那就是节能。这个结论太无聊了，谁不知道要节能啊，但再节也会有能源用完的一天，对吧？但要注意，节能并不是在坐吃山空，原则上，只要节能的幅度能抵消人口增长率，那世界的总能耗就不会变，碳排量不会持续增加，能用几百年的煤足够我们去折腾太阳能和核聚变这些终极能源。当然不持续增加的碳也依然有温室效应，但总比增加的好，而且更重要的一点是，节能是有经济效益的，只要人们发现这一点，就很乐意主动去做。

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这个节能说的不是苦行僧式的不用电，而是可以在生活水平不变下减少能耗的技术。冰箱能耗的发展已经为美国省了23个电厂，而且是大家都省钱了，大家都乐意这样做。节能的空间在于，有许多成熟又便宜的节能方法其实并没有得到有效推广，当前的能源浪费巨大。建筑物的屋顶只要弄成白色，冷气的费用就可以大为节省；更有甚者，即使为了美观需要不愿意用白色，用反射红外线的涂料也足以反射掉一半的太阳辐射了。节能的目标只有年2％，这足以抵消世界人口增长，这在当前的能量浪费下是很容易做到的。作为参考，在市场压力自发推动的情况下，美国一百多年来的平均节能就有1%。在石油危机年代一下就被逼出了4％。

虽说大家都省钱了，可是也有诸如初始更换之类的固定成本，所以还需要政策推动。在冰箱的例子上，美国政府当年要求冰箱得标明每年的耗电费用，于是消费者立刻算出贵一点但更省电的冰箱更省钱。在汽车问题上有个囚徒困境：如果大家都用车身较轻的车，那碰撞起来比起两辆重车相撞其实更安全，而且平时也更省油更环保；问题是如果我用重车撞别人的轻车，那重车的就占便宜了，结果大家自发地用重车了。要解决这种问题，就得靠政策引导，拉向公共效益更好的均衡点。

这是一国的国内政策，还有国际政策问题。考虑到煤的低价，发展中国家比如中国将必然用煤当主力——如果不是核能的话。其实煤也是有可能低排使用的，原理是把燃烧得到的二氧化碳藏在水里，而不是大气里。这当然有一系列技术问题，但都在可以解决之列，问题在于额外的成本。这个成本并没有那么高，但发展中国家资源有限，肯定不想付，有效的解决办法是确立可以买卖的碳排放量市场，让人均排得多但是有钱的发达国家来掏这笔钱。确立这么一个世界协议当然很难，但它比京都议定书那种减排目标要可行一些。总之重点是，如果真的想要减排，那必须是一个发展中国家愿意接受的方案，不然免谈。

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以上是书里的讨论，顺便聊点我自己对全球变暖的其它想法，不过其实也是看书看来的，以前也写过了，《超爆魔鬼经济学》。不比氟里昂，控制能源这事太大了，国际协商基本上是政治牵制作用大于实际作用，最后就沦为大国之间打嘴仗，国内争民意的工具。而且要注意，我们害怕的其实不是二氧化碳，而是全球变暖，只要能让气温降下来就可以了，比如《超》书中提到可能有用的二氧化硫法。真到生死存亡关头，估计就不是原教旨环保人士说了算，地球工程还是大有可为的。另一方面，二氧化碳导致海洋酸化也是一个生态问题，只是现在不清楚到底会产生什么后果。像《未》中提到的清洁煤技术，不排到大气中也照样要排到水中，要是过些日子水酸化问题被推上了公众舆论的前台，提这馊主义的作者又免不了要被环保主义者谴责。最后，如果是我说了算的话，那很简单，用核电吧。

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P.S. 没想到，一统计，居然有五千字，不得了，能顶我一年的日志字数了。