什麼是「能」？就是作功或作工的能力(「功」是一個(gè)我們上高中時(shí)學(xué)到過(guò)的物理用詞)。上古時(shí)作工靠人力，後來(lái)學(xué)會(huì )了靠獸力，能量的來(lái)源都是食物，人吃飽了飯、牛吃夠了草，才有力氣去耕田、拉車(chē)、推磨。(事實(shí)上，動(dòng)物的身體是能量利用效率非常高的大自然所發(fā)展出來(lái)的機械，一個(gè)人一天沒(méi)有吃多少飯菜但可以做很多工，是人所設計的機械難以比擬的。)隨著(zhù)科技的進(jìn)步，人的生活品質(zhì)越來(lái)越高，發(fā)明了各種的機械，並且學(xué)會(huì )了利用各種的能源：用水力直接推動(dòng)機械；燒柴、燒煤、燒油來(lái)推動(dòng)蒸氣機和內燃機來(lái)直接作工，或發(fā)電後再用電動(dòng)的機械作工；後來(lái)又發(fā)現了原子能，…等等。過(guò)去的許多年，大家努力的方向都是盡量地開(kāi)發(fā)新能源，以便推動(dòng)更多的機械使生活的品質(zhì)越來(lái)越好。尤其是在幾次世界性的能源危機之後，能源的開(kāi)發(fā)更成了世界各國在經(jīng)濟建設上的重點(diǎn)工作。但是近年來(lái)，大家漸漸地體認到，為地球上的能量開(kāi)拓一條通暢的去路比開(kāi)拓來(lái)源更為重要也更為困難。過(guò)去地球上能量的主要去路是什麼？就是以輻射的方式送到太空去。但是，由於火力發(fā)電廠(chǎng)越來(lái)越多，產(chǎn)生的二氧化碳所造成的溫室效應使輻射的去路不像原來(lái)那麼通暢了。來(lái)源多了而去路窄了，造成地球上能量的累積現象。1998年五月五日在北京大學(xué)慶祝百年校慶的活動(dòng)中，李遠哲先生作了一次演講，講詞中有以下的一段：
1997年十二月在京都召開(kāi)的有關(guān)全球溫室效應的會(huì )議裡，曾有了些共識。工業(yè)化的國家將努力在2010年把二氧化碳的排放量減少到比1990年還少5.2個(gè)百分點(diǎn)的程度。這雖是很好的起點(diǎn)與方向，但是歐美國家的往回走，並不意味第三世界國家的發(fā)展也就跟著(zhù)凍結。不過(guò)如果在2010年地球上六十多億的人口，平均二氧化碳的排放量全部達到工業(yè)化國家1990年的水準，那麼我們的地球確是承受不了的，溫室效應將帶來(lái)非常嚴重的後果。
過(guò)了一個(gè)多月，美國柯林頓總統訪(fǎng)問(wèn)中國大陸時(shí)，在六月二十九日，也是在北京大學(xué)演講，講詞中不約而同有非常類(lèi)似的一段話(huà)：
環(huán)境問(wèn)題不但是一國的問(wèn)題，也愈來(lái)愈是全球問(wèn)題。譬如，如果目前能源使用型態(tài)不改，在不久的未來(lái)，中國就可能取代美國，成為全球最大的溫室氣體排放國。這種氣體是全球溫室效應的罪魁禍首。如果世界各國不減少這種讓全球溫度逐漸上升的氣體，下一世紀總有一天會(huì )出現氣候劇變的危機，屆時(shí)不但我們的生活方式改變，工作方式改變，一些島嶼國家也將為排山倒海而至的深水所埋，各國的經(jīng)濟和社會(huì )結構從此危如累卵。
世界級的人物在世界性的場(chǎng)合中談世界性的問(wèn)題時(shí)，這似乎是非提一下不可的事，因為已經(jīng)是需要全人類(lèi)共同努力加以解決的問(wèn)題了。
前面已經(jīng)提到過(guò)，能就是作功的能力。要達到作功的目的，必須利用一個(gè)落差。例如：瀑布的水從高處流向低處，有一個(gè)水位的落差，利用這個(gè)落差就可以推動(dòng)不同的機械來(lái)作功，也可以推動(dòng)發(fā)電機，把水的位能轉換為電能；利用電位的落差可以推動(dòng)
各種的電動(dòng)機械─馬達來(lái)作功；利用溫度的落差也可以推動(dòng)各種的熱機(heat engine)來(lái)作功；一個(gè)化學(xué)的反應，譬如燃料的燃燒，利用反應前的反應物和反應後的生成物所含的能量之間的落差也可以作功。在地球上，可資利用的能源很多，比較重要的有以下各項：
核能。 核能是唯一無(wú)中生有的能源。有兩個(gè)基本的定律：質(zhì)量不滅和能量不滅定律，告訴我們質(zhì)量和能量是不能創(chuàng )造也不能消滅的。自從發(fā)現了核能以後，這兩個(gè)定律被打破了，這是世界科學(xué)進(jìn)步史上的一件大事。核能就是消滅了質(zhì)量而創(chuàng )造出來(lái)的能量，分為兩大類(lèi)：核融合能和核分裂能。核融合能是使小原子核融合在一起成為大的原子核，因為所生成的大原子核的質(zhì)量比原來(lái)小原子核的總質(zhì)量小了一些，一些質(zhì)量被消滅了，所產(chǎn)生的能量。核融合的能量非常大，氫原子彈就是利用核融合的原理製造的。核融合也是在太陽(yáng)和許多恆星中經(jīng)常進(jìn)行著(zhù)的反應。它的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有放射性污染的顧慮，但是到目前為止科學(xué)家還沒(méi)有能夠得到可以控制的核融合能。我個(gè)人覺(jué)得，在能量的去路尚未開(kāi)發(fā)成功之前，或是一個(gè)有效、可執行的節制發(fā)電量的國際公約尚未制定之前，可控制的核融合沒(méi)有開(kāi)發(fā)成功，未嘗不是一件好事。否則，地球上能量的累積，或稱(chēng)之為全球的熱污染，所造成的後果是不堪設想的。核分裂能是使大的原子核分裂成為較小的原子核，因為分裂所得的小原子核的總質(zhì)量比原來(lái)的大原子核的質(zhì)量小了一些，一些質(zhì)量被消滅了，所產(chǎn)生的能量。鈾原子彈就是利用核分裂的原理製造的。核能電廠(chǎng)的反應爐裡所用的也就是在有效地控制之下的核分裂反應。核能電廠(chǎng)的一項優(yōu)點(diǎn)是燃料所佔的空間非常小，易於儲存，一旦取得安全存量之後就不再有燃料來(lái)源的顧慮。不像煤或石油，體積龐大，在幾乎完全仰賴(lài)進(jìn)口的情況下，不可能取得長(cháng)時(shí)間的安全存量，一旦外在的環(huán)境有一
些變化，不論是政治或經(jīng)濟的原因，影響了供應的管道時(shí)，都會(huì )造成一次能源危機。核能電廠(chǎng)的另一項優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )排放二氧化碳，沒(méi)有阻礙地球上的能量傳向太空的去路的作用。核能電廠(chǎng)的最大的缺點(diǎn)是核分裂產(chǎn)生放射性的產(chǎn)物，因而有放射性污染的顧慮。不論安全措施做得多麼好，都難以消除一般民眾心中的疑慮，因為美國的三哩島事件和俄國的車(chē)諾比事件確實(shí)是發(fā)生過(guò)了。
地熱。 地球表面的殼的厚度大約是30到50公里。這對人來(lái)說(shuō)是非常厚了，但與地球的直徑比起來(lái)只是很薄的一層皮，下面是熔融的高溫巖漿，再下面是液體的鐵和鎳。如果能利用地殼下巖漿與地球表面的溫度差來(lái)發(fā)電，那真是無(wú)窮無(wú)盡的能源，但地殼的厚度對人來(lái)說(shuō)太厚了，技術(shù)上還無(wú)法達到足夠的深度，目前只能找一些地殼不完美，地熱接近表面的地方加以利用。開(kāi)發(fā)地熱的一項困難是腐蝕的問(wèn)題，由地熱所產(chǎn)生的水蒸氣中常含有一些硫化氫或二氧化硫之類(lèi)的雜質(zhì)，造成金屬器材和管線(xiàn)的腐蝕。最大的問(wèn)題可能還是可資開(kāi)發(fā)的蘊藏量不是很大，在成本上難與一般的火力電廠(chǎng)競爭。目前在臺灣，地熱的利用還在研究開(kāi)發(fā)的階段，尚未成為能源結構中的一個(gè)成員。
潮汐。 由於月球與太陽(yáng)的引力，每天在海岸處造成潮汐，當人們觀(guān)賞錢(qián)溏潮的壯觀(guān)場(chǎng)面時(shí)難免會(huì )想到，這麼大的能量為什麼不拿來(lái)發(fā)些電？但實(shí)際上不是一件簡(jiǎn)單的事，海岸處的地形複雜，用什麼樣的設備可以有效地抓住潮汐的能量呢？有人有一些構想，但還不見(jiàn)有成功的研究結果。
太陽(yáng)能。 除了前述無(wú)中生有的核能之外，目前我們應用的主要能源實(shí)際上都是來(lái)自太陽(yáng)。除了日光直接照射的太陽(yáng)能之外，水力、風(fēng)力和海洋溫差可以說(shuō)是間接的太陽(yáng)能；生質(zhì)能源可
以說(shuō)是短期內儲存起來(lái)的太陽(yáng)能；地下的煤、石油和油頁(yè)巖等可以說(shuō)是長(cháng)期儲存起來(lái)的太陽(yáng)能。通常我們所說(shuō)的太陽(yáng)能指的是日光直接照射的太陽(yáng)能。
太陽(yáng)能是最清潔的能源，因為日光照射到地面上以後，其能量若不加以利用便會(huì )吸收在環(huán)境中，加以利用之後仍然是散佈在環(huán)境中，不會(huì )造成任何不同的後果。因此，太陽(yáng)能是最應該盡可能地加以利用的能源。太陽(yáng)能是一種均勻地照射在地球表面上的能源，分散度大，大量地收集需要很大的面積，因此在土地較為珍貴或生有綠色植物的地方較不適宜。太陽(yáng)能可以用光電的方法來(lái)收集也可以用熱水器的方式來(lái)收集，裝在屋頂上的太陽(yáng)能收集器可以用來(lái)把水加熱或作為冷氣機的能源。利用太陽(yáng)能的構想很多：用來(lái)曬鹽和乾燥已經(jīng)是很古老的方法；太陽(yáng)能汽車(chē)也已試製成功；在大海中航行的船上或離島上可以用太陽(yáng)能淡化海水；…。我以前到美國南伊利諾大學(xué)訪(fǎng)問(wèn)，曾到一位教授家裡參觀(guān)他的「太陽(yáng)屋」(如圖8-1)。房子朝南的一面有一個(gè)大落地玻璃窗，窗後室內造了一個(gè)厚磚墻，窗外上方有一個(gè)算好長(cháng)度的屋簷。春分以後，天氣漸漸熱起來(lái)了，太陽(yáng)的位置也漸漸地高了，屋簷使陽(yáng)光開(kāi)始照不到磚墻以保持室內的涼爽。由春分到夏至再到秋分的這半年中，陽(yáng)光都照不到磚墻。到了秋分，天氣漸漸涼起來(lái)了，太陽(yáng)也開(kāi)始照得到這片磚墻，天氣愈冷的日子照到的面積愈大，冬至時(shí)是照到墻的全部。磚墻吸收了陽(yáng)光的熱能，溫度升高，在室內發(fā)揮免費暖氣的功能，到了夜間墻仍是暖的。這是一個(gè)相當有意思的構想，中國四合院的「上房」都是座北朝南應該是這個(gè)緣因。多運用我們的想像力可以找到其他利用太陽(yáng)能的點(diǎn)子。因為太陽(yáng)能是最清潔沒(méi)有不良後果的能源，雖然在設備成本上難免貴一點(diǎn)，但是燃料是免費的。因此，政府對太陽(yáng)能的利用有許多鼓勵措施。
水力。 太陽(yáng)光照射在海面和陸地上使水份蒸發(fā)?？諝庵械乃诟呖沼隼淠Y後又降落下來(lái)，成為高山中的積雪，也成為湖泊河川。這些天降水在由高處到低處迴流至大海的途中，每有顯著(zhù)高低落差的地方都是可資開(kāi)發(fā)的、可以用來(lái)作功的水力能源。水力能源是因為海面和陸地上的水份吸收了太陽(yáng)能而形成的，因此也是一種間接的太陽(yáng)能。水力能源和太陽(yáng)能一樣，如果不加利用，這些能量也要散佈在地球的環(huán)境中，如果加以利用作了我們希望它作的功之後，最後也是一樣地散佈在地球的環(huán)境中，所以是一種非常清潔，不會(huì )造成污染的能源。在河流中裝設水車(chē)是古老的利用水力能源的方法，現在當然都是選擇適當的地點(diǎn)建造水壩，形成水庫，利用水位的落差發(fā)電。水庫除了發(fā)電的功能以外，也有調節水資源供應的功能。對於以建造水庫的方式
開(kāi)發(fā)水力能源有以下兩點(diǎn)需要考量的地方：第一點(diǎn)是對生態(tài)和其他自然和人文環(huán)境有什麼影響。第二點(diǎn)是，水力能源是一種清潔無(wú)污染的能源，因此可說(shuō)是非常珍貴的資源，而水庫一旦建造完成後，由於泥沙的淤積等等的原因，是有一定的壽命的，幾十年或幾百年視上游水土保持的工作做得多好而定。這麼珍貴的資源是現在就盡量地加以利用，還是留下來(lái)讓後世的子孫們去用呢？但不管怎麼樣，強化水土保持工作和發(fā)展防止水庫淤積的技術(shù)是水力能源的利用上非常重要的環(huán)節。
風(fēng)力。 地球的自轉會(huì )造成大氣的流動(dòng)。由於陽(yáng)光照射角度的不同，所造成的地球表面上溫度差異也會(huì )引發(fā)空氣的對流，因此，風(fēng)中的能量也可以說(shuō)是一種間接的太陽(yáng)能。荷蘭人用風(fēng)車(chē)推磨是一個(gè)有名的利用風(fēng)力能源作功的實(shí)例?，F在，用風(fēng)力發(fā)電也是一項有開(kāi)發(fā)潛力的能源。風(fēng)力能源也和太陽(yáng)能、水力能源一樣，不論是否加以利用，最後都是散佈在地球的環(huán)境中，因此，也是一種很清潔的能源，除了許多風(fēng)車(chē)同時(shí)在轉動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生一些噪音以外，不會(huì )造成任何污染。風(fēng)力能源也是一種不需要花錢(qián)買(mǎi)燃料的能源，除了機械設備之外，雖然要佔據一些土地的面積，但也可以?huà)袢 革L(fēng)車(chē)田與農田共存」和「以風(fēng)車(chē)林代替防風(fēng)林」的作法。
海洋溫差。 陽(yáng)光照射角度的不同使地球赤道附近海水的溫度高而兩極附近的溫度低。地球的自轉也會(huì )造成海水的流動(dòng)─所謂洋流，交互作用的結果便造成同一地點(diǎn)海水的深度不同溫度也不同的現象。利用海水中溫度的落差當然也可以發(fā)電，也可以說(shuō)是一種間接的太陽(yáng)能。這也是一種清潔的尚在開(kāi)發(fā)階段中的替代能源。
生質(zhì)能源。 綠色植物以葉綠素為觸媒行光合作用，吸收太
陽(yáng)光某一波長(cháng)範圍中的能量，把水與二氧化碳轉化為碳水化合物，也就是植物體中的主要成份。因此，綠色植物的成長(cháng)可以說(shuō)是一種把一部分的太陽(yáng)能和空氣中的二氧化碳固定下來(lái)的作用。為了發(fā)電或其他的目的而燃燒植物體，利用其與氧氣反應時(shí)所釋出的化學(xué)能，可以說(shuō)是一種把固定在植物體中的太陽(yáng)能和二氧化碳又還回給地球的環(huán)境中的行為。而所謂生質(zhì)能源實(shí)際上是短期儲存在生物體內的太陽(yáng)能。
煤、石油和天然氣。 以葉綠素為觸媒的光合作用使地球表面上佈滿(mǎn)了綠色植物，有的在陸地上，有的在海洋中，有的是構造簡(jiǎn)單的低等植物，有的是高大的喬木。植物是自然界食物鏈的最下端，許多動(dòng)物以吃植物維生，有的是以吃別的動(dòng)物維生，生生不息地佈滿(mǎn)在地球的表面上。地殼的變動(dòng)使許多植物、動(dòng)物埋在地下，時(shí)間久了並且經(jīng)過(guò)溫度壓力的變化，便轉化成為煤、石油、天然氣、油頁(yè)巖、…等等。因此，這些礦產(chǎn)燃料在燃燒時(shí)所釋放出來(lái)的能量可以說(shuō)是長(cháng)期儲存在地下的太陽(yáng)能。為了發(fā)電或其他目的而燃燒這些礦產(chǎn)燃料，可以說(shuō)是一種把長(cháng)期固定在地下的太陽(yáng)能和二氧化碳又送回到地球環(huán)境中的行為。目前，這些礦產(chǎn)燃料是世界上最主要的能量的來(lái)源，也是最大的二氧化碳的釋放者，因此也是最重要的探討對象。
沼氣和煤層氣。 沼氣主要的成份是甲烷，常從池沼、稻田、廢水及其他動(dòng)植物腐化的場(chǎng)所中釋放出來(lái)。如果不加以收集利用，在空氣中仍然會(huì )自然氧化成為二氧化碳。加以收集燃燒而利用其能量後，也是把同樣多的能量和二氧化碳釋放到地球的環(huán)境中。因此，沼氣的收集利用有助於大氣中二氧化碳的減量。煤礦礦坑中的煤層氣也有類(lèi)似的問(wèn)題。
溫室效應
圖8-1中的那個(gè)太陽(yáng)屋就是一個(gè)特殊設計的溫室。園藝人員所使用的溫室的功用是使植物在寒冷的冬天仍可在溫暖的環(huán)境中生長(cháng)，其原理的要點(diǎn)如圖8-2。溫室的四壁和屋頂都是透明的玻璃。通常我們所說(shuō)的無(wú)色透明的意思是指可以透過(guò)所有的可見(jiàn)光的意思。實(shí)際上對紅內線(xiàn)(infrared)而言，普通的玻璃並不是透
明的。太陽(yáng)的光線(xiàn)穿過(guò)玻璃屋頂和墻壁照到溫室裡，把裡面的東西，包括地面、傢俱、植物、…等等都曬得熱了一點(diǎn)。任何物體都有一定的溫度，也都會(huì )放出與其本身溫度相當的輻射熱。與溫室內的物品的溫度相當的輻射線(xiàn)的波長(cháng)是在紅內線(xiàn)的範圍中。如果紅內線(xiàn)也能穿透玻璃的話(huà)，太陽(yáng)光可以照進(jìn)溫室中來(lái)，溫室裡的熱也可以用輻射的方式傳出去，溫室就沒(méi)有作用了?，F在因為紅內線(xiàn)不能透過(guò)玻璃，太陽(yáng)光能夠曬進(jìn)來(lái)但是溫室內各種物品所發(fā)射的紅內線(xiàn)出不去，溫室裡的熱量只能靠傳導與對流的方式傳到外面去。因此，玻璃的溫室雖然在冬天也能維持一個(gè)較高的溫度。
地球的大氣中含有約萬(wàn)分之三的二氧化碳。這種氣體對人的視覺(jué)而言是無(wú)色透明的，但對紅內線(xiàn)而言也和普通的玻璃一樣是不透明的。太陽(yáng)光透過(guò)大氣層照射到地球表面的海洋和陸地上，由於照射角度的不同，使其溫度維持在大約－40°C到＋40°C的範圍內。地球表面上的能量也以與這個(gè)溫度範圍相當的波長(cháng)的紅內線(xiàn)的形式透過(guò)大氣層輻射到太空中去。因為大氣中有少許的二氧化碳，一部分的紅內線(xiàn)不能透過(guò)而被反射回到地球的環(huán)境中。大氣中的二氧化碳的角色和溫室的玻璃頂差不多。地球上的溫室效應由於大氣中二氧化碳的含量有增高的現象而顯得越來(lái)越大，漸漸成為全人類(lèi)要共同面對並加以解決的嚴重問(wèn)題。因此，國際間已訂定了「氣候變化綱要公約」和「京都議定書(shū)」來(lái)規範溫室氣體的排放。這也是1998年五月間全國能源會(huì )議的重要主題。對於能量的利用似乎已從開(kāi)發(fā)來(lái)源的時(shí)代轉到尋找去路的時(shí)代。
在地球形成後的某一個(gè)階段是高溫的熔融狀態(tài)，適合於燃燒反應的進(jìn)行。燃燒是還原劑，或稱(chēng)之為燃料，與氧化劑之間的快速反應。那些元素是主要的還原劑？是氫、碳和各種的金屬。那些元素是主要的氧化劑？是氟、氯、氧…等等。在當時(shí)的高溫下，燃燒的反應一定非常完全，也就是說(shuō)，如果還原劑的量比較多，一定會(huì )把全部的氧化劑消耗得光光，而把多餘的還原劑剩下來(lái)；反之亦然?，F在在地殼的下面還有大量熔融的鐵和鎳，這證明還原劑是過(guò)剩的，所有的氧化劑一定全被消耗光了。因此，太初的
大氣中是沒(méi)有氧氣的。金屬燃燒後所生成的灰燼是密度比熔融的金屬較輕的金屬氧化物，漂浮在上面，冷卻後成為地殼；氫燃燒後所生成的灰燼是氫的氧化物，也就是水蒸氣，冷凝後成為海洋。碳燃燒後所生成的灰燼是二氧化碳，地球表面冷卻後仍留在大氣中。這時(shí)地球的大氣中有許多二氧化碳和沒(méi)有參加燃燒反應的氮氣和一些水蒸氣，因為溫室效應的關(guān)係，地球表面上的溫度一定相當高，又沒(méi)有氧氣，完全不適合動(dòng)物的生存，但是非常有利於植物的成長(cháng)，一有機會(huì )光合作用就展開(kāi)了。植物成長(cháng)的反應大致可以寫(xiě)成：
+氧
當大氣中二氧化碳的濃度高而氧氣的濃度低的時(shí)候，對這個(gè)植物成長(cháng)的反應是非常有利的。這個(gè)反應的後果是：把碳和太陽(yáng)能固定在植物體內，把氧釋放到大氣中。等到大氣中氧的濃度夠高了以後，動(dòng)物就應運而生了。動(dòng)物有的是直接以植物為食物，有的是間接以植物為食物：
以上這個(gè)過(guò)份簡(jiǎn)化了的反應把固定在植物體內的碳和能量轉到動(dòng)物的身體中去。大氣中一定要有了足夠的氧氣以後，動(dòng)物才有生存的可能，因為動(dòng)物是會(huì )活動(dòng)的生物，活動(dòng)需要能量，這些能量是靠呼吸作用而釋放出來(lái)的。呼吸作用也可以說(shuō)是一種緩慢的燃燒，吸入氧氣，用來(lái)燒掉一些體內的營(yíng)養，釋出活動(dòng)所需的能量，呼出水汽和二氧化碳：
動(dòng)物和植物的生命都很有限，死後的屍體會(huì )腐爛，腐爛的過(guò)程雖然複雜，但整體來(lái)說(shuō)也是一種緩慢的燃燒，和森林火災或是以生質(zhì)物體當燃料來(lái)燒，一樣地釋出水汽、二氧化碳和能量：
當大氧中二氧化碳的含量還相當高的時(shí)候，對植物的生長(cháng)很有利，那時(shí)的植物一定長(cháng)得又快又肥大，動(dòng)物吃得也很過(guò)癮，也長(cháng)得肥大。那時(shí)的動(dòng)物多是冷血動(dòng)物，因為溫室效應的關(guān)係使環(huán)境的溫度高，環(huán)境的溫度越高冷血動(dòng)物的體溫也越高，因而也越有活力，那是恐龍的時(shí)代，那時(shí)的環(huán)境不適合於人的生存。動(dòng)物和植物生生不息的結果使它們分佈在地球表面上，地殼的變動(dòng)又把它們，活的和死的，埋到地下去，經(jīng)過(guò)溫度、壓力和時(shí)間的作用，轉化為煤、 石油、天然氣和油頁(yè)巖、等等的礦物燃料：
壓力、溫度、時(shí)間
因此，各種的礦物燃料實(shí)際上是經(jīng)由光合作用、植物和動(dòng)物的繁殖而長(cháng)期固定儲存在地下的碳和太陽(yáng)能。而各種礦物燃料的燃燒，不論是在火力發(fā)電廠(chǎng)中、生產(chǎn)製造程序中、交通工具中或是家庭中，目的都是想要利用這些儲存的太陽(yáng)能。加以利用之後，最終的後果是把這些二氧化碳和能量送還到地球的環(huán)境中，因為質(zhì)量和能量都是不能創(chuàng )造也不能消滅的：
這是一個(gè)使地球的環(huán)境恢復到不適合人類(lèi)生存的時(shí)代的方程式，是令人憂(yōu)心的核心問(wèn)題。
自然界對於二氧化碳的固定，除了光合作用之外還有另外一些途徑：與陸地上的氧化鈣和氧化鎂以及海水中的鈣離子和鎂離子反應生成大理石和白雲石是早已結束了的或是已經(jīng)達到平衡的反應；被生物攝取而固定在珊瑚的骨骼、貝類(lèi)和蝦、蟹的殼中是尚在進(jìn)行中的反應。
在前面談到溫室效應和碳的平衡與循環(huán)時(shí)，已經(jīng)說(shuō)明了地球上能量平衡的許多細節。因為人類(lèi)生活在地殼的表面上，因此我們關(guān)心的只是這一薄層的「生活圈」中的能量平衡?？纯从卸嗌倌芰康膩?lái)源，有多少能量的去路。如果來(lái)源大於去路或去路大於來(lái)源，失去了平衡，我們的生活圈便有溫度上升或下降的顧慮。下面再把幾個(gè)主要的能量來(lái)源與去路重覆說(shuō)明一下：
來(lái)源之一，由地下傳上來(lái)的地熱。 目前的地球還是一個(gè)正在冷卻中的星球，在地殼下面是高溫熔融的巖漿，再下面是熔融的金屬，都含有非常多的熱能，因為地殼很厚，又不是好的導熱體，地下的熱能擴散到地表的速度緩慢而均勻，除了在少數的地點(diǎn)如關(guān)子嶺、陽(yáng)明山…等之外，大家很少注意到地下熱源的存在。
來(lái)源之二，太陽(yáng)的輻射能。 在談到地熱由下面傳上來(lái)的時(shí)候，大家心中馬上有個(gè)疑問(wèn)：為什麼夏天地下的井水那麼清涼？這是從上面來(lái)的太陽(yáng)能對我們生活圈的影響勝過(guò)從下面來(lái)的地熱的緣故。太陽(yáng)的輻射能曬熱了大氣、海洋與陸地，也造成了風(fēng)、雨、雷電、長(cháng)江大河、瀑布、…。由太陽(yáng)來(lái)的能量轉換為各種不同的型式，散佈在地球表面的環(huán)境中。
去路之一，光合作用。 光合作用和食物鏈把一部分的太陽(yáng)能和碳固定在植物和動(dòng)物的身體內。埋在地下的礦物燃料如煤、石油、天然氣…等等，也是由千萬(wàn)年前地球表面上的植物和動(dòng)物的身體轉化而成，也是被固定儲存起來(lái)的太陽(yáng)能和碳。
來(lái)源之三，燃燒、腐化與呼吸。 森林的火災，把固定在植物體內的太能能和碳以熱能和二氧化碳的方式又送還到地球的環(huán)境中。我們?yōu)榱税l(fā)電、取暖、工業(yè)生產(chǎn)程序等的需要而燃燒植物和礦物燃料也有同樣的後果。動(dòng)物的呼吸，動(dòng)植物屍體的腐化分解也都是緩慢的燃燒作用，也有相同的後果。
去路之二，向太空的輻射。 地球表面上的熱能經(jīng)常以輻射的方式散佈到太空中去。與地球環(huán)境溫度相當的紅內線(xiàn)因為不能穿透如二氧化碳等的溫室氣體，在經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)，一部分會(huì )被反射回來(lái)。
面臨的危機。 因為人口的增加、工業(yè)的發(fā)達和生活水準的提昇，對能源的需求越來(lái)越大，因而礦物燃料燃燒得越來(lái)越多，使大氣中二氧化碳濃度日漸升高，溫室效應使由地球向太空的輻射散熱變得較不通暢。土地的開(kāi)發(fā)使森林所佔的面積縮小，因而也減少了光合作用對太陽(yáng)能的吸收和固定。這些現象不免令人對地球上未來(lái)生活的環(huán)境憂(yōu)心。解決之道當然是節源與開(kāi)流。
節源開(kāi)流之道
過(guò)去曾經(jīng)因為油源的問(wèn)題而發(fā)生過(guò)世界性的能源危機，各工業(yè)化國家的經(jīng)濟都受到嚴重的影響?，F在大家所面臨的不是能量來(lái)源的問(wèn)題而是能量去路的問(wèn)題。這是一個(gè)困難度更高的問(wèn)題，因為：在技術(shù)上尋找能量的去路(sink)要比開(kāi)拓來(lái)源(source)困難度要高得多，而且在工業(yè)、經(jīng)濟和生活上由奢返儉比由儉入奢的
困難度當然也要高得多?？梢?huà)袢〉牟呗杂幸韵聨醉棧?/font>
提高能源的利用效率。 目前，燃燒煤和石油的火力發(fā)電仍是各工業(yè)化國家能量的主要來(lái)源，若能改用效率較高的發(fā)電機組，當然就可以少燒掉一些燃料也少排放一些能量和二氧化碳到環(huán)境中。
任何一種火力發(fā)電機組都會(huì )排放一些廢熱，這些廢熱可以用來(lái)產(chǎn)生水蒸氣或作為製造程序中加熱之用，這就是所謂汽電共生的方法。政府對汽電共生定有獎勵的條例。
在工業(yè)生產(chǎn)程序中要能提高能源的利用效率；在交通方面也是一樣，一輛汽車(chē)，一公升的汽油可以走幾公里？使交通通暢也有節約能源的作用；一棟建築在設計時(shí)若能注意通風(fēng)，便可以少開(kāi)冷氣，注意採光，日間便可以不必開(kāi)燈。
開(kāi)發(fā)火力發(fā)電以外的能源。 水力、太陽(yáng)能、風(fēng)力、海洋溫差、沼氣…等等都是清潔的能源。利用核能發(fā)電不會(huì )排放二氧化碳到大氣中，但因為安全的顧慮，爭議性較高。
使用碳／氫比較低的燃料。 例如天然氣的主要成份是甲烷，其碳／氫比遠較煤為低。對相同的發(fā)電量而言二氧化碳的排放量會(huì )少得很多。
保護森林與植樹(shù)。 光合作用是環(huán)境中的能量與二氧化碳最自然的去路。為了維護人類(lèi)生活圈中能量與二氧化碳的平衡，除了保護森林與植樹(shù)之外，值得發(fā)展的生物技術(shù)方面的途徑是：找尋光合作用效率最高的綠色植物和在海洋中光合作用效率最高的藻類(lèi)。
開(kāi)發(fā)二氧化碳的固定技術(shù)。 火力電廠(chǎng)所排放的二氧化碳的
量非常大，是溫室效應的禍首。若能在其排放點(diǎn)即加以吸收固定，是擒賊擒王的策略。但化學(xué)的方法成本難免較高，利用生物的技術(shù)應是一個(gè)值得發(fā)展的方向。海洋中的珊瑚礁裡面都是小生物所固定下來(lái)的二氧化碳。
調整工業(yè)結構。 我個(gè)人並不認為調整工業(yè)結構，放棄高耗能工業(yè)是一個(gè)解決能量和二氧化碳排放問(wèn)題的有效作法。理由是地球上的大氣只有一個(gè)，是大家共用的。舉一個(gè)高耗能、高二氧化碳排放的水泥工業(yè)為例，問(wèn)題是這個(gè)工業(yè)所排放的能量和二氧化碳是應該由水泥的使用者負責呢？還是由生產(chǎn)者負責，這筆帳是否應記在使用者的頭上？若用的是在外國生產(chǎn)的水泥，其運輸途中所排放的能量與二氧化碳是否也應記在使用者的頭上？就像對發(fā)電廠(chǎng)所排放的二氧化碳，我們這些坐在冷氣房裡的用電者也要負些責任一樣。當問(wèn)題越來(lái)越嚴重時(shí)，國際公法也會(huì )越修改越合理的。把爛攤子推給低度開(kāi)發(fā)的弱勢國家有失大國民風(fēng)度，有辦法提昇發(fā)電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)…的效率，降低其二氧化碳的排放才是我們的功勞。
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