第二章
資源需求驅動未來腳步
晚飯時間到了，現在你有兩個選擇：要麼開著帶空調的凱迪拉克去附近的比薩店要一份10英寸的芝麻洋薑派，要麼去附近看看有沒有捕獵隊伍帶新鮮可口的獵物回來。麵對這兩個選擇，你會選擇哪一個呢？
除非你是電視真人秀節目《幸存者》的參賽者，還在為100萬美元的大獎努力，否則你肯定會選擇開車去比薩店。為什麼呢？因為麵對不同的選擇，人類總是會選擇更加輕鬆的那一個。人類曆史也充分證明，人類能夠通過發明工具和利用物資讓自己的生活更加舒適便利。創新的動力源於我們對“更好生活”的追求。
在遠古時期，為了追求更好的生活，人類通過一係列的發明創造，慢慢地走出了石器時代，漸漸地過上了更加精致和相對奢華的生活。無論是農耕時代、工業時代還是現在的數字時代，其時代特征都與人類生活質量的大幅提高密切相關。我們通常將提高的方式稱為“革命”，比如工業革命。這些革命的標誌則是我們利用自然能源的能力有了巨大的飛躍，而且每次革命之後我們都能更加集中高效地利用能源。
每當集中應用能源的技術實現了新跨越，比如從燒木頭到燒煤炭，再到燒石油和天然氣，這個時候就會產生許多新的可能性。比如，現在你不可能開著燒木頭的汽車去比薩店吃飯。然而，在人類發現並學會利用石油能源之後，你不僅能開車去吃飯，還能乘坐宇宙飛船登上月球。為了更有效地利用能源，我們必須不斷地更新技術，這就需要科研探索。當先進的工具和技術走出實驗室，開始在其他領域得到廣泛應用的時候——比如在農業領域和建材領域——新的創新熱潮將被掀起，人類的生活也會由此變得更加舒適便利。這一次次的科技革新決定了每一個時代的變遷。推動人類進步的是一個簡單的公式：
科技進步 + 新能源 + 想象力 = 人類進步
經過一次次的進步，人類的工具已經從原始的石板發展到現在的平板電腦；人類壽命原來還不到30歲，現在40歲才結婚的情況也比比皆是；過去人類想的是如何跨越海洋，現在人類想的是如何在宇宙中遨遊。
我們要追求更好的生活就需要更多的能源。在進步的同時，人類對能源的需求也隨之激增。這就要求我們不斷地開發新方法去尋找豐富的能源並利用它們。在這一方麵，人類的表現也相當出色：我們學會了修建水壩，建造風車，鑽探井深入到海床開采石油，通過原子裂變釋放巨大的能量，用轉基因海藻生產類似石油的產品等。每一次創新都讓人類向前邁出了一大步，在數千年的發展中，人類就是這樣一步一步地朝著更好的生活前進。
能源革新帶來巨大變革
從超自然的角度講，能量就是生命。能量不僅讓自然界充滿生命，也是所有交換的基礎。無論是簡單的呼吸、大海的潮起潮落，還是生命的循環，都是能量的轉換。
從化學的角度講，這些轉換僅僅是自然界廢物再利用的一個過程。在這個過程中，某個生命製造的廢物變成了其他生命的食物。在這個生死循環的過程中，碳是循環利用的主要元素，也是所有生命的支柱。從技術層麵講，從活著到死去到腐敗再到重生的過程隻是碳原子之間化學鍵的分離與結合，這一過程伴隨著能量的吸收和釋放——碳循環。
所有的能源技術都是對碳循環的一種控製。我們通過各種技術從自然界獲取能量，再將這些能量應用到生產生活中。能源技術創新的關鍵就是如何安全地獲取和利用自然界的能量。眾所周知，新的能源技術是其他領域取得重大突破的基礎，也就是說，現在能源科學家的每一分努力都是未來重要革新的基礎。我們大多數人中學畢業後恐怕就再也沒有關心過生命循環過程中的具體細節了，現在就讓我們回顧一下關於碳循環的課程吧。
學習指導網站CliffsNotes對於碳循環可能會有如下解釋。在沒有受到外界幹擾的情況下，自然界會將碳原子控製在完美的平衡狀態：碳原子以二氧化碳的形式被植物吸收；植物將二氧化碳與水合成碳水化合物；動物吃掉碳水化合物後，通過吸入氧氣將碳水化合物中的碳鍵分離並獲得能量，同時釋放出二氧化碳和水；二氧化碳和水又重新成為植物的養料。
然而，碳循環其實更多地發生在地下。當動植物之間碳原子交換的平衡需要重新調整時，比如天氣或者地理環境發生巨變時，多餘的碳原子就會從動植物之間的循環鏈脫離並被吸收到地下。數百萬年以後，在海洋和山脈的巨大壓力下，地下的碳原子被擠壓得越來越緊密。植物中的碳變成了煤炭，微生物中的碳變成了石油，動植物中的碳變成了天然氣。這些都被稱為化石能源，因為從油井和礦井裏獲取的碳原子都是恐龍時代在地球表麵循環的碳原子。連接這些碳原子的鍵到現在仍然“活躍”，當這些鍵被切斷的時候，能量隨之被釋放。因為這些化石能源是極度濃縮的碳能源，所以當你（比如用火）將碳鍵切斷的時候，便會產生巨大的能量。