比爾教科學

比爾教科學
定價:228
NT $ 198
 

內容簡介

地球就像巨大的球形房屋,裡面發生的任何事都會影響到每一個人。如今,人類正在改變氣候,這次改變可能會傷害甚至殺死很多人——絕非危言聳聽。那麼問題來了:我們該怎麼辦?

地球需要持續關懷。在本書中,科學教育者比爾·奈呼籲所有人以一種新思維來思考問題,即讓自己站在房主的角度,時常對房屋進行維護和修補,而不要只做租客,對破壞聽之任之,試圖忍忍就過去。

一切努力都是為了建造一個更加清潔的世界。比爾用通俗詼諧的語言,解釋電能、核能、風能、太陽能、生物能的生產原理,探討了種種大型地球工程的可行性,介紹改造技術和能源的方法,並對公共交通、電動汽車、電網、電池等具體事物,展開了大膽的“高效”與“減排”設想。書中涉及諸多科學領域:光、電、化學、水文、材料、工程、航空航太……他還和鄰居比賽,設計家中的節能系統,力爭創造更綠色的住所。科學領路,以更少的能源做更多的事,氣候危機之下,我們仍有讓世界變好的無限可能。

來看看比爾是如何做的。
 
 
 

作者介紹

比爾•奈(Bill Nye)

美國科學教育者、電視節目主持人、機械工程師、喜劇演員、科普作家和發明家。比爾•奈擁有康奈爾大學機械工程學士學位,曾擔任波音公司(Boeing)工程師,參與波音747飛機的設計。1993—1998年,比爾•奈主持了探索頻道科教節目《比爾教科學》(Bill Nye the Science Guy),該節目大受好評,獲得多項艾美獎。此外,比爾•奈還是美國行星學會的首席執行官。目前他正在製作新節目《比爾•奈拯救世界》(Bill Nye Saving the World)。

寇里•S. 鮑威爾(Corey S. Powell)

美國科學作家兼記者,《科學美國人》(Scientific American)和《發現》(Discover)雜誌前主編,與比爾•奈合作多年。


 
 

目錄

世界掌握在我們手中/1
成為偉大的下一代/9
不可控的溫室效應/16
不作為的代價/29
二氧化碳如何導致全球變暖/33
熱力學和你/41
用氣泡對抗全球變暖/48
電子如何為你我工作/60
和天然氣說再見/66
神奇的核裂變/72
令人糾結的核能/83
光與電之間差一塊太陽能電池板/96
答案是風嗎/106
讓電動起來/116
愛迪生與特斯拉的電流之戰/122
改變世界的電動汽車/132
小電池上的大作為/139
生物燃料—要種植多少玉米和甘蔗/151
納斯卡賽車可以變得更好/160
汽車與火車效率大比拼/165
車道的創新/172
計程車滑行艙、無人駕駛車和生態飛機的興起/181
反滲透淨水—蛋膜帶來的靈感/188
是時候把海水中的鹽提取出來了/194
讓世界不再挨餓/200
歡迎來到我家/210
我與鄰居的綠色家裝比賽/214
如何搶到更多太陽能/225
如何讓熱水器的熱水來得更快/233
庭院大改造/243
到太空走一遭/253
關於火箭推進的各種奇思妙想/260
人類可以在太空中建立一個王國嗎/269
為更美好的星球設定合理的價格/278
不可阻擋的人類/291
致謝一/298
致謝二/300
 
 
 

世界掌握在我們手中

如果你像大多數人一樣容易擔憂,那你肯定生活在一個大時代。氣候變化即將來臨,正朝你襲來。不管你生活在哪裡,你將在有生之年看到自己或你孩子的生活因整個星球變暖而改變。那些變化是否在掌握之中取決於我們,取決於那些會思考人類想要什麼樣未來的人們,取決於你和我。

你肯定聽別人說過“地球是我們的家園”,甚至你自己也在這樣說,但不可否認甚至更重要的事情是:地球不僅是我們的家園,還是我們居住的房子。我們不是搬進搬出的租客,我們是房子的主人。因此,我們不能像租客一樣向房東抱怨房子哪裡不好,或者一不高興就搬去其他地方住。我們居住在這個由岩石、土壤、水和空氣組成的直徑13,000千米的球體上,因此我們有責任去維護它。可現在我們的看護工作幹得可差勁了。我們甚至一點兒都沒有注意到家裡的環境狀況正在日益惡化。

我想你現在肯定比閱讀前兩段文字之前多了一些擔憂,但現在我想要你停止擔憂,或者至少讓它過去。擔憂無法拯救我們,攻擊我這樣的信使也無濟於事。我想要你對氣候變化知情,並且以改變對抗氣候變化:改變我們生產、運輸、儲藏和使用能源的方法。我們要在建造更健康家園的同時,提高所有人的生活品質,我們會因此成為偉大的一代。但這並不是一件容易實現的事。我們已經向大氣中排放了大量吸熱氣體,它們將在未來的許多年中不停地加熱地球,但我們的處境還遠沒有到絕望的地步。繼續讀下去,我將向你展示為什麼我們必須儘快行動、我們具體要做什麼以及我們如何完成。

幾年前,我曾被氣候變化的真相和我們要採用的應對策略震驚。我當時在北京和一群研究火箭的工程師參加國際宇航大會(International Astronautical Congress)。我親身體會了這個星球史上最大的一次環境劇變。儘管我身在其中,卻沒有意識到正在發生什麼。

崔好勝(Haosheng Cui)是一位元年輕的物理專業學生,也是我們行星學會(The Planetary Society)的會員之一。他擔任我的導遊,帶我遊覽北京。我們在著名的前門全聚德烤鴨店吃午餐。店裡的一塊電子屏顯示,他們已經烤了12.5億隻北京烤鴨了。我們入住的賓館距離全聚德飯店13千米遠,我們是騎自行車去的。自行車在中國仍是常見的交通工具,儘管目前越來越少了。好勝有兩輛自行車,其中一輛是他父親的,但他父親很少騎了。他們家的經濟條件還不錯,擁有一輛私家車。

他的父親不想再要那輛自行車的決定一直在我腦中揮之不去。從小的方面來說,這符合人類的天性—我們總是想方設法提高效率。如果我們能開車,為什麼要騎自行車呢?如果我們有紡織機器,為什麼要手工編織呢?如果發動機可以驅動船隻,為什麼要在糟糕的天氣中手動控制帆呢?如果煤或汽油驅動的火車可以1分鐘行駛1英里,為什麼要騎馬呢?如果可以坐飛機,為什麼要坐火車呢?

做事追求效率的欲望,再加上幾十億人燃燒化石燃料來滿足這個欲望,這是氣候變化的根源。地球上的人口越來越多,而且我們每個人都想要過上發達國家般的生活。我們想開車,不想騎自行車;無論白天還是黑夜我們都要用電;發達國家的人們仍不滿足,總是想要更多電、更方便、更奢侈。進化衝動讓人追求舒適,為自己和親人爭取更多資源。不過這種衝動正給我們帶來巨大的麻煩。

儘管全球變暖源於石油、煤和天然氣燃燒的火焰,但其中的細節卻非常複雜。氣候變化非常像火箭科學,但氣候變化的細節卻遠比火箭科學複雜。畢竟,我們星球的許多地方還是未解之謎。至今已經有超過500人被送入太空,有12人曾經在月球上行走,但在人類歷史上只有3人曾到過海洋的底部。太空軌道空無一物,可預測性極強,但是影響地球環境的關鍵物理過程,如墨西哥灣流(Gulf Stream)和格陵蘭冰蓋的關係,非常複雜。氣候變化與火箭科學在許多重要方面是相似的:學科基礎都很簡單,兩者都是科學。如果你有一枚火箭,你知道接下來該幹什麼:點燃其中一端,把另一端對準目的地(當然,將其中一端先對準目的地,然後再點燃另一端可能會更好)。在氣候科學中,我們已經點燃了其中一端,而且我們也非常清楚另一端該對準哪裡。

我承認全球尺度的氣候變化一開始難以令人相信。人類只是地球上1,600多萬種生物中的一種(而且從演化的先後順序來說,人類是後期才出現的),我們居然能改變整個星球的氣候?但這確實正在發生,我們這代人就身處其中。我們知道除人類以外,只有另一種名為藍綠藻的生物具有改變全球氣候的能力。它們是最先演化出光合能力的生物,大氣因此充滿氧氣,所有你看見、食用甚至呼吸的東西的化學成分也都因此發生改變。在今天看來,那次氣候變化棒極了,不過在幾十億年前,氧氣在剛出現時完全是一個殺手,地球上大多數無法耐受氧氣的生物都滅絕了。是的,這就是一個物種改變世界的先例。現在我們人類正在改變世界,這次改變可能會傷害甚至殺死很多人。那麼問題來了:我們該怎麼辦?

因此,是時候從一個新的角度來思考我們的星球。用轎車代替自行車,這是搬進搬出的租客的思考模式。發展更清潔、更高效的個人出行方式和公共交通才是房主的思考模式。為了美好的未來,你必須處理好每件事物。好勝的父親更喜歡私家車,遇到壞天氣的時候更是如此。從他的角度來說,有一輛有用的汽車很方便,為什麼他不該保留這個選擇呢?但如果我們每個人只關注個人選擇和短期結果,我們更像是地球的租客而不是主人。應對氣候變化要求我們所有人以一種新思維來思考問題。

無數詩歌、戲劇和電影都講述愛如何把一間房子變成一個家。在一間房子裡住上幾天後,你會把它暫時當作自己的家,但你對這間屋子的感情不會像對自家房子一樣。你不會總是擔心它的價值和房貸,不會想著更好地保護它、維護它。房頂漏了,修補好;熱水器不熱了,請水管工來幫忙。應該重新粉刷屋子的外牆嗎?自己幹還是花錢請別人做?有沒有錢給窗戶換上雙層玻璃?從街上看,你的房子漂亮嗎?這重要嗎?是否花錢安裝隔熱層?這些問題都是身為房主的你會考慮的。你的房子是你的家,它幾乎是你的延伸,它好你就好。

地球同樣需要持續關懷。大氣、海洋、叢林、沙漠、農田和城市都需要我們照看。因為我們都呼吸著同樣的大氣,它一直保護著我們,所以我們必須注意排入大氣中的物質。這同樣適用於地球上的水和土地。即使有一些生態系統保持得比較好,在現在這個階段,大多數還都需要我們維護。

怎樣對待這個星球完全取決於我們自己。種莊稼時,是只求產量不考慮別的還是儘量減少對環境的傷害?可否減少農業的能源消耗?我們能以改善整個星球環境的方式進行農業生產嗎?我們的城市又如何?城市是遭受污染和排汙的中心,但也是創新中心。它們可以成為實現更高效地運輸能源和人以及減少星球負擔的前線。

對我們大多數人來說,房子是我們人生中最大的一筆投資;在金錢方面,購買房子的花費甚至超過養一個小孩的花費。因此,把房子視為家並好好照顧是很自然的事。我們應該用同樣的態度對待我們的星球。最近你可能常聽人說為了應對氣候變化,我們不該這樣做或那樣做,如燃燒化石燃料,尤其是煤。這些建議很有用,不過我覺得我們應該把重點放在當前要做的事情上,比如開發儲存再生能源的技術。

假如房頂漏了,如果你是租客,你會拿一個水桶接住水滴,並立刻通知房東。你可能會抱怨房東回復慢了或者維修工人的工作沒幹好,但不管怎麼樣,這些都不是你的問題。你照常做自己的事情,屋頂漏水只是一件煩心事而已。不過如果這個房子是你的,屋頂漏水就成了性質完全不同的事。許多人最開始都拒絕承認問題的存在。雨停了,屋頂自然就不漏了,你也就把這個問題拋在腦後了。“沒那麼糟糕,過幾天我再修屋頂好了。”但再次下雨時,特別是當水滴到你的電視或電腦上時,漏水就成了你當下最重要的事情。你一邊打電話找人來修,一邊把傢俱從滴水處移開。你必須馬上修好它。

我提議我們以同樣的態度對待氣候變化。現在,很大一部分“地球房主”把事情越弄越糟,因為他們的心理還處於否認的階段。為了應對氣候變化,有些事需要我們立刻進行,另一些事雖然可以暫緩,不過最後還是要做的。我們的地球家園需要好的管家。地球上的人越來越多了。

人類的呼吸消耗量和化石燃料燃燒量的飛速增長是導致氣候變化的一個重大因素。在我8歲時,我們全家去紐約參觀了1964年的世界博覽會。那屆世博會真是太棒了,展出了一些暢想未來的雕塑。具有圓形氣動外形的未來汽車無聲地穿行在5層彎曲高速公路上;清潔能源驅動的推土機使用鐳射砍掉叢林,為新的高速公路開闢空間;還有一個不銹鋼球體,它今天仍然矗立在紐約拉瓜迪亞機場(LaGuardia Airport)附近的法拉盛草地公園(Flushing Meadows)上。不過回頭想想,當時最吸引我的展品是人口鐘(Population Lock)。那是一個顯示世界人口總數的展板。它顯示了過去地球上有多少人,經過幾段跳躍式增長後,未來幾十年後又會有多少人。我記得自己當時完全被展板顯示的人口增長速度震驚了。

我當時和父親在一起。開車時,如果發現里程表顯示99999英里,父親會把車熄火,然後慢慢推著車走,順便用他的賓得數碼相機的大號鏡頭拍些照片。當儀錶盤上的數位慢慢滾到10萬英里時,他已經拍了好幾張照片了。這樣你應該明白為什麼這個傢伙和他的兒子會被人口鐘深深吸引了。人口鐘為我帶來不可阻擋的感覺。

那天,當得知剛剛錯過了一個世界人口總數的歷史性時刻時,我們感到非常遺憾。在我們到達人口鐘的幾個小時前,世界人口的官方數字剛剛從2,999,999,999跳到了30億。人口鐘上的世界人口增長曲線的斜率大得令我窒息。直到今天,我一想到世界人口的增長速度還要倒抽一口涼氣。自1964年世界博覽會後,世界人口已經增加了1.3倍,地球上又多了40億人。

想像一下73億人共用的生存環境到底有多大。從太空傳回來的一幅標誌性圖像是:從太空遙看地球,一顆藍色的大理石球懸掛在冰冷的黑暗中。如果你身邊有台電腦、平板或智慧手機(今天還有誰接觸不到這些東西呢),上網搜一張從太空俯瞰地球的照片,然後試著找找大氣層。你可能真的找不到大氣層,就好像地球根本沒有那層氣體一樣。打個比方,大氣層的厚度薄得如同教室地球儀上的那層塗料。

我喜歡這個說法:如果我們有一種能以高速公路上的車速爬天梯的特殊汽車,那麼不到1小時我們就可以到達外太空了。離開可呼吸的大氣只需要5分鐘而已!黑暗的太空離你我居住的地球只有100千米。因此,73億人就生活在這層稀薄的地球大氣中,呼吸它,依賴它,還向它排放廢氣。

每增加一個由騎自行車轉向汽車的通勤者(以及其他任何一種會提高我們生活能耗的行為),化石燃料發電廠就要多支出一份能源,向天空排放更多廢氣。人口增多就意味著越來越多的人重複上述行為。人口增長不可能在可預見的未來內停止,追求更好生活的欲望也永遠不會消失,所以氣候發生了變化,我們現在遇到前所未有的乾旱、洪水和熱浪,海平面也在升高。

我從太多人那裡聽到過放棄的論調。他們歎息著說,氣候變化的問題如此之大,我們做什麼都無法彌補,只能任其發展。讓地球變化吧,我們會想出善後的辦法。這就是那種視地球為租賃房屋而不是家永遠的人的態度。但問題是,如果租金漲了,我們沒有別的地方可去。

我曾經去過中國、印度和美國的艾奧瓦州(Iowa)。在那些地方,人們與放棄態度的鬥爭讓我備受鼓舞。氣候變化源於工業革命的興起,每個工業產品都難辭其咎。每一輛被淘汰的自行車,每一棟新建的別墅,每一台大空調,每一次坐飛機去工作或度假,都推動了氣候變化。這些選擇最終都指向了低效率。和氣候變化作戰,我們可以採用同樣的辦法。只要我們做不同的選擇,以更清潔、更智慧、更高效的方式做各種事情—無論大事還是小事。這是個艱巨也是個令人激動的挑戰。我們作為全球化的一代,能夠迎接這個挑戰。

我們的星球看上去很大,其實真的很小。當你看到一個又一個發電站和一輛又一輛自行車時,尤其會這麼覺得。地球是個溫馨舒適的小家,它的未來掌握在我們手中。

 
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