曾预言电磁波存在的英国物理学家詹姆斯•克拉克•麦克斯韦(James Clerk Maxwell)为了挑战热力学第二定律(熵定律),在他1871年出版的《热理论》一书中,做出了一个近乎疯狂的假想。他设想用一隔板将一个封闭的盒子隔为两半,在隔板上开一个只能由微粒通过的闸门,让一个及其微小而充满智慧的精灵控制。
精灵若允许速度快的微粒通过闸门到盒子一边,速度慢的到另一边,一段时间后,盒子两边便产生了温差,恢复了能量交换,熵便可被控制。这个精灵就是物理学中的“麦克斯韦妖”,科学家们为此争论的近一个世纪。
1956年法国物理学家L.布里渊(L.Brillouin)发表《科学与信息论》专著,将信息与统计物理联系起来考虑,通过信息的负熵原理解答了“麦克斯韦妖”的难题。他得出的结论——“信息等于负熵”。
对于未研究热能物理学的读者也许会一头雾水,难以理解上述问题,其实这两个物理学家预示了一个极其重大的发现,这一发现将会彻底影响我们从现在开始,至此之后的时代,将彻底改变我们每一个人的生活。什么能源最清洁?如果问及我们这样一个问题:什么能源是最清洁、高效、对人类和生态环境影响最小?我们或许会回答是“可再生能源”。
其实,从熵定律的角度看,宇宙间绝不会存在没有代价的能源,而代价必定超出所得。风力发电机的叶片会打死大量迁途的候鸟,使人类不得不增加杀虫剂的施用量,增加了人类患其他疾病的代价;太阳能硅晶电池制造中带来巨大能耗和大量污染物,生产多晶硅的副产品——四氯化硅是一种有毒且难以处理的废弃物质,它会彻底毁灭植被,将土地将变成不毛之地;农民将秸秆送到数十公里外的秸秆发电厂,不得不消耗更多稀缺珍贵的石油资源,结果造成秸秆发电的成本比燃油还高。
在这个地球上,无论是广义的,还是狭义的“永动机”都不可能存在,任何能源都有代价,只是有些代价我们还不得而知,或者暂时可以承受。但是,世界上确实存在一种代价不对称的能源,也是最清洁高效的能源,这就是“节约下来的能源”。
如果你既知道为什么节能,又知道怎样节能,并就此付之行动,将其融入价值观。那么你节约下来的能源供给他人时,就是最清洁、最高效、对人类和生态环境影响最小的能源。
如何让你既知道为什么节能,又知道怎么节能哪?只有通过信息的传递。所以,麦克斯韦和布里渊的研究的结果告诉我们,信息将成为一种特定意义的全新的能源形式,它将依附于各种节能理念、节能知识、节能机制和节能技术的进步上,大幅度提高人类的能源使用效率,节约更多的能源以满足新的需求。
能源技术进步是文明的根本动力有一个不争的事实,随着人们对世界观察的深入,人类与动物的分水岭既不是有“组织的劳动”,也不是“会制造工具”。在这个地球上只有一种动物会驾驭火,而驾驭火的动物就叫“人”。
所谓“驾驭火”就是会使用火并能够传递与此相关的信息。胡锦涛总书记曾说:“纵观人类社会发展的历史,人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。
”所以,能源技术的进步一直就是人类文明的根本动力。人类驾驭的火,开始摄入熟食,更易消耗、更易吸收,大脑得到空前发展。
携带火种使我们的祖先敢于四处狩猎,走出非洲向全世界迁移;用火制造陶器,使祖先们可以不仅仅依赖动物蛋白,开始生产和大量食用谷物,让更多的人聚集生活,彼此增进知识,建立了石器文明;木炭是人类制造的第一种“二次能源”产品,它帮助人类置换铜铁矿石中的氧化物,获得金属制造工具和武器,建立了农耕文明;瓦特发明了蒸汽机,利用煤炭及煤气建立了早期工业文明;电力、石油及内燃机的出现,建立了直至今日的后工业文明。今天我们正在步入信息文明,我们将面对的是怎样的“能源的改进和更替”?经过200年的前、后工业文明,大量排放的温室气体已经使全球气温上升超过了0.74℃,20世纪全球海平面上升0.17米,南北极和喜马拉雅上的冰川正在消融,极端气候灾害正在加剧,各种传染病正在蔓延,应对全球变暖正在成为全人类的主要难题,或者走向一个全新的文明,或者坐等灭顶之灾。
为保护共同的家园,节约能源,减少温室气体排放正在成为人类的共识。但是,