【化學大未來】尋日‧人類的新方向

■現在的地球其實正面臨命運的十字路口，到底是要維持耗費能源的物質生活方式，還是回歸人與自然和諧共生的關係？人類該何去何從？

撰文│郭冠廷

化學家的貢獻

化學和我們的生活休戚與共，一早起來，打開冰箱裏頭擺著的是由塑膠構成的食物保鮮盒，穿上的是由合成纖維織成的保暖衣服；出門時，頭掛的時尚酷炫耳機和手持與遠方進行通話所用的行動電話，它們的外殼和內部元件也都得歸功化學材料；坐上交通車，石化燃料讓汽車得以運轉，化學科技更讓車體結構更安全輕便；路邊牆上的化學塗料，給予牆面保護並賦予令人愉悅的顏色。醫院中健康、衛生、隔離病菌效果的纖維材質，和藥品的純化萃取，還有利用化學物質來消毒殺菌，甚至減輕疼痛的發生，拋棄式醫療針頭等，都和化學有關，不勝枚舉。

可是，若我們仔細去分析充斥在生活中琳瑯滿目的物品，這些真的都是「必要」的嗎？化學製品確實已經深入我們的生活當中，也帶給我們非常大的便利。但大量的高科技產品，如最新的智慧型手機或平板電腦，個人消費主義的盛行，人類愈來愈奢華的生活，是否意味著：有一部分內在的本質已被我們所遺忘，才會去追求這些表層的物質富裕？化學家在發明創造的時候，可曾想過自己所創造出來的新化合物，會將人類帶往美好未來還是斷垣殘壁的人間煉獄？而人類在使用商品時，是否能追憶千年前的祖先是怎樣和大自然和平共處？是否能從先民日出而作日落而息的生活當中找到幸福的蹤跡？

人類是大自然的一部分

太陽系形成後，整個太陽系的演化就隨著太陽的燃燒進行，例如：太陽系形成迄今又經過四十六、七億年之久，若再過五十多億年，隨著太陽的膨大，我們生存的地球可能將不再適合生物居住。而根據熱力學第二定律，宇宙中的萬物最終都會走向平衡狀態，但何以地球卻沒有如此呢？那都要多虧太陽散射熱能、光能到宇宙之中，而地球在演化時接受這些能量，如此綿綿不絕的外源能量輸入地球系統之中，加上地球得天獨厚的因緣，能透過各式各樣的方式保存下來，例如：植物以光合作用的方式固定能量，於是生物賴此蓬勃發展，而不像大多數的行星最終平衡後是一片死寂。

太陽是一切能量的來源，歷經數十、百億年的累積，在地球上積存大量的能量，而這些能量就是工業革命以降，人類所大量使用的「石化燃料」。近代的人類，不像先民一樣，純粹依靠太陽過活，食物是來自植物的光合作用，衣物也是取自大自然的織線布料，陽光也能直接灑落在家中。近代的人類，恣意使用太陽耗時費工所儲存在地球的能量，而且以「入不敷出」高速率消耗著它們。

美國夢碎

1850年能源主要來源是占能量來源總分配的90.7%的「木材」，不過卻在短短的百年之間，1955年後完全翻盤，93.7%的能源取自來自「石化燃料」。聯合國公布的最新統計數字顯示，世界人口將突破70億大關。而全地球的人類，目前一年就約消耗掉1.4個地球資源(Earth’s Biocapacity)，倘若每個人都過著美國式的生活，那一年內將消耗掉5.4個地球一年從太陽得到、自我生產轉換的資源。因此沉醉在「美國夢」當中的人們該開始覺醒，夢想在一塊土地上，只要透過努力與奮鬥，就能夠讓生活更加的「豐裕」，這是不切實際的作法。

全球能源的流動

太陽源源不斷地供給地球能量，減緩邁向最終平衡的時限，讓地球有別於其他的恆星；但是，「光」是一種能量，而過份的能量落在地球上未必是好事情。因此地球外圍的大氣會幫我們反射掉不必要的「光」，或利用一些機制將它們吸收起來，而不是讓它們全數都落到地表上。如果把萬物分解，分到最後會變成很小很小的粒子，這些粒子之間會以「化學鍵」相連接。「光」的能量又可分成好幾種，除紅橙黃綠藍靛紫之外，還有許多人類肉眼所看不見的「光」，而要打開「化學鍵」所需要的是其中的一種「光」(按：特定波長的光波)；打開「化學鍵」也就是讓萬物變得支離破碎，難以生存。但多虧大氣，幫我們吸收掉這些會破壞萬物的「光」，只讓對萬物無害的「光」透到地表上，甚至某些「光」還能在人類身上轉成生命必須的「維他命」。

落到地球上頭的「光」除部分被地球自身和萬物所吸收之外，大部分的「光」仍然會被反射回天空之中，而在反射的過程當中，有部分的「光」在從地表反射經過大氣的時候，又被大氣所吸收、通過後射向宇宙、或被大氣反射回地表。而能讓「光」被鎖在地球要歸功於大氣中的「溫室氣體」，因為它們的關係，讓地球能夠保有溫暖，有合宜的溫度讓生物生存，而不像太空中其它行星一般冷寂。

全球溫度的變遷

適當的「溫室氣體」有助於幫助地球維持溫暖，但因為人類工業革命後大量排放二氧化碳，而二氧化碳是一種溫室氣體，使得地球宛如一座溫室，能量難以消散，全球溫度正緩慢地上升當中。

在積極追求生產的同時，我們可曾留意到破壞的自然棲地造成多少的物種滅絕；當我們用膳之前可曾分析過我們的食物，有將近三分之一是靠自然界中的昆蟲授粉而生？這些糧食大約價值二千億美元。此外，全世界有四分之一的海魚是靠珊瑚礁供養，而這些魚供給超過三千萬人口的謀生所需。如果上升2度，那麼上述的這些將會失去。

2007年聯合國政府間氣候變遷問題小組(IPCC)的最新評估報告指出，若二氧化碳在大氣中的排放量濃度達到450ppm (parts per million)，那麼地球的溫度將有50%的機會上升2度；而氣溫升高攝氏2度，缺水人口將達到20億，20%到30%的物種將瀕臨絕滅。換言之，每三人就有一人缺水，而拿十二生肖來比擬，有三個生肖絕種，當然「龍」不在討論範圍。從人的體溫感受上著眼，當人的體溫增加兩度會發生什麼事情呢？發燒。

根據TAR 2001的資料，當溫度在短時間內上升2度，很有可能會產生極端氣候。而在2007年AR4建議報告書中更進一步認為，有很大的可能會產生大規模的生物滅絕。在1950年到2000年間，以十年為單位的洪水統計柱狀圖中我們也發現，各地的洪水除澳洲之外呈現逐年增加的趨勢。不過在2010年歲末，澳洲也沒能倖免遭到諾雅方舟規模的大洪水襲擊。就切身相關的臺灣，莫納克颱風的小林村慘劇仍令人扼腕嘆息難以忘卻。為此，人類訂定目標，要將溫度控制在2度以內，要將二氧化碳的排放量控制在450ppm之內。

覺醒

雖說是談「能源、環境與人類的未來」，但是人類的未來好像愈來愈黯淡，李遠哲院士曾和年近甲子的長者談論此議題，得到的回覆是：為時已晚「太遲了」。不過年輕人要相信自己，保有自己的判斷力，不要因為想不通就遽下定論、灰心喪志；這個地球的點點滴滴和我們血肉相連，放棄她就等於是放棄我們自己，我們應該要秉持科學精神，從不同角度反覆思考，尋求突破的可能。

現在的地球其實正面臨命運的十字路口，到底是要「維持耗費能源的物質生活方式，還是回歸人與自然和諧共生的關係？」人類該何去何從？曾經機車三貼是將六隻腳用兩個輪子代替，現在則是以四個輪子取代一雙腿；曾經科技的進步是為促進全體人類的生活品質，但隨著生活愈來愈富裕，對應的卻是有部分人家的生活愈來愈貧窮。從「終結貧窮」的社會運動著眼思考，那麼我們是否該追尋「均富」？全體提升的「均富」是大多數學界長輩，當前社會氛圍所認可之路。但是實際上，真的可行嗎？援引的數據在在指出：地球的資源無法負荷全體人民「均富」。我們應是利用現有的科技，來幫助世界各地的國家，來維持一個基本安樂的生活水準，而不是追求部分國家的奢華生活。就像全家在公園的欣賞音樂會的天倫之樂，絕對不亞於shopping mall購物的虛榮。

不要太服膺社會上「維持目前或更高水準生活品質」的風氣，要相信自己。就學術上也是如此，跟一位老教授做備受公認的研究固然是好，但與年輕教授從不同角度切入研究未必沒有前途，而李遠哲院士他也因而在1986年獲得諾貝爾化學獎。

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本文整理自：100/10/15下午由李遠哲院士在臺大應力所國際演講廳所主講之『第六期探索講座─化學大未來─能源環境與人類的未來』的演講內容

﹝本文作者據傳曾是不務正業的筆耕農夫，現就讀臺灣大學兼職文學寫作﹞

責任編輯：Nita Hsu