【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?

圖片來源:derpunk│Flickr

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

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2 thoughts on “【化學大未來】尋日‧人類的新方向

  • 2011 年 10 月 26 日 at 17:18:53
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    Thanks sharing

    Reply
  • 2011 年 10 月 26 日 at 17:31:55
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    人類的智能特徵似乎比較發揮在逆境中,激勵求生的本能。
    因著反省或責任而來的改變,通常遠低於慾望或本能的驅策。
    不過年輕人樂觀總是好事,老年人的話姑且由之吧。

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