王元丰:碳中和与第五次工业革命(演讲)

选择字号:   本文共阅读 394 次 更新时间:2021-07-19 21:21:25

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王元丰 (进入专栏)  

  

   我报告的题目是《碳中和与第五次工业革命》。

   很多朋友对这个题目有些好奇,碳中和与工业革命有什么关系呢?而且为什么又是第五次工业革命呢?首先,我们来看下:实现碳中和的目的是什么?

   根据《巴黎气候协定》,要在本世纪末全球温升控制在工业革命前不超过2℃的水平,同时尽力不超过1.5℃,这是和工业革命前的水平相比的温度升高。

   为什么要和工业革命前对比?因为就是工业革命以来人类温室气体排放造成气候变化,导致温度越来越高,所以,要与工业革命前的水平相比不超过2℃,并努力争取不超过1.5℃。根本原因还是工业革命以来,改变了人与自然的关系。

   这句话我要再重复一下,今天我的报告主要就是围绕着工业革命以来两百多年间,人与自然关系的改变使气候发生了变化,所以才要求实现碳中和这个问题,和大家进行探讨。

   现在大家会问,人类总共发生了几次工业革命?工业革命又是怎样导致气候变化的呢?我们进一步说一下。

   人类总共发生几次工业革命

   不同的专家可能有不同的观点。

   美国著名经济学家里夫金写的《第三次工业革命》。里夫金是非常有名的思想家,最近他在中国出了一本书非常受欢迎,名字是《零碳社会》,他认为人类社会发生了三次工业革命。大家知道里夫金在国内和国际上很有影响,汪洋主席和他合过影,这是汪洋主席在广东当书记时专门请里夫金到广东给大家讲第三次工业革命,所以,里夫金的观点很有影响力。

   为什么是三次工业革命?他有一个理论,每次工业革命都是由于能源系统发生革命,加上通信系统发生革命进而就会发生工业革命。最近他把观点进行了拓展,认为每次发生了能源系统革命+通信系统革命+交通系统革命就会产生工业革命。按照他的观点,第一次工业革命发生在18世纪中叶到19世纪末;第二次工业革命从19世纪末到20世纪中叶;第三次工业革命从20世纪中叶到现在。

   当然也有人不同意他的观点。

   非常有名的瑞士达沃斯世界经济论坛就不同意他的观点。2016年瑞士达沃斯论坛举办的年会主题叫做“掌控第四次工业革命”,从2016年以后达沃斯论坛的主题几乎都与第四次工业革命相关。达沃斯论坛的创始人施瓦布专门出过一本书《第四次工业革命》。达沃斯论坛的观点与里夫金有何不同?第一次工业革命没有不同,18世纪中叶到19世纪末。第二次工业革命也基本一样,19世纪末到20世纪初或中叶。第三次工业革命,他们认为在20世纪中叶到现在发生了一次以应用信息技术实现自动化生产的第三次工业革命。当前正在发生一场以人工智能大数据为引领的第四次工业革命,这是达沃斯论坛和里夫金观点不同之处。鉴于达沃斯论坛在世界上的影响力很大,大家对第四次工业革命的接受度越来越高。

   下面我就以第四次工业革命的划分看看工业革命究竟是怎样造成气候危机的。

   工业革命和气候问题之间的关系

   第一次工业革命发生在英国。这是2012年伦敦奥运会开幕式的场景,英国人把第一次工业革命时的大烟囱、水车搬到了奥运会场馆,他们非常骄傲,认为是英国人把工业革命带给了世界,开启了人类现代化的进程。第一次工业革命是以蒸汽机为代表的一场革命,首先是一场技术革命,这一场技术革命改变了产业,发生了产业革命,又使社会发生了深刻变化,发生了社会革命。

   第一次工业革命时的技术创新主要有以下技术为代表。珍妮纺纱机、水力纺纱机,最重要的是蒸汽机,然后有了蒸汽轮船和火车。第一次工业革命也叫做蒸汽时代,因为蒸汽机广泛应用使工业、生产、生活和世界面貌发生了变化。

   说到蒸汽机和瓦特是紧密相连的。我们上中学的时候都知道这样的故事,说瓦特小的时候看见水壶烧开了,蒸汽把水壶盖顶起来了,所以产生灵感发明了蒸汽机。这只是一个传说,蒸汽机并不是瓦特发明的,瓦特的贡献是改良了蒸汽机。很早就有人在瓦特之前发明了蒸汽机,还取得过专利。但瓦特改良了蒸汽机,使蒸汽机工作的效率、精度大有提高。所以,蒸汽机首先在矿山、工厂得到应用。有了蒸汽机,纺织厂不一定要建在河边靠水轮驱动了,任何地方都可以建。有了蒸汽机,道尔顿就发明了蒸汽船,船舶运输的速度和效率大大提高。史蒂芬孙又把它应用到另一个交通工具上,发明了火车。随着蒸汽机的发明和使用,推动世界进入了蒸汽时代,使人类社会的面貌发生了巨大的变化。

   恩格斯说:“当革命风暴横扫法国时,英国正在进行一场比较平静的,但是威力并不因此减弱的变革。”这就是英国的工业革命。工业革命这个词并不是英国人发明的,是法国人给英国人冠名的。18世纪末,法国正在发生大革命,把国王的头砍了,把很多贵族的头、资产阶级的头都砍了,产生了社会剧烈的动荡和革命。他们回头一看英国人并没有发生这样重大的社会流血革命,但对社会推动的进步一点不比法国人弱。法国人由此认为英国发生了工业革命。

   我也在清华大学的MOOC平台讲技术创新历史。很多人讲工业创新历史的时候,讲到工业革命首先认为是技术创新、科技革命,但是这里面不要忘记里夫金的观点,工业革命也是一场能源革命,尤其是第一次工业革命就是一场能源革命。

   BBC电视台做了一个节目,叫做“为什么工业革命发生在英国?”。他们讨论为什么工业革命会发生?第一个因素是煤在其中起到决定性的作用。煤促进工业革命发生的非常重要的因素是因为英国有很多煤矿,采煤的时候有渗水,就需要在煤矿排水。排水过程中,很多人就想到通过烧煤产生的蒸汽驱动机械排水。所以,瓦特就在已发明的蒸汽机基础上,改良了冷凝器,又用精密加工使得蒸汽机更加实用、效率更高,所以,蒸汽机用煤这种能源产生了新的动力,替代了原来的人力,使工业生产的效率大大提升,交通、生产、生活各个领域都发生了很大的改变。

   在18世纪中叶前,英国煤的产量在2000万吨左右。随着蒸汽机的广泛使用,到19世纪末,英国煤最高产量达到1亿吨。第一次工业革命就是伴随着煤这种能源的广泛使用,所以,第一次工业革命是一次科技革命也是一次能源的革命。

   不要忘记,这场工业革命虽然推动了人类生产生活水平的进步和提高,但它也有负面作用。英国作家狄更斯说了这句名言,“这是最好的时代,也是最坏的时代。”因为工业革命也有它的负面影响,非常重要的就是由于煤炭广泛使用带来的环境污染。另外工业革命还产生了社会更大的不平等,贫富分化加剧,也使殖民化加深。对于工业革命的负面影响,英国人描述说,“火车冒着黑烟,不仅损害田禾使五谷不生,而且会毒害草地。乳牛听到火车的轰鸣声吓得都不出奶了。”不知道这个是不是有夸张成分,但当时确有这样的记录。这份图景,烟囱林立冒着黑烟,第一次工业革命时代的环境问题就已经凸显了。

   1827年法国著名的科学家让·傅里叶就提出了温室效应的概念。傅里叶是非常有名的物理学家,主要研究传热学。他发现如果按照太阳输入给地球的热量,地球的温度不应该像现在这么高,为什么呢?他发现原来地球外面有一层大气层,这就像温室大棚一样会起到保温作用。所以,傅里叶提出了温室效应。

   四十年之后,爱尔兰科学家约翰·廷德尔就想通过实验看这种温室效应是否存在,他做了多种实验,后来发现煤气在吸收能量方面会起到特别重要的作用。而且他通过实验最终证明,二氧化碳本身就会像海棉吸水一样把太阳的热能吸收住。所以,第一次工业革命期间,科学家已经发现了温室效应,也通过实验证明了这种效应存在。第一次工业革命是一场技术革命,是一场社会革命,但也是一次能源革命,同时它也带来了环境问题,应对气候变化问题也被提出来了。

   如果说第一次工业革命叫做蒸汽时代,第二次工业革命就叫做电气时代。随着自然科学的不断发展,科技创新进一步加速提升,第二次工业革命开始了。第二次工业革命期间主要是电力的广泛应用,这期间发明了发电机、电灯、电话。另一个非常重要的发明,就是内燃机的创制和使用。内燃机出现以后就可以有汽车这种交通工具走入人们的生活,当然还有化学、冶金等其他领域的进步。

   第二次工业革命为什么叫做电气时代呢?因为首先是英国科学家法拉第发现了电磁感应效应,德国科学家西门子制造出第一台实用电机,再加上伟大的发明家爱迪生改良了新型发电机,出现第一个商业电站,随后各种电站在美国、欧洲出现,各种电器走入人们的生活。

   后来还有爱迪生与另一位伟大发明家特斯拉关于直流电和交流电的争论,交流电作为一种电的使用形式也得到了广泛应用,所以,电已经走入了人们的生活。到1931年爱迪生去世时,美国政府下令全国停电一分钟,就是让人们感受到如果没有了电,人类的生活又会回到煤油灯、煤气灯的时代。

   电力的使用给人们带来了一种新的生产生活方式。

   与此同时,另一项伟大发明内燃机也出现了。1886年德国工程师卡尔·本茨制造出第一辆以汽油为动力的三轮车,由此汽车开始走入人们的生活。开始只是少量贵族有钱人才能用得起汽车,但随着美国企业家亨利·福特把流水线引入汽车生产中,(这里要澄清一下,流水线不是亨利·福特发明的,而是早在亨利·福特前在辛辛那提的屠宰场被发明的。亨利·福特看到了屠宰场的生产线,觉得把它用在汽车生产上,能够大大提高汽车的生产效率),汽车生产效率大大提高。这里有两个数字可以看到生产线来了以后对汽车生产效率的影响。1900年美国全年才生产4159辆汽车,数量很小。而到1927年,福特生产线一共生产了1500万辆T型车。所以,汽车走入人们的生活,汽车改变了美国,美国就成为了“车轮滚滚的美国”。

   第二次工业革命同样是一场能源革命,首先它拓展了人类使用能源的范围和形式。一次能源原来主要是煤,第一次工业革命把煤炭的开发利用大大提高了。第二次工业革命不但使用煤更多,同时还有了石油在汽车等各方面的大量应用,同时有了二次能源电力。1880年以后煤炭产量提高,在19世纪末、20世纪初电力应用大大提高。

   第二次工业革命期间环境问题进一步加剧。

   在气候变化方面,又有了新的进展。瑞典科学家斯凡特·阿伦尼斯通过一万多个模型的探索,建立起了二氧化碳浓度与地球温度的关系。阿伦尼斯是一位化学家,他是1903年诺贝尔化学奖的获得者,他建立起这个模型使大家能够在理论上探索温室气体浓度与气候变化的关系,所以,他被认为是气候变暖理论最重要的奠基人之一,他的工作开创了现代应对气候变化这门科学。

   但是,那个时候即使像阿伦尼斯这样的科学家,也没有认识到气候变化、地球变暖对地球的危害。甚至认为如果地球气候变暖,可能对某些寒冷的地区还会有好处。

   但是,进入下一轮工业革命阶段,从上世纪五六十年代开始的这一场甚至到现在还没有结束的第三次工业革命,科技在飞速进步,气候变化问题则进一步凸显。

   第一次工业革命叫做蒸汽时代,第二次工业革命叫做电气时代,第三次工业革命叫做信息时代。因为第三次工业革命主要以电子计算机、空间技术、生物工程等科技创新为标志,它也大大的改变了人类的生产生活,但也使人和自然的紧张关系进一步加剧。

我们看看它的技术创新,主要有两个标志:计算机和因特网的发明。计算机的发明使得信息处理变得更加便捷,因特网使得信息的获取和传输更加简单。第一台计算机埃尼亚克(ENIAC)于1946年2月14日在美国制成,占地170平方米,重30吨,(点击此处阅读下一页)

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