第五章　能源的未來——來自眾星的能源

石器時代並未以缺乏石頭結束。而石油的時代，則會在世界油源枯竭以前結束。

——詹姆斯‧坎頓（James Caton）

在我心中，融合的重要性等同於史前迷霧中，如原始火苗般的原創禮物。

——本‧波瓦（Ben Bova）

本章重點

世紀初期（現在—二○三○）

太陽能和氫經濟／風力發電／太陽來了／電動車／核子分裂／核子擴散

世紀中期（二○三○—二○七○）

全球暖化／二氧化碳——溫室瓦斯／訪問冰島／水淹孟加拉和越南／技術性修補／融合發電／熱融合／國家點燃設施——以雷射融合／國際熱核實驗反應爐——磁場內的融合／桌上型融合

遙遠未來（二○七○—二一○○）

磁力的時代／磁力汽車和火車

磁浮火車和汽車／來自太空的能量

眾星是神的能量來源。當阿波羅在由噴火馬拖動的馬車中奔馳過天空時，他以太陽無限的力量照亮了天堂與地面。他的力量只有宙斯本身可以匹敵。曾有一次，宙斯諸多凡間愛人之一的塞墨勒（Semele）請求他現出真面目時，他不情願地照做。結果爆發了使人目盲的宇宙能量，把她燒成脆片。

在本世紀，我們將要駕馭眾星的力量——眾神能量之源。短期言之，這意味著導入太陽（或氫）的時代取代石油時代。但長期言之，它意味著駕馭融合的力量，甚至來自外太空的太陽能。物理學的進一步進展，可以引進磁力的時代，使得汽車、火車甚至滑板都將以磁力為墊，懸浮於空中。我們的能源消耗可以急遽減少，因為幾乎所有汽車和火車所用的能量，只是用來克服道路上的摩擦。

石油的結束？

今天，我們的地球徹底仰賴以石油、天然氣和煤炭等形式出現的化石燃料。全部加起來，世界消耗十四億兆瓦特的電力，其中百分之三十三來自石油，百分之二十五來自煤炭，百分之二十來自天然氣，百分之七來自核能，百分之十五來自生質能源和水力，只有微不足道的百分之○‧五來自太陽能和再生能源。

若無化石燃料，世界經濟將陷入無止境的停頓。

有一個人，清楚地看到石油時代的結束，他就是殼牌石油公司工程師金恩‧哈伯特（M.King Hubbert）。一九五六年哈伯特對全美石油協會發表演講，發表令人不安的預言，當時招致同行一面倒的嘲笑。他預測，美國的石油儲藏量將會快速降低，由地下抽取的石油將很快超過百分之五十，觸發一個無法逆轉的下降時代，時間將設定於一九六五年至一九七一年。他看到，美國的石油總量可以用鐘形曲線標示，而我們那時已經接近曲線的最高點。他預測，從此以後，事情只會向下發展。這意指石油將越來越難抽取，因而難以想像的事情將會發生：美國會開始進口石油。

他的預言似乎顯得輕率、甚至不尋常和不負責任，因為那時美國仍然從德州及國內其他地方抽取大量石油。但現在石油工程師不再嘲笑了。哈伯特的預言相當精準。到了一九七○年，美國的石油產量達到每日一千零二十萬桶的高峰，然後開始下降。從此未曾回復。今天，美國的石油有百分之五十九仰賴進口。事實上，如果你拿哈伯特數十年前的預估圖表，與美國直到二○○五年的實際石油產量圖做比較，兩個曲線幾乎相同。

現在，石油工程師面對的根本問題是：我們的世界石油儲存量已經到達哈伯特的頂點了嗎？回到一九五六年，哈伯特也預測，全球石油產量將在大約五十年內達到高峰。他可能又對了。當我們的子女回顧這個時代，他們將會如同我們今天看待鯨魚油一般看待化石燃料，把它當成遙遠過去的不幸遺物嗎？

我曾在沙烏地阿拉伯和整個中東地區做過許多次演講，談及科學、能源和未來。一方面，沙烏地阿拉伯有二千六百七十億桶石油，所以這個國家好像是浮在巨大的地下石油湖之上。走遍沙烏地阿拉伯和波斯灣國家，能源的浪費隨處可見，有巨大的噴泉從沙漠中噴出，也創造出巨大的人工池塘和湖泊。在杜拜，甚至有室內的滑雪斜坡，上面鋪著好幾千噸的人造雪，表達對室外令人流汗的熱度的蔑視。

但是現在他們的石油部長開始擔憂了。所有「已證實石油儲藏量」的相關修辭，本應當是用來向我們保證未來數十年油源無虞，但我們認識到，這些權威的石油數字中，有許多是虛構騙人的。「已證實石油儲藏量」彷彿夠權威、很確定而令人寬心，但你遲早會知道，儲藏量往往只是地區石油部長的主觀願望和政治壓力的產物。

通過與能源專家交談，我可以看到一個粗略的共識正在浮現：我們的世界石油產量，若不是正在哈伯特高峰，就是離開那個致命性關鍵點大約十年。這意味著在不久的將來，我們將進入無法逆轉的下降時期。

當然，我們永遠不會把石油用完。新的儲油區經常發現，但開採和提煉的成本將會大幅攀升。例如，加拿大有大量的焦油砂岩儲存，足以提供世界數十年的需求，但開採和提煉並不符合經濟效益。美國可能也有足夠的煤礦蘊藏可以支持至少三百年，但是還有法律限制，而且採掘所有的顆粒和氣體污染物的代價也很巨大。

還有，石油繼續在政治不安定的地區被發現，也影響了其他國家的安定。油價在過去數十年來若以圖形呈現，就像搭乘雲霄飛車，二○○八年每桶最高達一百四十美元（在加油站則每加侖售價四美元以上），然後因經濟大蕭條而下降。雖然由於政治不安、投機、謠言等因素而有劇烈升降，但有一點很清楚：長期而言，平均油價將會持續上升。

這對世界經濟有重大的暗示。二十世紀快速上升的現代文明，是由兩件事所推動：廉價的石油和摩爾定律。油價的上升，對世界食物的供應和污染的控制增加了壓力。如同小說家傑瑞‧普耐爾（Jerry Pournelle）說過：「食物和污染不是主要問題：它們是能源問題。只要有足夠的能源，我們就能依據需要，透過高密度的方式（如水耕法和溫室），製造我們想要的數量的食物。污染也類似：提供足夠能源，污染物就能轉化成可管理的產品；如果需要，就將它們分解回到他們組成產品以前的成分。」

我們也要面對另一議題：中國和印度中產階級的崛起。這是戰後人口改變最大的地區之一，它對石油和消費品的價格產生巨大的壓力。在好萊塢電影中看到麥當勞的漢堡和雙車庫，他們也要擁有浪費能源的美國夢。

世紀初期（現在—二○三○）

太陽能／氫經濟

在這方面，歷史似乎一再重演。回到一九○○年代，福特（Henry Ford）和愛迪生兩個終生好友打了一個賭，要看未來的主要能源是那一種形式。福特賭的是油替代煤炭，內燃機將會取代蒸汽機。而愛迪生賭的是電車。這是一種決定命運的打賭，它的結果會對世界歷史產生重大的影響。有一段時間，看來愛迪生將會賭贏，因為鯨魚油很難取得。但在中東及其他地區廉價油源的迅速發現，很快地讓福特的勝利浮現。從此世界大不同。電池無法與石油的驚人成功相提並論。（即使在今日，以同等重量做比較，石油產生的能量仍然大過電池約四十倍。）

但現在潮流慢慢地在改變了。在打賭一個世紀以後，愛迪生可能會贏回來。

在政府和企業的廳堂，大家在問的是：什麼東西能取代石油？目前沒有確定的答案。在近期內，並無立即的石油替代物，比較可能的是多重能源的混合，而無單一能源居於支配地位。

但是最有希望的繼任者是太陽能／氫的力量（基於可更新的科技，如太陽能、風力發電、水力發電和氫）。

目前，由太陽能電池產生的電力成本，比由煤炭發電的價格高了數倍。但是因為科技的穩定推進，太陽能／氫的成本持續下降，而化石燃料的成本則緩緩上升。據估計，大約在十至十五年內，兩條曲線將會交叉。其餘就要交給市場去完成。

風力發電

在短期內，可再生電源如風力發電是大贏家。全世界由風力產生電力的容量，由二○○○年的一百七十億瓦，上升到二○○八年的一千二百一十億瓦。風力發電，一度被認為是次要角色，現在日益重要。最新的風力渦輪發電機科技提升了風力發電廠的效能和生產力。風力發電已經成為能源市場中成長最快的部門。

今日的風力渦輪發電機，已不可與十八世紀晚期推動農場和磨坊的老式風車同日而語。一個沒污染又安全的風力發電機，可以產生五百萬瓦電力，足以供應一個小村莊。風力渦輪發電機的葉輪光滑雄偉，葉片長達一百呎，可以在幾乎沒有摩擦的狀態下旋轉。它產生電力的方法與水力發電及自行車電力產生器相同。葉片的轉動推動線圈內的磁鐵旋轉。旋轉的磁場推動線圈內的電子，創造出純粹電流。一個大的風力發電廠，含有一百個風車，可以發電五億瓦，相對地，一個燃煤或核能發電廠發電量是十億瓦。

過去數十年，歐洲是風力發電科技的領先者。但最近，美國的風力發電量，已經超過歐洲。在二○○九年，美國風力發電量為二百八十億瓦，但光是德州風力發電就產出八十億瓦，而且還有十億瓦容量正在建造中，另有更多正在籌劃中。如果一切計畫順利，德州將有風力發電量五百億瓦，超過該州二千四百萬人民的需求。

中國的風力發電將會很快地超過美國。它的「風力基地」（Wind Base）計畫將會創造六個風力發電廠，總發電容量高達一千二百七十億瓦。

雖然風力發電看來吸引力日漸增加，未來也一定會繼續成長，但它無法成為供應世界電力的主體。在最佳狀態下，它將是較大能源整合體中的重要部分。風力發電面臨一些問題。它只能在有風的時候間歇產出，也只能在世界上少數關鍵地區設置。還有，由於電力傳輸的損失，風力發電廠必須接近城市，這也進一步限制了它們的效用。

太陽來了

追根究底，所有的能源都來自太陽。從某種角度來說，連石油和煤炭，也都是聚集的日光，代表著數百萬年前落在植物和動物身上的能量。結果，儲存於一加侖石油聚集的陽光能，大於我們所能存於一個電池的能量。這是上個世紀愛迪生所面對的基本問題，直到今日同樣的問題仍然存在。

太陽能電池的運作，是將陽光直接轉換成電力。這個過程，愛迪生曾於一九○五年加以解釋。當光的粒子，或稱光子（photon），碰到金屬時，它踢走一個電子，因而產生電力。

不過，太陽能電池效率不足。即使工程師和科學家經過數十年辛勤工作，它的效能仍然徘徊在百分之十五上下。所以研究朝著兩個方向進行。第一是增進太陽能電池的效能，這點仍然是很難的技術問題。另一個研究方向是降低太陽能園區製造、安裝、建築的成本。

例如，我們可以將整個亞利桑那州鋪上太陽能電池，就可能供應全美國的電力需求，但那不切實際。不過，撒哈拉大沙漠的土地所有權卻突然變得很熱門，投資家已經在這個沙漠建造大型太陽能園區，以滿足歐洲消費者的需要。

或者在城市中，我們可以在家屋和建築上面鋪設太陽能電池，以降低成本。這樣做有一些優點，包括消除從中央發電廠輸送電力過程所產生的電力損失。這只是降低成本的問題之一。初步估算顯示，這些投資如果要產生利益，尚須精打細算，儘可能省下每一塊錢。

雖然太陽能發電上無法符合期待，最近的油價不穩定卻產生刺激效果，使太陽能發電進入市場。潮流可能轉變。每幾個月就有紀錄被突破。太陽能電流的產出每年成長百分之四十五，幾乎是每兩年就倍增。全世界光伏發電（photovoltaic）裝置現在已有一百五十億瓦，僅僅二○○八年，就增加了五十六億瓦。

二○○八年，佛羅里達光電公司宣布全美最大的太陽能工廠建造計畫。合約由太陽能公司（SunPower）取得，計畫生產二千五百萬瓦電力——現有美國最高紀錄是在內華達的內利（Nellis）空軍基地，其太陽能發電廠生產一千五百萬瓦電力。

二○○九年，大本營在加州奧克蘭的亮源能源公司（BrightSource Energy）宣布，計畫超越那個紀錄，於加州、內華達和亞利桑那三州，建造十四座太陽能工廠，生產二十六億瓦電力。

亮源能源的計畫之一是伊凡帕（Ivanpah）太陽能發電廠，在南加州含有三個太陽能熱電廠，將產生四億四千萬瓦電力。另一個與大西洋瓦斯及電力公司的合作計畫，則將於莫哈威沙漠興建產能達十三億瓦的工廠。

二○○九年，世界最大的太陽能電池製造者第一太陽能公司（First Solar）宣布，它將在中國的長城以北不遠的地方，興建世界最大的太陽能工廠。這個十年合約（細節尚未敲定），打算興建一個包含二千七百萬薄膜太陽能版的複合太陽能電廠，將發電二十億瓦，或相當於兩座燃煤火力發電廠，足以供應三百萬家庭用電。這個覆蓋二十五平方英里的工廠，將興建於內蒙古，事實上也是一個更大的能源園區的一部分。中國官員說，太陽能只是此一設施的一部分，園區最終將包括來自風力、太陽能、生質能源及水力發電等，供應一百二十億瓦電力。

這些深具雄心的計畫，最後是否會在環保審查與超出成本的兩面夾攻下而妥協，尚未明朗。但重點是，太陽能經濟已經逐漸發生巨變，大的太陽能公司認真地將太陽能電力視為化石燃料的競爭者。

電動車

由於全世界的石油有一半使用在汽車、卡車、火車以及飛機上，人們對這一部門的經濟改革充滿興趣。當許多國家從化石燃料轉移到電力時，有一個「誰將支配未來的汽車工業」的競爭正在進行著。此一轉移有幾個階段。首先是已經上市的油電混合車，它使用來自電池和汽油的結合電力。此一設計使用一種小型內燃機以解決存在已久的電池問題：要創造一種既能長程運作又能提供瞬間加速的電池非常困難。

但混合車只是第一步。例如，這種插電式混合車有一個電池，電力可以讓汽車先跑最初的大約五十英里，然後才將開關轉為使用汽油引擎。由於多數人上班購物都在五十英里以內進行，所以這些汽車在這段時間都是使用電力推動。

混合車的一個主要參賽者是通用汽車公司製造的雪佛蘭伏特（Chevy Volt）。它的最大行程為四十英里（使用鋰子電池），若使用小汽油引擎則可跑三百英里。

然後又有了完全沒有汽油引擎的泰斯拉敞篷車（Tesla Roadster）。它由位於矽谷的泰斯拉汽車公司製造。該公司是北美唯一銷售一系列全電力汽車的公司。這輛敞篷車是流線型跑車，速度可與燃燒汽油的車子等量齊觀，使人不再以為電動鋰子電池難與汽油引擎匹敵。

我曾有機會駕駛一輛二人座的泰斯拉。它的主人是Discovery頻道的母公司「發現傳播」（Discovery Communications）之創立人約翰‧漢德立克斯（John Hendricks）。當我坐入駕駛座時，漢德立克斯慫恿我把加速器踏到底，以便測試他的車子。我接受他的建議，用力一踏。突然，我感受到力量突然加強。當車子在三‧九秒內已經加速到時速六十英里時，我的身體深陷座位。光是聽到工程師吹噓純電動車的表現，和實際踏下加速器去親自感受，完全是兩回事。

泰斯拉的成功行銷，已經迫使主流汽車廠在放棄電動車數十年之後，努力跟上腳步。羅伯特‧魯茲（Robert Lutz）在他還是通用汽車副總裁時曾說：「所有通用公司的天才一直說，鋰電池科技還需要十年時間，而豐田汽車公司也同意我們的看法——然後，砰！泰斯拉來了。所以我說，『為什麼一個這麼小的加州新公司，由完全不懂汽車事業的人帶領，卻能辦到這點，而我們不能？』」

日產汽車率先對一般消費者開賣純電動汽車。它被稱為「葉子」（Leaf），最大行程一百英里，最高速時可達九十英里，而且是純電動。

純電動汽車之後，另一種最終將會送進展示間的汽車是燃料電池汽車，它有時也被稱為未來車。二○○八年六月。本田汽車公司宣布，世界第一輛上市的燃料電池汽車FCX Clarity問世。車程二百四十英里，最高時速一百英里，標準四門轎車的裝備也應有盡有。僅以氫為燃料，它不需加油，也不需充電。不過，由於供應氫氣的基礎建設闕如，目前只有在美國南加州租得到。本田也已經在為它的燃料電池汽車的跑車版FCX Sport打廣告。

二○○九年，通用汽車公司在舊經營團隊大致都被開革後，走出破產的陰影，宣布它的燃料電池汽車雪佛蘭春分（Chevy Equinox），已經通過百萬英里測試。過去二十五個月，有五千人曾經試開過一百輛這種車。底特律對介紹小型汽車科技和混合車素來都比日本慢半拍，現在力圖振作，以求立足未來。

表面上，燃料電池汽車非常完美。它以氫和氧的結合，轉化成電能，留下水排出。它連一盎斯的煙霧都沒有。燃料電池的尾管看來有點怪異。沒有從屁股排出令人窒息的毒性煙霧，看到的只有無毒無色的水滴。

曾經試開十天雪佛蘭春分的麥克‧史瓦伯（Mike Schwabl）說出他的觀察：「你將手放在排氣筒出口上，流出來的只有水。實在酷極了。」

燃料電池科技並非新鮮事。基本的原理早在一八三九年就已經演示過。NASA曾經用燃料電池推動它的器具進入太空，長達數十年。真正新鮮的是，汽車工廠決心增加產量以降低成本。

燃料電池面對的另一個問題，是福特當年行銷T型汽車時所碰到的相同問題。批評家聲稱，石油是危險物品，人們將死於可怕的車禍，在撞車時被活活燒死。還有，幾乎每一個街角，都得要有加油站。所有這些觀點，批評家都是對的。每年都有數千人死於可怕的車禍，也到處看得到加油站。但是汽車的方便性和實用性實在太棒，以致於人們忽視了這些事實。

現在，同樣的反對聲浪已經被拿來反對燃料電池。氫燃料容易揮發和爆炸，氫的充氣站將會每隔數條街就有一個。批評家非常可能還是對的。但，一旦氫氣的基礎建設完成，人們會發現無污染的燃料電池汽車實在太方便，以致於他們願意忽略這些事實。今天，全美國只有七十個燃料電池汽車的氫氣補充站，那意味著你開車的時候，要小心地盯著油表。但這點將會逐漸改變，特別是在燃料電池汽車因大量生產和技術進步使價格開始下降後。

但是電動汽車的主要問題，在於電池無法憑空創造能源。你必須先為電池充電，而那電力通常來自燃煤發電廠。所以，雖然電動汽車是零污染，但它們能源的來源終點還是化石燃料。

氫氣不是能源的純粹製造者。它比較算是能源的攜帶者。你必需首先創造出氫氣。所以雖然電動和燃料電池汽車帶來免於污染的希望，它們所用能源大部分還是來自燃煤的問題，依然會是個問題。最後我們還是會碰到熱力學的第一原理：物質和能量的總量無法消滅，或無中生有。你不能把沒有變成有。

這意味著，在我們從石油轉換到電力時，我們必需以完全新形式的能源取代燃煤發電廠。

核子分裂

創造能量（而非僅僅傳送能量）的一種可能是分裂鈾原子（uranium atom）。優點在於核子能不會如同燃油或燃煤發電廠，製造大量的溫室氣體。但是數十年來，技術上和政治上的問題，卻將核能發電打上死結。美國的最後一個核能發電廠於一九七七年開始建造，兩年後發生了致命的三哩島事件，商業核子能從此一蹶不振。車諾比一九八六年的毀滅性事件則為核子電力的命運貼上一個世代的封條。核子電力計畫在美國及歐洲枯萎了，剩下法國、日本和俄國僅賴政府補貼維持一線生機。

核子能的問題是，當分裂鈾原子時，會製造出大量核子廢料，其放射線將持續數千到數千萬年。一個典型的十億瓦反應爐，一年製造大約三十噸高階輻射性的核子廢料。它的放射性強到夜間會發光，必須儲存於特殊的冷卻池中。以美國現有一百個商用反應爐來說，每年製造的高階輻射廢料高達數千噸。

由於兩個理由，核子廢料會帶來問題。第一，即使反應爐關閉，它仍然維持熱度。如果冷卻水意外關閉（像三哩島一樣），爐心就會開始熔化。如果這些熔化的金屬接觸到水，它就可能造成蒸汽爆炸，將反應爐爆開，噴出很多噸的放射性的碎片到空中。在最嚴重的第九級意外，我們必需立即撤退數以百萬計的人民，到反應爐之外十至五十英里處。印第安點（The Indian Point）反應爐就在紐約市北方二十四英里處。一個政府研究推估，如果印第安點發生的一次意外，可以想像會造成數千億美元的財產損失。在三哩島，反應爐離重大災難的發生只有數分鐘，差點就癱瘓東北地區。當工作人員成功地引進冷卻水到爐心時，其中的二氧化鈾再遲三十分鐘就要熔毀。災難在最後關頭被解除。

在基輔之外的車諾比，情況更加嚴重。安全機制（控制棒）被工作人員破壞。一小股電力升高，使反應爐失控。當冷水突然遇到熔化的金屬時，產生了氣爆，將整個反應爐頂掀開，將爐心的碎片大量撒向空中。許多被送進去控制意外的工人，最後都因放射性灼傷而慘死。由於反應爐的燃燒失去控制，最後招來空軍。有特殊防護罩的直升機被送進去，向著火的反應爐撒下硼酸水。最後，爐心被固體水泥封起來。即使到了今天，爐心仍不安定，持續產生熱量和放射線。

除了熔毀和爆炸，還有廢料的問題。該把它放在哪裡？實在令人難堪，進入原子時代已有五十年，卻仍無答案。過去，有一連串關於永久處理廢棄物所造成代價昂貴的失誤。最初，某些廢棄物被美國和蘇俄輕易地丟進海洋，或埋進地窖。一九五七年，烏拉山一個鈽廢棄場甚至發生災難性爆炸，引發大規模撤離，並造成思維爾德洛夫斯克（Sverdlovsk）和車里雅賓斯克（Chelyabinsk）之間四百平方英里區域的放射性損害。

一九七○年代，美國本來嘗試將高階輻射廢棄物埋藏於堪薩斯州里昂斯（Lyons）的鹽礦中。但是後來發現，這些鹽礦不能用——它們已經因為石油和天然氣的鑽探，造成遍布窟窿。美國被迫關閉里昂斯的礦場，這是一次尷尬的挫折。

其後二十五年，美國花費九十億美元於研究並建造位於內華達州的尤卡山（Yucca Moutain）廢料處理中心，而又於二○○九年被歐巴馬總統取消。地質學家曾作證說，尤卡山的場地可能無法維持核廢料一萬年。尤卡山的場地永不開放，被遺棄的是沒有永久存放核廢料設備的商業運轉核子發電廠。

現在，核能的未來並不明確。對於每個新核能發電廠耗資數十億美元的投資案，華爾街仍如驚弓之鳥。但是，核能業界聲稱，至少最新一代的發電廠比以前安全。同時，能源部對於核能仍然持開放態度。(譯注1)

核子擴散

然而，大的力量也帶來大的危險。例如，在挪威神話中，維京人崇拜以智慧和正義掌管眾神之家的歐丁（Odin）。歐丁領導的諸神包括英勇的索爾（Thor）——他的榮耀和英雄事蹟一直是任何戰士所最珍惜的。但是，另外還有被忌妒與恨意所毀的惡作劇之神洛基（Loki）。他總是善於設計騙局並贏得勝利。最後，洛基與巨人們密謀帶來黑暗與光明的最後一戰，也就是萬物滅絕的史詩戰爭。

今日的問題是，國家之間的忌妒與恨意，可能釋放核子的世界末日。歷史顯示，當一個國家掌控了商業核子科技，如果它有慾望和政治意志，就可能轉變為核子武器。危險的是，核子武器科技將會擴散至世界最不穩定的某些地區。

二次世界大戰期間，只有最大的國家有資源、技術和能力用來發明原子彈。但在未來，當濃縮鈾的價格因新技術的引進而降低時，門檻將急遽降低。這就是我們所面臨的危險：新而廉價的科技可能使原子彈落入不穩定之手。

製造原子彈的關鍵在於獲得大量鈾礦然後將它純化。這意味著將鈾238（占天然鈾的百分之九十九‧三）與鈾235（可造原子彈，但只占百分之○‧七）分離。這兩種同位素在化學上是相同的，所以唯一能可靠地分開兩者的方法，就是運用鈾235比它的堂兄弟輕百分之一的這個事實。

在第二次世界大戰期間，分離同位素鈾的唯一方法，就是氣體擴散的實驗室過程：將鈾變成氣體（六氟化鈾），然後讓它通過數百英里的管子和薄膜。在漫長的旅程終點，較快的（也就是較輕的）鈾235贏得賽跑，留下落後的鈾238。在含有鈾235的氣體被提煉後，這個過程又重新進行，直到鈾的濃度由百分之○‧七上升到百分之九十（那是炸彈等級的鈾）。但是推動氣體需要大量電力。戰爭期間，全美的電力供應，有明顯的一大部分被引導至田納西州橡樹嶺（Oak Ridge）的國家實驗室，以完成此一目標。濃縮設施極為巨大，占地兩百萬平方英尺，雇用一萬二千工作人員。

戰後，唯有超級強權（美國和蘇聯）有能力積累大量的核子武器（高達三萬件），因為只有他們掌握氣體擴散技術。但今天，只有百分之三十三的濃縮鈾來自氣體擴散。

第二代的濃縮工廠使用較精緻、較便宜的科技：超高速離心器（utracentrifuges）。它的出現已經在世界政治創造了劇烈的移動。超高速離心器可以將一個裝著鈾的容器，每分鐘旋轉十萬次。這使鈾235和鈾238在大量的鈾之中突出百分之一的不同。最後，鈾238沉到底部。經過許多次旋轉以後，可以將鈾235從試管的頂端取出。

超高速離心器使用能量的效率比氣體擴散高五十倍。全世界約有百分之五十四的鈾使用這個方法淨化。

有了超高速離心器科技，只需一千個超高速離心器連續作業一年，就能製造出一個原子彈所需的濃縮鈾。超高速離心器科技很容易被偷。在核子安全歷史上最糟的違反事件中，一個鮮為人知的原子工程師卡迪爾‧汗（A.Q.Khan）能夠偷到超高速離心器和原子彈零件的藍圖，並出售圖利。一九七五年他在阿姆斯特丹為鈾濃縮大廠URENCO工作。該公司是由英國、西德和荷蘭共同創立，旨在提供鈾給歐洲反應爐。他提供這些機密藍圖給巴基斯坦政府，巴國政府把他譽為國家英雄。他也被懷疑，將這個機密賣給薩達姆‧海珊（Saddam Hussein）和伊朗、北韓及利比亞政府。

使用這些偷來的科技，巴基斯坦能夠創造出少量核子武器，於一九九八年開始測試。接踵而來的巴基斯坦與印度之間的核子競賽（雙方各自試爆系列原子彈），幾乎導致兩國之間的核子衝突。

可能由於擁有購自卡迪爾‧汗的技術，據報導伊朗正加速其核子計畫，於二○一○年建立八千個超高速離心器，並有意增建三萬個。這又對其他中東國家造成壓力，打算製造自己的原子彈，使得局勢更不穩定。

二十一世紀地緣政治將會被改變的第二個理由是，另一個世代的濃縮技術——雷射濃縮法——已經上網，這是一種可能比超高速離心器更加便宜的方法。

如果你檢驗這兩種同位素鈾的電子外殼，它們顯然相同，因為原子核電荷一樣。但如果你仔細分析電子外殼的誤差，你會發現鈾235和鈾238的電子外殼之間的能量有細微的不同。透過照射極為穩定的雷射光，你可以從鈾235外殼打掉電子，但對鈾238卻不行。一旦鈾235原子被離子化，它們可以透過電子場輕易與鈾238區分。

但由於這兩種同位素的能量差別實在太小，以致許多國家嘗試利用此一事實而失敗。在一九八○年代和一九九○年代，美、法、英、德、南非和日本都曾試圖掌握此一困難科技而未獲成功。在美國，甚至有一個嘗試動員五百位科學家、花費二十億美元的計畫。

但在二○○六年，澳洲科學家宣布，它們不但解決了這個問題，還打算將它商業化。由於由燃料的成本有百分之三十是來自濃縮過程，這個澳洲的矽石公司（Silex）認為，這種科技有其市場。矽石公司甚至與奇異公司簽約開始商業化。他們希望最後能用這個方法製造全世界三分之一的鈾。在二○○八年奇異日立核子能公司宣布，計畫在北卡羅來納州的威爾明頓（Wilmington）建造第一個商用雷射濃縮工廠。這個工廠在一千六百英畝的園區中占地二十英畝。

對於核能發電工業而言，這是好消息，因為它將在未來數年內把濃縮鈾的成本降低。不過，其他人則感到憂心，因為這種科技擴散至世界不安定地區，只是時間問題。換言之，我們目前仍有機會可以簽訂條約，來限制和管理濃縮鈾的流程。除非我們管制此一科技，否則原子彈將會繼續擴散，甚至可能落入恐怖團體手中。

我認識的人中，有一位是去世不久的希歐多爾‧泰勒（Theodore Taylor）。他由於為五角大廈設計一些最大和最小的核子彈頭而享有難得的盛名。其中一種設計名為「戴維‧克羅克特」（Davy Crockett），它是重量只有五十磅，但足以對敵人投擲小型原子彈。泰勒是如此的忠誠核子彈擁護者，因而他又為「獵戶座計畫」（Orion project）工作，該計畫將使用核子彈推動太空船至接近的恆星。他計算，透過在尾端拋擲系列核子彈，造成的震動可以推動這種太空船到接近光速。

我問他，為什麼他對設計核子彈的理想會幻滅，並轉而為太陽能工作。他對我透露，他一再作惡夢。他感覺到，他的核子武器工作，將導致一件事：製造第三代核子武器。一九五○年代第一代彈頭巨大而難以攜帶至目標。一九七○年代第二代彈頭較小巧，可以將十個彈頭同時裝進一個飛彈的鼻錐體。但第三代核子彈是「設計者炸彈」，針對不同環境需求而設計，如，森林、沙漠，甚至外太空。這種第三代炸彈是迷你原子彈，小到恐怖分子可以用手提箱攜帶，去摧毀整個國家。他一生的作品，可能有一天會被恐怖分子利用的想法，從此一直縈繞心頭，揮之不去。

世紀中期（二○三○─二○七○）

全球暖化

到了世紀中期，化石燃料經濟的完全影響將會達到高峰：全球暖化。無可置疑地，地球的溫度正在升高。上一個世紀，地球的溫度上升華氏一‧三度，而且正在加速中。跡象隨處可見，我們不會看走眼：

☆北極冰層的厚度僅僅在過去五十年，就驚人地減少了百分之五十。多數北極冰層只是剛好在冰點以下，浮在水上。所以，它對於海洋微小的溫度變化特別敏感，如同金絲雀在礦井中，它扮演著早期警告系統的角色。今天，部分北極冰帽在夏季消失，也可能提早到二○一五年就會在夏天全部消失。北極冰帽可能在本世紀末永遠消失，以改變海洋氣流和地球周圍的氣流，來擾亂世界的氣候。

☆格陵蘭冰棚在二○○七年縮小了二十四平方英里。這個數字在二○○八年升高到七十一平方英里。（如果格陵蘭全部的冰因某種因素融化，全世界海平面將上升二十英尺。）

☆過去數萬年一直很穩定的南極州大冰塊，正逐漸破裂。二○○○年，大約與康乃狄克州同樣大小，包含四千二百平方英里的冰塊裂開了。二○○二年，一塊與羅德島州同樣大小的冰塊從特懷特冰川（Thwaites Glacier）裂開。（如果南極洲的冰全部融化，全世界的海平面將會上升一百八十英尺。）

☆海洋每垂直上升一英尺，則海洋的水平面擴充一百英尺。過去的一個世紀，海平面已經上升八英吋，主要是由於海水溫度增加而擴充。依據聯合國資料，海平面到了二一○○年將上升七至二十三英吋。有些科學家說，聯合國在詮釋資料時過於小心。依據科羅拉多大學北極與高山研究所科學家的研究，到了二一○○年，海平面將上升三至六英尺。所以世界地圖的海岸線將逐漸改變。

☆十七世紀末期氣溫開始有了可靠的紀錄；一九九五年、二○○五年和二○一○年是有紀錄以來最熱的年份。而二○○○年至二○○九年則是最熱的十年。同樣地，二氧化碳含量迅速上升。達到十萬年以來最高程度。

☆在地球暖化的過程，熱帶疾病會逐漸北移。最近散布開來的由蚊子攜帶的西尼羅河病毒（West Nile Virus），可能就是一個前兆。聯合國官員特別關心瘧疾向北傳播的情況發生。通常許多有害昆蟲每年冬季土地凍結時都會死亡。但是冬天的縮短，也意味著危險昆蟲的北侵無法改變。

二氧化碳——溫室瓦斯

依據聯合國的政府間氣候變遷委員會，科學家下結論說，全球暖化有百分之九十的可能，是由人類的活動所帶動，特別是透過燃燒石油和煤炭製造二氧化碳。日光很容易穿透二氧化碳。但當日光照暖了地球，它創造了紅外線輻射，這種輻射卻不容易穿透二氧化碳折回。來自日光的能量因為無法逃入太空，而被捕捉留在地球。

我們也在溫室或汽車看到了類似效應。陽光使氣溫升高，而氣溫卻因玻璃的阻隔而難以逸出。

不幸地，二氧化碳的產生總量呈爆發性成長，特別是過去的一個世紀。在工業革命以前，空氣中二氧化碳的含量是二百七十百萬分率（ppm）。現在已大幅上升至三百八十七百萬分率。（在一九九○年，全世界消耗一億五千萬桶石油。二○○○年，跳到二百八十億桶，大增一百八十五倍。二○○八年由於燃燒化石燃料和森林砍伐，被送進大氣層的二氧化碳有九十四億噸，但只有五十億噸被循環進入海洋、土地和植物。其餘將會留在空中數十年，使地球暖化。）

訪問冰島

如果對冰的核心加以分析，我們就可以觀察出溫度的上升並非偶發事件。科學家鑽探北極古代冰層深處，已能抽出數千年前的氣泡。對這些氣泡裡的空氣做化學分析，科學家可以重建過去超過六十萬年大氣的溫度和二氧化碳含量。很快地，他們就能斷定一百萬年前的天氣。

我有機會目睹這一點。我曾到冰島首都雷克雅維克作一次演講，有榮幸訪問冰島大學，冰的核心就是在那裡進行分析。當你的飛機降落於雷克雅維克時，放眼所見只是白雪和鋸齒狀的岩石，彷彿荒涼的月表。雖然不毛和嚴峻，這個地形使北極成為分析數十萬年前地球氣候的理想地方。

當我訪問他們那座一直維持在冰點以下的實驗室時，必須先通過厚厚的冰庫門。一到裡面，我看到許多架子上面有很多長長的金屬管，直徑約一英吋半，長度約十英尺。每一個管子都曾鑽入冰河的冰塊深處。當管子穿透冰時，它取得了數千或數萬年前落雪的樣本。當管子被移除時，我可以小心檢驗每一支管子內的結冰內容。剛開始，我只能看到一長條的白色冰。但經過較接近的檢查，我可以看到冰上有由不同顏色細圈所構成的條紋。

科學家必須用各種技術去確定他們的時期。某些冰層含有顯示重要事件（如火山爆發逸出的煤灰）的標記。由於這些爆發日期已經正確知悉，所以我們可以用它們來斷定那個層冰有多老。

這些冰核心接著被切成許多片，以便檢驗。當我從顯微鏡去看其中一片時，我看到小小的微細氣泡。我猛然發覺，我正在看的是好幾萬年前，甚至比人類文明興起還早時就已寄存的氣泡。

每一個氣泡內的二氧化碳含量很容易測定。但要計算這冰開始儲存時的氣溫則較為困難。（要進行這點，科學家分析氣泡中的水。水分子可能含有不同的同位素。當溫度降低時，較重的水同位素凝結的速度比平常水分子快。因而，透過度量較重同位素的數量，就可以計算水分子凝結時的溫度。）

最後，經過辛苦地分析數千冰河核心的內容，這些科學家獲得一些重要的結論。他們發現，溫度和二氧化碳的數量，像是兩輛雲霄飛車同步平行起伏數萬年。當其中一條曲線向上或向下，另一條線也會跟著上下。

最重要的是，他們發現一個溫度和二氧化碳含量突然升高的地方，發生時間剛好就在上一個世紀。這是很不尋常的，因為多數波動都是數千年才會有緩慢的改變。科學家聲稱，這個不尋常的激增並非自然增溫的一部分，而是人類活動的指標。

另外還有其他的方法可以顯示這個激升的波峰，是因人類活動而起，並非自然循環的一部分。電腦模擬現在已經非常先進，可以模擬有和沒有人類活動出現時地球的溫度。沒有文明製造二氧化碳時，我們發現相對平坦的溫度曲線。但加上人類活動後，就會顯示出有一個溫度和二氧化碳同樣激增的波峰。這個預測的波峰與實際的波峰剛好吻合。

最後，我們可以測量照射在每一平方英尺地表的陽光數量。科學家也可以計算從地面反射回到外太空的熱量。正常情況，我們預期這兩個數量會相等，也就是輸入等於輸出。但事實上，我們發現有淨餘額的能量正在使地球加溫。然後如果我們計算人類活動所製造的能量總數，我們會發現完美的匹配。因而，人類活動是導致地球暖化的原因。

不幸地，即使我們突然停止製造任何二氧化碳，已經釋放在大氣層中的氣體，也足以在未來數十年內使全球繼續暖化。

結果，到了世紀中期，情況可能很悲慘。

科學家已經畫出地圖，顯示出如果海平面繼續升高，世紀中期以後的海岸城市會如何。海岸城市可能消失。曼哈頓很大的部分必須撤退，而華爾街則在水下。政府必須決定哪一個大城和首都值得解救，哪些則沒希望了。有些城市也許可以用複雜的堤岸和水門的結合搶救下來，其他城市可能被判定無望，讓他們消失在海洋中，因而導致大量人口遷移。由於世界上多數商業和人口密集中心都鄰近海洋，這將對世界經濟產生災難性的作用。

即使某些城市能被解救，仍然有可能因為暴風雨而將大浪送進城市，癱瘓其基礎建設的危險。例如，一九九二年，暴風雨洪水流入曼哈頓，癱瘓了通往新澤西州的地下鐵和火車。交通遇上水災，經濟就要忍受停頓。

水淹孟加拉和越南

聯合國政府間氣候變遷委員會的一個報告，特別指出三個可能發生災難的熱點：孟加拉、越南湄公河三角洲和埃及尼羅河三角洲。

最糟的情況在孟加拉，這個國家即使沒有全球暖化問題，也經常因暴風雨發生水災。全國大部分地區平坦，與海平面等高。雖然其經濟狀況在過去數十年有顯著成長，但它仍是世界上人口最密集、最貧窮的國家之一。（它的人口一億六千一百萬，與俄羅斯相同，但土地只有一百二十分之一。）如果海平面升高三英尺，大約百分之五十的土地會被水永遠淹沒。那裡天然災難每年都會發生，就在一九九八年九月全世界都預先看到在將來會成為理所當然的狀態。大洪水淹沒全國三分之二，一夜之間留下三千萬無家可歸的災民；一千人死亡，六千英里道路被毀壞。這是現代史上最嚴重的自然災難。

另一個會因海平面上升而陷入極度不安的國家是越南。它的湄公河三角洲特別脆弱。到了世紀中期，這個人口八千七百萬的國家，可能面臨主要糧食產地的崩潰。越南半數的稻米產於湄公河三角洲（居民一千七百萬）。由於海平面的上升，這個地區大部分將永遠被海水淹沒。依據世界銀行的統計資料，到了世紀中期，如果海平面上升三英尺，全部人口的百分之十一將被迫離開家園。湄公河三角洲也將被鹽水淹沒，永遠摧毀這個地區肥沃的地區。如果數以百萬計的人民被迫離開家園，難民潮將湧向胡志明市（原稱西貢）尋求庇護。但這個城市也會有四分之一在水下。

二○○三年，五角大廈委託全球企業網（Global Business Network）進行一項研究。研究報告顯示，最壞的情況是：由於全球暖化，混亂會擴及全世界。數以百萬計的難民會越過國界，政府可能失去權威並且崩潰，所以國家會因搶劫、暴亂和混亂而沉淪。在這絕望的情境中，國家面對可能湧入的數百萬絕望的難民時，可能訴諸核子武器。

報告中說，「想像這樣的情景︰巴基斯坦、印度和中國——都擁有核子武器——為了邊界難民、河水分配和可耕地而起衝突。」全球企業網的創辦人和五角大廈報告主要撰稿人彼得‧史瓦茲（Peter Schwartz）對我透露了此一情境的細節。他說，最大熱點將在印度和孟加拉邊境。在孟加拉將要面臨的一個主要危機中，高達一億六千萬人將會被驅離家園，引發人類歷史上的最大遷移。當邊界崩潰時，緊張急遽升高，地方政府癱瘓，大暴動爆發。史瓦茲預見會有國家以使用核武作為最後手段。

在一個最糟個案的情況中，溫室效應本身會自我強化。例如，北極地區凍原的解凍，可能從腐壞的植物釋放出數百萬噸的沼氣。北半球的凍原覆蓋超過九百萬平方英里的土地，其中含有數萬年前冰河時期凍結的植物。這個凍原含有的二氧化碳與沼氣，比大氣層現有的含量還要多。這點將對世界天氣產生巨大影響。還有，沼氣是一種遠比二氧化碳致命的溫室氣體。它並不會在大氣中停留很久，但造成的傷害遠大於二氧化碳。融化的凍原釋放出如此大量的沼氣，可使溫度迅速升高，而升高的溫度又造成更多沼氣的釋放，形成全球暖化的失控性循環。

技術性修補

情況很可怕，但我們還沒走到不歸路。控制溫室效應的問題，事實上主要是政治和經濟問題，而非技術問題。二氧化碳的製造與經濟活動（因而也是財富）同步。例如，美國製造的二氧化碳占全世界百分之二十五。這是因為美國的經濟活動占全世界的百分之二十五。在二○○九年，中國創造的溫室氣體，超越了美國，主要是因為它的爆發性經濟成長。這也是許多國家不情願積極處理溫室氣體的根本原因：它會干擾經濟活動和繁榮。

許多處理這個全球危機的方案被設計出來，但到最後，應急的權宜之計不能解決問題。唯有在消耗能源的方式上作主要的轉移，才能解決問題。嚴肅的科學家提倡某些技術性的衡量，但沒有一個贏得廣泛接受。這些提議包括：

☆將污染物質發射到大氣層。計畫之一是將火箭射至大氣層的上層，在那裡釋放污染物質（如二氧化硫），以便將日光反射回太空，因而冷卻地球。諾貝爾化學獎得主保羅‧克魯岑（Paul Crutzen）倡議，把污染物射入太空，作為「最後審判日裝備」，為人類制止全球暖化，提供最後逃生之路。這個構想根源於一九九一年，科學家小心監控菲律賓皮納圖博山（Mount Pinatubo）的巨大火山爆發時。火山噴出一百億公噸的火山灰和碎屑到大氣層上層。天空為之黑暗，導致全球溫度下降華氏一度。這個現象使我們有可能計算出，需要多少污染物來降低世界溫度。雖然這是一個嚴肅的擬議，有些批評家懷疑它能否解決自己造成的問題。巨量污染物對世界溫度會產生怎樣的影響，我們所知仍然不多。也許效益只是暫時的，或者未預期到的副作用可能比原來的問題更嚴重。例如，皮納圖博爆發後，世界降雨量突然降低，如果實驗出了差錯，它可能導致類似的大旱災。據估計，若作這樣的實地測試，成本可達到一億美元。因為硫酸鹽氣膠（sulfate aerosols）的效應是短暫的，可能每年要花最少八十億美元，才能將它們大量注入大氣層。

☆創造藻類的大量繁殖。其中一個建議是將鐵基（iron-based）化合物丟入海中。這些礦物營養將導致海洋中藻類的大量滋生，而藻類將會吸收較多二氧化碳。在加州的浮游生物公司（Planktos）宣布，它將單方面地開始作私人努力，以鐵質在南大西洋施肥，希望謹慎地促成浮游生物的大量繁殖，讓它們吸收空中的二氧化碳。其後，管制海洋廢棄物的《倫敦公約》（London Convention）的締約國，對此一努力發表一個「關切聲明」。另外也有一個聯合國團體呼籲暫時終止此種試驗。這個試驗在浮游生物公司在經費用盡以後就停止了。

☆碳隔離。另外還有一種可能性，就是使用碳隔離——這是一種在二氧化碳由燃煤發電廠散發時，將它液化並與環境分離（也許埋在地下）的過程。雖然這在理論上行得通，卻是極為昂貴的過程，而且此一過程無法除去已經升到空中的二氧化碳。二○○九年，工程師小心監控第一次主要的碳隔離試驗。西維吉尼亞州始建於一九八○年的巨大發電廠登山家（Mountaineer）被翻新改造，以便將二氧化碳自環境中分離。它成為美國第一個做隔離實驗的燃煤發電廠。液化的氣體將被注入到七千八百英尺的地下，最終變成一層石灰岩。這些液體最後會形成三十至四十英尺高數百碼長的一大塊。發電廠的主人（美國電力公司）計畫每年注入十萬噸二氧化碳，連續二至五年。這些只占這個發電廠每年逸出量的百分之一‧五，但最後隔離系統可以抓住百分之九十。初期的費用大約七千三百萬美元。但如果成功了，這個模式就可以迅速散布到其他發電站，例如附近的四個發電量六十億瓦的巨大發電廠（因為量大，所以這地區被稱為大瓦谷）。還有很重要的未知事項：二氧化碳是否最終會遷移或液化氣體會不會與水結合（也許成為會污染地下水的碳酸）。不過，如果這個計畫成功，它將是用以對付全球暖化的混合科技中很好的一部分。

☆基因工程。另一個建議是使用基因工程，去特別創造可以吸收大量二氧化碳的生命形式。約翰‧克雷格‧文特爾（J.Craig Venter）是此一方式的熱情倡議者。他因開發高速科技提早一年成功地為基因定序，而贏得名聲並發財。他說：「我們將基因組視同細胞的軟體，或甚至是作業系統。」他的目標是重寫那軟體，將微生物的基因修正，甚至從頭建構，因而它們能夠吸收來自發電廠的二氧化碳，將它轉化為有用物質，例如天然瓦斯。他寫道，「我們的地球上已經有數千，甚至數百萬的生物知道如何做到這一點。」關鍵在於修正它們，使它們可以增加輸出，並能在燃煤廠繁衍。他樂觀地說：「我們認為此一領域有很大的潛能，可以替代石油工業，也許就在數十年內。」

普林斯頓大學物理學家弗里曼‧戴森倡議另一種略有差異的版本——創造各種可以適應並吸收二氧化碳的基因工程樹。他說，也許一兆棵這種樹足以控制空中的二氧化碳。在他的論文〈我們能控制空中的二氧化碳嗎？〉中，他主張創造「快速成長樹」的「碳銀行」，以管制二氧化碳含量。

不過，如同任何大量使用基因工程的計畫，人們必須對副作用很小心。就像我們無法像召回有瑕疵的汽車一般來召回生命形式。一旦它被釋放到環境中，這種基因工程生命形式，可能對其他生命形式產生意想不到的後果，特別是在它取代了當地的植物物種，並破壞了食物鏈的平衡時。

可悲的是，政治人物顯然缺乏興趣去支持任何這類的計畫。不過，總有一天，全球暖化會達到痛苦和引起混亂的階段，使得政治人物被迫執行其中的一些計畫。

決定性的時期將是未來數十年。到了世紀中期，我們應當是在氫氣時代，那時融合、太陽能及可再生能源的結合，將給我們一種對化石燃料依賴較少的經濟。市場力量和氫科技的結合，應能使我們對全球暖化有了長程的對策。危險的時期就是在氫氣經濟就位以前的現在。短期內，化石燃料仍是產生能量最便宜的方法，因而全球暖化將在未來數十年造成危險。

融合發電

到了世紀中期，改變遊戲規則的新選擇形成：融合。到那時，它應當是所有已確定科技中最有效的，也許會為我們永久地解決問題。分裂發電依靠鈾原子的分裂產生能量（以及大量核子廢料），而融合發電則依賴氫原子和高溫的融合，因而產生多出許多的能量（只有很少廢料）。

融合發電跟分裂發電不同，它釋放太陽的核能。深埋於氫原子內部的是宇宙的能源。融合電力照亮太陽和天堂。它是恆星的祕密。任何能夠成功地駕馭融合電力的人，將可釋放無限的內在能量。而這些融合發電廠的燃料來自平常的海水。同樣一磅對一磅，融合釋放的能量比石油大一千萬倍。一瓶八盎斯的水，等同五十萬桶石油所含能量。

融合（而非分裂）是大自然所偏愛的賦予宇宙能量的方式。在星球形成時，一個氫含量豐富的氣體球漸漸被重力壓縮，直到它開始發熱至極高的溫度。當氣體達到大約五千萬度（因個別情況而不同）時，氣體內部的氫核子互相猛擊，直到它們融合形成氦（helium）。在這過程，大量的能量被釋放，導致氣體被點燃。更正確地說，壓縮必須滿足所謂「勞森標準」（Lawson’s criterion）——你必須壓縮特定密度的氫氣，達到特定溫度，經過特定的時間。如果這三個有關密度、溫度和時間的條件都符合，你就會有融合反應，不管是氫彈、恆星或反應爐中的融合都是如此。

所以關鍵在於，對氫氣加熱並壓縮，直到核子融合，釋放宇宙的能量。

但是，以前想要駕馭宇宙能量的嘗試都失敗了。要把氫氣加熱到數千萬度，直到核融合（nuclei fuse）成為氦氣，並釋放巨大能量是極其困難的任務。

還有，大眾對於這些主張仍然存有疑慮，因為每隔二十年，都會有科學家聲稱，只需再過二十年就能達成融合發電。但經過好幾十年的聲明，物理學家逐漸確信，融合發電終於要來了，最早可能在二○三○年。在世紀中期的某一時期，我們可以看到融合發電廠呈點狀散布於郊外。

大眾有權對融合持懷疑態度，因為過去曾經發生太多騙局、作假和失敗。回到一九五一年，那時美蘇兩國深陷冷戰的狂亂中，狂熱地發展第一個氫彈。阿根廷總統胡安‧裴隆（Juan Perón）在號角聲中和緊急記者會中宣布，他的國家的科學家已經在控制太陽能量方面有了重大突破。這個故事引發國際媒體關注。雖然這個消息似乎是難以置信，但卻登上了《紐約時報》的第一版。裴隆吹牛說，阿根廷在超級強權失敗的地方有了重大的突破並且得分。一個沒什麼名氣、說德語的科學家隆那德‧李曲特（Ronald Richter）說服裴隆以經費支持他的「熱測公司」（Thermotron）——該公司許諾提供阿根廷無限能源和永恆的榮耀。

當時仍在與融合搏鬥，以便在與俄羅斯製造氫彈的競爭中領先的美國科學界聲明，阿根廷的宣布沒有意義。原子科學家拉夫‧拉普（Ralph Lapp）說：「我知道阿根廷所使用的是另一種材料，就是謊言！」

新聞界很快地給它「謊言炸彈」的綽號。原子科學家大衛‧李連索（David Lilienthal）被問到，有沒有「微小的機會」顯示阿根廷人可能是對的。他想都不想就回答：「比那個更小！」

在強烈壓力下，裴隆只是堅持他的立場，暗示超級強權因阿根廷搶了他們的風采而忌妒。當裴隆的代表在次年訪問李曲特的實驗室時，揭露真相的時刻終於來臨。在輿論抨擊下，李曲特的行動日漸怪異。當檢查的人員到來時，他以氧氣筒敲開實驗室的門，然後在一張紙上草草書寫「原子能」。他訂購火藥準備放入反應爐。評論家的結論是，他可能發瘋了。當檢查員把一片鐳放在李曲特的「放射線計量器」時，沒有反應。所以，顯然他的儀器也是假的。李曲特隨後被捕了。

而另一個最著名的案例是史坦利‧龐斯（Stanley Pons）和馬丁‧弗萊許曼（Martin Fleischmann）。他們都來自猶他大學、且是相當受尊敬的科學家。一九八九年，他們宣稱，已經掌握了「冷融合」（cold fusion），亦即在室溫下的融合。他們聲稱，把鈀金屬放進水中，它就奇蹟似地壓縮氫原子直至他們融合成氦氣，在桌上釋放出太陽的能量。

大震撼立即發生。幾乎全世界的報紙都將此一發現登在頭版。一夜之間，新聞人員談論著能源危機的結束，並且迎接無限能源的來臨。世界媒體繼續強迫性地狂熱報導。猶他州立即通過五百萬美元的法案，創立一個全國冷融合研究所。即使日本的汽車公司，也開始捐獻數百萬美元，用於推動此一熱門的新領域的研究。在冷融合周邊，也有個人崇拜開始浮現。

龐斯和弗萊許曼跟李曲特不同，他們是科學界廣受尊重的人，也樂於和他人分享研究結果。他們小心地展示設備和資料讓世人看。

但事情變得複雜了。因為實驗使用的儀器很簡單，全世界很多團體嘗試複製這些令人驚訝的結果。不幸地，多數團體未能發現淨釋出能量，聲明冷融合是一條死胡同。不過，這個故事繼續存活著，因為還有零星的團體聲稱，他們成功地複製了實驗。

終於，物理界也加入了。他們分析了龐斯和弗萊許曼的方程式，發現其中有缺陷。第一，如果他們的聲明是對的，中子的爆裂將會從瓶中水帶著輻射，殺死龐斯和弗萊許曼。所以他們倆人還活著的事實，表示實驗並不成功。如果他們的實驗達成冷融合，他們會死於輻射灼傷。第二，他們二人發現的比較可能是一種化學反應，而非熱核反應。最後，物理學家們下結論說，鈀金屬無法將氫原子結合到夠緊密使氫氣融合成氦氣。那會違反量子理論的原理。

但即使在今天，爭論並未完全止息。偶爾仍然會有某些人聲稱達成冷融合。問題是，沒有一個人能夠在見證下達成冷融合。畢竟，如果你製造了一個偶爾才能發動的汽車引擎，有用嗎？科學是立基於可複製、可測試並且可接受檢驗，而且每次都能成功。

熱融合

但由於融合發電的優點實在太大，因而許多科學家仍隨時留意它誘人的召喚。

例如，融合製造最少的污染。它相對清潔，也是自然賦予宇宙能量的方法。融合副產品之一的氦氣，事實上具有很高的商業價值。另一副產品是有輻射性的鋼製融合室，最終必須被掩埋。它的危險性較輕，只有數十年。一個標準的鈾分裂發電廠，每年製造三十噸可持續數千年至數千萬年的高階核子廢料，相對而言，一個融合發電廠所製造的核子廢料實在微不足道。

還有，融合發電廠不會有毀滅性的熔毀。鈾分裂發電廠，更精確地說是因為它的爐心含有數噸重的高階核子廢料，即使在關閉後仍然會製造不穩定的熱量。是這些殘餘的熱量最終可以熔毀堅固的鋼，進入地下水，製造氣爆和中國綜合症（一九七九年同名電影，描述美國和電廠熔化，穿過地球直達中國）的夢魘。

融合發電廠本質上就比較安全。「融合性熔毀」是個矛盾的名詞。例如，如果有人關閉融合反應爐的磁場，熱電漿將會碰到容器的牆壁，而融合程序必然立即停止。所以一個融合發電廠，不會有失控的連鎖反應，一旦發生意外只會同時自行關閉。

「即使發電廠被夷平，一公里外的輻射將會小到沒必要撤退。」加州大學聖地牙哥分校能源研究中心主任法洛柯‧納吉馬巴迪（Farrokh Najmabadi）這樣說。

雖然商業融合發電有這麼了不起的好處，仍然有一個小細節：它並不存在。還沒人造出可以運轉的融合發電廠。

但是物理學家們持審慎樂觀看法。通用原子公司（General Atomic）負責監督美國最大融合反應爐DIII-D的大衛‧包得溫（David E.Baldwin）說：「十年前，有些科學家懷疑融合是否可能，即使在實驗室中也一樣。現在我們知道融合會成功。問題只在經濟上是否實際。」

國家點燃設施——以雷射融合

所有這些，在少數幾年內可能有劇烈改變。

已有數種嘗試方式正在齊頭並進，而在走錯路數十年之後，物理學家們說，他們終於要達成融合了。在法國，有一個由許多歐洲國家、美國、日本及其他國家支持的國際熱核實驗反應爐（The International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）。在美國，有國家點燃設施（National Ignition Facility,NIF）。

我曾有機會訪問國家點燃設施的雷射融合機器，那是一個驚人的景象。因為與氫彈關係密切，這個反應爐座落於勞倫斯利弗摩爾國家實驗室——軍方在那裡設計氫彈。我必須穿過層層安全檢查，才能到達目的地。

當我抵達反應爐時，那真是一個令人驚嘆的經驗。我以前在大學實驗室看慣了雷射（事實上，紐約州最大的雷射實驗室之一，就在紐約市立大學、我的辦公室正下方），但看到NIF的設施，我整個人呆住了。它安裝於十層樓高、三個足球場大的建築物中，有一百九十二束巨大的雷射光向一個長長的隧道投射。它是世界上最大的雷射系統。傳送的能量比任何以前的雷射系統大六十倍。

在這些雷射光束射入長長的隧道後，它們最後會碰到大量陣列的鏡子。鏡子將所有的光束，聚焦於一個小小的針尖大小含有重氫和氚（deuterium and tritium，兩種氫的同位素）的目標。真令人難以置信，五百兆瓦的雷射電力聚焦於一個肉眼幾乎看不到的小點，使它熱度增高到一億度，遠比太陽中心還熱。（那個巨大脈動的能量，相當於五十萬個核電廠的瞬間輸出。）這個微小的點的表面迅速蒸發，釋放出一個衝擊波，使小點瓦解，並釋放出融合的能量。

它於二○○九年建成，目前正進行測試。如果一切順利，它可能是第一個可以創造出與它消耗的能量相當的機器。這個機器並非為製造商用電力而設計，它是設計來顯示，雷射光束可以聚焦來為氫含量豐富的材料加溫，製造出淨得能源。

我與NIF設施的一個主任愛德華‧摩西斯（Edward Moses）談及他對這個計畫的希望和夢想。頭戴硬盔的他，不像是一個指揮世界最大雷射實驗室的頂尖核子物理學家，而更像是一個建築工人。他承認那裡曾有過很多失敗的開端，但他相信這次是真的：他和他的團隊即將實現一個重要到可以載入史冊的成就——第一個在地球上和平地捉住太陽的能量。與他對談，可以了解像NIF這種大計畫，需要虔誠信仰者的熱情和精力，來使它繼續存活。他告訴我，他夢想著有一天，能夠邀請美國總統來到他的實驗室，宣布歷史已經改寫。

但是開始時，NIF的出發情況很糟。奇怪的事不斷發生，像是NIF的前副主任邁克‧坎貝爾（Michael Campbell）被揭發普林斯頓的博士學位作假，被迫於一九九九年辭職。然後是完工日期，原定二○○三年，卻開始逾期。成本飛漲，從十億美元上升到四十億美元。它終於在二○○九年三月完成，足足延遲了六年。

他們說，魔鬼總是躲在細節之中。例如，在雷射融合，這些一百九十二個雷射光束必須極為精準地擊中一個小顆粒的表面，它才能均勻地爆炸。這些光束必須同時擊中小目標，誤差不能超過三十兆分之一秒。雷射光束稍有校對不準，或稍有異常，則小顆粒無法對稱地加熱，造成它會被吹到一邊，而非產生球狀的引爆。

如果小顆粒異常超過五十奈米（或一百五十個原子），它就無法均勻地爆炸。那就像嘗試在三百五十英里外要投擲一顆棒球以好球進壘。所以校準雷射光束和使小顆粒均勻是雷射融合面對的主要問題。

除了NIF，歐盟也支持自己版本的雷射融合計畫。這個反應爐，將建於高能雷射研究設施（HiPER）。它比較小，但可能比NIF有效。建築開始於二○一一年。

許多人的希望都寄託在NIF上面。不過，如果雷射融合無法如預期成功，這裡還有另一種甚至更進一步能控制融合的計畫：將太陽放進瓶子裡。(譯注2)

國際熱核實驗反應爐——磁場內的融合

另一種設計是在法國開拓出來的。國際熱核實驗反應爐使用巨大磁場來控制熱氫氣。相對於用雷射在瞬間把小顆粒的高量含氫物質解體，反應爐使用磁場慢慢地壓縮氫氣。機器很像巨大的中空鋼製甜甜圈，以線圈環繞甜甜圈的洞。磁場將甜甜圈形狀的容器裡的氫氣限制在內。然後電流通過氣體，將它加熱。磁場壓縮氣體和送電流通過，兩者結合使得瓦斯溫度增至許多百萬度。

使用「磁場瓶子」（magnetic bottle）來創造融合並非新觀念。事實上，早在一九五○年代就有了。但為什麼要花這麼長時間，這麼多延期，去將融合商業化？

其問題出在磁場必須正確地調整，才能均勻壓縮氣體，而不致膨脹或變成不規則。想像你拿著氣球，試著用手壓縮它，並讓氣球平均地壓縮。你會發現，氣球在手的間隙凸出，要均勻地壓縮幾乎不可能。所以，問題是「不穩定」，這是工程問題而非物理問題。

這似乎有點奇怪，因為星球輕易地壓縮氫氣，創造好幾兆個我們所見宇宙內的星星。大自然似乎在天堂不費力地創造星星，所以為何我們不能在地球上做這件事？答案涉及引力和電磁之間單純但巨大的不同。

引力，如同牛頓所示，是嚴格的吸引力。所以在恆星，氫氣的引力甚至將它壓縮為球體。（那就是恆星和行星是球形，而非立方體或三角形的原因。）但是電子的電荷有兩種類型：正電和負電。如果有人蒐集負電球，他們將會互相排斥而向所有的方向飛散。但如果將正電荷和負電荷放在一起，就會得到所謂「偶極」（dipole），產生複雜且像蜘蛛網般的電場線。相似地，磁場也會形成偶極；因而要在甜甜圈形室內均勻地壓縮熱氣體是極度困難的任務。事實上，需要超級電腦來規劃由簡單電子組合形成的磁場和電場。

在此歸納要點如下︰引力是吸引力，可以把氣體均勻地壓縮成球體。星球可以不費力地形成。但磁場是吸引力和排斥力兼而有之，所以當被壓縮時，氣體以複雜方式突出，使得控制融合特別困難。這就是與物理學家僵持數十年的根本問題。

直到現在，物理學家才宣稱，ITER已經以磁場的約束打開穩定問題的死結。

ITER是最大的國際科學計畫之一。機器的核心包含一個甜甜圈形狀的金屬空間。總重量二萬三千噸，遠超過總重量只有七千三百噸的艾菲爾鐵塔。

零件實在太重，以致運送裝備的路徑必須特別更改。一個大型的護送卡車隊將運送這些零件，最重的有九百噸，最長的有四層樓高。ITER的建築將達十九層樓高，座落於一個面積等於六十個足球場的平台。預期這個計畫花費一百億歐元，由七個會員國（歐盟、美國、中國、印度、日本、韓國和俄國）分擔。

當它終於點燃時，將把氫氣加熱到華氏二億七千萬度，遠超過太陽核心的華氏二十七百萬度。如果一切順利，它將生產五億瓦能量，十倍於原來送進反應爐的總能量。現有的融合發電紀錄是一千六百萬瓦，由在英國牛津郡顧翰科學中心的歐洲聯合環形加速器（Joint European Torus,JET）產出。經過一些延期，現在設定能達到收支平衡的目標時間為二○一九年。

這個ITER目前還只是一個科學計畫。它並非設計來製造商業用電。但物理學家已經為下一步（把融合電力帶到市場）立下基礎。帶領著一個工作小組尋求融合電廠能商業化的設計師法羅‧納馬巴蒂（Farrokh Najmabadi），已經提出一個先進技術的融合電廠計畫：ARIES-AT。機器比ITER小，將發電十億瓦，提供每度（千瓦小時）五美分的電力，使它對石油具有競爭力。但納馬巴蒂即使樂觀，他也承認在世紀中期以前，融合發電還無法達到商業普及。

另一個商業性設計是示範電站（DEMO）融合反應爐。ITER是設計來發電五億瓦最少五百秒。而DEMO則設計來持續發電。它加上一個ITER所缺少的步驟。當融合進行時，一個額外的中子形成，它迅速由容器逃離。但是有可能在容器環繞特殊塗料（稱為毯子），特別設計來吸收整個中子的能量。隨後這個毯子熱起來。毯子內部的管子裝著的水沸騰。蒸汽送至鍋輪，推動葉片產生電力。

如果一切順利，這個DEMO將於二○三三年連線。它將比ITER大百分之十五。DEMO將製造出比它消耗的能量大二十五倍的能量。總數加起來，DEMO預期製造二十億瓦電力，使它可與傳統發電廠匹敵。如果DEMO發電廠成功了，它將導致此一科技的迅速商業化。

圖說：兩種融合類型。左邊是透過雷射壓縮一個高含量氫材料小粒子。右邊則是靠磁場壓縮含氫氣體。到了世紀中期，我們的世界可能從融合取得能源。（AFP/Getty Images）

但仍有許多不確定因素存在。ITER已有足夠的建築經費。但由於DEMO反應爐尚在計畫階段，進度的延後也在預期中。

融合科學家相信，他們終於到了轉捩點。經過數十年的誇大其詞和失敗，他們相信融合已在掌握之中。雖然目前有兩個設計（NIF和ITER）可能最終把融合電力帶到人們的起居空間，但是兩者都尚未能輸出商業用融合電力，因而仍留下難以預期的空間，例如桌上型融合和氣泡融合。

桌上型融合

由於事關重大，科學家們必需承認從完全不同的、未曾預期到的方向來解決問題的可能性也很重要。因為融合已經是一種充分界定的過程，在以大規模經費支持主流計畫之外，還有一些提案被提出來，其中也不無優點。特別是，其中有一些研究在未來有可能發展出桌上型融合。

在電影《回到未來》（Back to the Future）最後一幕，我們看到瘋狂的科學家布朗博士（Doc Brown）匆忙地為他的時間機器「德羅寧」（Delorean）收集燃料。不是以汽油加滿，而是到垃圾桶搜尋香蕉皮和垃圾，然後將所有的東西丟進一個小小的稱為「融合先生」（Mr.Fusion）的金屬容器。

再給一百年時間，有可能出現突破性的設計，將巨大的足球場大小的機器，縮小到一個如同電影中所見的咖啡機大小嗎？

桌上型融合的一個嚴肅的可能，被稱為聲致發光（Sonoluminescence）。這是用液泡突然塌縮去釋放極高的溫度。它有時也被稱為音波融合（sonic fusion）或液泡融合（bubble fusion）。早在數十年前，這種奇怪的作用就已經為人所知。一九三四年，科隆大學（University of Cologne）的科學家進行超音波和照相底片的實驗，希望加速顯影的過程。他們注意到，底片上的小點，來自由超音波產生的閃光造成顯影液中的氣泡。其後，納粹分子注意到，由螺旋槳逸出的液泡往往會發光，顯示液泡內部由於未知原因有高溫產生。

後來，人們發現，這些液泡會發亮是因為它們均勻地塌縮，因而壓縮液泡內的空氣，達到極高溫度。如同我們前面提及，熱融合會因不均勻的氫氣壓縮而失敗。不論是因為投射在燃料小點的雷射光束沒有協調好，還是氣體未能均勻壓縮。當液泡縮小時，分子的運動太快，以致液泡內的氣壓沿著液泡壁成為一致。原則上，如果有人能以此種完美的條件使液泡塌縮，他就能達成融合。

聲致發光實驗已經成功地製造出數十萬度的溫度。使用惰性氣體，可以提高由氣泡中散發的光線強度。但對於它能否達到足以產生核融合的高溫仍有爭議。爭議源自曾於橡樹嶺國家實驗室工作的魯西‧塔拉亞克漢（Rusi Taleyarkhan）的論文，他在二○○二年聲稱，能以音波融合設備完成融合。他宣布在實驗中偵測到中子，那是核子融合曾經進行的確證。但是，其他研究人員經過數年實驗，卻未能複製他的實驗。

另外還有一張變牌，就是發明電子式電視（但未獲頌揚）的發明家菲洛‧法恩斯沃斯（Philo Farnsworth），他所構想的融合機。兒童時代的法恩斯沃斯想像農夫犁田，一排接一排的樣子，最先得到電視的構想。他甚至在十四歲時以素描畫出它的原型。他是第一個把自己的構想轉換成能夠完全以螢幕捉住移動圖像的電子裝置的人。不幸的是，他未能從他的劃時代發明贏得財富，卻陷入與RCA之間冗長又棘手的專利鬥爭。他的法律戰爭甚至使他發瘋，自動住進瘋人院。他在電視上的開拓性成果從此幾乎被人忘記。

到了晚年，他的注意力轉向「融合器」（Fusor），那是一種小型的桌上儀器，可以真的透過融合產生中子。它包含兩個球（小球在大球內），兩者都由金屬網格組成。外面的網格帶正電，內部網格帶負電，所以注入通過網格的質子被外層網格所排斥，而被吸引到內層的網格。然後質子又碰撞向中間的氫含量豐富的顆粒，由此創造出融合，噴出中子。

這個設計非常簡單，連高中生都能辦到李曲特、龐斯和弗萊許曼所辦不到的事：成功地產生中子。不過，這個儀器似乎未能產生可用能源。被加速的中子數量極少，因而由這個儀器輸出功率小於輸入功率，還不能作為能源。

事實上，用標準的原子核分裂加速器或粒子加速器也可能在桌上製造融合。原子核分裂加速器比融合器複雜，但它可用來使原子加速，讓它們向一個富含氫氣的目標猛擊，而產生融合。還是一樣，融合的質子數量很小，仍然派不上用場。所以，融合器和原子核分裂加速器都可達成融合，但效能不高，它們的光束太細，無法產生有用電力。

由於事關重大利益，無疑地，其他有企業精神的科學家和工程師，仍有機會把他們的地下室發明物變成下一代的超級發明。

遙遠未來（二○七○─二一○○）

磁力的時代

上一個世紀是電力的時代。因為電子很容易操縱，所以開啟了全新的科技，使收音機、電視、電腦、雷射、磁振造影機等等都成為可能。但本世紀的某個時候，物理學家可能會發現他們的聖杯：室溫超導體。這將引領大家進入全新的時代：磁力的時代。

想像一下駕駛一輛磁力汽車，懸浮於地面上，以時速數百英里前進，幾乎不需燃料。再想像一下火車、甚至人們也能以磁力浮在空中旅行。

我們忘記了汽車所用的多數汽油，都是用來克服摩擦的阻力。原則上，從舊金山開車到紐約幾乎不需要能量。此行需要消耗數百美元汽油，主要的理由是必須克服輪子與地面和空氣的摩擦。但如果你能將舊金山到紐約的路，想辦法塗上一層冰，你可以在大部分的路上幾乎免費滑行。同樣地，我們的太空探索，只用數公升的油就能直衝冥王星，因為他們是在真空中滑行。同樣的情形，磁力汽車可以漂浮地面上；你只要在車上吹氣，它就開動了。

此一科技的關鍵是超導體。從一九一一年起就知道，水銀在絕對溫標（kelvin，符號為K）四度以上時，會失去所有的電阻。(譯注3)這意味著超導線不會損失電力，因為他們沒有阻力。（這是因為電子通過管線時與原子碰撞會損失能量。但接近絕對零度時，這些原子幾乎處於休息狀態，所以電子可以輕易地通過它們而不會失去能量。）

這些超導體有奇怪又神奇的性質，但一個嚴重的缺點是：你必須以液態氫將它們冷卻到接近絕對零度，而液態氫很昂貴。

因而，一九八六年IBM研究人員宣布發現新類別的超導體，不需被冷卻至那麼異樣的低溫時，物理學家們感到非常震撼。不像以前的材料（如水銀或鉛），這些超導體是陶瓷製品，以前被認為不像是超導體的候選材料，卻在絕對零度以上的九十二K就變成超導體。尷尬的是，它們在一個過去認為理論上不可能的溫度變成超導體。

目前，這種新陶瓷超導體的世界紀錄是絕對零度以上的一百三十八K。這點意義重大，因為液化氮（價格與牛奶一樣低）可以在七十七K形成，因而可以用來冷卻這些陶瓷。這個事實本身已經急遽降低超導體的成本。所以這些高溫超導體立即有了實用價值。

這些陶瓷超導體增強了物理學家的興趣。他們在正確的方向邁進了一大進步，但仍然美中不足。第一，雖然液化氮相對便宜，仍須藉助一些冷凍設備來降低氮的溫度。第二，這些陶瓷很難形塑成電線。第三，物理學家仍然對這些陶瓷的性質感到困惑。經過數十年研究，仍然無法確定它們如何作用。這些陶瓷的量子原理實在複雜，現在還是無解，所以無人知道它們為什麼變成超導體。物理學家還摸不著頭緒。諾貝爾獎正等著有進取心的人，能夠解釋這些高溫超導體的原理。

但是，每一個物理學家都知道，室溫超導體會有多巨大的影響。它能夠觸發另一次工業革命。室溫超導體不需任何冷凍設備，所以它們能夠創造巨大電力的永久磁場。

例如，如果電力在銅的迴路裡流動，由於銅線的阻力，它的能量在剎那間就開始耗損。不過，實驗已經顯示，超導迴路中的電力一次可以維持不變數年。實驗證據指出，超導線圈內的電流，生命週期為十萬年。有些理論主張，這種超導體內的電流最長可與宇宙本身同壽。

至少，這些超導體可以降低在高壓電纜內的浪費，因而，降低電力的成本。發電廠之所以必須與城市比鄰，理由之一就是傳輸線內的耗損。這也就是為什麼會危害人體健康的核子發電廠那麼接近城市，而風力發電不能設置於風力最強的地方。

高達百分之三十的由發電廠產生的電力會浪費於輸送途中。室溫超導電線將會改變這個現象，因而節省很多電力成本和污染。這也將對全球暖化產生巨大影響。因為全球產生的二氧化碳與能源的使用息息相關，也因為多數能源浪費於克服摩擦，磁力時代可以永遠降低能源消耗和二氧化碳的產生。

磁力汽車和火車

不需任何額外的能量輸入，室溫超導體就能夠產生超級磁力，可以使火車和汽車懸浮在空中。

這種力量，可以在實驗室內簡單地表演出來。我自己就為英國廣播公司電視節目和「科學頻道」做過數次。我們可以從科學用品供應公司訂購到一小片室溫超導陶瓷。它是一種大約一英吋大小、質地堅硬的灰色陶瓷。然後你要從乳製品設備供應商購買一些液化氮。將陶瓷放進塑膠碟子，然後將液化氮輕輕倒在上面。氮遇到陶瓷片就開始沸騰。等到氮停止沸騰以後，將一小片磁鐵放在陶瓷上方，奇蹟似地，磁鐵會浮在空中。如果你輕觸磁鐵，它就開始自行轉動。在那個小碟中，你可能已經看到未來的世界交通。

磁鐵懸浮的理由很簡單。磁力線無法穿透超導體。這就是所謂邁斯納效應（Meissner effect）——當一個磁場用於超導體，一小股電流在表面形成並抵消它，所以磁場被超導體拒斥。當你將磁鐵放在陶瓷上方時，它的磁場線聚集在一起，因為它們無法通過陶瓷。這就創造了一個磁場線的緩衝。磁場線收縮在一起，因而將磁鐵推離陶瓷，使它浮起。

室溫超導體也可能引導超磁力時代的來臨。我們前面介紹過，磁振造影機極為有用，但需要很大的磁場。室溫超導體將容許科學家創造出廉價的磁場。它也會使未來磁振造影機的小型化成為可能。現在已經能使用非統一磁場，造出大約一英尺高的磁振造影機。有了室溫超導體，它們將可能縮小到一粒鈕扣的大小。

在電影《回到未來》第三集中，米高‧福克斯（Michael J.Fox）踏在飄浮空中的滑板行進。電影首演後，玩具商店的電話被兒童塞爆，大家都想要購買飄浮滑板。可惜，飄浮滑板並不存在，但有了室溫超導體，它們將可能會出現。

磁浮火車和汽車

室溫超導體的一個簡單應用，是讓交通發生革命性變化，推出能夠浮在地面上方，因而移動時不發生摩擦的汽車和火車。

想像你正駕駛著一輛使用室溫超導體的汽車。路面不是用柏油而是用超導體鋪成。車上會有永久磁鐵或者它的超導體所產生的磁場。車子會飄浮。連壓縮的空氣都足以讓車子前進。一旦開動，如果路是平的，它會幾乎永遠滑行。只需一個電動引擎或壓縮空氣噴射機來克服空氣的摩擦（只對汽車表面產生阻力）。

圖說：室溫超導體有一天會帶來飛天汽車和火車。它們可懸浮於沒有摩擦力的軌道上或鋪設超導體的路面上。

即使沒有室溫超導體，已有數國製造出浮在一組有磁力的軌道的磁浮火車（magnetic levitating train,maglev）。由於磁鐵的北極排斥其他北極，磁力可以適當安排，讓火車底部含有磁性，因而懸浮於軌道之上。

德國、日本和中國是此一科技的領導者。磁浮火車甚至已創造了一些世界紀錄。第一列商業磁浮火車是低速短程穿梭火車，一九八四年行駛於伯明罕國際機場和伯明罕國際鐵路車站之間。磁浮火車的最高速度紀錄是每小時三百六十一英里，二○○三年由日本的MLX01火車締造。（噴射飛機可以飛得更快，部分原因在於高空的空氣阻力較小。因為磁浮火車浮在空中，多數能量損失來自空氣摩擦。不過，如果磁浮火車運行於真空封閉空間內，它能以時速四千英里飛馳。）可惜的是，磁浮火車的經濟效益限制，使它們無法遍布世界。室溫超導體會徹底改變那個情況。這也能使美國的鐵路系統恢復活力，減少飛機在空中排放溫室效應瓦斯。據估計，有百分之二的溫室瓦斯來自噴射飛機引擎，所以磁浮火車可以將那個數字降低。

來自太空的能量

到了世紀末年，能源製造的另一可能之窗打開了：來自太空的能量。這是所謂「太空太陽能」（space solar power,SSP），涉及把數百顆太空衛星送到環繞地球的軌道，吸收來自太陽的輻射能，然後以光束將能量用微波輻射形式下傳到地球。這個衛星安放地點在地球上空二萬二千英里處，成為同步衛星（geostationary），以與地球自轉相同速度繞行。因為陽光在太空比地球表面強八倍，這就現出了真正的機會。

現在，SSP的主要障礙是成本——主要是用於發射這些太空收集器。直接由太空收集來自太陽的能量並不違反任何物理原理，但那是巨大的工程和經濟問題。但到了世紀末，降低太空旅行成本的新方法，可能會使衛星的安放變得很間單，這點我們將在第六章提及。

第一個嚴肅擬定在太空建立太陽能基地的提案於一九六八年提出。國際太陽能學會會長彼德‧格拉瑟（Peter Glaser）建議，將現代城市大小的衛星送上空中，把電力射到地球。一九七九年，NASA的科學家認真研究這個提議，估計需要花費數千億美元，此一計畫因而胎死腹中。

但由於太空科技不斷的進步，一九九五年到二○○三年，NASA繼續以經費支持小規模的SSP研究。它的倡議者堅持說，SSP技術的成熟和經濟效益的提高，只是時間問題。曾在紐約大學服務的物理學家馬丁‧霍弗特（Martin Hoffert）說：「SSP提供真正永續性、全球性規模，又無排放物的電源。」

進行這樣雄心勃勃的計畫，要面對一些難以對付的問題——有些是真的，有些則純屬想像。某些人害怕這個計畫，因為由太空射下的能量光束，有可能意外擊中人口密集區，造成大量傷亡。不過這種恐懼過分誇大。如果我們計算由太空擊中地球的實際輻射能，它會小到不致造成健康危險。所以，人們或許會想像有一顆流氓衛星，向地球發射死光，去把整個城市燒焦，但這只是好萊塢惡夢的題材。

科幻小說作者本‧波瓦，二○○九年在《華盛頓郵報》（Washington Post）發表作品，描繪太陽能的驚人經濟。他估計，每一顆衛星將產生五十到一百億瓦電力，遠大於傳統燃煤發電廠，每度（千瓦小時）成本八至十美分。每個衛星將極巨大，大約一英里寬，花費大約十億美元，與核能發電廠的成本相當。

他要求現在的政府，創設一個實驗計畫，發射一個可以生產一千萬到一億瓦的衛星，以啟動此一科技。他假定，如果現在開始這個計畫，衛星可以在歐巴馬總統第二任結束時發射。

與這些評論相呼應的是日本政府宣布的一個重大創新計畫。二○○九年，日本經濟產業省宣布一個計畫，進行太空衛星發電系統可行性研究。三菱電機和其他日本公司將共同支持這個一百億美元的計畫，也許還要發射太陽能發電站進入太空，生產十億瓦電力。它將極為巨大（大約一‧五平方英里），以太陽能電池覆蓋。

日本政府研究機構能源經濟研究所的健介兼清（Kensuke Kanekiyo）說：「看來有點像科幻卡通，但未來一世紀，當化石燃料逐步消失時，在太空生產太陽能電力，將是重要的替代能量來源。」

從這個具有雄心的計畫規模來看，日本政府很小心。一個研究團體將在未來四年研究這個計畫的科學和經濟可行性。如果這個團體給予綠燈，則日本經濟產業省和日本宇宙航空研究開發機構，計畫在二○一五年發射衛星，測試從太空以光束向下輸送能量。

主要的障礙可能不在科學方面，而是經濟問題。在東京的太空顧問公司神創（Excalibur）的吉田宏（Hiroshi Yoshida）警告說：「這些花費，應當降低至現在估計的百分之一。」但問題之一是，這些衛星在太空中必須高達二萬二千英里，比接近地球三百英里軌道的衛星高太多，所以傳輸的耗損可能很巨大。

但是主要的問題仍在於推進火箭的成本。這個瓶頸，與妨礙重返月球和探測火星的瓶頸相同。

除非發射火箭的成本大幅降低，否則這個計畫將會胎死腹中。

樂觀地說，日本的計畫可以在世紀中期開始運作。不過，由於推進火箭的問題，這個計畫更可能必須等到世紀末，那時候新一代的火箭成本已經降低。如果太陽能衛星的主要問題是成本，那麼下一個問題就是：我們能否降低太空旅行成本，因而有可以到達其他星球的一天？

譯注1：美國核子管理委員會於二○一一年十二月批准西屋電氣公司最新版AP1000型核能反應器設計，並將進一步決定是否批准在美國東南部興建新的核電廠。

譯注2：據報導，二○一二年七月五日NIF已經測試成功。

譯注3：水的冰點為273.15K，沸點為373.15K。1K相當於攝氏1度。