【牛津通識課02】再生能源:尋找未來新動能

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尼克‧傑利
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具体描述

人類有多依賴化石燃料?
氣候變遷真的跟碳排放有關嗎?
太陽光電、風力發電真的是未來趨勢?
如果有不傷害地球、純淨又便宜的能源,我們為什麼不用?

打開牛津大學出版社最受歡迎通識讀本,
用最簡明的方式了解再生能源的重要性跟必要性。

  在日常生活中,我們無時無刻不在使用能源:
  不論是用手機打電話,燒一壺水或是開車出門,我們都要用到能量。
  能源是良好生活品質的保障,
  能夠提供溫暖、生產食物,並且推動科技發展。

  在過去200年間,世人對化石燃料的依賴日益增加。
  然而,燃燒煤炭、石油和天然氣來提供能源,
  會將大量二氧化碳排放到大氣中,
  還會產生有害污染物,危及世人的健康和環境。

  在2015年的《巴黎協定》中,世界各國同意,
  將全球暖化限制在2°C、甚至1.5°C之內。
  讓未來人類得以繼續擁有良好生活品質的唯一解方,
  就是國際社會要共同致力於降低碳排放,避免氣候變遷更加嚴重,
  從現在開始,再生能源將勢必成為主要使用能源。

  在世界許多地方,太陽光電和風力發電逐漸成為最便宜的能源,
  並且這些能源是可再生的,生產過程又不至於對環境或人類造成損害,
  是潔淨的永續能源。

  本書作者為牛津大學物理榮譽教授、諾貝爾獎獲獎實驗團隊成員,
  深入淺出介紹了世界能源使用的現況,
  以及各種再生能源的運作原理、特性、潛力及未來展望,
  輔以許多統計數據和產業現狀的佐證,
  顯示科學家們及各國政府已經準備好了,
  2050零碳排的目標並非天方夜譚,
  這些再生新能源確實能帶領我們走向更好的未來。

  【你是知識控嗎?關於牛津通識課】

  用最簡明直白的方式,了解現代人最需要知道的大問題。


  牛津通識課(Very Short Introductions,簡稱VSI)是英國牛津大學出版社(Oxford University Press)的系列叢書,秉持「為所有讀者提供一個可讀性強且包羅萬千的工具書圖書館」的信念,於1995年首次推出,多年來已出版近700本讀物,內容涉及歷史、神學、藝術、哲學、文學、醫學、自然科學、政治等數十多種領域。每一本書對應一個主題,由該領域公認的專家撰寫,篇幅簡潔精煉,並提供進一步深度閱讀的建議,確保讀者讀完後能建立該主題的專業級知識框架。
《行星文明的挑战:从核聚变到太空殖民的未来能源路径》 书籍简介 本书深入探讨了人类文明在未来数百年乃至数千年尺度上面临的最核心挑战之一:可持续能源的获取与分配,以及由此衍生的文明扩展路径。 它并非聚焦于现有成熟技术或特定区域的能源政策,而是以宏大的历史和技术交叉视角,审视驱动未来行星级乃至星际文明演进的根本动力——能量的获取极限与转换效率。 全书分为四个核心部分,层层递进,构建了一个关于“人类能源文明的未来图景”的详细框架。 第一部分:能源的熵增与文明的临界点 本部分首先界定了人类文明发展与能量消耗之间的不可分割关系。我们回顾了从化石燃料时代到当前能源转型期的历史教训,重点分析了能源密度、可利用性与环境成本之间的动态平衡。 重点议题包括: 1. 技术路径依赖的陷阱: 探讨了为什么一旦文明在某一高能量密度技术(如燃烧化学能)上取得突破,其惯性将如何阻碍对更清洁、更高级能源形态的探索。分析了“能源惯性”对全球治理结构和地缘政治的影响。 2. “能源预算”与行星承载力: 引入了一个概念模型,用以衡量一个行星系统在不引发不可逆环境灾难的前提下,所能支撑的最高文明能级。这不仅包括碳排放,还涵盖了热污染、稀有资源开采的物理极限。 3. 文明的能级划分: 借鉴卡尔达肖夫等级的概念,但将其细化和在地化。我们提出了一套评估当前地球文明处于哪个“微观能级”的量化指标,并预测了跨越这些等级所需的关键能量突破点——这些突破点往往与全新的物理学应用相关联。 第二部分:可控核聚变:理论的突破与工程的迷宫 本书用了大量篇幅来剖析可控核聚变技术——人类寻找的“圣杯”——所面临的非线性挑战。我们认为,聚变远不止是工程学上的“加大马力”或“提高温度”,而是涉及材料科学、等离子体物理和磁约束设计的系统性难题。 深入分析的技术层面包括: 1. 等离子体的“不驯服”性: 详细阐述了托卡马克和仿星器设计中的湍流、边界层不稳定性等根本性物理障碍。我们不是简单罗列实验数据,而是探讨了如何从基础物理层面理解这些能量损失机制,并提出几种非主流的抑制湍流的理论构想。 2. 氚燃料循环与材料疲劳: 探讨了聚变反应堆的“燃料闭环”系统——氚增殖的效率瓶颈。更重要的是,深入分析了在高能中子流轰击下,对第一壁材料(如先进合金或陶瓷复合材料)的损伤机制,以及如何开发出能够承受数十年运行而不发生灾难性脆化的新型结构材料。 3. 惯性约束聚变(ICF)的尺度经济学: 评估了激光驱动聚变(如NIF的模式)在实现“净能量增益”之后,如何转化为持续、低成本的电网级能源输出。这需要对驱动系统、靶丸制造和能量捕获系统的集成效率进行革命性的改进。 第三部分:超越核能:暗能量探索与零点能的边缘 在传统聚变技术尚未完全成熟之际,本书将目光投向了那些目前仍处于理论或极端实验阶段的超高能量密度获取方式。这部分是关于“如何突破物理学定律的表面限制”的哲学与科学思辨。 主要探索领域: 1. 零点能与真空能的理论鸿沟: 评估了卡西米尔效应等现象在宏观能量获取上的可行性。我们不提供操作指南,而是批判性地分析了现有理论框架中“能量提取”与“热力学第二定律”可能存在的隐秘连接点。 2. 空间能源的“殖民化”: 讨论了戴森球(Dyson Swarm)及其变体的理论可行性。重点分析了在太阳系尺度上部署大规模能量收集系统的资源动员能力、自动化维护需求以及轨道力学挑战。这部分将空间能源的获取视为一种“行星级工程任务”。 3. 人工黑洞与奇异物质的理论潜力: 探讨了利用极端引力场(如微型黑洞)作为能源或推进系统的理论模型。这部分更偏向于高维物理学和广义相对论在工程应用上的哲学边界探索。 第四部分:能源的解放与文明的形态重塑 最后一章回归到能源革命对社会结构的根本性影响。如果人类解决了能源供给的根本性问题,文明将如何重构其经济模型、政治形态和生命哲学? 核心论点聚焦于: 1. 后稀缺时代的经济学: 探讨在能源不再是制约因素时,劳动、资本和价值的定义将如何演变。这可能导向一种基于信息和创造力的“非物质经济体”。 2. 推进与生存的平衡: 分析了超光速推进(如曲速理论或虫洞工程)所需的庞大能量与人类在现有行星上维持生态平衡所需的能量之间的竞争关系。能量的解放是否意味着必须加速对太阳系的放弃? 3. 伦理与“能量神话”的终结: 当能量获取变得近乎无限时,人类对自然的敬畏心是否会随之消失?本书以审慎的口吻结语,强调了技术上的无限性并不意味着伦理上的无约束性,并对未来文明的“可持续性”提出了新的定义——一种超越物理限制的、更深层次的和谐。 本书旨在为那些对技术前沿、文明演化和能源终极问题感兴趣的读者,提供一个既具严谨科学基础,又富于未来思辨深度的阅读体验。它描绘的不是一条平坦的进步之路,而是一系列充满物理学与工程学迷宫的挑战,只有跨越这些挑战,人类文明才能真正实现其长久的未来。

著者信息

作者簡介

尼克・傑利(Nick Jelley)


  牛津大學物理系名譽教授,同時也是該校林肯學院(Lincoln College)研究員。他所參與的薩德伯里微中子觀測站(Sudbury Neutrino Observatory,簡稱SNO)實驗獲得諾貝爾獎,他是該實驗計畫在英國的主持人,他還獲頒兩間物理研究所的獎項。最近,他開展針對發展中國家的太陽能進行研究。

  他的著作包括與約翰‧安德魯斯(John Andrews)合著的《能源科學》(Energy Science, 3rd edition, OUP, 2017)和《能源科學詞典》(A Dictionary of Energy Science, OUP,2017)。

譯者簡介

王惟芬


  臺大動物系、倫敦大學帝國理工學院科技醫療史碩士。日前在巴黎半工半讀,一邊於索邦法式文明課程修習法文,一邊翻譯寫作,偶爾還兼中文家教。曾經謀生處:中研院動物所與生物多樣性中心、葉子咖啡店、總統府、臺大海洋所與臺大醫學院。譯著以科普、科學史、藝術史、環境科學及傳記文學為主。

  聯絡信箱:eifen.wang@gmail.com
 

图书目录

第一章 什麼是再生能源?
第二章 為什麼我們需要再生能源?
第三章 生質能、太陽熱能和水力發電
第四章 風能
第五章 太陽光電
第六章 其他低碳科技
第七章 再生電力與儲能
第八章 脫碳潮和運輸
第九章 過渡到再生能源

 

图书序言

  • ISBN:9786267044537
  • 叢書系列:牛津通識課
  • 規格:平裝 / 232頁 / 14.8 x 20.9 x 1.5 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

评分

提到「新動能」,我就會聯想到創新與跨域整合。再生能源絕不只是發電廠的事情,它與智慧電表、物聯網、電動車的普及,以及城市規劃息息相關。我期望這本書能展現出再生能源如何成為驅動整個社會數位化和智慧化的核心力量。比如說,透過分散式發電(家家戶戶都有太陽能板),如何重塑電力市場的結構,讓消費者也能成為發電者(Prosumer)。這種去中心化的能源系統,對傳統的電力公司無疑是一種顛覆。我猜測作者群在探討未來時,一定會強調軟體和數據分析在優化能源使用上的關鍵作用。如果書的內容能讓讀者領悟到,再生能源的未來不只是關於「發多少電」,而是關於「如何更聰明地用電」,那就太成功了。這不僅是能源的更新,更是思維模式的革新,從單純的「生產」導向轉向高效的「管理」導向,這才是真正的未來動能所在。

评分

老實說,台灣社會對於「能源」的討論,常常很容易被簡化成政治口水,或是停留在非常表層的「非核家園」口號上。所以我非常期待這本國際級的通識課能提供一個更抽離、更客觀的分析框架。再生能源的發展,本質上是人類文明在面對氣候變遷挑戰時的一個大規模工程。我不禁好奇,牛津的學者們會如何定位這場轉型的時間軸?他們認為我們是處於黎明期、快速發展期,還是已經開始面臨技術瓶頸?此外,對於能源儲存,也就是電池技術的突破,書中會不會有深入的探討?畢竟太陽下山、風停下來時,電力如何維持穩定供應,是再生能源最大的痛點。如果書中能呈現全球在超級電網、長程儲能系統上的最新進展,那對於我們台灣規劃未來的能源藍圖,絕對是極具啟發性的。這不單是知識的補充,更像是提供了一張看清未來趨勢的航海圖。

评分

這本《牛津通識課02》光是書名就讓我覺得很有吸引力,「再生能源」這個主題在我們台灣社會討論度一直居高不下,尤其現在能源轉型的壓力這麼大,從政府到民間都在尋找更穩健、更永續的電力來源。我光是看到「尋找未來新動能」這幾個字,腦海裡就浮現出許多畫面,像是台南的太陽能板、離岸風電的巨大風機,還有我們生活中如何從能源消耗者的角色,轉變為更積極的參與者。這本書的作者群想必是從一個非常宏觀的視角切入,不只是講述技術層面,更應該會深入探討背後的經濟效益、政策挑戰,甚至是國際間的競爭態勢。台灣地狹人稠,要發展大規模的再生能源總是有很多土地利用上的衝突,我猜測書中一定會觸及到這些「兩難」的議題,畢竟每個選擇都有其代價,如何權衡才是真正的考驗。我很期待它能提供一些跳脫傳統框架的思維,畢竟過去幾十年我們對能源的依賴模式已經根深蒂固,要徹底翻轉並不容易,需要的不僅是技術創新,更需要全民的理解與支持。

评分

翻開任何一本牛津出版的通識讀物,那種紮實的學術底蘊和全球視野總是讓人非常信賴。我特別關注這類書籍如何處理複雜的社會議題,尤其在能源轉型這塊,絕對不是單純的「好」與「壞」可以劃分的。再生能源的推廣,牽涉到電網的穩定性、儲能技術的成熟度,以及最現實的——電費的負擔。我希望能看到書中能詳細分析不同再生能源(風力、太陽能、地熱、生質能)的優缺點,並且用數據佐證它們在不同地理條件下的適用性。對於台灣這個海島型經濟體來說,我們的風場條件優越,但同時也面臨颱風侵襲的風險,這些都會是書中極具參考價值的討論點。我還在想,作者會不會也帶到能源轉型過程中的「公正性」議題?也就是說,當我們追求綠色能源時,有沒有可能犧牲了某些弱勢族群的權益,比如土地徵收的爭議,或是傳統產業工人的轉型問題?如果能將這些社會脈絡也納入分析,那這本書的深度就遠超過一般的科普讀物了。

评分

閱讀這類國際教材,最大的樂趣就在於「對照」。我想看看當國際學界在討論再生能源時,他們的關注重點和我們在地媒體或學術界常談論的有哪些異同。例如,在歐洲,他們可能更聚焦於能源自主權的提升,以及如何擺脫對單一化石燃料供應國的依賴;但在我們亞洲,除了氣候變遷的壓力外,更深層次的動機可能還包含了區域經濟整合與技術領先的競賽。我猜這本書在分析時,應該會引用大量的國際案例,從德國的能源轉型困境,到冰島的全面地熱應用,再到新興國家如何平衡發展與減排。這種跨國界的比較,能讓我們更清晰地看到台灣在國際能源版圖中的位置,哪些是我們必須跟上,哪些是我們可以創新領先的領域。如果書中能包含對「綠色經濟」的探討,說明如何將能源轉型轉化為新的產業機會,那對許多關心職涯發展和產業升級的年輕讀者來說,價值就更高了。

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