技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（4.2-4.4）| 資水東流

解讀科學，洞察本質，戳穿忽悠，粉碎謠言

導讀

煙花爆炸的瞬間絢麗且美，但人眼看到的時候，爆炸已經接近尾聲。此文是我讀過的最發人深省的文章之一。地球文明已經進入一個關鍵點！在黑暗的宇宙森林中，行星上的化石能源是一根小火柴，如果能夠點燃，那麼將會獲得整個森林；如果不能，就會困死在地球上！

前期參見：

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（序） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（1.1） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（1.2） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（1.3） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（1.4.1-1.4.2） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（1.4.3-1.4.4） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（1.4.1-1.4.2） | 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（2.2）| 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（2.3-2.4）| 資水東流

技術大停滯——範式春夢外的陰影（3.1）| 資水東流

技術大停滯——範式春夢外的陰影（3.2.1-3.2.2）| 資水東流

技術大停滯——範式春夢中的地球工業文明（3.2.3-3.2.4）|資水東流

技術大停滯——範式春夢外的陰影（3.3）| 資水東流

技術大停滯——範式春夢外的陰影（4.1）| 資水東流

4.2 科技樹的主幹和分叉

按照生物學家的分類，世界上有六大類生物。前三種是微生物，後三種依次是菌類、植物和動物。億萬年來，這六大生物一直在「共生進化」，且彼此交叉、纏繞，形成姿態萬千的生態圈。

在凱文·凱利的《科技想要什麼》一書中，提出了一種新觀點：「技術元素」的演化過程，彷彿有自己的生命周期。從語言到符號、文本，再到印刷品、留聲機、電視；從犁鏵、刀斧，到水車、磨盤、唧筒，再到手工織機、蒸汽機、汽船和飛艇。「技術元素」已成為「第七個生命王國」。

技術元素——觀念有機體——的進化與基因有機體相似，差異很小。二者有很多共同的特性：兩種系統的進化都從簡單到複雜，從一般到個別，從統一到多元，從個體主義到互利共生，從低效到高效，從緩慢變化到更大的可進化性。科技有機體隨時間變化的過程符合一種與物種進化的系統樹相似的模式。

換句話說，可以把人類的科技知識結構比喻成一棵樹：科技樹。那麼，什麼才是科技樹的主幹？個人認為，最少在當前這個層次，有效能源的獲取、轉換、控制和利用是科技樹的主幹。

農業社會持續了（停滯）幾千年，如果單看農業社會，可能還看不出能源技術的至關重要性。但從蒸汽機開始，到內燃機，電動機，核反應堆，在這一過程中，整個世界逐漸融合成一個整體，人類文明開始大步前進，人口數量急劇增長，生活水平大幅提高，基礎設施一日千里。過去曾經難以想像的百萬人口大城市如雨後春筍般出現，千萬人口的城市也日益增多。從文明層次上講，人類社會的有序度在過去200多年裡飛速提高。這一切的背後，都是通過大幅引入負熵流（有效能源）來實現的。

所以說，有效能源的獲取，轉換，控制和利用是工業文明的核心。

很多人會憤憤不平地反駁道，媒體天天報導，現今的世界是信息社會，信息技術才是科技樹的主幹。的確，IT技術現在看上去紅紅火火，新概念、新名詞層出不窮。但很遺憾，IT技術只是科技樹的一個比較大的分叉，而且，很有可能是讓人類走入死胡同的一條分叉。

拿進化樹來對比一下。

在生物學中，用進化樹來表示物種之間的進化關係。生物分類學家和進化論者根據各類生物間的親緣關係的遠近，把各類生物安置在有分枝的樹狀的圖表上，簡明地表示生物的進化歷程和親緣關係。在進化樹上，昆蟲綱屬於節肢動物門，哺乳動物綱屬於脊椎動物亞門。

如果單純從種類數量和形態數量上比較，昆蟲毫無疑問佔據壓倒性優勢，昆蟲是地球上數量最多、最為成功的一類動物，種數佔地球上整個生物物種的一半以上，占動物總種數的四分之三。目前經科學描述的昆蟲種數已超過100萬種。從乾燥炎熱的沙漠，到冰天雪地的極地，它們在陸地上幾乎無所不在。【「從生理特點淺析昆蟲繁盛的原因」：http://blog.sciencenet.cn/blog-39377-224247.html】

另一方面，根據百度搜索結果，學界估計有5400種哺乳動物，相比昆蟲種類的數量，簡直是微乎其微。

昆蟲在進化的戰術上可以說是非常成功，衍生出龐大的種類數目，很多昆蟲特有的生物結構，確保昆蟲適應了陸地上的所有環境，形態更是千變萬化。

但從進化樹的整體而言，昆蟲無疑是失敗的。進化樹主幹上注重進化的核心——大腦，而分杈上講究種屬的生存率。一旦走上歧途，再多的繽紛斑駁也掩蓋不了一個蒼白的事實：昆蟲幾億年的演化，沒有導致智慧性物種的出現。比如，螞蟻和恐龍同時代，很早就過上了群居生活，但一億年來，螞蟻演化（不是進化）的結果還是螞蟻，而人類已經崛起。可以想像一下，沒有人類的大腦，鋪滿了昆蟲的地球在宇宙中又有何意義？

相對於可控核聚變等技術的挫折，過去40年，IT技術大爆發和大普及，導致摩爾定律變成了科技發展的代名詞。但請注意，歷史已經一再表明，文明生存效率的改進依賴的是能源技術的革命。IT技術的大部分創新屬於交流娛樂類，也許在文明不擴張的前提下能使人類更快樂，但建立在圖靈機上的虛擬世界永遠不可能重構真實世界。

4.3 永遠的50年和可控核聚變

2010年6月17日中國之聲報導, 中國能源網首席信息官韓曉平昨晚在接受中國之聲《新聞縱橫》值班編輯採訪時說：「不久前中國科學院工程熱物理所近80歲的蔡睿賢院士跟我們講，他說在他很小的時候，當時一些科學家就告訴他，50年後人類就可以使用可控核聚變，但是50年過去了，他告訴我們，他最近問這些科學家還需要多少年？這些科學家依然跟他說需要50年的時間。」

「永遠需要50年」，是關注可控核聚變人士的一個長久夢魘，而相關利益集團的噱頭則是接二連三的朝公眾潑冷水。

4.3.1 永動機之夢

在各個論壇發現一個現象，任何關於可控核聚變的報導，只要表面上看來有進展，立馬會引來熱烈的討論。如果進展是別國取得的，一般是祝賀人類文明進入新紀元，順便嘲諷石油國家馬上要完蛋。如果是中國獲得了突破，更不得了，滿屏的強國夢和屠日滅美。

之所以對可控核聚變如此關注，是因為人類亘古以來就有一個夢：永動機的夢。

在很早的時代，即使沒有對熱力學定律有所認識，大眾潛意識中都明白，萬事萬物的運行都需要動力。但所有動力都必須耗費一定的資源和金錢。某種意義上，大部分工業品的價格其實就是生產流通過程中能源凝固密度的反映。因此，如若有能自己動起來的機器，豈不美哉？王力雄在小說《永動機患者》中就寫了一個樸素且執著的農民，他就是要造永動機。他相信，永動機開轉之日，就是家鄉人民脫貧之時。

如果用比較專業點的話來說，文明的進步在於從外部引入負熵流，而工業革命的本質就是開發出更大規模的廉價負熵流，實現文明層次的質變。

人工核聚變是人類歷史上造出永動機的第三波努力。

第一波被熱力學第一定律否決了，能量不能無中生有。

第二波被熱力學第二定律否決了，能量不但講量，還要講質。

第三波就是人工核聚變這個准永動機，目前理論上似乎沒問題，不可控核聚變也實現了，所以人類孜孜以求。

在1973年之前，人類文明根本沒有考慮過能源方面的匱乏問題，因為技術的進展使得能源越來越多，越來越便宜。但阿拉伯石油禁運事件以及1979年的伊朗革命後，世界上多了一個詞：石油危機。工業文明的指數式擴展，使得石油和能源不再廉價，每次石油危機都會導致一次經濟危機。40多年來，人類想盡了一切辦法來擺脫這個魔咒，但進展不大。

前面已經討論過新能源的噱頭。常規能源中，首先看化石能源，即使是蘊藏量豐富的煤炭和天然氣，面對中國這個工業化新貴的饕餮胃口，也支撐不了長久，更不要說污染問題。而裂變核能，即使考慮到增值反應堆，地球資源也真心不多，不能徹底取代化石能源，而且核污染是殃及子孫數百代。

太陽能、地熱能、風能、潮汐能和裂變核能都還有一個致命缺點，無法方便地轉換為巨型動力！

科幻小說作家劉慈欣曾經抱怨，明明太陽系中有十萬個地球的資源，結果人類卻花費了數十倍航天經費的資源來保護一個地球的環境。事實是，誰都想開發太陽系，但要擺脫地球引力的束，化學燃料火箭卻昂貴得過分。

依照宇宙資源的分布和人類當前的科技程度，可控核聚變是人類跨越技術台階的不二選擇。一方面，地球和宇宙中聚變資源到處都是，如果能夠實現可控核聚變，人類獲得了幾乎無限的廉價負熵流，人類工業文明第一次能夠長久持續下去。否則的話，人類文明耗盡化學能資源後，無法維持現今的水平，更不要說向外拓展。另一方面，採用基於可控核聚變產生的高溫等離子體來推動宇宙飛船，理論上是可行的，開發太陽系不再是可望而不可及的夢想。

考慮到可控核聚變的美好前景，在過去的50多年中，可控核聚變雖然沒有取得任何實質性的進展，但世界各國和科技界始終不敢放棄其上的研究，因為人類承當不起這個後果。

4.3.2 可控核聚變的難產和噱頭

有一句老話：理想很美好，現實很殘酷。可控核聚變已經研究了50多年了，人類科研歷史上，可控核聚變的研發難度可以說是首屈一指。理論是沒有問題的，人工不可控核聚變——氫彈也早就實現了，自然界中也有核聚變——太陽的燃燒。但在地球上搞可控核聚變，真是達到幾乎讓人絕望的地步。

太陽

我初中時看報紙，說可控核聚變在20世紀末會實現。1999年時，說再過15年，可控核聚變會商用。到了2013年，在網上搜索，據《自然》雜誌報道，預計在2019年ITER核聚變裝置將完成建設，比預期的要晚1年。而第一次ITER氘－氚聚變試驗則計劃在2026年進行，比NIF要晚15年左右。至於商用化，2050年後再說吧。

在網上看到一位物理學博士如此評價可控核聚變：

二十年前剛大學畢業到美國留學，去普林斯頓大學的等離子研究中心，龐大的研究中心讓我激動得不能呼吸。二十年後再去，還是那個樣，什麼實質性進展都沒有。不知道花了多少億美元了。

難點在什麼地方？

除了太陽這樣的巨大天體靠自身引力來實現核聚變外，在地面上搞核聚變最麻煩的反應條件就是——需要瞬間上億度的高溫才能引起核聚變反應（過去幾十年的冷核聚變全部被證明是騙局，請見「瓶中的太陽」一書，是《科學》期刊一名記者寫的，寫盡了50年來可控核聚變的辛酸）。如此高的溫度是用傳統加熱方法所無法達到的。人類研製氫彈時，用原子彈作為雷管來引爆氫彈！即通過原子彈引爆得到達到核聚變反應的溫度，從而引起核聚變使得氫彈爆炸。但必須注意，氫彈是一鎚子買賣，不能用來發電。

把粒子加熱後，還有一個技術問題，幾億度的高溫下，用什麼容器來容納反應材料，約束微觀粒子把核聚變反應長時間持續下去？美國NIF走的技術路線是用激光來加熱，慣性約束，另外一條技術路線托卡馬克，採用磁場來約束。前看來，NIF的路線基本是死胡同一條，除了忽悠經費和用於核武器試驗外，不具備任何可實現意義。而托卡馬克面臨的問題也很多，包括雜質的處理，高溫等離子體的Great Disrupture，很多現在還沒有任何理論上的解決方案，更不要說技術實現。（本文第三版和第二版中的帖子中，很多網友對此有過極其精彩的討論,推薦大家看看。）

長時間的失敗和經費被砍的危險，逼得可控核聚變業界有意無意地配合新聞界編製一個接一個的噱頭。最近兩個報導在各大論壇很火，一個是國外的，一個是國內的。

「繼中國東方超環之後，美國NIF也首次實現輸出能量超出輸入能量」

http://bbs.tianya.cn/post-worldlook-897507-1.shtml

「中國核聚變裝置突破極限一億度高溫持續1000秒 七年後將開建實驗堆」

http://bbs.tianya.cn/post-worldlook-933852-1.shtml

看第一個報導，美國NIF首次實現輸出能量超出輸入能量。初看這個報導的時候，大吃一驚，難道真正的第三次工業革命要來了？仔細看了該報導，注意其中最核心的一句話：

「9月底，美國利弗莫爾國家實驗室的國家點火裝置（National IgnitionFacility）利用192束高能激光聚焦到氫燃料球上，創造高溫高壓以點燃核聚變反應。在試驗中，反應釋放出的能量超過了氫燃料球吸收的能量。」

嚴格來說，該實驗中心並沒有說謊，反應釋放的能量超過了氫燃料球吸收的能量。但所有的新聞報導都是歡呼：輸出能量大於輸入能量。

看似相似但稍有不同的概念，本質上卻是大相徑庭。請區分幾個概念：整體投入能量，氫燃料球吸收的能量，反應釋放的能量和外界獲得的能量。

後來托南大同學到吳健雄圖書館查詢11月最新出版的學術期刊，才明白這個新聞報導的噱頭所在。具體數據記不起來了，但下面比喻的數量級大致還是對的。

整體投入能量是1000，激光激發的X射線能量是1，這個X射線輻射能「1」被氫燃料球所吸收，引起微型規模核聚變，釋放出來的能力是2，但這個2外界根本無法獲取利用。所以真正的投入產出比是1000:0。

但為什麼新聞報導採用輸出能量大於輸入能量的標題，美國NIF中心卻保持沉默？

其實查查發表時間就能明白其中奧妙：

「美國核聚變國家點火裝置（NIF）首次實現輸出能量超出輸入能量」，原文作者： 更新時間： 2013-10-08 17:30 文章來源：觀察者網-中國關懷 全球視野

2013年10月初美國發生了什麼事？美國聯邦政府和議會因為債務問題和年度預算吵架，最終導致美國聯邦政府大部分機構關門。美國各個科研機構的經費被大砍特砍，比如NIH的經費大幅削減，導致很多生物科學家到國會山遊行抗議。NIF幾十年來搞核聚變，花了美國納稅人幾百億美元，基本沒有什麼大進展。在削減預算的背景下，如果不弄出個新聞，證明自己的工作有意義，NIF經費很大概率會被削減。

如果說新聞界在NIF的報導中採用的技巧是移花接木，那麼中國的那個報導就是信口雌黃，純粹以標題來忽悠人。大部分人都只看標題，不看實際內容，歡呼革命性突破。

實際情況是，標題內容是預期要取得的成果，根本不是現在取得的成果。可控核聚變在科研界以跳票而著稱，放衛星都快放了半個世紀了，說7年後要取得某某成果，只是索要經費的一種技巧，到時如果做不出來，隨便找個理由塞給政府部門就行了，反正這種事政府部門早就習以為常了，又不會當真。

4.4 理性思考：未來不一定會更好

很多網友對於筆者宣稱的負熵流危機是不屑一顧，認為是「羅馬俱樂部」的翻版。

1972年，「羅馬俱樂部」把成員的預言和推理過程寫成了一本書，名叫《增長的極限——馬俱樂部關於人類困境的報告》。他們預言，全球資源的枯竭將很快到來，煤炭只夠使用40年，石油只夠使用30年。除此之外，什麼臭氧空洞、貧富分化、水資源污染、全球變暖等等都將在短則二三十年、長則不到一百年內爆發，而且個個都是能斷送地球性命的絕症。

40多年過去了，人類文明馬照跑、舞照跳，昂首邁入21世紀，似乎沒有完蛋的跡象。「羅馬俱樂部」的預言看上去錯得離譜。那麼，到底錯在哪裡呢?

的運行有兩端：供給和需求。有學者對於其報告進行了梳理，發現該報告對於人類需求增長的大部分預測都是準確的。【四十年前預言不幸成真：人類文明要到頭了：http://news.mydrivers.com/1/371/371608.htm】

但供給方面的預言過於保守，以靜態的眼光看待資源問題。現在回過頭來看，二戰後的第三次科技革命當時正在如火如荼地進行，由於一系列新技術的產生,人類找到並開採了更多的礦產，而這些是羅馬俱樂部當年無法想像的。這方面的典型例子是頁岩油。藉助信息技術的威力，頁岩油的勘探和開採成本大幅下降，又逢新世紀中國需求推動石油價格高漲，美國2008年後不斷QE使得利率走低，頁岩油行業變得有利可圖，資本蜂擁而入，造成頁岩油產量大增。

由於預言落空，羅馬俱樂部上個世紀末就成了很多經濟學家的嘲諷對象。21世紀初的時候，「知識經濟」這個概念風靡一時，似乎人類找到了一條永恆增長之路。

40年前，羅馬俱樂部低估了技術的進步，進入新世紀後，人類又高估了技術的進步。這方面的典型例子就是2008年的金融危機。

現在說次貸危機是金融危機的導火索，那次貸危機又是什麼引起的？正統的解釋是把貸款給了沒能力買房的人。那麼，銀行為什麼願意給貸？窮人為什麼想到去貸款？原因很簡單，之前20多年的IT技術革命和與之而來的長期經濟增長，給了整個美國社會一個感覺：技術永恆進步，經濟永恆增長，未來會比現在好。因此，現在貸款錯不了，未來肯定能還錢。買房的人多了，房價自然上漲，這又反過來讓先貸款的人慶幸自己投資成功。但沒有想到的是，中國的工業化造成新世紀的石油價格高漲，美國去工業化後又找不到新的增長點，高通貨膨脹和高利率造成房貸泡沫破裂，進而造成2008年的金融危機。

2008年後，全世界出台了不少刺激政策。雖然美國的低利率造成頁岩油產量大增，但高石油價格一直維持到2014年中期，直到歐債危機爆發，加上中國經濟急劇放緩，石油價格才被拉下來。必須指出的是，現在的低石油價格只是針對前幾年而言，如果和上世紀90年代末相比，現在仍然是高價（扣除通貨膨脹影響後），因為頁岩油等新型燃料的勘探開採需要高油價支撐。人類已經把容易開採的石油都開採了，新型地質條件的勘探是非常昂貴的遊戲，新型油田的開採建設是周期長投資巨大的差事，相比頁岩油，其它油源更難開採。這意味著從長期來看，儘管間或有波動，高油價時代會永久持續下去。

本文前面介紹了人類面臨的技術窘境，第三次技術革命差不多到了尾聲，技術的進步節奏已經明顯慢了下來。因此，羅馬俱樂部的悲觀預言並沒有被徹底解除，所謂的技術大爆炸更是一個噱頭，是科技利益集團誤導大眾的結果。許多與筆者爭辯的網友，在現實和網路上，都把技術進步看成是很簡單的事情。比如說，某位網友曾經說：人類怎麼可能困在太陽系內，曲率引擎一旦實現，馬上可以跑遍全銀河系。曲率引擎這個科幻小說中的概念，還沒有任何理論基礎，在很多人的思維中，似乎已經是觸手可及。可事實卻很殘酷，人類航天推進速度已經快50年沒有任何稍大的進展。

如果說，個人思維太飛揚只是耽誤個人，但整個文明都這樣，後果就不堪設想。進入新世紀後，新能源上的一系列挫折已經在預示，未來很長一段時間內，高價格的化石能源依然是主流。文明的有序建立在廉價負熵流上，整個人類社會可能會經歷一段痛苦的調整歷程，確保能源消費步伐慢下來，才能達到可接受的平衡態。美國的低增長，歐洲和日本的貨幣貶值，中國的新常態，都是調整的一部分。

工業社會的人民，請祈禱印度、拉美、伊斯蘭世界和非洲永遠不要工業化，否則，平衡態在未來會被一次次地打破和重建！低熵體會越來越難以維持。

背景簡介：本文是資水東流博士的作品《技術大停滯》的第三版《範式春夢中的地球工業文明：低熵體的困境和下一級技術台階》，原發於新浪博客（範式春夢中的地球工業文明：低熵體的困境和下一級技術台階（技術大停滯的第三版）_資水東流_新浪博客和技術大停滯第三版（由於博客字數限制，新開一文繼續連載中）_資水東流_新浪博客），作者授權風雲之聲發布。全文87000字，風雲之聲分為多期連載。你不需要同意作者的所有觀點，事實上許多觀點也都可以商榷。但作者提出的基本問題是真實存在的，事關人類的生死存亡，你一經思考就會深深印入腦海，縈繞於心。對於關心人類命運的讀者，這是一篇不可不讀的文章。

責任編輯：郭尖尖

附：全文目錄如下

　前言

1 文明和技術

1.1 範式粗談

1.2 人類文明所經歷的範式轉換

1.3 範式牢籠

1.4 科學和技術之間存在的鴻溝

1.4.1 科學的本質

1.4.2 技術的核心

1.4.3 從瓦特談起：蒸汽機引發的正反饋

1.4.4 需求不是救命稻草

1.5 科技利益集團

2 科技利益集團鼓吹的範式春夢：所謂的技術大爆炸

2.1 渲染和洗腦

2.2 論文和專利：天文數字後的荒謬

2.3 比特世界和真實世界

2.4 部分和整體

3 範式春夢外的陰影

3.1 人類面臨的技術窘境

3.1.1 能源轉換技術的停滯

3.1.2 新能源的窘境

3.1.3 農業，醫療和生物技術

3.1.4 信息技術深度上的麻煩

3.1.5 其它方面的技術

3.2 眾多的技術噱頭

3.2.1 早早敗落的太陽能/光伏噱頭

3.2.2 經久不衰的人工智慧大噱頭

3.2.3 神乎其神的量子計算機噱頭

3.2.4 牛逼哄哄的納米材料噱頭

3.2.5 近年來的新噱頭

3.3 博士民工和生物技術的挫折

3.3.1 生物噱頭的緣起和影響

3.3.2 研究範式和問題

4 低熵體的困境和所面臨的技術台階

4.1 從熱力學第二定律談起

4.1.1 《道德經》的智慧

4.1.2 負熵流和文明層次的躍進

4.2 科技樹的主幹和分叉

4.3 永遠的50年和可控核聚變

4.3.1 永動機之夢

4.3.2 可控核聚變的難產和噱頭　

4.4 冷靜思考:未來不一定會更好

5 台階前的坑：人類社會的宿命

5.1 耗散結構理論的社會學意義

5.2 大競爭環境的消失

5.3 被全球化抹掉的差異性和人類社會的熱力學平衡

5.4 老齡化自鎖

5.5 如何填坑？　　

6 台階的本質：複雜度魔鬼

6.1 何謂複雜度

6.2 紛繁世界背後的兩條規則：適者生存和資本回報預期

6.3技術進步和技術革命：複雜度的變遷

6.3.1 運輸/動力系統的演進例子

6.3.2 技術革命的特點和複雜度的變化

6.3.3 正在面臨的高複雜度科學魔鬼

6.3.4 源自技術根底的困境

6.4 高複雜度帶來的諸多惡果（more is different)

6.4.1 吾知也有涯和生死競賽

6.4.2 維護成本

6.4.3 來自社會的負反饋

6.5 簡單的數學推導

7 寂靜星空所隱含的恐怖前景

7.1 大寂靜和費米悖論

7.2 細思恐極的三種情景

7.3 宇宙大篩子

7.4 一根小火柴

8 反思和總結

8.1 復活節島的悲劇

8.2 冷靜不代表悲觀

8.3 研發需要範式革命

8.3.1 從中心極限定理和大數定律說起

8.3.2 現行科研體制的弊端

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