人類利用能源的發(fā)展歷史知多少？

一、從普羅米修斯盜火到燧人氏鉆木取火

無論是在古希臘神話的普羅米修斯盜火的傳奇中，還是在早期人類對火的發(fā)現(xiàn)的過程中。火的發(fā)現(xiàn)和利用無疑都是人類文化演化的轉(zhuǎn)折點。在普羅米修斯的神話中，他盜取了太陽神阿波羅的火種送予人類，為人類驅(qū)趕了黑暗和寒冷，給他們帶來光明和溫暖。

而在早期人類社會中，對火的使用對人類文化演化有非同尋常的重要意義?；鸬氖褂昧钊祟惻胫笫澄铮募訜徇^的食物中攝取蛋白質(zhì)和碳水化合物?；鹩痔峁嘏?，使人類在寒冷的夜間以及寒冷的氣候中活動。火提供了天然光源外的另一選擇，也給予人類抵御外來食肉動物的入侵的能力。

人類從發(fā)現(xiàn)火到利用火，這中間是有個過程的。最初，我們的祖先對自然界因雷電或者其他原因引發(fā)的熊熊燃燒的火是無知的，甚至可以說是恐懼的。但當(dāng)我們的祖先從野火燃燒過的地方撿到并食用了被火燒過的野獸、野菜和野果等，他們發(fā)現(xiàn)了這樣的食物不僅容易咀嚼、口感更好，而且不容易導(dǎo)致生病。于是我們的祖先漸漸地敢于接近火了。同時，他們也發(fā)現(xiàn)了火發(fā)出的光亮和產(chǎn)生的熱能可以幫助他們抵御寒冷，防范野獸的侵襲。

我們的祖先將自然火用火把點燃之后帶回居住的洞穴，居住在附近的人再到這里借火，這樣的火稱為火種。人們?nèi)』鼗鸱N之后要細心照料，以防火種熄滅或者造成火災(zāi)。但當(dāng)時人們對火的利用還處于比較被動的狀態(tài)，因為一旦火種熄滅，人們可能就要到很遠的地方去借火或者找火。但是這樣相當(dāng)不方便，于是人類根據(jù)自身的經(jīng)驗試著去造火，在不斷嘗試的過程之中，人類逐漸掌握了用石塊敲擊、摩擦取火的方法，后來人類發(fā)現(xiàn)了一旦在木材上以較快的速度鉆孔時，會有火花產(chǎn)生的現(xiàn)象，從而進一步發(fā)明了鉆木取火的方法。

中國古代有燧人氏鉆木取火。其實燧人氏未必確有其人，只是由于這種方法的發(fā)明，給人類利用火帶來了極大的方便，人類為了紀(jì)念這一偉大創(chuàng)舉，于是便創(chuàng)造了燧人氏鉆木取火的傳說?？傊鸬陌l(fā)現(xiàn)和利用是人類第一次支配了一種自然力量，從刀耕火種的原始農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)，到燒制陶器、冶煉銅器等都離不開火的發(fā)現(xiàn)和利用?；鸬陌l(fā)現(xiàn)和利用對人類生產(chǎn)力和社會的進步起到了極大的作用。

柴薪是人類第一代主體能源。人類學(xué)會用火之后，首先用樹枝、雜草等作為燃料，用于燃燒煮食和取暖?；疬€給人類以光亮，使人能在夜間活動?；疬€可以煅燒礦石、冶煉金屬、制造工具。恩格斯在評價火的作用時說：“磨擦生火第一次使人支配了一種自然力，從而最終把人同動物分開。”

幾十萬年以前人類學(xué)會了用火，在漫長的歲月里，一直以柴草為生活能量的主要來源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來逐漸學(xué)會將畜力、風(fēng)力、水力等自然動力用于生產(chǎn)和交通運輸。這種初級形式的能源利用直到19世紀(jì)中期都沒有太大突破。在1860年的世界能源消費結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費總量的73.8%。

二、歷史悠久而具有無限前景的水能、風(fēng)能

利用從能量的角度來看，流動的水和空氣都能做功，具有機械能。大自然中的流動的水和拂過的風(fēng)是取之不盡用之不竭的天然能源，并且人類在很早以前就開始利用水能和風(fēng)能來滿足人類對能源的需求。

人類利用水能的歷史相當(dāng)?shù)挠凭?，而我們中國也是世界上最早利用水能的國家之一。早?900多年前，智慧的中國古代人民就發(fā)明了木制的水輪，讓流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動，從而將流動的水的機械能轉(zhuǎn)化成水輪的動能，進一步帶動其他的裝置，完成汲水、磨粉、碾谷、灌溉、排澇等等工作。我國宋代的科學(xué)家宋應(yīng)星的著作《天工開物》中，就詳細地記載了古代人民對水能的利用。

至于風(fēng)能的利用，那就更早了。在蒸汽機發(fā)明之前，風(fēng)能曾經(jīng)作為重要的動力，用于船舶航行、農(nóng)田灌溉、排水磨面等。最早的利用方式是“風(fēng)帆行舟”，埃及被認為是可能是最早利用風(fēng)能的國家，幾千年之前，古埃及人的風(fēng)帆船就在尼羅河上航行。我國也是最早使用帆船和風(fēng)車的國家之一，唐代的詩仙李白詩云：“乘風(fēng)破浪會有時，直掛云帆濟滄海”，可見唐代時風(fēng)帆船廣泛地應(yīng)用于江河航行。至于風(fēng)帆船最輝煌的時期則要數(shù)中國的明代，明朝時三寶太監(jiān)鄭和七下西洋，遠揚國威，成熟的風(fēng)帆船制造技術(shù)功不可沒。明朝以后，風(fēng)車在中國得到了廣泛的利用，宋應(yīng)星的《天工開物》一書中記載有：“揚郡以風(fēng)帆數(shù)扇，俟風(fēng)轉(zhuǎn)車，風(fēng)息則止”，這就是對風(fēng)車比較完整的一個描述。16世紀(jì)的時候，荷蘭人利用風(fēng)車排水，與海爭地，在低洼的海灘地上發(fā)展，逐漸成為一個經(jīng)濟相當(dāng)發(fā)達的國家。當(dāng)今的荷蘭人將風(fēng)車視為國寶，而在北歐國家保留的那些荷蘭式的風(fēng)車已成為了人類利用風(fēng)能的歷史見證。

在蒸汽機出現(xiàn)之前，水力機械和風(fēng)力機械都是重要的動力機械，其后隨著煤、石油、天然氣的大規(guī)模開采和廉價電力的獲得，曾經(jīng)被廣泛使用的風(fēng)力、水力機械，由于成本高、效率低、使用不方便等原因，逐漸失去主流地位。

但是，水能、風(fēng)能作為大自然中取之不盡、儲量充沛的可持續(xù)能源，在一度被冷落之后卻又煥發(fā)了新的生機。19世紀(jì)末，丹麥人首先研發(fā)了風(fēng)力發(fā)電機，建成了世界上第一座風(fēng)力發(fā)電站。風(fēng)力發(fā)電站在解決無電農(nóng)牧區(qū)人民的用電問題方面起到了非常重要的作用，特別是在20世紀(jì)70年代之后，利用風(fēng)力更進入了一個蓬勃發(fā)展的階段，在世界不同地區(qū)中建立了許多的風(fēng)力發(fā)電站。至于利用水能的水力發(fā)電站更是遍布全世界各個蘊藏豐富水資源的地區(qū)，為人類提供著大量的清潔、可持續(xù)能源?？梢灶A(yù)見的是，水能、風(fēng)能作為作為儲量極其豐富、清潔無污染的自然能源，必將會有進一步的發(fā)展，成為多能源結(jié)構(gòu)的一個重要組成部分。

三、從遠古的生命到現(xiàn)代的化石燃料

化石燃料也稱為礦石燃料，其包括的天然資源為煤炭、石油以及天然氣等。這些資源都是埋藏在地下和海洋下的不能再生的燃料資源。

煤炭時代2000多年以前人類就知道煤炭可以作為燃料。公元前500年我國古人就發(fā)現(xiàn)了“黑石頭”（煤），用煤作燃料已有1000多年的歷史。14世紀(jì)的中國、17世紀(jì)的英國采煤業(yè)都已相當(dāng)發(fā)達，但煤炭長期未能在世界能源消費結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

18世紀(jì)70年代，英國的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機。蒸汽機的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。

17世紀(jì)中葉，由于煤炭生產(chǎn)和使用技術(shù)日趨成熟，人類能源消費逐步由煤炭代替木炭。煤氣燈的使用，蒸汽機的發(fā)明，使煤炭一躍成為第二代主體能源，并開創(chuàng)了18世紀(jì)的工業(yè)文明。以煤炭作燃料的蒸汽機，使紡織、冶金、采礦、機械加工等工業(yè)獲得迅速發(fā)展。同時，蒸汽機車、輪船的出現(xiàn)，使交通運輸業(yè)得到巨大進步。

19世紀(jì)以來，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使得由蒸汽輪機作動力的發(fā)電機開始出現(xiàn)，煤炭作為一次能源被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的二次能源―電能。

石油時代人類很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書》、《夢溪筆談》有描述。公元前250年，中國人就首先發(fā)現(xiàn)石油是一種可燃的液體。

自1782年瑞士人發(fā)明煤油燈到1853年全球普遍使用，石油所發(fā)揮的功能幾乎全是照明。1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，石油工業(yè)由此發(fā)端。19世紀(jì)末，人們發(fā)明了以汽油和柴油為燃料的內(nèi)燃機。福特研制成功了第一輛汽車。此后，汽車、飛機、柴油機輪船、內(nèi)燃機車、石油發(fā)電等將人類飛速推進到現(xiàn)代文明時代。石油以及天然氣的開采與消費開始大幅度增加，并以每年2億噸的速度持續(xù)增長。雖然經(jīng)歷了多次石油危機，石油價格高漲，但石油的消費量卻不見有絲毫減少的趨勢。現(xiàn)已成為第三代主體能源。世界進入了“石油時代”。

1886年德國人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車，進入大規(guī)模使用石油的汽車時代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費結(jié)構(gòu)中，石油首次超過煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達到54%，相當(dāng)于煤炭的3倍。

天然氣天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、和巖石圈中各種自然過程形成的氣體（包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤層氣和生物生成氣等）。

人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。在石油地質(zhì)學(xué)中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體。

2020年5月6日，中國石油西南油氣田公司對外披露，近日發(fā)現(xiàn)了一條富含天然氣的新區(qū)帶，預(yù)計潛在資源量超萬億立方米。

天然氣的主要成分是甲烷有少量的乙烷和丙烷。是一種優(yōu)質(zhì)能源?，F(xiàn)已起到越來越重要的作用。

化石燃料已經(jīng)成為了現(xiàn)代社會生活中不可或缺的一部分。然而隨之而來的對環(huán)境的影響也是我們?nèi)祟惒豢梢院鲆暤摹Ｈ祟愒诎l(fā)現(xiàn)了化石燃料之后，需要加以開采并且進行加工，才能使之被人類利用。而開采過程中對環(huán)境影響最典型的就是煤炭的開采。據(jù)不完全統(tǒng)計，迄今為止平均每開采一萬噸煤炭會造成農(nóng)田0.2公頃，在開采的同時還會對地下水造成污染，除此之外，開采時所釋放的甲烷等氣體以及粉塵在相當(dāng)?shù)某潭壬掀茐牧丝諝猸h(huán)境。在化石燃料的利用過程中，化石燃料中的碳轉(zhuǎn)變成二氧化碳進入大氣，使大氣中的二氧化碳濃度增大，造成了所謂的溫室效應(yīng)。而溫室效應(yīng)作為當(dāng)代環(huán)境的一個重大問題，隨之而來的是全球氣候變暖、冰川融化、海平面上升、生物種類的滅絕等等環(huán)境問題，同時由于化石燃料的大量使用，產(chǎn)生的硫氧化物和氮氧化物，經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，形成了硫酸或者硝酸，進一步形成了酸雨，腐蝕建筑物、危害農(nóng)田，對環(huán)境也造成了很大的影響。

由于這些原因，人類應(yīng)該學(xué)會減少化石燃料的使用，而開發(fā)太陽能、電能、水能、風(fēng)能等可持續(xù)、無污染的環(huán)保能源勢在必行，能源危機的緩解和解決也理所應(yīng)當(dāng)從這方面去著手。

四、改變?nèi)祟惿畹娜f能電力

電能作為一種二次能源，便于從多種途徑獲得，如水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電、太陽能發(fā)電及其他各種新能源發(fā)電等，同時又便于轉(zhuǎn)換為其他能量形式以滿足社會生產(chǎn)和生活的種種需要，如電動力、電熱、電化學(xué)能、電光源等。與其他能源相比，電能在生產(chǎn)、傳送、使用中更易于調(diào)控。這一系列優(yōu)點，使電能成為最理想的二次能源，格外受到人們關(guān)注。

電能的開發(fā)及其廣泛應(yīng)用成為繼蒸汽機的發(fā)明之后，近代史上第二次技術(shù)革命的核心內(nèi)容。20世紀(jì)出現(xiàn)的大電力系統(tǒng)構(gòu)成工業(yè)社會傳輸能量的大動脈；以電磁為載體的信息與控制系統(tǒng)則組成了現(xiàn)代社會的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。各種新興電工材料的開發(fā)、應(yīng)用，豐富了現(xiàn)代材料科學(xué)的內(nèi)容。物質(zhì)世界統(tǒng)一性的認識、近代物理學(xué)的誕生以及系統(tǒng)控制論的發(fā)展等，都直接或間接地受到電工發(fā)展的影響。同時，各相鄰學(xué)科的成就也不斷促進電工向更高的層次發(fā)展。因此，電工發(fā)展水平是衡量社會現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志，是推動社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展，促進社會文明的有力杠桿。

自19世紀(jì)80年代開始應(yīng)用電能以后，幾乎所有社會生產(chǎn)的技術(shù)部門以及人民生活，都逐步轉(zhuǎn)移到這一嶄新的技術(shù)基礎(chǔ)上，極大地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展 ，改變了人類的社會生活方式，使20世紀(jì)以“電世紀(jì)”載入史冊。

電能照明給人類的便捷和好處最顯著，它消除了黑夜對人類生活和生產(chǎn)勞動的限制，大大延長了人類用于創(chuàng)造財富的勞動時間，改善了勞動條件，豐富了人們的生活。這同時為電能的應(yīng)用奠定了最廣泛的社會基礎(chǔ)，成為推動電能生產(chǎn)的強大動力。

電傳動是范圍最廣、形式最多的電能應(yīng)用領(lǐng)域，電動機作為最重要的動力源，從根本上改變了19世紀(jì)以蒸汽動力為基礎(chǔ)的初級工業(yè)化的面貌。電熱、電化學(xué)、電物理的發(fā)展，開辟了一個又一個新的工業(yè)部門和科研領(lǐng)域。總之，電的應(yīng)用不僅影響到物質(zhì)生產(chǎn)的各個側(cè)面，也越來越廣地滲透到人類生活的各個層面。電氣化已在某種程度上成為現(xiàn)代化的同義語 ，同時它也已成為衡量我們?nèi)祟惿鐣镔|(zhì)文明發(fā)展水平的重要標(biāo)志。

五、愛因斯坦與原子核能的利用

原子核能指的是原子核發(fā)生變化時釋放的能量。如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。1905年，偉大的物理學(xué)家愛因斯坦提出一個令人難以置信的理論：物質(zhì)的質(zhì)量和能量可以互相轉(zhuǎn)化，即質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化成能量，能量可以轉(zhuǎn)化成質(zhì)量。他指出，任何具有質(zhì)量的物體，都貯存著看不見的內(nèi)能，而且這個由質(zhì)量貯存起來的能量大到令人難以想象的程度。

在20世紀(jì)30年代，人們開始了從原子核獲得能量的研究，40年代建成核反應(yīng)堆，50年代建成核電站，以后核能開發(fā)技術(shù)日趨成熟。

1942年美國建立世界上第一座核反應(yīng)堆。

1954年前蘇聯(lián)建成世界第一座發(fā)電的反應(yīng)堆并正式啟用。

1956年美國的核電站投入運行。

核能利用迅速發(fā)展起來，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。由于受石油危機的影響，核能利用在20世紀(jì)80年代發(fā)展最快，據(jù)統(tǒng)計，1980年至1985年世界核能消費量增長了90%，而前蘇聯(lián)竟然增長了121%。截至2007年12月，全世界正在運行中的反應(yīng)堆有439 座, 相比2002年的444座微量下降，但發(fā)電能力穩(wěn)步上升，總發(fā)電量達到 37117GW，全世界核電供應(yīng)已經(jīng)達到總供電量的16 %，許多國家達到總供電量的1/ 3。