哪种替代能源将引领我们进入未来？

当我在2004年首次提出社会能源的话题时，我第一次意识到我们的能源未来并不存在，因此继续探索替代方案，以判断各种方案的可行性和潜在陷阱。我在《数学》一文中回顾了自己的步骤，揭示了不同能源可能产生的影响程度以及所涉及的实际复杂性。我的故事的恐怖版本，《托尔金》：办法是闭嘴。

好吧，我有点夸大其词了。好消息是，确实存在能量流和能源，这些能量和能源可以被认为是丰富的或至少有效的。但是，许多替代方法代表了发电的方式，仅适用于我们目前能源需求的三分之一。因此，眼前的威胁是短期内液体燃料的紧缩，我们将在十年内全球石油开始下降时看到。

在这篇文章中，我将回顾在表征化石燃料的各种替代品之后我们所汲取的教训。对于到目前为止尚未得到解决的能源替代方案，仍需要进行一些整理，但从总体上讲，《数学是否即将转向解决我们现在能做什么？》一书中内容的性质。从某种意义上讲，到目前为止，一个常见的线程是：“说起来容易做起来难”或“不要指望这种技术可以节省我们的培根。”Ive关闭了所有出口，以吸引您的注意。装好了。好吧，出口真的没有关闭：它们的敞开程度不如让我感到沾沾自喜。因此，现在就开始寻找一种安全而令人满意的方式来解决问题的方法。

摘要矩阵

几周前，我将对化石燃料替代品的评估整理成一个评分矩阵，以一目了然地了解每种选择的优缺点。从这次练习中我们看到，大多数替代品都以一种或另一种方式替代了化石燃料（尽管在二氧化碳排放方面更为出色）。我们还看到运输将是困难的部分。这是矩阵的重复。请参阅该帖子以获取详细信息和评论，或单击此处获取对色盲友好的版本。

我最大的惊喜

摘要帖子后的大量评论突显了对我来说是意料之外的事情。尽管我的主要信息是替代品无法像化石燃料那样获得人们熟悉的好处，而且运输难度特别大，但我似乎在黄蜂的巢穴中排名远低于太阳能。我看到许多评论都在争论核能比太阳能具有优势。我从不欣赏明显的竞争。所以这很有趣。我公认的过于简单的排名方案似乎使核发烧友不胜其烦，无法欣赏更大的分数。可以肯定的是，这种趋势会扩展到各行各业的爱好者，并且想象一下，如果我将排名倒置，太阳能爱好者就会大摇大摆。

在某种程度上，这让我感到担忧。如果我们将替代能源视为竞争，我们可能都会输掉。让我们与化石燃料而不是彼此作斗争；开始改变我们的未来；让我们大声疾呼，为我们所有可行的替代方法提供资金，每种方法都具有独特的优势（是的，也有劣势）。

您最近的出口可能在您身后

我们如何应对迫在眉睫的能源困境？

想像一下自己乘坐喷气式客机。机长宣布飞机将要紧急着陆（有关用化石燃料用尽的事情），但飞机应该平稳滑降到下面的平坦大草原上。专业的空姐冷静地解释出口门和滑道的工作原理。在您的“算命”头脑中快速计算出，八个正常运行的出口和200名乘客意味着每个出口25名乘客，如果乘客每两秒钟可以下车一次，则在一分钟内完全外出。不错。

对出口的了解使您安心。如果着陆确实顺利，那就没问题。但是，如果与地面的会面突然发生，那么在坠机前的平静秩序期间看来是好的选择似乎不再可行。左侧的前门已楔入并且无法使用。对面的门立即在外面起火。您无法透过烟气清楚地看到这两个门前面的门是否可行，但是朝着这个方向的慌乱声音预示着不好。鉴于您在该方向上听到的各种叫喊声，似乎在后面的那扇门附近肯定有一些门在起作用。但是，人的压力和您目睹的各种愚蠢的决定使事情变得复杂（为什么那个白痴想带他的手提箱？！-皮带被绑在座椅臂上，导致过道阻塞）。

类比从来都不是完美的，这是过分激烈的一面。显然，这里的“出口”是太阳能，风能，核裂变，水力发电，地热，生物燃料，海浪，潮汐等。事实上，我们可以为替代能源起很多名字，这使某些人感到宽慰，以至于他们跳过了预防措施。在需要时保证这些出口的可行性。确实，对于这个问题，纯粹的数目足以满足太阳，裂变（特别是从th中繁殖），海洋热和核聚变的需求。

然而，数字只是故事的一部分。最重要的是一层实用性。如果我们需要大规模营救时，聚变在技术上不可行，我不在乎普通水中含有多少氘。太阳能和风能是断断续续的，需要我们似乎没有足够规模的存储解决方案（一厢情愿的想法表明它们可能在规模上相互补充）。一连串的实际/后勤障碍阻碍了海洋热。下一代核裂变推动力是最有前途的推动力之一，但今天还没有到位。在证明其有效和经济之前，智慧表明我们不能肯定这一点。毕竟，我们仍然需要的能量类型（运输）和最容易制造的能量类型（电力）不匹配。

当石油下降的高峰期和每年的产量下降百分之几时，经济冲击和全球反应将是巨大的，我们将争先恐后地寻找退出的机会，直到那时，才意识到没有什么比过去看起来容易的盈余，并且所有新的基础设施建设都需要短缺的能源（能源陷阱）。确实，一种形式的能源短缺并不意味着所有类型的能源短缺。例如，液体燃料短缺不会直接转化为电力短缺。但实际上，现代社会的每个方面都要求我们的运输能力保持完整。没有这些，几乎所有事情都会变得艰难。

同样，肾脏衰竭不会直接影响手或腿的功能，但您不太可能在花园里发现有人患有肾脏衰竭，从而使杂草生猛。系统性衰竭是一个棘手的问题。

就像在飞机上一样，最近的出口可能在我们身后：这意味着我们可能会考虑一种更简单的生活方式，这种生活方式可能会向后退。

保守主义和不对称风险

我会在政治上透露我是自由和保守同情的注册独立人士，曾投票支持整个政治领域的总统候选人。但是当我说保守的时候，我的意思是传统意义上的-不是按照今天对该术语的意识形态定义。对我而言，保守主义意味着对我们的未来采取低风险的方法：不要将当今世代的不确定性赌在今天的不确定性上。对我来说，保守主义意味着节约资源，节约能源，平衡预算（在我的书中提高税收当然是可行的选择），并为未来制定了周密的计划，这也承认了不确定性。我很想制作一个保险杠贴纸，问在意识形态上是确定的保守派：“你最近为我保守了什么？”但是，可惜，我开卡车的努力不足以使我付出宝贵的时间。

我还发现科学将传统的保守主义带入了实践者手中：我们不敢发表未经认真研究，实验确认，可重复性等支持的野蛮主张。它不是一个完美的机构，但是，“圣牛”，它的表现出奇地好鉴于不完美的人类是一切的背后！

因此，我倾向于抗拒未来能源技术的“ ho声”作为我们的救赎，这反映了这种保守主义。想象一下，我发表以下声明：

“不久的将来会带来巨大的资源挑战，我认为没有明显的解决方案。除非我们对这个问题投入前所未有的关注，否则我们将冒着过度努力，崩溃和失去我们如此努力获得的所有知识的风险。”

有人反对：

“这种观点是不合理的。在非常规化石燃料，th，太阳能，空间资源，最终融合以及其他构想方面，我们有很多可行的选择。并且不要忘记人的大脑：一种取之不尽的资源。好吧，只要价格合适，就总是想出办法解决问题，未来的前景将比您想象的还要令人惊奇。您只需要像马尔萨斯一样成为自己的笑柄。”

好的。我对这种反应并不陌生，经常出现在《数学评论》中。首先，我坚信马尔萨斯将最终被证明正确，那就是增长与有限的资源冲突，因此增长必须停止。他的时机不对，因为他没有看到化石燃料的到来，同样有可能被指责为我没有看到下一波巨大的能源浪潮会冲刷我们，并从我们下面“踢下阶梯”化石燃料—这是一个令人信服的概念， 为了确定。但是，仅数学和热力学论据就预示了有限系统中增长的终结。科学家不会不同意。第一篇“数学知识”帖子解决了这个问题。局限于地球，我们在2％的能量增长轨迹上沸腾了400多年。

就是说，在近期内（本世纪），我可能非常愚蠢地担心我们当前轨迹上的能源未来。我们可能会以平稳，及时的方式开发出适合化石燃料的替代品（如果我可以忽略这样一个事实，即我们似乎无法照顾沙鼠，而又渴望养小马）。

所以这件事。如果我担心担心错了怎么办？还是我想象中的批评家错了怎么办？哪个更糟？如果我主张采取克制的态度，并谨慎地过渡到可能更低能耗的未来，而最终我被证明对我们所面临的限制是错误的，那么损害将是什么呢？在这种情况下，我们将系统稳定到了近似可持续性的水平。如果以后再知道我们有更多可用资源，则可以选择花费大量时间使用它们，或者少量使用它们，或者忽略它们。但是我们从稳定的立场出发。另一方面，如果批评家说服我们未来是向上，向上，向上，并且我们不认真对待资源限制，那么他们的错是灾难性的，因为我们会过度投入，过度扩张，努力达到资源限制并运行严重的社会崩溃风险。

这是一个经典的不对称风险问题。当我说我很高兴对我们的困境的严重性犯错时，请相信我。而且，如果我认为我所描绘的场景发生的可能性不到1％，那么我可以同意解雇并找到其他方法来度过我的时间。我碰巧发现失败的可能性远高于此。如果为真，那么出于审慎的考虑，我们必须假设追求常规经营不会阻止崩溃，即使这种观点最终被理解为反应过度。出于类似的原因，尽管灾难几率很小，我们还是为房屋购买了火灾保险和洪水保险。

我最令人信服的经验证据之一是，我们有遭受崩溃的危险，这是我遇到的大多数人无法接受崩溃的严重可能性。实际上，我通常觉得自己很愚蠢，甚至暗示我很少在随意的互动中把它“摆在外面”，即使与对话相关。通常，时间不允许传递广泛的背景，而这种背景对于使这种声明具有可信度是必要的。看看我在《做数学》中吐出了多少个词（约100,000个）来证明我的担忧。

面对严峻的资源挑战，我希望看到更多关注高风险损失/崩溃的情况。注意的反面是注意力不集中，那无助于减轻问题。

意见与智慧的区别

我之所以进入这个“极限”阵营，是因为几乎每次我对此进行定量分析时，我都会感到失望。我确实很想获得个人发现的乐趣，因为我们有一条明显的前进道路。我为地球上大量的太阳能输入感到高兴。海洋和地壳中巨大的热能使我感到放心。我对使用功能性熔盐反应堆的铀和海洋中的铀所代表的巨大能量感到兴奋。我确实确实将这些视为黑暗中的积极光。

然而，定量分析一遍又一遍地淘汰了我们在轰动的媒体世界中听到的许多“令人兴奋”的想法。这已经是对我们集体认为解决方案比比皆是的破坏性打击。但是定量分析的确发现了一些背后隐藏着数字的宝石。这足以减轻我的担心吗？显然不是，否则，我会花很多时间在除了非常费力的研究/教学工作之上写一个耗时的博客之外的其他方式上。

为什么我对自己的计算显示出一些出口门被烟熏亮而固执地感到不满意？我所能提供的是我作为实验科学家的直觉。以这种身份，我构建了行之有效的东西。为此，我必须务实。我必须对可能成功或失败的事物有一个“敏锐的洞察力”，有时还牵扯到政治因素。我显然不会发现所有想法都不切实际，或者我永远也不会全力投入我追求的许多项目中。

有时，我发现自己在没有乐器制造经验的人们设计乐器时所面临的具体选择方面遇到了挑战。为X系统选择其他大小/值会更好吗？从理论上讲，如果只是狭义地考虑一个特定方面，那么可以肯定。但是我不得不在选择与其他十个相互竞争的考虑因素之间取得平衡，而这些考虑因素通常很难在当场表达出来，甚至难以回忆。然后，我记得提出这个问题的人本人并没有经历过建立一个有效的复杂仪器的折衷。

同样在想象我们的未来之路。一系列复杂且相互关联的考虑因素将引导我们采用另一种方式。我的直觉是，人性，政治现实，经济学（包括经济困难）加上替代品的技术缺陷将阻碍我们光明的未来。我想说服事实并非如此，这样我就可以不再担心，可以全力投入我的实验物理学事业，但是为什么事情会好起来的争论常常使我感到狭narrow或简单化。“很明显：很好地进入资源无限的空间。”“您忘记了一些非常重要的东西：人类的创造力-一种无限的资源。”“一个小时之内，太阳照射到地球上的次数比一年中所照射的太阳要多：它显然可以很好地解决这个问题。”“我们有足够的燃料储存在核废料池中，可以为我们供电数千年。”“峰值油不会有问题，因为我们地下的碳氢化合物比传统石油还要多。”您明白了：一个关键的想法，它将使所有事情变得可行。它与“圣地亚哥的房价永远不会下跌，因为它是一个理想的居住地”有着相同的含义，我在2005年为了数据和更复杂的分析而忽略了这一点。

任何以“它很简单”或“它很明显”开头的论点/反驳，或类似的话，都比愚蠢的阵营比智慧的阵营更容易陷入愚蠢的阵营。也许是我处理多方面复杂性的经验使我趋向于细微差别和对冲，并使我对简单的黑白评估持谨慎态度，这些评估表明了对未来的确定性。最后，我别无选择，只能相信自己的直觉。

我的“直觉”告诉我，我们在一个不完美的世界中工作，这个世界充满了非理性的反应，未受教育的公民，政治失调，愿意发动战争的竞争性民族国家，基于我们的化石燃料财富的无情推论以及简单愚蠢的惯性。这个问题超越了狭窄的学术和定量分析范围，尽管我珍惜数学并认为它应该始终是任何分析的重要组成部分。显然，定量失败比其他问题更重要，尽管定量成功只是许多对生存能力进行全面评估的第一步。正是由于这些主观因素，我发现自己权衡了严格的定量结论，找到了很多担忧的余地。

有什么要害

与一位朋友交谈，我将有限资源与增长轨迹之间的迫近碰撞视为类似于全速驶向悬崖。如果您通过标有“ Cliff Ahead：道路尽头”，您为什么可能决定保持领先地位？他的回答：“我已经看到这个迹象了20次。我这次为什么要相信呢？”是的他为什么要这样？我完全同情这个反应。如果我不因自己的定量分析和对实际挑战的考虑而一次又一次地陷入困境，那么我可能会持相同的态度。

但是对我来说，标志已经取得了可信的地位。这样对吗？我不能肯定地说。但是我认为我们应该注意警告并相应地调整我们的行为。慢一点。转向可持续性，即使起初很艰难。尽我们所能去做。保守一点。小心翼翼地朝着所谓的边缘爬去，看看它是否有任何真相（也许已经沿着可持续的切线横向行驶了）。

个人认为，最糟糕的情况是文明崩溃（历史上鲜为人知）会损害我最珍爱的东西：我们对世界运转方式的累积知识-科学。科学是功能强大的社会的奢侈品。在当今这个时代，当剩余能量达到顶峰时，科学的进步是最快的，这并非巧合。即使崩溃仅持续一个世纪，有多少计算机记录，磁带，CDROM等也可能在崩溃中遭受破坏或降级。在更为严峻的崩溃情况下，有多少科学期刊被焚毁以求取暖？（可以肯定的是，在牺牲了《哈克贝利·费恩历险记》之前，《天体物理学杂志》的内容将从图书馆中消失：ApJ并不用于娱乐性阅读。）

对我而言，向科学投入的工作将永远存在，这对我始终是隐含的。但我必须承认，关于我对科学的贡献（无论是增量贡献）可能会不可挽回地丢失的观点已经使某些吸引力消失了。因此，科学家将时间和才华投入到即将来临的能源挑战中似乎是明智的。第一步是说服人们，我们必须将注意力转移到确切地了解我们如何摆脱社会化石燃料的生命线。我们要么解决它，要么大自然母亲会为我们做。我一个人要争取保持人类最令人印象深刻的成就完整并得到理解！

我是那种人，他们乘坐通行的公共汽车试图在下一站赶上它，或者奔跑要在十分钟内起飞的飞机；只要我感觉到有机会，我就不想接受失败。对于未来的挑战，我也有类似的要求：这种困境需要全力以赴。问题在于，个人规模的承诺并不多。这就是为什么我开始做数学：传达我对未来的挑战的感觉，以便我们可以增加一些集体行动的机会，这种改变可能会有所作为。我的道路始于希望，但在很大程度上被恐惧所取代。我为听众采取类似的策略而道歉，但担心会导致我改变自己的行为和期望，这可能成为我们所有人的有效工具。SoBoo！…

下周，我将在我的希望中寻求平衡。

通过。汤姆·墨菲

这是汤姆·墨菲（Tom Murphy）的特邀帖子。汤姆是加利福尼亚大学圣地亚哥分校的物理学副教授。这篇文章最初出现在汤姆的博客《做数学》中。