更多能源

　　—盖茨

　　一天之中，你很有可能至少会做以下这些事情中的一件：扳动电灯开关、从冰箱里拿出新鲜的食物、转动旋钮调节暖气或冷气、摁一下你笔记本电脑上的按键来上网。

　　这些事情你可能觉得理所当然，但实际上它们不同寻常。做这些事情的时候你会用到一种超能力——可以随时使用能源。

　　这听起来是否像是无稽之谈？

　　请花一分钟的时间，想一想，如果没有能源，生活将会怎样？

　　你将无法使用笔记本电脑和手机、看电视或者玩电子游戏。你将失去照明、供暖和空调，甚至没有互联网来阅读这封信。

　　大约13亿人——世界人口的百分之十八——不需要做这样的设想。他们每天的生活就是这样。

　　这幅图是在太空中拍摄到的非洲夜晚的景象，它可以让你直观地体会上述事实。

　　最近几十年来，非洲取得了卓越的进步，成为了世界上经济增长最快的地区之一，拥有众多现代城市、数亿手机用户、不断提高的互联网普及率以及充满生气的中产阶级。

　　但正如你所看到的那些没有光亮的地区，经济繁荣并没有惠及到非洲所有人。事实上，撒哈拉以南非洲近10亿的人口中，百分之七十的人们生活在黑暗之中，用不上电。他们中的大多数人生活在农村地区。在亚洲，你也能看到同样的问题。光是印度，就有超过3亿人无电可用。

　　如果将上图的某个黑暗区域放大，你有可能会看到这样的情景。这是一名点着蜡烛做家庭作业的女学生。

　　小女孩点着蜡烛学习(坦桑尼亚，2015年)

　　每当我看到这样的照片时，我总是感到有一些震惊。当初托马斯·爱迪生向人们展示白炽灯泡如何将黑夜变为白昼，而这距离现在已经过去了一个多世纪。(我非常幸运能够收藏他的一份草图，上面画着他如何计划改进他的灯泡。草图标记的年代是1885年。)但是，世界上还有一些地方的人们却仍然在等待，不知道何时才能享受到爱迪生这项发明所带来的好处。

　　如果我能许下一个愿望去帮助最贫困的人们，那便是找到一种便宜、清洁的能源来为我们的世界提供动力。

　　你也许在想，“人们不就是想努力保持健康，找到足够的食物吗？难道这一点不一样很重要吗？”没错，这一点当然重要，盖茨基金会也一直在通过辛勤的努力来帮助他们。但是能源可以让这些事情变得更加简单。它意味着医院可以运转，学校能有照明，人们可以使用拖拉机种出更多的粮食。

　　想想你正在上的历史课。如果让我用一句话来总结历史，那就是：“生活变得更加美好——并不是在任何时候对任何人来说都是这样，但是在大部分时间对大部分人来说确实如此。”这背后的原因便是能源。数千年来，人们通过燃烧木头获得能源。总体来说，那时候人们寿命短暂，生活艰辛。但是当我们从19世纪开始使用煤炭后，生活迅速得到改善，比过去任何时期都快得多。之后不久我们就拥有了电灯、冰箱、摩天大厦、电梯、空调、汽车、飞机还有其他各种组成现代生活的事物，从拯救生命的药物到登陆月球，再到化肥以及马特·达蒙(Matt Damon)主演的电影。(《火星救援》是我去年最喜欢的电影。)

　　穷人无法获得能源，便会陷入黑暗之中，失去所有伴随电力而来的好处和机会。

　　因此，如果我们真的想要帮助世界上最贫穷的家庭，我们需要找到一种方法，为他们提供便宜、清洁的能源。要求便宜，是因为要让每个人必须用得起这种能源。要求清洁，是因为要让这种能源不排放出二氧化碳——气候变化的罪魁祸首。

　　我相信你们都阅读过气候变化相关的内容，也许在学校里还学习过相关的知识。你们可能还担心过气候变化会如何影响到你自己。事实上，气候变化最大的受害者将是世界上最贫困的人群。数百万最贫困的家庭以农业为生。天气的变化通常意味着他们的庄稼不会生长，要么是因为雨量不足，要么是因为雨量过剩。这只会让他们原本贫穷的生活雪上加霜。这对于他们来说特别不公平，因为二氧化碳他们排放得最少，而二氧化碳正是造成这一问题的元凶。

　　科学家称，如果要避免气候发生这样剧烈且长期的变化，全球必须在2050年之前将温室气体的排放削减百分之八十，并且要在本世纪末之前将其完全消除。当我第一次听到这样的言论时，我感到惊讶。“难道只削减一半碳排放行不通吗？”，我问过许多科学家。但是他们都一致表示这样做是不够的。问题在于二氧化碳能在大气中停留数十年。就算我们从明天开始停止碳排放，由于过去已经排放出的二氧化碳，气温仍将继续上升。 所以答案是“不行”，我们需要完全削减，直至为零。

　　这是一个巨大的挑战。2015年，全世界排放了360亿吨的二氧化碳。这样的天文数字让人难以置信。(值得记住这一数据， 因为将来会派上用场。举个例子，有人可能会告诉你，他们知道如何实现每年1亿吨的碳减排量。这听起来挺多的，但如果你计算一下——1亿除以360亿——你会发现他们所说的减排量只占总量的不到0.3%。尽管每一点减排都有助于问题的解决，但我们仍然得处理余下的99.7%。)

　　全球化石燃料碳排放量(单位：10亿吨

　　我们要怎样做才能将360亿吨这样的天文数字减到零呢？

　　每当我碰到一道难题时，我都会向我最喜欢的学科求助：数学。数学对我来说总是那么得心应手，虽然我在念中学时成绩并不是那么出色。数学可以屏蔽很多噪音，能帮助我提取出一个问题中最基本的元素。

　　气候变化便是一个周围存在诸多噪音的问题。有些人否认这个问题本身的存在。有些人夸大了眼前的风险。

　　我所需要的是一个等式来帮助我理解如何实现二氧化碳的零排放。

　　这是我想出的等式：

　　可能看起来比较复杂。其实不然。

　　等式右侧代表我们向大气中排放的二氧化碳总量(CO2)。我们需要将这一数值变为零。这取决于等式左侧的四个因子：世界总人口(P)；每人所使用的服务(S)；提供每项服务所需要消耗的能源(E)；以及最后该能源产生的二氧化碳(C)。

　　你们在数学课上学过，任何数乘以零结果为零。所以如果二氧化碳总量要为零，等式左侧的四个因子中至少有一个要为零。

　　让我们来一一检验它们，看看能得出什么样的结论。

　　世界总人口(P)目前达到70亿，2050年之前会增长到90亿。这一项绝不可能变为零。

　　接下来，服务。这包括所有的事物：食品、衣服、供暖、住所、汽车、电视、牙刷、埃尔莫(Elmo)玩偶、泰勒·斯威夫特(Taylor Swift)的专辑等等。这一项数值我之

　　前说过需要在贫穷国家中提升，这样那里的人们就能使用电灯、冰箱以及其他东西。所以(S)也不可能为零。

　　让我们来看看(E)，这代表每项服务所需要消耗的能源。在这方面有一些好的进展。节能汽车、LED灯泡以及其他发明都在帮助我们更有效率地使用能源。

　　许多人，也许也包括你，都在通过改变他们的生活方式来节约能源。他们通过骑自行车和拼车来节省汽油，将暖气调低几度，以及给他们的房子安装上保温层。这些努力都有助于减少能源的使用。

　　但遗憾的是，这并不能把能源的使用降低为零。实际上，大多数科学家一致认为到2050年，我们使用的能源将比今天多出50%。

　　所以前三项因子——人口、服务和能源——都不会接近于零。那么就只剩下最后一项因子(C)，每单位能源的碳排放量。

　　除了水电和核能，世界上绝大部分的能源是由如煤这样的化石燃料生成的，它们的燃烧产生巨量的二氧化碳。但是在这方面也有一些好的进展。新的绿色科技使世界能够利用太阳能和风能得到更多的无碳能源。也许你住的地方附近有风力发电场，或者你在学校附近见过太阳能电池板。

　　这些技术正变得越来越便宜，使用它们的人也越来越多，这是好事。我们应该在合适的地方更多地运用这样的技术，比如在某些阳光特别充沛或者风力很足的地方使用。除此之外，安装新型专用输电线也能让我们更加充分地利用太阳能和风能。

　　但是要想阻止气候变化，让能源对于每个人来说变得更为平价 ，我们也需要一些新的发明。

　　为什么呢？因为只要天气晴朗，风力不止，太阳能和风能就能源源不断地产生；但在多云、夜晚以及无风的情况下，人们仍然需要稳定的能源。这意味着电力公司通常在那些可再生能源不可用之时，会使用如煤炭或天然气这样的化石燃料继续发电，而这会产生温室气体。

　　如果我们能有一套储存太阳能和风能的系统，当然能够帮助解决这一问题。但目前最好的能源储存设备是充电电池，价格比较昂贵。锂离子电池(比如大家笔记本电脑里装备的那种)仍是目前最理想的充电电池。如果要储存足够的电力，供家里所有的设施用上一个星期，你必须使用一块超大电池——这会使你的电费增长到原先的三倍。

　　所以我们需要更为强大、更加经济的解决方案。

　　简单地说，我们需要一个能源奇迹。

　　当我说“奇迹”的时候，我并不是指不可能发生的事情。我过去见证过奇迹的发生： 个人电脑、互联网、小儿麻痹症疫苗。这一切的发生绝非偶然，而要归功于研发和人类的创新能力。

　　但在这一问题上，我们等不起。每天我们都在向大气中排放越来越多的二氧化碳，这让气候变化的问题变得越来越糟。如果我们想要在本世纪末之前实现碳的零排放，我们需要对数千种新的想法——即便是那些听起来有些疯狂的想法——投入大量的研究。

　　一种可能的解决方案是找到新的方法，使太阳能和风能可以24小时不间断地提供给每一个人。有些更为疯狂的发明设想让我感到兴奋，比如我们可以找到一种利用太阳能来生产燃料的方法，就像植物使用阳光为自己制造养分那样，以及造出游泳池大小的、能够储存海量能源的电池。

　　虽然许多这样的想法最终都不会实现，但这并没有关系。每一次通向死胡同的过程都能教会我们一些有用的经验，让我们继续进步。就像托马斯·爱迪生所说的那句名言：“我并没有失败过一万次，只是成功地发现了一万种行不通的方法。”

　　但是要找到数以千计行不通的方法，首先你得去尝试数以千计不同的想法。我们在尝试这方面做得还远远不够。

　　政府在激励新进展方面扮演着非常重要的角色，对于其他科学研究也是一样。美国政府为突破性癌症疗法的获得和登月提供了资金支持。如果你是通过在线的方式阅读这封公开信，你也得感谢美国政府，因为美国政府出资支持的研究项目创立了互联网。

　　但是能源研究以及向新能源进行过渡需要很长的时间。石油过去占世界能源供应的5%，后来上升到25%，这一过程花了40年的时间。而今天，像风能和太阳能这样的可再生能源占世界能源的比例还不到5%。

　　所以我们需要现在开始行动起来。最近我协助二三十位普通公民共同发起了一个项目，这将与政府目前在数个国家进行的研究形成互补。二者都是旨在创造能源奇迹。

　　你可能在想你能提供什么样的帮助。

　　首先，要让每个人了解这一能源挑战，这点很重要。许多年轻人已经开始积极参与到气候和能源方面的问题。我相信这方面的帮助，多多益善。你们是史上最具全球视野的一代人，擅长跨越国界看待世界上的问题。这对于未来几十年我们希望通过努力找到全球性的解决方案来说是一笔宝贵的财富。

　　第二，如果你对于解决我们的能源挑战有一些听起来挺疯狂的想法，那么世界需要你。请你在数学和科学课上格外用功。你也许就能找到答案。

　　我们所面临的挑战很大，也许大到超出许多人的想象。但这也意味着机会很大。如果世界能够找到一种便宜、清洁的能源，那么我们所取得的成就将不仅是阻止气候变化，还会改变数以百万计最贫困家庭的生活。

　　我对世界创造奇迹的能力是如此的乐观，因而我要做出下面这项预测。在接下来的15年之内——尤其是如果有年轻人参与的情况下——我认为世界将会在清洁能源方面取得突破性进展，这将拯救我们的星球，为世界提供动力。

　　我在想，像这样的能源奇迹对于我曾经去过的尼日利亚的一个贫民窟来说意味着什么。那里居住着数以万计的人们，但是他们都没有电力可用。夜幕降临之时，那里没有一丝闪烁的灯光。唯一一点光线来自于金属桶里燃烧的露天明火，人们在那里聚集，度过夜晚。孩子们学习没有其他光源，人们要想经营生意或者为当地诊所和医院供电都不容易。想到这个社区未被开发的种种潜力，不由让人感到难过。

　　一种便宜、清洁的能源将能改变一切。

　　这值得憧憬。