即便如此,要將熱能轉化為動能的想法仍然太天馬行空,所以要再過3個世紀,人類才發明了下一種使用熱能來移動物品的機器。這項新科技是在英國煤礦裏誕生。隨著英國人口膨脹,森林遭到砍伐,一方麵是人類取得木柴作為燃料推動經濟成長,一方麵也是為了要有居住和農業用地。於是,英國逐漸麵臨木柴短缺的問題,人們開始燒煤作為替代品。許多煤礦層都位於會淹水的地區,而且隻要淹水,礦工就到不了較低的礦層。這個問題必須解決。大約在1700年左右,英國的礦井裏開始回蕩著一種奇特的噪音,可以說是吹起了工業革命進擊的號角,一開始隻是微微在遠方響起,但十年十年過去,聲音也愈趨雄壯,直到最後整個世界都籠罩在震耳欲聾的聲響之中。這就是蒸汽機。
蒸汽機種類繁多,但有一個共同的原則:燃燒某種燃料(例如煤),再用產生的熱將水煮沸,產生蒸汽。接著蒸汽推動活塞、讓活塞移動,而連接到活塞的任何裝置也就跟著移動。這麼一來,熱能便轉換為動能了!在18世紀的英國煤礦裏,是將活塞連接到泵,好把礦井底部的水給抽出來。最早的引擎效率低到難以想象。光是想抽出一點點的水,就得燒掉極大量的煤。然而,當時煤礦充足,而且又近在咫尺,所以倒是沒人在意。
在隨後的幾十年間,英國人改善了蒸汽機的效率,還把它請出了礦坑,用在紡織機和軋棉機上。紡織生產仿佛脫胎換骨,開始能廉價生產越來越大量的紡織品。轉眼之間,英國就取得了世界工廠的地位。但更重要的是,把蒸汽機請出礦坑,可以說是打破了一項重要的心理關卡。如果燒煤能夠讓紡織機動起來,為什麼不能讓其他的設備(像是車輛)也這麼動起來呢?
1825年,一名英國工程師將蒸汽機裝到了一輛滿載煤炭的列車上,讓引擎將這輛貨車沿著鐵軌,將煤炭從礦場送到約20公裏外最近的港口。這是史上第一列蒸汽動力火車。想當然爾,既然蒸汽可用於運送煤炭,為什麼不能運送其他商品呢?甚至,為什麼不能運人呢?1830年9月15日,第一條商業化鐵路開通,連接了利物浦與曼徹斯特,用的同樣是與抽水或紡織相同的蒸汽動力。不過短短20年後,英國的鐵軌長度已達數萬公裏。{95}
從此之後,人類就深深著迷於如何使用機器和引擎轉換各種能量。隻要發明出適當的機器,世界上任何地方、任何類型的能量都能為我們所用。舉例來說,物理學家發現原子內儲存著巨大的能量,就立刻開始思考要如何釋放這種能量,用來發電、推動潛艇,或是摧毀城市。從中國煉丹術士發現火藥,到土耳其人用大炮粉碎君士坦丁堡的城牆,之間足足過了600年。但從愛因斯坦發現質量可以轉化為能量之後(也就是E=MC2),僅僅過了40年,原子彈就已經落在了廣島和長崎,核電廠也如雨後春筍般遍布全球。
另一項重要發明是內燃機,僅僅花了不到一個世代的時間,就徹底改革了人類的運輸,也讓石油變成一種液體的政治權力。在這之前數千年,我們早就知道了石油的存在,但隻用來為屋頂防水、替軸輪潤滑。就算到了大約一個世紀前,大家還是認為石油就隻有這些用處。說要為了石油流血打仗,簡直是則笑話。當時為了土地、黃金、胡椒或奴隸打仗或許天經地義,但為了石油,可是萬萬說不過去。
至於電力的發展更為驚人。在兩個世紀前,電力對經濟還毫無影響力,多半隻是用來做些神秘的科學實驗,或是廉價的魔術把戲。但有了一係列的發明之後,電力就成了我們有求必應的神燈精靈。手指一彈,就能印出書本、織出衣服,保持蔬菜新鮮、棒冰不融化,還能煮晚餐、處決死刑犯,記錄我們的想法和笑容,讓夜間亮起燈光,還讓我們有無數的電視節目能看。我們很少有人了解電力運作的機製,但更少人能夠想象生活中沒有電力該怎麼辦。
能源的汪洋大海
工業革命的核心,其實就是能源轉換的革命。我們已經一再看到,我們能使用的能源其實無窮無盡。講得更精確,唯一的限製隻在於我們的無知。每隔幾十年,我們就能找到新的能源來源,所以人類能用的能源總量其實在不斷增加。