如果从单位质量可以放出多少能量的角度去看锂电池的话，那这个理解角度就跟评价化石燃料的热值很像了。

树木大约是500万焦耳/公斤，标准煤是3000万，汽油是4300万。锂电池跟它必不可少的那些配套设备加一起，大约算完了是90万焦耳/公斤，也就是说，它大约只有树木的1/6，只有汽油的1/47，这是通过瓦时跟焦耳的转换可以知道的。

一般来说，在同一类事情中，如果 A 跟 B 的效果相差了50倍，像47倍也差不多。那么 A 跟 B 就属于是完全两个阶层的东西了，或者是两个时代的东西。

所以，知道了这个比值，我们再看新能源汽车，就对它面对的劣势有了一个更深的了解，就是它携带能量的密度太低了，即便是带着一个800公斤的电池，才能跑300多公里，它还不如一辆只装了50公斤汽油的传统车的续航的一半远。

可是，在研发中，我们又观察到很难提升电池中的能量密度。

能在电池系统中出现的能量，好像只能这样温和地存储着，密度太高，要不就是不太稳定，容易爆炸。要不就是太稳定了，以至于只有一次的放电，一次放电之后，变成了另外一种化学物质，它很难再还原了，也就是很难再给它充上电了。

我想，这就是新能源汽车遇到的各种困难之一。

有人说，像瓦时、焦耳这种能量的变换实在是太难了，这都是搞科研的人应该了解的。

但今年1月份，杨振宁在国家天文台作了一次演讲，杨振宁说的是：

所有高中出现的物理课是现代人为人的基础。

所以这方面内容如果落得非常非常多，也许就是我们被后一代人甩下去的原因。

石油终究会用光

我们说回石油，自从我们广泛使用石油之后，对石油会不会用光的讨论一直存在，最早的讨论甚至是1930年的时候，因为那会儿汽车大量出现了，油价大幅提高。

这种恐慌，数据比较全的讨论是一九七几年，那个时候，石油输出国组织，也就是欧佩克（OPEC），一起减产推高了油价。

1975年的时候，美国著名的地质学家汉布林在《地球动力系统》这本书里仔细计算过，按当时石油的消耗量和已经发现的储量，两个数字一除是31年，但如果把每年新发现的储量算进来，大约是可以满足50年的需求，也就是在他的理论中，2025年全世界就没有石油可用了。

2003年的时候，英国石油公司得出的结论是还能用110年到120年，他们的依据是：

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已知的储量是1万亿桶，这些储量按照每年递增的消耗幅度，可以使用38年；

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在这38年里，我们还会发现新的储量，如果我们探明新储量的技术还是2003年的技术的话，那石油资源还会再发现1万亿桶，这样又多了38年；

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但是这前后76年中，发现新的油田，探明新储量的技术还会再更新，它不会停留在2000年，所以把这个技术的进展也考虑进去，他认为还会再发现1万亿桶新的石油。

所以加起来大约是114年，这一下比1975年预测的50年又长了一倍的时间。

但不论是悲观的50年，还是稍微乐观一点的120年，这石油终究是要用光的，而会被用光是基于石油产生的理论。

我们先介绍一个主流理论，就是上节课说的：

石油是由远古的海生植物沉淀形成的。

但这个理论是不是站得住脚呢？

它一直存在质疑跟验证。

比如一种全球性的证据是，世界上几乎所有的大油田都位于沉积岩分布的地区，在沉积岩里还经常发现很多古代海生动植物的遗迹，这个证据虽然是全球性的，但它提供的只是两者的相关关系。

因果关系有没有呢？

也有，就是实验室里也确实有科学家模拟了地下几公里处的环境，然后把蛋白质、脂肪、碳水化合物，把它们混合放在这样的环境里一段时间，之后确实也形成了跟石油中碳氢化合物很像的一种物质，所以这个主流理论到现在是很站得住脚的，以至于这个观点都已经写进了教科书。

通过上亿年漫长的过程沉积的东西，再被人类高速开采几百年，与此同时又补不过来，所以确实是有可能枯竭的。

那真的一点希望也没有了吗？

也不是的，因为关于石油是怎么形成的，还有其他没能写进教科书的理论，也就是非主流的。

它的说法就是，石油中那些碳氢元素，在自然界给予一定的条件之后，它能自发地形成。尤其是在地层的深处，在地表下几公里，本来就拥有大量的碳氢元素，这些东西并不是什么动植物沉积造成的，因为实际上宇宙中每一个岩石星体都少不了碳氢元素，它们在宇宙中的丰度本来就非常高。

在地下温度比较高的地方，比如说几百摄氏度的环境下，有水顺着岩石一点一点渗透进来，在这里跟高温的碳氢化合物接触之后，就会生成各种有机物，这些有机物就是石油的雏形。

丰度：一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额。

这种非主流理论所涉及到的化学反应，在实验室中也已经模拟出来了。那在这个理论下，石油是一边在被挖出来，另一边在不断地生成，所以在这个非主流理论中，我们就不用担心石油有那么一天会被用光。

严重的环境问题

那无论是50年用光，还是永远都不会用光，现在新的问题出现了，那就是碳从固体里跑出来了，以二氧化碳的形式释放到空气中，这种气体对地球的气候影响实在太大了。

最早，人们把这种影响叫做温室效应，很多人都把它简单理解成哪哪都变热。

其实， 二氧化碳过量地增加造成的效果是冷热不均、降水不均、极端天气密集、海水酸化、全球平均温度升高，而不只是哪哪都变热这种简单的理解。

这种变化就威胁着地球上每一个物种。在我们之前的一系列海水酸化的课中已经详细说过了，这就不多说了。

这个严重的环境问题应该能逼迫着人们利用新的能源，从化石能源转到其他类型。

其实这个事件就有点像120年前的情况：

一八九几年的时候，世界上大城市面临的问题主要就是马粪，马匹拉的车是走一路拉一路，晴天是到处蚊虫乱飞，雨天更是污水横流，以至于1898年，在纽约举行的第一届国际城市规划会议上，那次会议最主要的议题就是，怎么解决马粪。

可是最终解决这个问题的，不是高级的清洁工或者严苛的法律，而是汽车。

那么二零二几年之后，是不是有一些新的技术能像当年汽车横空出世一样，让碳排放降下来呢？

降下来有两种途径：

第一种途径，是想方设法地把已经排到空气中的二氧化碳再从空气中固定下来。

这个工作其实地球上所有的植物都在做，否则植物中的淀粉、糖，这里的碳都是从哪儿来的呢？但农作物、植物，它的种植量是远远赶不上我们碳的排放量的。

现在研究的新技术是利用水中的一种藻类，它利用二氧化碳的效率比普通的农作物高了30倍，不过它成本特别高，只是停留在实验室中。所以，把空气中的碳固化出来的这种途径，现在前景并不是太好。

第二种途径，就是想方设法不排放二氧化碳，所以就要尽量少地使用化石能源。

常见的方式就是通过汽车引擎的更新，从传统的燃油车切换到电动车，然后再设法把发电的部分转换成非化石能源的类型。全球石油的消耗中，有50%用在了交通上，这其中包括汽车、飞机、轮船。而汽车又占这50%中的一半。

从经济角度分析，有机构算过，现在的电动汽车成本高是厂商积极性不高的主要原因，能让电动汽车比传统燃油车购买使用的成本更便宜，大量的需求才会出现。

现代的电动汽车每千瓦时的电池组成本是140美元，以这个水准，石油要达到130美元一桶，两者的成本才能持平。可是最近的石油很便宜，一直是在40美元到65美元间浮动。

所以，新能源汽车在成本上很难拼过传统车。即便是有大量的政府补贴，我们也只能寄希望于借助于有利的政策，撑到石油价格飞涨的那一天，或者是撑到电池成本减半的那一天。

到时候，我们再讨论的问题，就不是石油什么时候会用光这样听着就让人恐慌的问题。而是，我们什么时候就不再用石油了。

也许，等我们不再用石油的时候，全世界石油的储量还有几亿桶，但我们已经不太关心了。

今日内容小结

这节课最后，我们回头再看这个问题，全世界石油还能用多少年？

它的答案竟然跟石油的消耗、石油的产出关系并不大，关系最紧密的是气候变化。

工业时代来临之后，人类总的耗能飞涨，从前看起来还是很清洁的能源，在使用量增加了几十、上百倍之后，之前那些无关痛痒，甚至几乎观察不到的副作用就已经显现出来了。

比如像煤，它里面的杂质远比石油要多，但只有用量非常巨大的时候才会出现像伦敦的雾都，北京的雾霾这样的情况。

等它切换到石油跟天然气之后，在燃烧的时候虽然已经很清洁了，但用量再提升个几十倍，那个时候甚至连无色无味，对身体没有害处的二氧化碳都变成了危险因素，而人类的耗能总是在飞涨的。