掌控自然的力量，從火到燒開水，到雷電、核能，下一個(gè)是什么？

掌控自然的力量，從火到燒開水，到雷電，下一個(gè)是什么？所有的發(fā)明本質(zhì)都是發(fā)現(xiàn)。

人類掌握的第一種大自然的力量是火。

在人類文明的早期階段，火的發(fā)現(xiàn)和使用被認(rèn)為是一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。火不僅提供了溫暖和光明，還使人類能夠烹飪食物，從而提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和消化率。此外，火還被用于防御和狩獵。

據(jù)考古學(xué)證據(jù)，早在數(shù)十萬年前，我們的祖先就已經(jīng)學(xué)會(huì)了使用和控制火。

火讓早期人類得以拓展活動(dòng)范圍，讓地圖開得更大，生存空間變得更廣闊。有了火，人類能夠在更寒冷的地區(qū)生存，使得人類活動(dòng)范圍不再局限于溫暖的熱帶和溫帶地區(qū)的部分區(qū)域，能夠向更廣闊的地域擴(kuò)散。

相比之下，人類對(duì)水力、風(fēng)力、電力等自然力量的掌握和利用要晚得多。電力的廣泛應(yīng)用更是工業(yè)革命之后的成果。水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展是近現(xiàn)代的事情。

當(dāng)人類掌握火之后很久，18 世紀(jì) 60 年代，蘇格蘭發(fā)明家和機(jī)械工程師詹姆斯?瓦特對(duì)紐科門的蒸汽機(jī)進(jìn)行了一系列重要的改良。燒開水作為一種基本的熱能利用方式，在人類的日常生活中占據(jù)了極其重要的地位。在第一次工業(yè)革命時(shí)期，燒開水成了偉大的進(jìn)步。

燒開水所蘊(yùn)含的力量，即熱能，被廣泛應(yīng)用于烹飪、清潔、消毒、取暖以及驅(qū)動(dòng)蒸汽機(jī)等。特別是在工業(yè)革命之前和初期，蒸汽機(jī)的發(fā)明和利用極大地推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展，而蒸汽機(jī)的工作原理正是基于燒開水產(chǎn)生的蒸汽動(dòng)力。

即使到了現(xiàn)代，燒開水仍然是人類生活中不可或缺的一部分。無論是泡茶、煮咖啡、烹飪食物，還是家庭取暖和熱水供應(yīng)，都離不開燒開水這一基本過程。在一些工業(yè)領(lǐng)域，如化工、制藥和發(fā)電等，燒開水仍然是重要的熱能來源。

從某種意義來講，甚至核動(dòng)力航母也是在燒開水來獲得動(dòng)力和電力。

核動(dòng)力航母使用核反應(yīng)堆作為能源，核反應(yīng)堆中的核燃料（如鈾或钚）發(fā)生核裂變反應(yīng)，釋放出大量的熱能。這些熱能通過熱交換器傳遞給工質(zhì)（通常是水），將水加熱轉(zhuǎn)化為高溫高壓的蒸汽。然后，這些蒸汽被傳送到蒸汽渦輪機(jī)中，通過渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)航母前進(jìn)或發(fā)電。

繼火之后，人類利用的第二種大自然的力量是水力。

早期人類在靠近河流的地方生活，觀察到水流的力量可以推動(dòng)物體。最開始可能是看到漂浮在河面上的木頭被水流沖走，進(jìn)而想到利用水流運(yùn)輸物品。

后來，人們逐漸發(fā)現(xiàn)可以利用水力來驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單的機(jī)械裝置。古代水車的發(fā)明是一個(gè)重要的里程碑。水車通常安裝在河流或溪流邊，水流沖擊水車的葉片，使水車轉(zhuǎn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)可以被用于農(nóng)業(yè)灌溉、谷物加工、冶金多種用途。

在冶金行業(yè)，水力也被用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)箱等設(shè)備。風(fēng)箱在冶金過程中可以增加爐火的氧氣供應(yīng)，從而提高爐溫，有利于金屬的熔煉和鍛造。在古代中國(guó)和歐洲的一些冶金作坊中，都有利用水力驅(qū)動(dòng)風(fēng)箱的記載。

人類對(duì)風(fēng)力的利用歷史也相當(dāng)悠久。最初，人們注意到風(fēng)能夠推動(dòng)物體移動(dòng)，于是開始利用風(fēng)來驅(qū)動(dòng)帆船。在古代地中海地區(qū)，腓尼基人憑借先進(jìn)的帆船技術(shù)，開辟了眾多海上貿(mào)易航線。

在陸地上，風(fēng)車的出現(xiàn)是風(fēng)力利用的又一重要成果。在歐洲，風(fēng)車被廣泛用于研磨谷物、抽水灌溉等。在荷蘭，風(fēng)車在圍海造田的過程中發(fā)揮了巨大的作用，用于排水，使大片的低地能夠被開墾用于農(nóng)業(yè)和居住。

人類很早就意識(shí)到太陽的光和熱具有能量。在古代，人們利用太陽的熱量來干燥食物和衣物。例如，把收獲的谷物、肉類和魚類等放在陽光下暴曬，使其干燥，便于保存。這種簡(jiǎn)單的利用方式是基于太陽輻射能使物體中的水分蒸發(fā)的原理。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們開始嘗試更高效地利用太陽能。

在火的利用之后，電的出現(xiàn)標(biāo)志著人類掌握了另一種強(qiáng)大的自然力量。

人類對(duì)電的認(rèn)識(shí)始于對(duì)靜電和雷電的觀察。早在古希臘時(shí)期，人們就注意到了靜電現(xiàn)象，而雷電則一直被視為神秘的自然力量。

隨著17世紀(jì)和18世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展，人類對(duì)電的理解逐漸深入。吉爾伯特對(duì)靜電的研究，以及富蘭克林對(duì)雷電的研究，都為電學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

19世紀(jì)，隨著電磁學(xué)理論的成熟和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，電開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通信和照明等領(lǐng)域。特別是法拉第、麥克斯韋等科學(xué)家的貢獻(xiàn)，使得電磁理論得以完善，為電的實(shí)際應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

電力的廣泛應(yīng)用，如電燈、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等，極大地推動(dòng)了工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程。

電的利用不僅改變了人類的生產(chǎn)方式，還深刻影響了人們的生活方式和社會(huì)結(jié)構(gòu)。電力通信和交通的發(fā)展使得信息傳播更加迅速，人與人之間的聯(lián)系更加緊密。

至今，電仍然是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的重要能源之一。隨著科技的發(fā)展，人類對(duì)電的利用方式也在不斷創(chuàng)新和拓展，如新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)等。

在電能之后，人類繼續(xù)探索并掌握了多種大自然的力量，如核能、風(fēng)能、太陽能、水能以及海洋能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能。這些力量極大地推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步。

這里邊核能和太陽能幾乎是無限清潔能源的代表。太陽能的最科幻應(yīng)用是“戴森球”。核聚變和核能小型化將給未來世界帶來巨大改變。核聚變可以提供近乎零成本的無限能源。核能小型化將帶來能源供應(yīng)方式、經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性、國(guó)際能源合作以及社會(huì)生活等多方面的改變。

谷歌、亞馬遜先后宣布推動(dòng)小型模塊化核反應(yīng)堆（SMR）建設(shè)，以滿足AI帶來的電力需求，“四代快堆+模塊化小型堆”或成下個(gè)風(fēng)口。

由中國(guó)物理研究院機(jī)械制造工藝研究所提出的廣泛采用增材技術(shù)的微型反應(yīng)堆概念。選擇氦氣作為冷卻劑，采用 TRISO 燃料，具有先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新的燃料設(shè)計(jì)、數(shù)字設(shè)計(jì)與智能優(yōu)化、材料工藝創(chuàng)新等特點(diǎn)。通過 3D 打印技術(shù)，可將原本 25 公斤的換熱器重量降至 2.2 公斤，實(shí)現(xiàn)了 90% 以上的減重。

由中國(guó)能建華東裝備揚(yáng)州設(shè)備公司和中廣核研究院有限公司共同研制的小型堆 1E 級(jí)電動(dòng)裝置，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，主要性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，滿足小型堆項(xiàng)目要求，可推廣應(yīng)用，推動(dòng)了核電關(guān)鍵設(shè)備 “以國(guó)代進(jìn)” 的進(jìn)程。

鉛基反應(yīng)堆 “核電寶”由中科院核能安全技術(shù)研究所設(shè)計(jì)研發(fā)。該裝置大小約為 6.1 米長(zhǎng)、2.6 米寬高，與普通的貨柜箱相似，但其卻能夠產(chǎn)生 10 兆瓦的電能，足夠滿足 5 萬戶普通家庭用電需求，可用于為內(nèi)陸偏遠(yuǎn)地區(qū)提供電力或海水淡化工程等。

貝塔伏特微型核電池由貝塔伏特公司研制出的 BV100 微型核電池，其功率 100 微瓦，電壓 3 伏，體積 15×15×5 立方毫米，甚至比一枚硬幣還小。采用鎳 63 衰變釋放的能量轉(zhuǎn)換為電能，通過金剛石半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器吸收轉(zhuǎn)化，可實(shí)現(xiàn) 50 年穩(wěn)定發(fā)電，并且無需充電、無需維護(hù)，不產(chǎn)生外部輻射，針對(duì)針刺和槍擊不起火、不爆炸。該公司還計(jì)劃在 2025 年推出功率為 1 瓦的核電池。

Oklo 公司是由 OpenAI 首席執(zhí)行官山姆?奧特曼支持的核電初創(chuàng)公司，計(jì)劃在 2027 年將其首個(gè)電廠在愛達(dá)荷州愛達(dá)荷福爾斯的愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室上線。目標(biāo)是在未來二十年內(nèi)（2044 年前）通過與數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商 Switch 的框架協(xié)議部署 12 吉瓦的小型核電反應(yīng)堆群，為 Switch 公司在美國(guó)各地的數(shù)據(jù)中心供電。

西屋電氣的 5MW 的 eVinci 微型反應(yīng)堆已成功完成前端工程和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（FEEED）階段，計(jì)劃在 2026 年在愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 NRIC 微反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)演示（DOME）試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行測(cè)試，預(yù)計(jì)于 2029 年在加拿大薩斯喀徹溫省投入運(yùn)行。該微型核反應(yīng)堆可以在沒有水的情況下運(yùn)行，采用 TRISO 燃料，比傳統(tǒng)的核燃料更耐腐蝕、氧化和高溫，可在小至兩英畝的場(chǎng)地上運(yùn)行，堆芯設(shè)計(jì)為 15MWth，可輸出 5MWe，每年減少 55000 噸二氧化碳排放。

勞斯萊斯開發(fā)的小型模塊化反應(yīng)堆項(xiàng)目入圍英國(guó)政府小型堆項(xiàng)目名錄，英國(guó)項(xiàng)目開發(fā)商 CVG 公司和波蘭工業(yè)集團(tuán) Industria 公司達(dá)成合作，將加快勞斯萊斯小型模塊化核反應(yīng)堆項(xiàng)目的開發(fā)，雙方還表示將探索利用小型模塊化核電技術(shù)制氫，希望實(shí)現(xiàn)年產(chǎn) 5 萬噸氫氣的目標(biāo)。該公司展示的微型核反應(yīng)堆概念模型寬約 1 米，長(zhǎng)約 3.05 米，緊湊輕便，具備多層保護(hù)層，能夠承受月面極端條件，通過核裂變產(chǎn)生能量，可以提供 1-10 兆瓦的電力，必要時(shí)移動(dòng)部署，供電供熱均不受月面照明條件影響。

人類在電能之后繼續(xù)探索并掌握了多種大自然的力量，這些力量為人類社會(huì)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的能源支持。

所有的發(fā)明都是發(fā)現(xiàn)。

下一步，我們繼續(xù)期待更多源于自然的力量被掌控并造福人類社會(huì)。