根据科学家的研究我们能够知道,在太阳系的八大行星当中,地球是唯一一颗诞生了生命的星球,在地球生物当中,有海洋生物,有两栖生物,有陆地生物,有微生物等等,人类就是由陆地生物猿类进化而来的,人类和其它动物最大的区别就在于,人类诞生了智慧,在短短几千年的时间内,人类就走到了地球食物链的顶端,这说明人类科技发展的速度还是非常快的,其实人类之所以能够有如此之快的发展速度,一方面是人类的科技在不断的进步,还有一方面是人类利用了地球上很多的资源,在当今世界,能源问题已经成为全球关注的焦点,能源是社会发展和经济繁荣的基础,只要拥有强大的能源,人类科技发展的速度将会变得越来越快。目前人类利用的能源有石油。
关于石油的形成在科学界有很多种说法,其中有一种就是生物成油说,这个说法最早是由罗蒙诺索夫提出的,他认为在远古的时候,地球上生活着各种各样的生物,植物和微生物死亡以后,经过漫长时间的积累,这些生物被埋藏在地下,经过时间的沉淀,会形成沉淀物,经过地质的变迁,最终就会形成沉积岩,这些沉积岩在一定的高温下,就会慢慢的形成石油,石油对人类的作用非常大,人类在很早的时候就开始利用石油了,石油这个名字是由北宋科学家沈括提出来的,最早的时候,人类把刚开采出来的石油称为是原油,原油能够提炼汽油、柴油、煤油等等,石油之所以能够被称为是化石燃料,主要是因为它百分之90的产量都是被用作燃料,比如说我们平时开的汽车,火车、轮船、飞机等等。
化石能量其中包括石油、天然气、煤炭等等,在人类进入工业革命之后,煤炭是最重要的化石燃料,但是内燃机出现以后,使用成为了人类最重要的化石燃料。通过科学家的研究我们能够知道,目前发现的百分之99的石油都位于沉积岩中,根据放射性同位素的测定,人类发现的最早油田大约形成在5亿年前,那个时期正好处于中生代时期,当时地球上的植物的动物都非常多,这些植物和动物死亡以后,可能导致石油的形成,虽然石油的作用非常巨大,不过目前人类对石油的需求也非常大,根据科学家的研究得出,目前全球每年至少消耗50亿吨石油。如果长久的发展下去,那么终有一天地球上的石油就会被用完,而且石油还是不可再生资源。
毕竟石油是经过几亿年的时间才慢慢形成的,而且需要大量的植物和动物的尸体,所以石油一旦用完就没有了,为了能够长久的发展下去,人类必须寻找其它的能源,能够和石油相媲美的资源有可燃冰,可燃冰也被称为是天然气水合物,是一种在极低温和高压的条件下形成的天然气和水形成的冰状物质,它的结构是天然气分子被水分子包裹形成的晶体结构,可燃冰主要是由甲烷组成的,所以它被认为是一种清洁的能源,可燃冰的优势在于它是一种巨大的天然气资源,全球的储量非常大,根据科学家的研究得出,地球上可燃冰的储量能够达到数万亿立方米,远远超过了传统天然气的储量,它主要分布在海洋的大陆架和深海沉积物中,覆盖的范围非常宽广,存在于世界各大洋和很多国家的领海内。
可燃冰的发现能够追溯到18世纪,在1810年,一位科学家在做实验时,无意间制造出了可燃冰。当时人们还不知道这是什么东西,所以并没有在意。直到1934年,前苏联在被堵塞的天然气管道中发现了同样的物质,结合之前的发现,前苏联认为,这是一种自然界中可能存在的物质,于是对此展开了研究。后来到了二十世纪六十年代,前苏联在西伯利亚的地下冻土内发现了可燃冰,并在此后的十年内开始开发。这一消息的传出,使得各个国家都开始探索可燃冰,他们先后动用了世界上最先进的勘探设备和最具有经验的科学家,不过这个“世界第一”却由德国摘取,率先成为世界上最先挖出可燃冰的国家。
天然气水合物的形成条件主要包括物源条件和温压条件。物源条件要求有大量的天然气(主要是甲烷气)和水,它们是可燃冰形成的物质基础,没有它们将是“无米之炊”;环境条件则要求低温和高压,一般需要低于10℃的温度和大于100个大气压的压力(水深1000米以下),因为只有在这种低温和高压条件下,含有大量天然气的水溶液才能形成可燃冰,缺少这个条件“生米就不能煮成熟饭”。天然气水合物的生成过程实际上是水合物-溶液-气体三相平衡变化的过程,任何能影响相平衡的因素都能影响水合物的生成/分解过程,如温度升高或压力降低,水合物就分解成天然气和水,即由固相变为气相和液相。反之,天然气和水又可生成水合物,现在科学家们已经可以通过实验数据获得水合物稳定性的平衡温压曲线。
并根据该曲线对比陆地或海底地层的实际温度和压力求出水合物形成带的厚度与深度,这个水合物形成带被称为“水合物稳定带”。可燃冰能够作为高效的储存气体,用于调节能源供应和需求之间的平衡,而且可燃冰中的水分子也能够用于淡化海水,解决淡水资源的短缺问题,根据我国科学家的研究发现,我国的可燃冰资源主要集中在南海,其中资源总量相当于650亿吨石油,能够使我国利用130年,也可以代替化石能源,南海的可燃冰资源主要集中在东沙、西沙和神狐等海域,不过现在人类开采起来也是有困难的。如果人类开采可燃冰的技术还不成熟,可燃冰开采需要非常高的技术要求,即使我们能够进行可燃冰开采,但是并不意味着我们能够大规模的开采,我国在2017年的时候首次进行了可燃冰的开采。
基本上都在南海神狐海域水深1266米海底以下270米的区域进行开采的,只是实现了短暂的理论和技术重大创新,而且开采可能造成海底不稳定,导致地质灾害,也容易对大气环境造成影响,也就是说,当我们进行可燃冰采集的时候,还没有办法来进行对海底构造的稳定,这个原理就如我们开采石油一样,在进行石油开采之后,进行“水压”填补,但是很明显,对可燃冰的“空白填补”是无法做到的,所以一旦我们进行大规模的海底“可燃冰”开采,就容易引发地质灾难的发生。最为常见的灾难有地震,海底滑坡,海啸等等,所以科学家对开采海底可燃冰非常谨慎,如果人类没有成功在海底收集可燃冰,它们就会直接浮出水面,造成甲烷的释放,对于环境来说造成更大的灾难。
甲烷释放之后会对大气造成严重的破坏,导致温室效应的增加,而且甲烷作为一种温室气体,势必会对氧气产生一定的影响,如果大量的甲烷排进海水中,海洋中的氧气含量就会减少,除此之外,甲烷能够加速微生物的氧化,海洋中的微生物减少,海水的性质就会发生变化,氧气的减少加上海洋性质的变化,海洋生物就难以生存,当海洋中的甲烷含量达到一定程度时,海水就容易气化,整个海洋将动荡不安,非常容易发生海啸,所以目前人类开采可燃冰的难度非常大,而且一般海上勘探的钻井都是安装在海面平台上的,海底陆地一旦塌方,海面平台就会不稳定,钻井随时可能倒塌变形,工作人员的生命安全就会受到威胁。我国南海地区的可燃冰主要集中在水深300米以下的海底。
需要进行海底抗压、黑暗视觉等特殊的环境条件,在深海环境下,海洋水压随着水深的增加而增加,对开采设备和管道系统的耐压性提出了非常高的要求,此外,深海环境下的光线是有限的,对机器设备的操作和视觉观察都带来了非常大的困难,不过目前科学家正在积极的研究如何开采可燃冰能源,毕竟这种能源一旦大量的开采成功,那么人类的科技发展一定能够提升一个档次,目前关键技术领域包括提取和分离可燃冰中的天然气、水合物稳定性控制、深海设备的设计与制造、远程操控和自主导航等。同时,还需要制定完善的环境保护和监管政策,确保开采活动对海洋生态系统和环境的影响最小化。另外,经济可行性和市场需求也是决定大规模开采的重要因素。
可燃冰的开采成本相对较高,需要进行全面的经济评估,确保开采活动具有可持续性和盈利性。市场对可燃冰的需求和价格也会对其开采的发展产生影响。经过研究科学家得出,预计在2028年到2030年,我们可以实现初步开采阶段,这对于人类来说也是一次巨大的挑战。除了可燃冰之外,人类还能够利用其它的资源,比如说太阳能,目前人类利用太阳能的方法有三种,第一种是利用太阳直接转化为热能,即光热转换,比如说太阳能热水器等,第二种是使太阳能直接转化为电能,即光电转换,太阳能电池就属于这种转化方式,第三种是太阳能直接转化为化学能,即光化学转换,比如说太阳能发动机等等,不过这些都是对太阳能源的最基本的利用。
太阳能源的强大之处在于核聚变反应,我们的太阳是一颗恒星,从诞生以后就开始不断的释放光和热,到现在为止,我们的太阳已经燃烧了50亿年之久,太阳之所以能够燃烧这么长的时间,主要是因为内部核聚变的反应,通过核聚变反应,太阳的核心会产生巨大的能量,将氢原子聚合成氦原子,这个过程释放出巨大的能量,形成了太阳的光和热。核聚变反应只有在高温和高压下才能够形成,太阳的核心温度高达1500万摄氏度,压力也非常大,在核聚变反应中,四个氢原子合并成一个氦原子,但是这个新的氢原子的质量却小于四个氢原子的质量总和,这个丢失的质量并没有消失,而是按照爱因斯坦的质能方程式E=mc^2转化成了能量,这就是太阳能量的来源。
太阳主要由氢和氦构成,其中氢大约占太阳总质量的75%,氦约占20%,其余的5%则是由重元素构成。当太阳内部的燃料即将耗尽之时,太阳就会变成一颗红巨星,然后吞噬水星、金星、地球的轨道,不过距离太阳变成红巨星至少还有几十亿年的时间,所以我们现在根本不需要担心,我们地球每秒钟接收到的太阳光能量大约只有22亿分之一,所以对于人类来说,太阳的能量是取之不尽用之不竭的,目前科学家也在积极的研究可控核聚变技术,美国作为核能技术的领先者,在核聚变领域一直有着较为丰富的经验和强大的研发实力。美国能源部下属的普林斯顿大学将已经完成的“托卡马克实验装置”(ITER)称为“最大的太阳”,其目标是实现高能产出和长时间高温等离子体的稳定运行。
此外,美国还投资了大量资金用于研发新型的核聚变反应堆,如联邦磁约束装置(Fusion Magnetic Confinement,简称FMC)等。这些技术的发展使美国在核聚变领域始终处于领先地位。相比之下,中国核聚变的发展则较为年轻但迅速。近年来,中国在核聚变领域投入了大量资源,建设了世界上最大的超导托卡马克装置“东方之光”(EAST),并于2016年成功实现了长时间稳定运行。此外,中国计划在未来十年内建成一座核聚变示范堆,用于验证可行性和工程可行性。不过人类现在的可控核聚变技术还处于起步阶段,想要真正的实现可控核聚变技术,还需要漫长的时间,如果人类能够建造一颗戴森球,那么人类就能够源源不断的利用太阳的能源。
可能很多人都不知道戴森球是什么东西,戴森球是二级文明的产物,在很早的时候,科学家将宇宙文明划分为四个等级,分别是一级文明、二级文明、三级文明、四级文明,一级文明是指能够利用本星球上所有的资源,二级文明就是能够利用恒星系中所有的资源,三级文明就是能够利用星系中所有的资源,四级文明就是能够利用宇宙中所有的资源,目前人类的文明等级还不到一级文明,因为人类还无法利用地球上所有的资源,想要制造出戴森球,人类文明至少需要达到二级文明,戴森球它是由英国天文学家戴森在1960年提出的一种理论,即利用人工手段将恒星能量转化为可用的能源。戴森球本质上是一个巨大的球形结构,可以完全包围恒星,吸收其能量,同时提供一个巨大的生态环境供人类居住。戴森球不仅可以为人类提供足够的能源,还可以解决人类居住空间的问题。
如果说地球只是我们的家园,那么戴森球则是人类迈向星际时代的桥梁。它的工作原理其实非常简单,就是普通光和热转化为能量,目前人类面临的最大问题是,戴森球的制造非常困难,因为戴森球要将整颗恒星包裹起来,通过科学家的计算得出,即使是把太阳之外的所有星球都拆除,所获得的物质也不够把太阳包裹起来,而且戴森球所需要的材料非常苛刻,毕竟在太阳系中,经常会出现小行星、彗星撞击的场面,戴森球需要满足足够的坚硬度,才能够抵挡小行星和彗星的撞击,目前科学家还没有找到能够制造戴森球的物质,而且就算是人类能够找到制造戴森球的物质,所需要的物质也是非常庞大的,这是人类面临的主要问题,目前人类离实现戴森球还差的很远。
除了核聚变之外,人类现在发现的最强大的能量其实是反物质,科学家经过研究发现,一克铀235的威力就等于20吨TNT,也就是说这一克铀就能够随便炸掉6栋楼,根据爱因斯坦的质能方程式,核裂变的质能转化率大约是百分之0.13,也就是100g的裂变物质,只有0.13g被转化成了能量,而核聚变大约是百分之0.7,也就是100g的核聚变物质,有0.7克被转化为能量,而核聚变反应要比核裂变反应更加强大,虽然核裂变和核聚变的威力都非常强大,但是它们和反物质比起来,简直就是小巫见大巫,目前人类知晓转化率达到百分之100的只有反物质。反物质的本质其实和普通物质是一样的,只是它的粒子带有相反的电荷,不过它和正粒子相遇之后,就会发生湮灭反应,产生巨大的能量。
在我们的宇宙中,反物质是非常罕见的,它是在宇宙射线相互作用、飓风和雷暴期间以及作为某些类型放射性衰变的一部分,而自然产生的微量元素,事实上任何含有钾40的物质都会偶尔吐出反物质粒子,在人为情况下,反物质主要是在粒子加速器中产生的,比如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider),但也只能产生极小的数量,而且通常不会持续很长时间。事实上,每个粒子都有其等效的反粒子。例如,有反质子、反中子和反电子(更广为人知的是正电子)。有些粒子,比如光子,实际上是它们自己的反粒子。现在欧洲核子研究中心(CERN)等机构的科学家,可以通过在加速器中将某些粒子粉碎在一起来制造反物质,从而产生物质和反物质对的簇射。当这些对被分离时,反物质就可以被保存和研究。
然而,这是一个非常困难的过程,因此人工生产也只有几十纳克。这也使得它成为世界上最昂贵的材料,科学家估计它每克的成本高达250亿美元。还有部分困难和高昂的成本来自储存,可想而知,当然不能像把它放在罐子里那么容易,因为它会在接触时摧毁大多数容器。现在人类制造出来的反物质根本不足以做任何事情,而且还要花费大量的物质,看到这里,相信很多人都会产生一个疑问,就是为什么宇宙中的反物质数量这么少?这是因为宇称不守恒定律,1956年杨振宁和李政道发表了宇称不守恒定律,并且获得了1957年的物理学诺贝尔奖,想要知道宇称不守恒,就需要先知道什么是宇称守恒,对于守恒可能很多人都比较清楚,守恒就是能量守恒、质量守恒,简单来说就是保持平衡,宇称守恒的大概意思就是空间上的对称性是保持不变的。
根据科学家的研究我们能够知道,宇宙中存在四种基本作用力,它们分别是引力、强相互作用力、弱相互作用力和电磁力,宇称守恒定律在所有领域都得到了验证,除了弱相互作用力之外,而宇宙不守恒在弱相互作用力下,互为镜像的物质的运动不对称,在20世纪50年代的时候,科学家发现了两种放射性的新介子,这两种介子的自旋、质量、寿命和电荷都是完全相同的,所以当时很多科学家认为这两种物质其实就是一种物质,就在这个时候,科学家发现其中一个粒子衰变时会产生两个π介子,而另一个衰变能够产生三个π介子,这首吗它们遵循不同的运动规律,在1956年的时候,李政道和杨振宁在深入研究后发现,这两个粒子是完全相同的一种粒子,他们被这种粒子称为是k介子,但是在弱相互作用力下,它们的运动规律是完全不同的。
简单来说就是如果这两个相同的粒子相互照镜子的话,它们的衰变方式在镜子里和镜子外是不一样的。后来在1956年的时候,科学家吴健雄做了一项实验,用数据证明了弱相互作用力中宇称确实不守恒,宇宙不守恒定律解释了反物质数量少的原因,如果说我们宇宙中的正物质和反物质是一样多的,那么宇宙就可能会被毁灭,因为正物质和反物质一旦相遇,它们就会发生湮灭反应,然后消失,所以在我们的宇宙中,到处都是正物质,只有一小部分是反物质,有不少科学家猜测,在宇宙外面,应该还存在一个反物质宇宙,如果说人类真的能够找到大量的反物质,并且将它们利用在科技上,那么人类科技发展的速度一定会变得非常快,目前科学家也在积极的寻找宇宙中更加强大的物质。
现在人类利用的地球能源基本上都是不可再生资源,比如说石油、煤炭、天然气、可燃冰等等,这些能源只能够满足人类一时的需求,想要满足人类长久的需求,人类就必须寻找更加强大的资源,而可控核聚变、反物质、暗物质等等,这些都是能够人类长久发展的资源,虽然现在科学家也发现了这些能源,但是人类的科技还不够强大,所以人类还需要继续努力才行,小编认为,人类作为地球上最有智慧的生命,从诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,现在人类已经对宇宙有了大概的认知,未来随着人类科技的进步,人类一定会变得更加强大,小编希望人类文明能够长久的发展下去,对此,大家有什么想说的吗?