比 平常 多 吃 很多 ， 因為 身體 的 「 食物 － 能量 轉換 機制 」 並 不 是 特別 有 效率 。 用 物理 的 語言 來 說 ， 在 最佳 的 狀況 下 ， 人體 的 食物 － 能量 轉換 效率 平均 是 40％ 。 也就是說 ， 我們 頂多 只 能 將 我們 所 攝取 卡路里 的 40％ 轉換成 可用 的 能量 。 其他 的 能量 都 會 以 熱 的 形式 散失掉 。 因為 能量 守恆 ， 這些 熱 必須 到 別的 地方 去 。 所以 ， 要 額外 產生 一百萬 焦耳 的 能量 來 支持 你 的 登山 嗜好 ， 你 必須 多 進食 六百 大卡 ， 大約 相當於 每 天 多 吃 一 餐 。 我們 要 從 哪裡 得到 所 需 的 能量 ？ 事實 上 ， 我們 日常 生活 中 的 某些 活動 所 需要 的 能量 之 大 ， 很 是 令 我 驚訝 。 假設 我 想 泡 個 澡 ， 而 我 想 計算 把 水燒熱 要 多少 能量 ， 這 牽涉 的 公式 很 簡單 ： 以 千卡 為 單位 ， 所 需要 的 能量 就 是 質量 （ 以 公斤 計 ） 乘上 溫度 的 改變 （ 採用 攝氏 ） 。 因為 一 個 浴缸 一般 可 盛裝 一百 公斤 的 水 （ 約 二十六 加侖 ） 所以 假設 溫度 增加 攝氏 50 度 ， 那麼 要 準備 洗 個 熱水澡 ， 就 需要 約 五千千 卡 或 兩千萬 焦耳 的 能量 。 泡澡 很 舒服 ， 但 那 需要 不少 的 能量 。 值得 一 提 的 是 ， 在 美國 ， 能量 還是 相當 便宜 ， 泡 一 次 那樣 的 熱水澡 只 需要 花 約 1.5 美金 。 兩百 年 前 ， 人們 是 用 柴火 來 燒 熱水 。 一 公斤 的 木柴 大約 含有 一千五百萬 焦耳 的 熱量 ， 所以 一 個 家庭 必須 從 一 公斤 重 的 木柴 獲得 洗 一 次 熱水澡 所 需 的 能量 。 現代 的 柴爐 效率 可 達 70％ ， 但是 在 空地 上 燃燒 的 火 或 兩百 年 前 的 火爐 ， 將 木頭 轉換成 熱 的 效率 就 差 得多 ， 而且 需要 更 長 的 時間 才 能 達到 同樣 的 功效 。 所以 ， 你 可能 要 用掉 五 到 十 公斤 的 木柴 才 能 將 那 二十六 加侖 的 洗澡水 燒熱 。 怪不得 先 人們 不 像 我們 這麼 常 洗 熱水澡 ， 而且 往往 全 家 人 都 用 同 一 缸 水 來 泡澡 。 以下 的 一些 數字 可以 讓 你 對 居家 活動 所 消耗 的 能量 有些 感覺 ： 家用 暖爐 的 功率 約為 一千 瓦特 ， 那 表示 在 一 小時 中 ， 你 會 花掉 三百六十萬 焦耳 （ 或者 ， 用 測量 電能 常用 的 單位 來 說 ， 一千瓦 小時 ） 的 能量 。 天氣 寒冷 時 ， 一 個 電暖爐 的 電功率 大約 是 兩千五百 瓦特 。 一般 窗型 冷氣 的 功率 是 一千五百 瓦特 ， 中央 空調 系統 的 功率 則 約 五 到 二十千 瓦 。 一 個 電爐 在 華氏 350 度 （ 約 攝氏 180 度 ） 時 ， 消耗 的 功率 可 達 兩千 瓦 ， 而 洗碗機 則 約 三．五千 瓦 。 以下 是 個 有趣 的 比較 。 一 部 用到 十七 英寸 陰極 射線 管 螢幕 的 桌上型 電腦 ， 功率 約為 一百五十 至 三百五十 瓦特 ， 而 當 電腦 及 螢幕 處於 休眠 狀態 時 ， 它們 的 耗能 只 有 二十 瓦特 ， 甚至 更少 。 在 耗能 更少 的 一 端 ， 一 架 時鐘 收音機 的 功率 只有 四瓦特 。 由於 一 個 九伏特 的 鈉 電池 可以 總共 儲存 一萬八千 焦耳 （ 即 約 五 瓦 小時 ） 的 能量 ， 所以 一 顆 電池 可以 提供 你 的 時鐘 收音機 一 個 多 小時 的 電力 。 超過 六十五億 （ 2006年 ） 的 人口 住在 地球 上 ， 以致 我們 每 年 會 消耗 5 × 1020 焦耳 的 能量 。 在 OPEC （ 石油 輸出國 組織 ） 的 石油 禁運 措施 施行 四十 年 後 ， 80％ 的 能量 仍然 來自 化石 燃料 ： 煤 、 石油 及 天然氣 。 美國 的 居民 只 有 三億 出頭 的 人口 ， 大約 是 全 世界 人口 的 二十分之一 ， 卻 花掉 了 全 世界 五分之一 的 能量 。 我們 沒辦法 逃避 這 個 事實 ： 我們 是 能量 浪費者 ， 不折不扣 的 能量 浪費者 。 所以 當年 歐巴馬 總統 指派 諾貝爾 物理獎 得主 朱棣文 當 他 的 能源部長 時 ， 我 感到 很 高興 。 如果 我們 要 解決 我們 的 能源 問題 ， 就 要 注意 能量 的 物理 。 舉例 來 說 ， 太陽能 的 發展 潛能 被 寄予 厚望 ， 而且 我 很 贊成 積極 發展 它 ， 但 我們 必須 知道 所 要 面對 的 極限 。 毫無 疑問 地 ， 太陽 是 很 棒 的 能量 來源 ， 它 可以 產生 4 × 1026 瓦特 （ 每 秒 4 × 1026 焦耳 ） 的 功率 ， 它 大部分 的 能量 都 以 可見光 的 形式 呈現 ， 或是 位於 光譜 中 的 紅外線 部分 。 因為 我們 知道 地球 到 太陽 的 距離 是 多少 （ 約 一億五千萬 公里 ） ， 我們 可以 計算出 那些 功率 有 多少 來到 地球 ： 大約 是 1.7 × 1017 瓦特 ， 或 約 每 年 5 × 1024 焦耳 。 如果 你 拿 一 個 一 平方公尺 的 面板 直接 對著 太陽 （ 假設 沒有 雲 ！ ） ， 那 個 面板 會 接收到 大約 一千兩百 瓦特 的 功率 （ 我 在 這裡 已經 假設 約 有 15％ 的 入射 功率 被 大氣層 反射 或 吸收 ） 。 太陽能 的 發展 潛力 似乎 很 高 。 只要 2 × 1010 平方公尺 的 面積 就 可以 收到 足夠 全界 使用 的 能量 。 那 大約 是 我 的 袓國 荷蘭 面積 的 五 倍 。 而 荷蘭 絕對 算不上 一 個 面積 很 大 的 國家 。然而 ， 事情 沒 這麼 單純 。 一 天 中 有 白天 及 夜晚 ， 這 點 我們 目前 還 沒有 考慮進去 ， 因為 我們 原本 是 假設 太陽 一直 在 那裡 。 而且 ， 天空 中 還 有 雲 。 此外 ， 如果 你 的 太陽能 面板 是 不能 移動 的 ， 那麼 它們 就 無法 隨時 正 對著 太陽 。 還 有 ， 你 是 位在 地球 上 的 什麼 地方 ， 這 也 會 有 影響 。 比起 位在 北半球 偏 北 的 國家 或 南半球 偏 南 的 國家 ， 赤道 附近 的 國家 會 接收到 較多 的 能量 （ 所以 ， 那裡 比 其他 地方 來得 熱 ） 。 接著 ， 我們 還 需要 考慮 用來 吸收 太陽能 的 裝置 效率 如何 。 近年 有 許多 不同 的 太陽能 技術 ， 而且 不斷 推陳出新 ， 但是 最 實用 的 矽 太陽能 電池 （ silicon solar cell ） （ 而 不 是 那些 用 很 貴 的 材料 製造 的 太陽能 蒐集器 ） 效率 仍 只有 約 18％ 。 如果 你 用 太陽能 直接 燒開水 （ 而 不 是 先 把 它 轉換成 電能 ） ， 效率 會 高 很多 。 相較 之下 ， 一 個 以 石油 為 燃料 的 火爐 ， 即使 它 不 是