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 最 新型 ， 也 可以 輕易 達到 75％ 至 80％ 的 效率 。 所以 ， 如果 你 把 這些 限制 因素 都 列入 考慮 ， 你 可能 就 會 需要 大約 一兆 平方公尺 （ 即 一百萬 平方公里 ） 的 面積 ， 相當於 三 個 德國 。 而且 ， 蒐集 並 將 太陽能 轉換成 電能 的 這些 面板 陣列 的 建造 花費 還 沒有 算進去 。 就 目前 而言 ， 靠 太陽能 發電 的 費用 是 靠 化石 燃料 發電 的 兩 倍 。 以 太陽能 作為 能量 的 來源 ， 不僅 花費 驚人 ， 而且 我們 目前 的 技術 或 政治 生態 根本 就 還 無法 支持 這樣 的 計畫 。 這 也 是 為什麼 在 可 預見 的 未來 ， 太陽能 對 世界 經濟 的 貢獻會 逐漸 增加 ， 但 與 其他 能源 相比 ， 它 仍然 只 會 扮演 一 個 小 角色 。 另一方面 ， 如果 我們 現在 就 開始 投入 研發 ， 那麼 在 未來 的 四十 年 間 可能 就 會 有 長足 的 進展 。 綠色和平 組織 （ Greenpeace International ） 及 國際 能源 總署 （ International Energy Agency ） 在 2009年 估計 ， 在 政府 大力 支持 下 ， 太陽能 可以 「 在 2030年 提供 世界 能源 的 7％ ， 並 在 2050年 達到 四分之一 的 地步 。 」 《 科學 美國人 》 （ Scientific American ， 繁體 中文版 為 《 科學人 》 ） 雜誌 幾 年 前 主張 ， 採用 一 個 應急 計畫 ， 並 在 接下來 的 四十 年 間 投入 四千億 美元 的 資金 ， 就 可以 讓 美國 達到 用電量 的 69％ 以及 全部 能源 的 35％ 均 來自 太陽能 的 地步 。 風力 呢 ？ 畢竟 ， 早 在 人們 張起帆 靠 風 航行 時 ， 人們 就 已經 知道 使用 風力 了 。 風車 的 歷史 比 電力 要 早 許多 ， 甚至 超過 千 年 。 不過 ， 從 自然界 得到 能量 ， 並 將 它們 轉換成 不同 形式 的 能量 供 人們 使用 ， 這樣 的 原則 是 完全 一樣 的 ， 不論 是 在 十三世紀 的 中國 、 更 早 之前 的 伊朗 ， 或是 十二世紀 的 歐洲 。 在 這些 地方 ， 風力 被 用來 協助 人們 做 一些 最 費力 的 勞務 ： 從 井 裡 汲取 飲用水 、 農業 灌溉 、 用 兩 塊 大 磨石 來 碾磨 穀物 以 製造 麵粉 等等 。 風車 的 運轉 就 是 要 靠 風力 ， 不論 它 是 不 是 被 用來 發電 。 作為 電 的 供應 來源 ， 風能 隨處 都 有 ， 不用 擔心 會 用盡 ， 而且 不會 排放 溫室 氣體 。 2009年 ， 全 世界 靠 風力 產生 的 能量 是 三百四十兆瓦 小時 （ 一兆瓦 小時 〔 terawatt-hour 〕 就 是 一兆 個 瓦特 ， 連續 一 小時 ） ， 它 大約 是 世界 耗電量 的 2％ 。 而 風力 發電 成長 得 很 快 ， 事實 上 在 過去 三 年 內 ， 風力 的 發電量 已經 增為 兩 倍 。 那麼 核能 呢 ？ 核能 比 我們 一般 所 知道 的 還要 多 得多 。 事實 上 它 每 天 都 出現 在 我們 四周 。 窗戶 玻璃 裡 就 含有 放射性 的 鉀 -40 ， 它 的 半衰期 是 十二億 年 ， 而 它 的 衰變 所 產生 的 能量 是 地核 的 熱源 之 一 。 大氣層 中 所有 的 氦 ， 都 是