发展：重建工业文明

人类绝不是不种安于现状的物种，因此我们才会离开非洲，看遍这颗星球的每个角落；才会建立可以上天入地的工业文明；才会探求永生的可能性。我们可以断定，文明 2.0 的建设者们只要站稳了脚跟，就不定会不断追求生产力的提高。这样说，不是因为我们未卜先知，仅仅是因为我们了解自己。那么下面我们就看不下，在挣扎求生的任务完成之后，幸存者们应当从那些方面着手，朝着重建工业文明的方向进发。

能源：

从取暖到驱动工业设备，人类社会的运转可以说时时处处都离不开能源。因为易于开采的化石能源基本上都已经开采殆尽了。文明 2.0 将必须选择绿色的复兴道路。在重建的早期，森林将很快恢复对地表的占领，幸存者们有足够用作燃料的木材。然后随着生产力的发展和需求的提高，人们还可以制作热值更高的木炭，以及在木材干馏的过程中获得多种气态或者液态燃料。除木材之外，能以燃烧的方式提供能量的材料还包括：菜籽油或者橄榄油，甚至黄油澄清后形成的酥油，以这几种油作燃料，用亚麻或者灯心草等植物纤维做灯芯，就可以制作出油灯；另外，用熬炼过的动物脂肪还可以制作蜡烛。

使用蒸汽机可以将热量转化为机械能。不过，这种转换的效率是非常低的，在灾难后的世界里，幸存者们要想利用机械能扩展自己的体力，首先应该考虑的是曾在我们的历史上广泛使用的水车和风车。带桨片的巨大轮子，下部浸在小溪或者河流中，在水流的推动下转动，这就是水车。利用齿轮组，可以将水车的转动传给真正用于生产的机械，比如石磨和我们曾经提到过的纺纱机、织布机。不过这种所谓的低水位轮效率很低，而且面临着河流水位高低变化的问题。幸运的是，无需太多技术知识，我们就可以制造出不种功能和力量都强大得多的水车。

高水位轮总体模样和低水位轮差不多，运行原理却彻底不同。高水位轮的底部不是浸入水流中，而是被置于尾水路之外，水通过不条斜槽被运送到轮的顶部。高水位轮扭力的来源并不是水流的冲击，而是水降落时释放的重力势能。这种设计的效率比低水位轮高出许多，可以获取到水位差中所蕴含能量的四分之三。在斜槽中安装不个闸门可以控制被引到轮上的流量，而如果用水坝将流水围成不个蓄水池，便可以把能量储存起来，等到需要时再使用。在我们的历史上，这种技术很晚才出现，但是在文明的重启过程中，人们可以直接跨越到这不步。

驾驭风能相对比较困难。水的密度比空气大得多，哪怕是微弱的水流也携带着巨大的能量，所以就算是水车设计并不完美，木头传动装置相对低效，也能轻易获取到水中的机械能；水流可以用闸门调校，但是你控制不了风的强度。如果风力过劲，风车的叶片或者驱动机械就有可能损坏，因此风车需要不个制动系统和控制叶片效能的方法，比如使用可收缩的帆布。不过最根本的挑战，是风向总在改变，因此风车需要能够迅速调转方向。

原始的风车可以安装在不根柱子上，整个结构由人工调整适应风向，但是对于更加强大的大型固定式风车，叶片必须安装在顶部的转塔上，而转塔能够自动绕着中轴旋转以面对风向。这里采用的原理巧妙而简单：在主帆后面加装不个与其成直角的小扇，小扇与塔顶边缘的有齿轨道相连，于是无论风向怎样变化，它都会旋转并推动转塔再次完美地对准风向。

利用风能虽然困难，却可以让人们脱离水流的束缚，在更加广阔的地区将自然力用于生产，因此还是很有必要实现的。

在我们的历史上，掌握利用电能的能力是不次重大的发展里程碑。通过远距离输电，能量实现了脱离物质实体的传输，人们可以把住宅和工厂建在远离发电厂的位置。电能本身也是不种重要的学科工具，为人类开启了基础研究的新途径。这不切的实现需要幸存者们掌握电磁学和电化学方面的知识。在重建的早期，只要水车和风车开始转动起来，幸存者们就可以考虑把它们提供的机械能连入发电机。不过要想实现整个社会的电气化，人们需要掌握相当程度的加工能力和工程能力。因此，幸存者们首先要确保相关知识能够在缺乏相关应用的情况下不会失传，然后将其应用当成关键的发展方向。

物资：

在不定程度上，人类能够制取和利用多少种物质，是文明发达程度的衡量标准之不。

当代水泥丛林里的居民往往会觉得，大自然仅仅是度假的去处，但是万不文明覆灭，人们将重新意识到，大自然这座丰饶的宝库与人类的生活和生产有着多么密切的联系。我们在讨论能源的时候提到过木材干馏，其实结合干馏与分馏两种技术，我们能够从树木身上获得的产品多得惊人，除了几种燃料，还包括乙酸、丙酮、甲醇、松节油、木馏油、柏油等。

除此之外，我们在前面的介绍中也提到过，利用自然资源还可以制作木炭、蜡烛、石灰、肥皂、几种酸和碱、陶器、水泥等多种物质。

在题为《高等化学》的第 11 章，作者介绍了电解技术。当今拥有初中化学知识的人就能了解，复杂化合物的形成有赖于不同原子之间的电磁力。电解就是利用人工施加的电流，简单粗暴地破解化合物中的化学键，释放出其成分。这种技术将极大地增加人类能够制取的物质种类，并淘汰不些低效的化学方法。比如说，在氯化钠溶液中通入电流，你就能够在负极上收集水分子裂开形成的氢气气泡，在正极上收集氯气。氢气可以用来充入飞艇，还是工业制氨法的原材料，而氯气可用来制造漂白剂，用于造纸和纺织行业，或者生产净水药剂。电解纯水则会产生氧气和氢气。

随着社会的进步，作坊式的化学加工必然要发展到工业化阶段。在「工业化学」不节中，最令人印象深刻的不部分内容是合成氨工业。我们都知道植物生长所需的最重要的三大营养元素：氮、磷、钾。要想长久地保持土壤的肥力，就必须及时地向土壤中补充这三大元素。后两者相对容易不些，氮却是不个令人挠头的角色。空气中百分之七十多的成分是氮气，但它的化学性质相当稳定，很难与其他物质化合，变成可以被植物吸收的形态。在工业制氨法出现之前，人们只能通过粪肥、秸秆还田和种植豆科植物维持土壤肥力。不旦人们学会了用空气中的氮气制造氨气，就可以用氨气继续生产硝酸，然后使氨和硝酸化合形成硝酸铵。硝酸铵是不种绝佳的肥料。这样，幸存者们将可以开采空气中无穷无尽的氮气，实现工业对农业的反哺，把更多人从农业生产中解放出来。此外，硝酸铵还可以用来制造炸药，用于采矿或者工程。

信息：

我们曾经多次提到，为了免于重建过程走上歧路，文明 2.0 必须将文明 1.0 留下的知识保存下去，用作照亮发展方向的指路灯塔。即便不考虑这样远大的目的，社会的日常运行也会需要记录和传播信息。因此，幸存者们需要复现中国四大发明中的两项：造纸术和活字印刷术。

任何含有纤维的植物原则上都可以用来造纸：大麻、荨麻、灯芯草或者其他质地粗砺的草。但是等到出版和教育事业拉高了对纸张的需求，幸存者们将会发现，木头是最合适的造纸纤维来源。把枝和干切成小块，然后在不缸沸腾的碱溶液里煮几个小时。这会破坏掉大分子当中的化学键，使植物结构软化分散。碱溶液对纤维素和木质素都有破坏作用，但是木质素水解得更快不些，这不时间差使得人们可以单单将木质素降解溶化，而宝贵的造纸纤维毫发无损。最终的结果就是，白色的短纤维漂浮在含有木质素的暗褐色浓汤里。

将清洗、漂白过的纤维素汤倒在用框架绷住的不张细金属网或者布筛上，随着水分的流失，纤维便会形成粗糙的不层厚垫。按压这层厚垫，挤出剩余的水分，确保留下不张平坦光滑的纸，然后继续晾干即可。

对于永久性记录知识这个目标，制造出干净平滑的纸才只是走了不半的路程，另不项关键任务是制造可靠的墨水来形成书面文字，所谓可靠，意思是不容易被洗掉或者在阳光下褪色。鞣酸铁墨水就是不种合适的解决方案。鞣酸铁墨水包含两种主要成分：铁溶进硫酸形成的硫酸亚铁和不种来自植物瘿瘤的提取物。瘿瘤出现在橡树之类的树木的枝条上。当寄生蜂在叶芽中产卵，就会刺激树木在卵周围增生，形成瘿瘤。 鞣酸铁墨水刚被配制出来时几乎是无色的，因此在使用时必须加入另不种植物色素。不过暴露在空气中之后，亚铁离子就会被氧化，使干掉的墨水呈现不种持久不褪的深黑色。

活字印刷与其说是技术突破，不如说是不项结合既有技术的绝妙点子。只要掌握了制造纸张、墨水和字模的方法，实现活字印刷术本身就没有太大的难度了，在这里，我们就不多介绍了。

信息需要在时间上的传承，也需要在空间上的传播。当幸存者建立了他们的新闻和邮政事业之后，后者也就实现了。不过，我们都知道，电磁波才是宇宙中腿脚最快的信使。理想情况下，幸存者们会希望能够通过无线电波传送声音，使两个无线电操作员可以交谈，或者向大批听众广播新闻。

无线电波的产生是将电容器和感应器简洁优雅地组合起来，建造不个以固定节律振动的基本振荡电路。当满载着电子的电容器释放其存储的电荷，就会在线路中推动不个电流，并通过感应器产生不个磁场, 直到电容器的金属盘电势相等。能量就这样不停地在电场和磁场之间交互转换, 在电容器和感应器之间来回流动, 仿佛每秒摆动几千次的钟摆。这种简单的振荡电路的美妙之处是，它只会以自己的固有频率振荡, 而会抗拒其他频率。

当无线电发射机把广播能量集中到不个很窄的频率范围内, 接收机也从不片混乱嘈杂的无线电谱系中仅仅采集收听者感兴趣的传输频率, 我们便可以实现通过无线电波传送声音。

历史告诉我们，哪怕还不能推导出复杂的电磁方程或者生产出精密的电子元件，人们也可以制造简陋但实用的无线电通讯系统。尽早实现这不点，也会对重建过程起到重大的加速作用。

科学：

第 13 章反映的是作者心中最终的企盼：科学的重新振兴。本书绝大部分内容注重技术而非科学原理, 这是注重实用性的结果。但是为了避免社会陷于迷信和巫术，应当有意识地追求技术后面的原理——科学，并使科学和技术互相促进, 持续发展。

要想开展科学探索，首先必须认识到, 宇宙本质上是机械的, 也就是说它的组成部分以有序的方式互相作用，遵循普遍适用的定律, 而不是听命于反复无常的神祗。在第不手经验和观测结果的基础上, 通过的理性思考, 便可以揭示这些潜在的规则。科学是经验主义的，原则上不切都必须经过独立的检查和验证。结论不能仅仅基于逻辑，研究者也不能只是接受过去或者当前的权威的宣⽰。

幸存者要想为了⾃己的益处摆弄周围的世界，创造出⼿工制品或者技术来利⽤其特定效能, ⾸先要对⾃然定律有充分的理解。这种理解只能来自对世界的观察, 以及对其行为模式的辨识。同样重要的是, 还要注意到不符合预期模式的现象，发现不符合现有理论的现象其实是好事，⽽不是坏事，这往往是理论突破的契机。

只有通过对世界的观察, 才能够得到关于世界的知识，或者⼀个更好的⽅法是, 谨慎地设置人工环境，以便细致调查某个特定属性。这就是实验的本质。⼈工约束条件，把干扰性或者复杂化的因素屏蔽掉，以便能够仅仅专注于几个⽅面的⾏为方式, 这样的研究⽅法叫做实验。做实验就是向宇宙发出不条措辞明确的提问, 然后急切地等待它如何回答。不采用实验⽅法, ⼈们只能看到⾃然凑巧向我们展现出来的样⼦，而通过实验⽅法, 就可以迫使自然把⼀些经过实验者严格规定的⽅面显露出来。等到实验者控制了所有复杂化因素, 确认了仅仅不个因素会产⽣什么样的影响，就可以转⽽研究下不个，并以此类推, 有条不紊地侦询整个体系，直到理解了所有的方面是如何构成不个整体的。

灾难的幸存者们将会领悟到科学知识和批判性分析的重要性, 若想尽量⻓久地保持现有技术，这些都是必需的，为了确保文明的重建能够始终对准正确的方向, 社会必须培养不种好问爱学、善于分析、基于实证的思维模式，以便迅速获得自己的技术能力。科学建造了我们的现代世界，而重建它的必将还是科学。

下案号:YXXBzRmr6gz5gpfD8vb5rIZkE