偱環

有一次，我聽到電台有個phone-in，他說：“環保人士要人調高冷氣的溫度，知不知道這樣會很不舒服，其實，整天叫人少用甚麼少用甚麼，你看我們不是用糞便來耕種的嗎？既然糞便也可以變回有用的東西，為甚麼科學家不努力一點，把所有東西都重用，就不需要叫我們慳這個慳那個！”

我忘了主持是甚麼人，好像是甚麼地理學博士．但面對這個問題，他真是無能為力．對phone-in的人，批評是不太公道的，反正他祗是表達意見而已，但對主持人的不知所謂，我倒有點意見，但最後，都祗可以說是香港科學教育的失敗，就是一些應在初中弄清楚的概念，拿了博士後還是一知半解！

我讀小學時便留意到，把水電解後便可以得到氫和氧，把氫和氧燃燒後便可以產生大量能量．當時，正閙石油危機，我以為找到了解決能源問題的靈丹妙藥．但這祗令我自我沉醉了幾天，接著，在比較深入研究和思考後，我便發現原來電解水所需的能量就等如把得出的氫氧燃燒所產生的能量．但由於技術和種種後文將會提到的原因，這樣做一定會‘蝕本’的．我並無解決，而是加重了能源問題！

這就是經典物理學的重要概念：‘能量守恒’．這就是說我們不能‘製造’也不能‘消滅’能量，能量祗可以由一種形式，轉化到另一種形式而已！就以上述氫氧燃燒的例子，在燃燒時便由‘化學能’轉換成‘熱能’．但我們並無‘製造’出能量，若水要變回氫氧，就必需吸收同等的能量！

那麼，我們每天所用的能源又來自那裏．答案就是太陽．暫時請不要再問太陽的能量又來自那裏，以後有機會再討論這個問題．事實上，我們所吃所用的都是來自太陽．光合作用便是大自然吸收‘太陽能’的方法．這也是食物鏈的第一環．不要以為你吃肉就沒有使用這些太陽能．例如你食牛肉，牛又是吃甚麼的呢？你可以說，我們是用石油發電的，難道這又和太陽能有關．正是，環保界有一本很著名的書‘古老陽光的末日’，她說的‘古老陽光’就是‘石油’(或更廣泛的說是化石燃料fossil fuel，還包括煤，天然氣等等......)．‘石油’就是千億萬年前的動植物！就是‘古老陽光’！

相比‘能量守恒’，熱動力學第二定律就更加難明．上文說過我們吃牛肉，其實也是在吃‘太陽能’，但同樣是‘太陽能’吃動物和植物就非常不一樣了！可以想像，牛需要吃多少草，才可以長大到可以運到屠房呢？熱動力學第二定律簡單來說就是說明每次能量轉換都會有損失，在自然界，每轉換一次，就至少有八成能量的損失．這也是說，若你食肉，最多你亦祗可以用到4%的太陽能！

是不是打錯字，明明是20%，為甚麼會是4%呢？光合作用祗可以把不多於20%的太陽能轉化為有用的能量．而假設牛直接食草，但轉化效率也不能高於20%，兩折後再兩折，就是4%．其實，這是上限，祗出現於非常理想的情況，實際情況損失就更大，可能連1%也沒有！

等等，能量守恒不是說明了能量不生不滅的嗎？熱動力學第二定律不就是違反‘能量守恒’嗎？非也，第二定律不是說能量會消滅，而是說能量不能完全轉化成有用的模式．例如，蒸氣機是把化學能轉化成動能，轉換效率不超過20%，那麼80%的能量那裏去了？大部份變成了‘熱’，你可以想像蒸氣機運作時是何等的熱！熱便是一種無序的能量模式，我們就是不可把‘熱能’完全轉回‘有序的能量’．相反，差不多任何能量轉換過程，都不免產生一點熱．你正在用來看本文的電腦，也不是一直在產生熱嗎？

冷氣機其實沒有‘製冷’，它祗是用能量令溫度出現違返自然的流動而已．所以，在一端冷的同時，必然是另一端變得更熱．而且熱的一端比冷的一端的溫度差異更大，原因是冷氣機一直用電，即一直輸入能量，這些能量又變了甚麼，沒錯，就是‘熱’！若你把冷氣機完全放在室內，它就是一部‘製熱機’因為它發出的‘熱’必然高於它發出的‘冷’！冷氣機的設計就是把冷氣留給自己，把‘熱’交給其他人而已！

第二定律亦是時間的指標，有機會再討論吧！