20200220，這個日期值得敲響一記警鐘。
這一年，庚子大災，全球無一倖免。
疫情、蝗災、山火、雪災、乾旱、火山爆發、颶風、海嘯、洪水肆虐、熱死人、永久凍土層解凍、甲烷之海、珊瑚礁死亡、南北極動物棲息地消失、澳大利亞的大蝙蝠咬人、海上運輸癱瘓、因氣候和能源威脅不斷湧現的人禍……皆隨著全球變暖加劇，將人類逼進真正的“命運共同體”，為吾輩性命強加了一把時間鎖。
中國新型冠狀病毒肺炎疫情尚在持續，俄亥俄州立大學科學家又在青藏高原冰核樣本中發現古老病毒存在的證據，萬里之外的巴西也發現了神秘病毒，90%基因根本無法識別。另外，東非的埃塞俄比亞、肯尼亞以及南亞的巴基斯坦和印度遭受蝗災入侵，聯合國糧食及農業組織（FAO）向全球預警，蝗災會帶來嚴重的食物短缺，上百萬人將需要食物救濟。更早時，2019年9月澳大利亞爆發罕見山火，燃燒4個多月致33人死亡， 1170萬公頃土地被燒燬，約10億動物死亡。
此外，2020年1月17日加拿大東北部遭受嚴重雪災，打破1999年4月創下的單日降水紀錄；1月12日菲律賓塔阿爾火山大規模爆發，迫使成千上萬人緊急疏散；2月17日，澳大利亞多地區又迎降雨和颶風，多個城市受影響；同時的英國，一場風暴強降雨導致多地爆發洪水。此前數年，美國墨西哥灣一場颶風導致該處海上運輸癱瘓。2018年北極圈附近出現一個約20個足球場大的湖面，和葡萄柚一般大的甲烷泡從水中冒出，像一口沸騰的巨鍋；還有，據BBC報道，因氣候變暖，全球已有一半以上的珊瑚因白化而死亡。2019年印度持續高溫，致數十人被熱死；全球變暖導致冰川融化，增加釀成大海嘯風險；而極地冰川融化，永久凍土層解凍，同時南北極動物棲息地也逐漸消失。2020年2月初，澳大利亞山火引發70萬隻澳洲蝙蝠侵入城市，該蝙蝠體型巨大，還能將人咬傷。
一切災害背後，指向的是同一個並不新鮮的萬惡之源——全球變暖。
氣象與動植物災害與全球變暖搭上關係容易理解，病毒，為何也歸咎於全球變暖？
這一提法並非無中生有。
早在2014年，法國一項研究提取了一種被封存在永凍層中長達3萬年的病毒，並在實驗室對其重新加熱，病毒迅速復活。參與研究的科學家提出警告：凍結在土壤中的未知病原體，可能會因氣候變暖而再次甦醒。
如今，這一警告的應驗速度，斜率正在變大。全球變暖正在導致世界各地冰川縮小，並可能釋放被冰封了數萬年的微生物和病毒。
除政府和學界外，一些全球科技領袖也開始關注全球變暖。
美國時間本週一（2月17日），亞馬遜首席執行官傑夫·貝索斯（Jeff Bezos）宣佈，他將通過一項名為貝索斯地球基金（Bezos Earth Fund）的新基金投入100億美元來應對氣候變化；此前，馬雲、比爾·蓋茨、馬克扎克伯格在內的全球頂尖科技公司創始人也曾發起清潔能源研究計劃，擬從技術上阻止氣候變暖。
此刻，匹夫有責。
本次，「甲子光年」邀請了騰風集團CEO、工程熱力學專家靳普從工程熱力學和溫室氣體排放的角度，用不一樣的視角看極地細菌、病毒背後的全球變暖，並提出可能的“可逆”方案。
以下為靳普口述，「甲子光年」整理潤色。
01
二氧化碳濃度上升了近50%
我的一個投資人朋友，滿世界跑的那種人，他曾親自在北極插了把尺子，每年去看一看，得出的結果是：北極的冰蓋確實在不斷變化，變化很明顯。
加速融化的極地冰川
很早之前人們就觀測到地球變暖的趨勢了，但沒發生有傳播效果的事件。那會兒就是講一堆數據，列一堆光譜圖，告訴大家二氧化碳濃度的變化，南北極站點數據的變化——這些數據和現實距離太遠，人們不關心。
現在，全球變暖在加速進行，我們現在還沒能力讓它不變暖，只是先讓變暖的速度慢下來。
為什麼變暖的速度會加快？
這裡先普及一下基本原理：太陽短波輻射到達地面，地表受熱後向外放出大量長波熱輻射線被大氣吸收，低層大氣溫度升高，作用類似於栽培農作物的溫室，因此也稱“溫室效應”。
地球溫室效應圖
打個比方，這就像微波爐加熱——太陽相當於微波爐，它的光是輻射熱，照射到地球就是給地球加溫；大氣層就像微波爐壁，捂住熱量。
當然，形成溫室效應的氣體，不只是二氧化碳，還有甲烷、一氧化氮等30多種氣體。其中二氧化碳約佔75%，是最主要氣體。
植物又可通過光合作用吸收二氧化碳，在一排一吸之間，大氣中二氧化碳的濃度保持近乎平衡。
然而，人口急劇增加，人們生產、生活產生的二氧化碳越來越多；森林被大量砍伐，植物可吸收的二氧化碳越來越少。平衡被打破，自然溫室效應便不斷增強。
全球變暖的形勢，正越來越嚴峻：
九個已識別的氣候臨界點：
1.亞馬孫熱帶雨林經常性乾旱
2.北極海冰面積減少
3.大西洋環流自1950年以來放緩
4.北美的北方森林火災和蟲害
5.全球珊瑚礁大規模死亡
6.格陵蘭冰蓋加速消融、失冰
7.永久凍土層解凍
8.南極西部冰蓋加速消融、失冰
9.南極洲東部正在加速消融
氣候達到的臨界點越多，意味著全球變暖的速度越快，越會造成不可逆的損失。
來源：《自然》雜誌
有個統計，工業革命時期，地球表面空氣中二氧化碳濃度約為280ppm（百萬分比濃度）；而現在濃度已超過400ppm，上升了近50%。
近20年，全球氣溫紀錄逐年刷新：1998年的全球平均氣溫，被世界氣象組織宣佈是自1860年開始保存完整氣象記錄以來最高的；十年之後有科學家認為，2007年的全球氣溫可能超過1998年，成為地球最熱的一年；2013年，世界氣象組織報告再次得出結論，2001至2010年是自1850年現代氣象測量開始以來地球最熱的十年，其中2010年的氣溫打破了之前所有的氣候記錄；就在2020年1月，美國宇航局聯合美國國家海洋和大氣局宣佈了最新全球氣溫情況，2019年是有記錄以來第二熱的一年，而第一熱的年份是2016年。
全球年平均氣溫趨勢圖
《自然》雜誌曾發表一篇研究，目前人類活動造成的碳含量增長速度，是五千萬年前地球最熱時期的20倍。不過，當時大氣中碳含量的增加是在較長時間內完成的，讓大多數物種可以適應氣候或者通過遷移來避免滅絕。如今，地球面臨的問題顯然更殘酷。
02
遠古病毒出逃
全球變暖給人類帶來的挑戰，首先可能是瘟疫。
2020年才過去不到兩個月，各種不明病毒肆虐事件已接二連三發生。
年初，國內新型冠狀病毒肺炎疫情爆發，至今已造成累計7萬多人確診；1月7日，發表在bioRxiv的論文指出，俄亥俄州立大學科學家在青藏高原冰核樣本中發現古老病毒存在證據，其中28種是新病毒；同時在遙遠的巴西，也發現了神秘病毒，這種名為雅拉病毒的超級病毒，由將近80個納米大小的顆粒（正常病毒大小）構成，可以說是巨病毒，而且其僅有6個與現有基因相同，90%的基因沒有同源基因，根本無法識別。
這和全球變暖有啥關係？
實際上，南北極冰蓋裡面凍著很多遠古細菌和病毒。一旦冰川融化，它們就可以隨海水、洋流飄到世界各地，可能帶來可怕的疾病。而且，它們千萬年以來沒跟著人一起進化，我們的抗生素、抗細菌藥有可能對它們是無效的，甚至我們的免疫系統也可能沒法對它們做出正常反應，不能有效識別它、阻擊它。
此外，極端氣候會引發自然災害 。山火、極度乾旱、洪水氾濫，均為全球變暖帶來極端氣候的後果。
2019年9月，澳大利亞維多利亞州和新南威爾士州發生大面積山火；由於當地正值盛夏，山火不斷蔓延並至今已持續燃燒了4個月，直逼首都堪培拉。山火已導致33人死亡、2500棟民居被燒、超過10億動物葬身火海，直至近日當地一場持續降雨才將火勢控制。山火持續的原因被認為主要與高溫天氣和乾旱氣候有關。此次澳大利亞山火產生了約4億噸二氧化碳，而整個澳大利亞2018年碳排放量才5.32億噸。
信息源：騰訊新聞
澳大利亞山火
另一個嚴重問題是，南北極凍土層消融時，那些從遠古時代就被永久封存的有機碳，會在微生物作用下轉變為二氧化碳和甲烷（天然氣）。一分子甲烷造成的溫室效應將是一分子二氧化碳的28-36倍，它會加速全球變暖。
以前，南北極覆蓋著大量冰層，它就像地球頭頂上的大鏡子，把照在冰蓋上約90%的太陽光照都反射回去了。但是如果南北極的冰融化變成一片海水，水吸收光的比例達到90%，就會導致南北極蒸發出大量的水蒸氣。
2018年12月，美國國家航空航天局一調查顯示，南極洲東部海岸1/8的冰川群此前被認為不會受到全球氣候變化的影響，但研究顯示最近10年該冰川群已經開始融化，這將導致世界大洋發生變化。研究人員發現，溫暖的海水已經開始融化南極洲東部最大的冰川——託滕冰川。數據顯示，位於託滕冰川以西的4個冰川，其高度自2008年來已縮減約3米，而在2008年前未有融冰記錄；託滕冰川以東的多個冰川高度縮減速度是2009年的兩倍，其高度以每年0.3米的速度退減，目前已減少2.5米。
信息源：美國國家航空航天局官網
這形成了一個惡性循環：
全球氣溫越高，排放溫室氣體越多，更加速了氣溫上升。
這些水蒸氣向外散開，有可能會改變地球的熱平衡；熱平衡變了，地球的洋流體系也會隨之變化，進而加劇了自然災害的發生；甚至依靠洋流的海上運輸也會癱瘓。
空氣中水蒸氣增加，還會給人體帶來直接的危害。人的身體是通過汗腺排放熱量的，所以夏天只要多喝水、多排汗，人的身體就不會被熱壞。但在大面積溼熱的情況下，汗水是排不出來的，就會出現熱死人的現象。
這種情況下，受災的城市甚至面臨關停的境地，人們的生產、生活難以維持。
這些是可以根據已有理論預見到的一些後果——但真正發生災害的時候，往往許多後果是人們無法預料到的，更談不上提前應對。
03
利益與道德的博弈：
要環保，還是要發展
在溫室氣體排放中，工業毫無疑問是大頭；其次是交通，包括汽車、輪船、飛機等所有交通工具；此外還有生活領域，包括供暖、燃煤的排放。
另外，還有一個有意思的碳排放，就是牛的屁。
牛的胃，其實就像一個發酵池，它吃進的雜草在胃裡發酵會產生甲烷、氨等氣體。曾經聯合國糧農組織發表過一份報告，全球10.5億頭牛排放的二氧化碳佔全球溫室氣體總排放量的18%，甚至超越了人類交通工具等的二氧化碳排放量。
為了減少碳排放，我們也在採取一些措施。比如工業領域，國家對工業企業有排放達標的行政要求；在生活領域，很多地方政府鼓勵實施煤改氣、氣改電，並對這些進行一定的補貼；在交通領域，汽車尾氣排放中，通過三元催化器處理汽車尾氣。
但說白了，這些措施帶有很強的行政性，它不是人們自願的。
熱力學圈子裡有一個非常重要的觀點，就是在特定時間段裡面（不去跨世紀比較），人的幸福感和生活質量，其實就是能在一段時間裡支配的能量。但凡我們肉眼所見的商品和服務，都和碳相關，碳排放，就相當於消耗能量。
誰會願意主動為了那看不見、摸不著、表面上又跟自己沒有直接關係的事，主動降低生活質量？誰先減排，意味著誰主動降低自己的生活質量和發展權。
所以早期只有政府和環境學圈子裡的科學家，以及能源巨頭企業在關心全球變暖。所以你看到，每次籤的協議都是在國家之間進行的，比如《京都議定書》、《巴黎協定》等。
籤這樣的協議很困難。事實上，最早我國籤《巴黎協定》時，還有一些反對的聲音。一些產業界的人認為，一旦加入協定，事實上就承諾損害我們的發展權，因為現在人們的生產和生活還離不開化石能源，現在的技術手段決定了只要使用化石能源就會有碳排放。
這就是為什麼有些國家會主動退出這些協定，但這樣的做法無疑損害了其他人。
《聯合國氣候變化框架公約》下有兩份具有法律約束力的氣候協議——1997年通過的《京都議定書》和2015年達成的《巴黎協定》。然而，2001年3月，布什政府以“減少溫室氣體排放將會影響美國經濟發展”和“發展中國家也應該承擔減排和限排溫室氣體的義務”為藉口，宣佈拒絕批准《京都議定書》。此後2017年6月，美國總統特朗普宣佈美國將退出《巴黎協定》，並稱退出有利美國經濟。
信息源：新京報
美國總統公開宣稱“全球變暖”說辭很多是騙局
節能意味著更高的技術、更貴的成本、更好的設備、更復雜的裝置，這意味著人會缺少積極性去主動改變。
04
從熱力學看碳排放：
不靠人性，靠科技
人性的東西是不好解決的，那科技能否解決全球變暖？
為了應對全球變暖，國外近年興起了一種新的二氧化碳收集技術，叫碳捕集。
碳捕集與封存（簡稱CCS，也被譯作碳捕獲與埋存、碳收集與儲存等）是指將大型發電廠所產生的二氧化碳（CO2）收集起來，並用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術。這種技術被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖的一種方法。2012年8月6日，中國曾實施首個二氧化碳封存至鹹水層項目。
信息源：百度百科
這種方式，目前看是理論上可行，工程上也可行，但經濟上不可行。
某碳捕集純化示範項目
首先，把二氧化碳從大氣中分離出來，需要一個大型空氣分離器，它要達到每秒鐘數噸的空氣流量。要滿足這樣的條件，裝置得足夠大，大到堪比一個工業園區，有可能這個裝置上僅管道就接近一間房屋那麼粗。而且這種大型機器的運轉需要消耗大量電能，甚至消耗能量的成本會大於捕捉二氧化碳的價值。
其次，即使通過這種方式捕捉了二氧化碳，目前並未找到處理二氧化碳的方式。有一種說法是把捕捉的二氧化碳排放到地下，因為地下經過石油、天然氣開採形成了許多空洞，用二氧化碳正好填充這些洞，來方便石油開採。但如果稍微思考一下就會覺得這種方式不太靠譜，因為埋到地下的二氧化碳也需要加壓，不但需要消耗能量，同時儲存在地下的高壓二氧化碳也給人們帶來安全隱患；而且就算一年兩年能把二氧化碳封存在地下，那十年二十年之後，很難保證封存的二氧化碳不會洩漏——一旦洩露就意味著前功盡棄。
科學家還曾想出一種二氧化碳的處理方式，把二氧化碳固體化，然後排到深海。這個方法也讓人深表懷疑，即便把二氧化碳做成液態也需要非常大的壓力和極低的溫度，更何況固態的二氧化碳，它需要極大的壓力和超低溫，幾乎可以拿來做冷凍炸藥了。
解決不了二氧化碳封存的問題，光去分離二氧化碳是沒用的。
如果不考慮經濟成本，真要處理這些捕捉二氧化碳，其實有一種可行的技術，就是把捕捉到二氧化碳跟氫氣結合製成天然氣，或者跟水製成甲醇，再或者跟一些藻類制生物制柴油能源，這就實現碳的循環——在此過程中，二氧化碳就變成了能量的載體。
這是人們探索處理已經排放的二氧化碳的一些方式。但目前我們當務之急，是如何減少二氧化碳的排放。
目前，全球25%的碳排放來自於發電和產熱，14%的碳排放來自交通領域，解決這些領域碳排放，需要用可再生能源、生物質燃料替代化石燃料能源。
生物質能源（燃料），可以理解為海藻、玉米秸稈、甘蔗、木薯、甚至一些專門用來做燃料的能量草。把這些植物做成燃料酒精、生物質汽柴油或者是天然氣、沼氣，這種情況下，它的碳排放就是負的 。
如果植物燃料能大規模應用，理論上既解決了碳排放問題，還不會阻礙生活質量和發展權。因為生物質燃料需求越多，就會刺激越多的貧困農民的生產，然後開墾荒田，提高生物質燃料作物的產量。
從環保角度講，生物質燃料太完美了；但對發動機工程師來講，將其作為燃料就是噩夢。
從整個工業史上看，幾百年來只發明瞭三種發動機——蒸汽機（外燃機）、活塞式內燃機和燃氣輪機（航空發動機）。
傳統發動機是無法燃燒生物質燃料的。
以酒精為例：酒精的氣化潛熱非常的低，當酒精噴進發動機缸裡，它就會變成氣態酒精，在點燃之前，它要先吸熱，這就改變了原來缸內溫度和壓力的分佈，由於酒精火焰傳播的狀況跟原來的（汽油燃燒狀態下）燃燒機理不同，便出現無法燃燒的情況。
而且酒精極易溶於水，如果活塞發動機燒帶水的酒精，很容易當場報廢；即便純酒精，在發動機缸裡燃燒後，會發生反應變成乙酸（醋），乙酸在高溫高壓下的腐蝕性非常強，會直接把缸體腐蝕出一個個坑，發動機報廢。
在熱力學界，大家公認：微型燃氣輪機是人類有史以來各種熱力學設備裡尾氣排放最低的。更重要的是它打破了傳統內燃機對燃料的限制，既可以燃燒汽油、柴油，也可以燃燒甲醇、乙醇、沼氣等生物質燃料。
但燃氣輪機的缺點，是研發難度和生產精度太高，高昂的製造成本和維修保養限制了其大規模應用。
而我們努力10年堅持不懈風雨無阻，就是為了把微型燃氣輪機做到便宜、簡單，可批量生產，向大眾普及，使大家有條件使用生物質燃料。
除此之外，對個人而言，也可以身體力行為減少碳排放做貢獻。比如減少浪費，儘量不浪費糧食和生活用品；避免空運物品，減少航空運輸排放的二氧化碳；減少肉食和奶製品消費，尤其是牛羊肉。
這些措施會讓每個人平均可減少2噸的碳排放量。
一些全球的富豪們也開始把目光投向全球變暖的治理。
美國時間本週一，世界首富、亞馬遜首席執行官傑夫·貝索斯（Jeff Bezos）宣佈，他將通過一項名為貝索斯地球基金（Bezos Earth Fund）的新基金投入100億美元來應對氣候變化，該基金完全專注於慈善捐贈。貝索斯是越來越多的億萬富翁中的一員，他們將大量資金用於應對全球變暖的影響。
這是一個好的兆頭，行動是解決問題最好的方法。人類不能再對全球變暖持佛系態度了。
