可樂裡的二氧化碳

今天徐遐生院士在台大與中研院合辦的物理演講系列談核能發電，他認為人類短期內(我的詮釋是20到100年)最符合需求也最相對乾淨的能源是核能。大體上我同意他的看法。當然，在福島核災後說這種話是非常政治不正確的，只是科學家首重誠實，面對科學議題不會政治掛帥。

我不認為自己屬於擁核或反核二者間的任何一派，我認為核四不該運轉甚至早就該停建，但如上所說，我也認為百年內人類還是應該追求核能。這兩件事難道不矛盾？不矛盾啊。因為現在主流的輕水反應爐(包括核四)不是我認為人類該繼續追求的核能型態。徐院士認為有另一種更為安全且乾淨的反應爐，今天他演講的後半段就在解釋這個反應爐的原理、安全性、所需的燃料、所產生的廢料、以及其它影響等等。因為議題既專業又敏感，我不打算在此多談，因為這裡不論怎樣都只能提供片面的資訊，而片面資訊只會引起不必要的質疑、恐慌、或炒作。

我要談的是溫室效應。

人們非常害怕核能，這是可以理解的事，畢竟兩顆核彈一下子殺了幾百萬人，而核反應爐跟核彈其實完完全全不同這件事卻很少人真的知道(我所謂知道是從原理的層次充份理解，而不只是單純被專家告知而已)。附加產生的一種懼核的心理作用跟車子vs飛機很像。有少數人有恐機症，這些人裡頭，有不少人承認自己其實知道飛機很安全，但就是會怕坐飛機。理由之一是飛機一掉下來就是死上百人，車禍一次死個十幾個就算非常多了。所以，儘管飛機其實很少掉下來，儘管每年死於車禍的人遠遠多過死於空難的人，在同時有經濟能力坐飛機與坐車的人裡頭，怕坐飛機的人還是多過怕坐車的。

因為核彈與核反應爐間的自然(但其實不當的)聯想，造成人們對核電的過度恐懼，而忽略了其實人們有遠比核災更恐怖的危機。就像很多人根本就不知道自己死於車禍的機率遠遠高過死於空難一樣，眛於事實而只怕坐飛機卻不怕坐車，甚至自己還愛危險駕駛。

我自己曾是酗可樂者，徐院士用可樂舉了個例子，深得我心。他說，你有一杯加冰的可樂，你現在加熱它，你不會看到可樂的溫度上升。那是因為冰穩定了可樂的溫度，你加進去的熱量是用於融化冰塊，但整體的溫度不會上升，這件事我們國中就學過了。直到冰融光了，你還繼續加熱，那可樂的溫度就會開始上升了。而溫度上升的下一步就是，可樂裡的二氧化碳會因此加速逃脫，最後變成一杯沒有氣又不冰的可樂。

這跟地球面臨的處境很像。

人類開始工業文明後，大氣中的二氧化碳濃度急速上升，導致溫室效應增強。但儘管溫室效應增強了，截至目前為止，地球溫度的上升是有限的，有上升，但不算很多。原因就在於南北兩極冰帽對海水溫度的穩定作用，溫室效應留下的太陽熱量，目前主要是用於融化南北極的冰，所以地球的溫度還算穩定。但一但兩極的冰融完，不只人類文明的主要活動區將立刻被海水淹掉一大部份，地球的溫度也會開始用更快的速度增加。溫度一但上升，海水中的二氧化碳也將大量釋放，釋放出的二氧化碳會讓溫室效應更嚴重，於是溫度更高，然後更多二氧化碳被釋放，然後溫度更高，一發不可收拾，進入所謂的run-away過程。

大自然有很多自我調適的機能，天文學家最愛的例子就是太陽內部的核反應。假設有某個不知名的事件讓太陽內部的核融合反應加速，太陽並不會因此爆炸。因為加速的核反應會製造過多的熱量，多出的熱會抵抗太陽的重力，讓太陽膨漲，膨漲會使溫度下降(你知道嗎？重力系統的熱容量是負的，你丟熱量進去，溫度反而要下降)，溫度下降後，核反應自然就會減緩。反過來，如果太陽內的核反應減速，那熱量不足會使太陽抵抗自身重力的能力減弱，因而收縮，但收縮後溫度就會上升，高溫會促使核反應加速回到原有的水準。這是為什麼太陽五十億年來都差不多以相同的速度在產生能量，它自己就有穩定自己的機制，不論外界或內部發生什麼變化，都可以調適過來。

但大自然中也有不穩定的過程，上面提到的run-away就是用來形容最不穩定的一種。在run-away過程中，一但系統開始偏向一邊，並不會有把它拉回原處的作用發生。相反地，會有把它往同樣方向推更遠的作用，導致它不但越來越向那一邊偏，還越偏越快，根本拉不回來。上面提到的海水中的二氧化碳溶出導致溫室效應加速就是一個例子。這甚至不需要等到所有冰帽都融光，當大氣中的二氧化碳濃度高到一定程度，溫室效應就有可能加速融化冰帽與增加海水水溫，然後不斷自我加速，一發不可收拾。

我不會裝成大氣專家告訴大家大氣中的二氧化碳濃度是否已達到這個臨界值，我也不會告訴大家溫室效應是否已經開始加速，因為我不是大氣專家，我並不知道這些問題的答案(但或許專家們已有答案)。我知道的是，一但這件事發生，那地球就整個完蛋了，可不是只有核電場附近30km不能住人這麼簡單。

還是一樣，最有啟發性的例子來自天文，而且不遠，就在隔壁：金星。有一點點天文常識的人知道，金星表面溫度高到連鉛都可以融化。而金星雖然比地球還靠近太陽，但金星自太陽接收的輻射其實沒有強到可以把金星加溫到這種程度，讓金星表面溫度如此高的是溫室效應。我們不知道金星何時變這麼高溫的，也不知道是何理由讓金星的溫室效應強到如此一發不可收拾。但我們要知道，溫室效應是可以這麼強，也可以一發不可收拾的，而地球正往這方向走。

我對環境問題的看法的底限是，溫室效應才是人類這個族群真正的敵人。這個敵人不是只讓你經濟發展掉兩趴或三趴，不是有1/10的人找不到工作然後帶小孩自殺，不是來個核子冬天讓兩棲類幾乎死光光(這種事發生過，不然地球現在還是恐龍在統治)，不是讓某個地方不時來個土石流或30km內不能住人，也不是只要你把平地讓給海水然後搬到山上去住就可以。溫室效應是可以讓地球上所有多細胞生物都消失到連細胞核都不剩，或許連化石都不會留下。

如前所述，地球上曾發生過核子冬天，但生物還是挺下來了，哺乳類取代了恐龍，然後人類出現。就算現在再來一次同樣的核子冬天，人類會不會存續我不敢講，但大概還是會有物種留下來，然後繼續演化下去。但如果溫室效應run-away，那就沒那麼便宜了。

簡言之，要不要尋找更安全更乾淨的核能，這是可以討論的事。但取代化石燃料這件事沒得討論，這是一定要做的。我可以接受世界上有人擁核有人反核，我不能接受有人主張繼續大量依賴化石燃料。

話說回來，徐院士原本是天文物理學家，近幾年完全撒手不做任何天文研究，改研究核能。他說，他查覺到溫室效應的嚴重，認為解決能源問題是遠比天文重要的事，於是決定投身研究乾淨能源。我覺得這是真正一流學者該做的事。最好的物理學家不會只能研究一個題目，他可以隨時在不同物理領域中切換，甚至跨足到物理以外，研究生物、化學、工程問題。徐院士因為能源問題的迫切性而毅然放棄做了一輩子、也讓他功成名就的天文學，轉而替人類的未來找出路，也立刻得到核子工程界的專家的認同。身為科學家，能認識這樣的學者，目睹他基於使命感而把研究領域從大氣層外移到地面上，是一件非常幸福的事。只是我沒他那種能耐，我沒辦法跨足核物理。