主题：【原创翻译】朱棣文在加州理工2009毕业典礼的演讲 -- 九九

美国的人口不到世界的百分之五，但消费世界百分之二十多的能源。我们依赖化石燃料在冬天取暖，夏天制冷，夜晚照明，做短途和长途旅行。能源是这一切繁荣的基础。而另一方面，世界上仍有十六亿人没有电用。发展中国家也许暂时还无法享受我们这样的生活，但他们看得见，他们也想拥有我们拥有的东西。即使国际社会愿意共同承担对未来的责任，还是会有一些人认为我们不可能用有限的地球资源来养活九十亿人，而且使大家的生活水平都能得到持续提高。

作为一个科学家，我拒绝接受这个观点。科学家即使不是天生的乐观主义者，他为了成功也必须变成乐观主义者[笑]。没有乐观主义，我们就不会有大无畏的精神去超越那些伟大的发现，也不会有勇气继续挑战前人的失败。

作为这种乐观的根据之一，历史上科学曾经多次帮助人类走出困境，发生在上个世纪的农业革命就是一个例子。1898年，William Crookes爵士在英国皇家学会主席的就职演说开头警告道：“英国以及整个文明世界将要面临灭顶之灾” ，因为当时的农作物轮作以及粪肥并不能满足土壤肥力再生的需要，而用来制造肥料的南美洲鸟粪和智利的硝酸钠将会很快耗尽。Crookes提出的解决办法是发明人造肥料，“现在要由化学家来拯救世界！” 1909年，Fritz Haber首次成功地以空气与氢气为原料催化制氨，为此他获得了1918年诺贝尔化学奖。肥料的生产对人类是如此重要，以至于合成氨工业方面的成就在 1931年由Carl Bosch第二次得到了诺贝尔化学奖。农业革命的第二部分由Norman Borlaug领导。他培育出的小麦杂交株使墨西哥、印度和巴基斯坦的亩产量增加了四到七倍，使成千上万的人们免于饥饿。科学与技术是这次农业革命的基础，但目前的耕作制度仍然缺乏可持续性。我们需要通过第二次绿色革命来创造出能提供食物、纤维、能源，能自行固氮，能在根部贮藏养分的理想农作物。

我们还需要第二次工业革命。但在这次革命中，单一的神奇发明并不能拯救世界，我们需要从能源的提供与消费两方面去寻求一系列问题的解决方案。为此，我们有必要在二氧化碳排放量、能源利用率等方面制定有效的政策来引导科技研究朝着有利于环境的方向发展。但归根结底，只有科技创新才能找到前进的道路。

作为一名科学家，我非常幸运地成为了奥巴马政府的一员。跟我一样，总统对目前困境的看法并不是消极或沮丧的，而是充满乐观与希望的。未来任重而道远，但最终我们能并且一定会取得胜利。现在是美国乃至整个世界向可持续性能源转型的时候了。

美国有希望成为这次新工业革命的领袖。在接下来的几十年里，我们几乎百分之百要面临比现在高得多的油价以及二氧化碳减排型经济。我们要么早早意识到这个现实并做好准备抓住机会，要么祈祷这一切将不会发生。曾经有人问著名的冰球运动员Wayne Gretzky如何在冰球场上跑位，他说：“我会滑向冰球将要去的位置，而不是它曾经所在的位置”。美国也应该这样做。作为能源部长，我将协助利用美国强大的科技创新引擎来寻找解决问题的方案；同时为了“滑向冰球将要去的位置”，我们还会为迎接新型经济作好准备。

在未来几十年内，提高能源利用率与节能仍旧是最切实可行的途径。能源部将帮助美国重回节能汽车的技术领导地位，并推动充电电池的研发。我们还将推广节能建筑，用系统集成（system integration）辅以计算机能量分析来进行设计。丰田靠着对引擎、变速器、刹车和电池的系统集成设计研制出了Prius。通过对点火时间和燃料混合率的电脑控制，今天引擎的工作效率已经提高了20%。同样的道理，通过对HVAC系统、照明与遮光的电脑实时监控，能够使建筑物对的能源利用率得到更大程度的提高。越来越多的人已经认识到，我们可以建造用电量比现在减少80%的房屋，并且在15年内收回投资。建筑物对能源的消耗占全美总能源消耗的 40%，所以转换成节能建筑可以使我们的二氧化碳排放量下降三分之一。

能源部还将协助重启沉睡中的核能工业，通过发展第四代反应器与防扩散燃料回收法（proliferation-resistant fuel recycling methods）来最大程度地提高核燃料利用率并减少核废料。另一方面，为了利用现成的措施来降低成本，我们正在与工业界合作测试现有的二氧化碳回收技术，同时我们还将研究直接从大气中去除或隔离二氧化碳的技术。

我们还将推动纳米技术以及其他途径的研究，以期发展低成本、高效率的光能发电技术。在生物燃料这一领域，我们有三个生物能源研究所。其中一个研究所正在利用生物合成的方法，对酵母菌和大肠杆菌进行基因重组，使之合成类似汽油和柴油的燃料。目前的主要任务是令这些微生物相信它们存在的唯一理由是生产汽油。[笑]

随着我们为能源转型一步步打下基础，我们可以逐渐看清面临的问题与挑战，但真正的答案终将来自于你们。作为我们未来科学技术的领导者，你们应该花时间去更详细地了解问题所在，然后利用自己的聪明才智去解决危机。

下面我将进入正题。我将首先谈谈一个重大的科学发现及其带给我们的困境，最后呼吁大家携起手来改变这一现状。说实话，这些内容大多是我在哈佛的致辞中已经讲过的——根据我答辩的经验，要多次重申自己的观点才能给大众留下印象[笑]——主要的区别是今天将会有更多科学技术上的细节[笑]。

在过去的几十年里，我们的气候一直在发生变化。气候变化（climate change）并不是什么新鲜事物：在过去的六十万年里，地球曾经历过六个冰期。然而，最近的测量显示气候开始快速地变化。九月份北极冰盖的面积只有五十年前的一半那么大。海平面自从1870年开始测量以来一直在上升；从1990年开始，上升的速度已经比测量开始时快了五倍。在人类历史上，这是第一次由科学证实人类活动正在显著改变着我们这颗行星的命运。工业革命以来我们的二氧化碳排放量是气候快速变化的主要原因，目前科学家正在研究在未来的五十到一百年内人类活动将对地球影响到什么程度。如果全世界一切照旧，很多研究显示到本世纪末全球平均气温将有50%的可能性上升4-5度。这听起来好像不多，但我想提醒您，在最近的一次全球冰期中，平均气温只比现在低6度——那时，几乎整个加拿大一直到美国的俄亥俄与滨州都覆盖着长年不化的冰川。相应地，比现在高5 度的世界也将会是完全不同的面貌；而且这一变化是如此迅速，很多生物——包括人类——都将难以适应。

更糟的是，我们可能还将面对一些危险的非线性临界点（non-linear "tipping points"），导致更严重的气候变化。一个例子是[位于高纬度的]永久冻土的解冻。永久冻土中含有积累了成千上万年的大量有机质，一旦土壤解冻，微生物就会迅速繁殖并分解这些有机物。我们都知道微生物的活性在冰冻与常温状态下有多么不同：冷冻的食物可以储藏很长时间，而一旦解冻就会很快变质腐烂。分解永久冻土的有机质将产生大量二氧化碳和甲烷，即使只有一部分二氧化碳被释放出来，也比人类迄今为止释放的温室气体总量还要多。这个过程一旦启动，将产生无法挽回的后果（runaway effect）。

由此我们面临的困境是：国际社会应该投入多大的代价来减轻气候变化带来的灾害，而这些灾害大多至少要在100年后才会变成现实。造福后代这一理念深深植根于各民族文化之中，父母努力工作是为了给子女创造更美好的生活。气候变化将会给全世界带来深远的影响，但人们天性里只关心自己眼前的家人。作为人类社会的一员，我们能不能担负起对未来人类的责任呢？