掌控自然的力量，從火到燒開水，到雷電、核能，下一個是什么？

掌控自然的力量，從火到燒開水，到雷電，下一個是什么？所有的發明本質都是發現。

人類掌握的第一種大自然的力量是火。

在人類文明的早期階段，火的發現和使用被認為是一個重大的轉折點。火不僅提供了溫暖和光明，還使人類能夠烹飪食物，從而提高其營養價值和消化率。此外，火還被用于防御和狩獵。

據考古學證據，早在數十萬年前，我們的祖先就已經學會了使用和控制火。

火讓早期人類得以拓展活動范圍，讓地圖開得更大，生存空間變得更廣闊。有了火，人類能夠在更寒冷的地區生存，使得人類活動范圍不再局限于溫暖的熱帶和溫帶地區的部分區域，能夠向更廣闊的地域擴散。

相比之下，人類對水力、風力、電力等自然力量的掌握和利用要晚得多。電力的廣泛應用更是工業革命之后的成果。水力發電和風力發電技術的發展是近現代的事情。

當人類掌握火之后很久，18 世紀 60 年代，蘇格蘭發明家和機械工程師詹姆斯?瓦特對紐科門的蒸汽機進行了一系列重要的改良。燒開水作為一種基本的熱能利用方式，在人類的日常生活中占據了極其重要的地位。在第一次工業革命時期，燒開水成了偉大的進步。

燒開水所蘊含的力量，即熱能，被廣泛應用于烹飪、清潔、消毒、取暖以及驅動蒸汽機等。特別是在工業革命之前和初期，蒸汽機的發明和利用極大地推動了工業的發展，而蒸汽機的工作原理正是基于燒開水產生的蒸汽動力。

即使到了現代，燒開水仍然是人類生活中不可或缺的一部分。無論是泡茶、煮咖啡、烹飪食物，還是家庭取暖和熱水供應，都離不開燒開水這一基本過程。在一些工業領域，如化工、制藥和發電等，燒開水仍然是重要的熱能來源。

從某種意義來講，甚至核動力航母也是在燒開水來獲得動力和電力。

核動力航母使用核反應堆作為能源，核反應堆中的核燃料（如鈾或钚）發生核裂變反應，釋放出大量的熱能。這些熱能通過熱交換器傳遞給工質（通常是水），將水加熱轉化為高溫高壓的蒸汽。然后，這些蒸汽被傳送到蒸汽渦輪機中，通過渦輪機的旋轉產生動力，進而驅動航母前進或發電。

繼火之后，人類利用的第二種大自然的力量是水力。

早期人類在靠近河流的地方生活，觀察到水流的力量可以推動物體。最開始可能是看到漂浮在河面上的木頭被水流沖走，進而想到利用水流運輸物品。

后來，人們逐漸發現可以利用水力來驅動簡單的機械裝置。古代水車的發明是一個重要的里程碑。水車通常安裝在河流或溪流邊，水流沖擊水車的葉片，使水車轉動。這種轉動可以被用于農業灌溉、谷物加工、冶金多種用途。

在冶金行業，水力也被用于驅動風箱等設備。風箱在冶金過程中可以增加爐火的氧氣供應，從而提高爐溫，有利于金屬的熔煉和鍛造。在古代中國和歐洲的一些冶金作坊中，都有利用水力驅動風箱的記載。

人類對風力的利用歷史也相當悠久。最初，人們注意到風能夠推動物體移動，于是開始利用風來驅動帆船。在古代地中海地區，腓尼基人憑借先進的帆船技術，開辟了眾多海上貿易航線。

在陸地上，風車的出現是風力利用的又一重要成果。在歐洲，風車被廣泛用于研磨谷物、抽水灌溉等。在荷蘭，風車在圍海造田的過程中發揮了巨大的作用，用于排水，使大片的低地能夠被開墾用于農業和居住。

人類很早就意識到太陽的光和熱具有能量。在古代，人們利用太陽的熱量來干燥食物和衣物。例如，把收獲的谷物、肉類和魚類等放在陽光下暴曬，使其干燥，便于保存。這種簡單的利用方式是基于太陽輻射能使物體中的水分蒸發的原理。隨著技術的發展，人們開始嘗試更高效地利用太陽能。

在火的利用之后，電的出現標志著人類掌握了另一種強大的自然力量。

人類對電的認識始于對靜電和雷電的觀察。早在古希臘時期，人們就注意到了靜電現象，而雷電則一直被視為神秘的自然力量。

隨著17世紀和18世紀物理學的發展，人類對電的理解逐漸深入。吉爾伯特對靜電的研究，以及富蘭克林對雷電的研究，都為電學的進一步發展奠定了基礎。

19世紀，隨著電磁學理論的成熟和實驗技術的進步，電開始被廣泛應用于工業、通信和照明等領域。特別是法拉第、麥克斯韋等科學家的貢獻，使得電磁理論得以完善，為電的實際應用提供了堅實的理論基礎。

電力的廣泛應用，如電燈、電動機、發電機等，極大地推動了工業化和現代化進程。

電的利用不僅改變了人類的生產方式，還深刻影響了人們的生活方式和社會結構。電力通信和交通的發展使得信息傳播更加迅速，人與人之間的聯系更加緊密。

至今，電仍然是現代社會不可或缺的重要能源之一。隨著科技的發展，人類對電的利用方式也在不斷創新和拓展，如新能源發電、智能電網等。

在電能之后，人類繼續探索并掌握了多種大自然的力量，如核能、風能、太陽能、水能以及海洋能、地熱能、生物質能。這些力量極大地推動了科學技術的發展和人類社會的進步。

這里邊核能和太陽能幾乎是無限清潔能源的代表。太陽能的最科幻應用是“戴森球”。核聚變和核能小型化將給未來世界帶來巨大改變。核聚變可以提供近乎零成本的無限能源。核能小型化將帶來能源供應方式、經濟性、安全性和環保性、國際能源合作以及社會生活等多方面的改變。

谷歌、亞馬遜先后宣布推動小型模塊化核反應堆（SMR）建設，以滿足AI帶來的電力需求，“四代快堆+模塊化小型堆”或成下個風口。

由中國物理研究院機械制造工藝研究所提出的廣泛采用增材技術的微型反應堆概念。選擇氦氣作為冷卻劑，采用 TRISO 燃料，具有先進的冷卻系統設計、創新的燃料設計、數字設計與智能優化、材料工藝創新等特點。通過 3D 打印技術，可將原本 25 公斤的換熱器重量降至 2.2 公斤，實現了 90% 以上的減重。

由中國能建華東裝備揚州設備公司和中廣核研究院有限公司共同研制的小型堆 1E 級電動裝置，填補了國內空白，主要性能指標達到國際先進水平，滿足小型堆項目要求，可推廣應用，推動了核電關鍵設備 “以國代進” 的進程。

鉛基反應堆 “核電寶”由中科院核能安全技術研究所設計研發。該裝置大小約為 6.1 米長、2.6 米寬高，與普通的貨柜箱相似，但其卻能夠產生 10 兆瓦的電能，足夠滿足 5 萬戶普通家庭用電需求，可用于為內陸偏遠地區提供電力或海水淡化工程等。

貝塔伏特微型核電池由貝塔伏特公司研制出的 BV100 微型核電池，其功率 100 微瓦，電壓 3 伏，體積 15×15×5 立方毫米，甚至比一枚硬幣還小。采用鎳 63 衰變釋放的能量轉換為電能，通過金剛石半導體轉換器吸收轉化，可實現 50 年穩定發電，并且無需充電、無需維護，不產生外部輻射，針對針刺和槍擊不起火、不爆炸。該公司還計劃在 2025 年推出功率為 1 瓦的核電池。

Oklo 公司是由 OpenAI 首席執行官山姆?奧特曼支持的核電初創公司，計劃在 2027 年將其首個電廠在愛達荷州愛達荷福爾斯的愛達荷國家實驗室上線。目標是在未來二十年內（2044 年前）通過與數據中心運營商 Switch 的框架協議部署 12 吉瓦的小型核電反應堆群，為 Switch 公司在美國各地的數據中心供電。

西屋電氣的 5MW 的 eVinci 微型反應堆已成功完成前端工程和實驗設計（FEEED）階段，計劃在 2026 年在愛達荷國家實驗室的 NRIC 微反應堆實驗演示（DOME）試驗臺上進行測試，預計于 2029 年在加拿大薩斯喀徹溫省投入運行。該微型核反應堆可以在沒有水的情況下運行，采用 TRISO 燃料，比傳統的核燃料更耐腐蝕、氧化和高溫，可在小至兩英畝的場地上運行，堆芯設計為 15MWth，可輸出 5MWe，每年減少 55000 噸二氧化碳排放。

勞斯萊斯開發的小型模塊化反應堆項目入圍英國政府小型堆項目名錄，英國項目開發商 CVG 公司和波蘭工業集團 Industria 公司達成合作，將加快勞斯萊斯小型模塊化核反應堆項目的開發，雙方還表示將探索利用小型模塊化核電技術制氫，希望實現年產 5 萬噸氫氣的目標。該公司展示的微型核反應堆概念模型寬約 1 米，長約 3.05 米，緊湊輕便，具備多層保護層，能夠承受月面極端條件，通過核裂變產生能量，可以提供 1-10 兆瓦的電力，必要時移動部署，供電供熱均不受月面照明條件影響。

人類在電能之后繼續探索并掌握了多種大自然的力量，這些力量為人類社會的發展提供了強大的能源支持。

所有的發明都是發現。

下一步，我們繼續期待更多源于自然的力量被掌控并造福人類社會。