能源的運用—進入化石燃料時代

從古代社會進入現代文明的一個很重要的關鍵，就是能源運用的轉換，由動物糞便、枯枝落葉與木柴等生質燃料，轉換為化石燃料，而最早運用的化石燃料就是煤炭。照理說，工業革命從歐洲開始，應該是歐洲最早使用煤礦嗎？

然而事實上，早在距今3500年前，中國人就發現了煤炭，並且已經開採和利用，極有可能已經將煤用於生產冶煉。煤炭被大量用於生產和生活的記載是在漢代。當時還不叫煤炭，而是稱作湮石、石涅、黑丹等。漢書有記載，「豫章出石，可燃為薪」。漢代冶鐵遺址的勘探和發掘，也證實了西漢時煤炭就已經被作為燃料來煉鐵。

漢以後關於煤炭的記載也越來越多了，《豫章記》中提及了用煤炭來燒飯，可見用途已經很日常了。除了煉鐵、燒飯，南北朝時期，還有記載表明，當時人用煤炭來取暖。

直到宋代，用煤發生了一個重大的變化。宋代開始用焦炭煉鐵，這是冶金史上一個非常重要的、劃時代的發明，相比於歐洲，中國早了好幾百年。同時，宋代也是我國古代開發利用煤炭最有成效的一個時代，是煤炭在中國大規模開採和普遍使用的一個時代。也是在宋代，「煤」正式成為了煤炭的名稱。

而在歐洲，公元315年，歐洲有了煤的文字記載，9世紀，英格蘭東北部的一些居民已經開始使用煤，因為是在海邊發現煤，因此也將煤稱為「海煤」。不過最初人們一直認為煤炭是骯髒的，除了煤炭本身是黑的，燃燒它的時候還會製造嗆鼻的黑煙(無煙煤除外)，因此不論中國或歐洲，煤炭運用都在很小的範圍內。

直到16、17世紀時荷蘭開始燃燒泥炭(植物碳化最初階段，若環境適宜持續碳化依序演變為褐煤→次煙煤→煙煤→無煙煤)作為能源。原因很簡單，因為森林被砍伐殆盡了，覺得天方夜譚的讀者可以參考之前的文章。

在英格蘭，木頭在16世紀和17世紀變得稀缺，因為它不僅被用作燃料，而且還被用作建築材料甚至用來造船。倫敦人口從1534年的6萬增加到1696年的53萬，而粗柴和細柴的價格上漲速度比其他任何商品都快。而英國曾經鬱鬱蔥蔥的森林被砍伐殆盡。

因此就算再怎麼排斥煤炭，在柴火短缺的窘況下也只能捏著鼻子使用煤，隨著煤的使用範圍越來越大，越來越廣，人們也發現到煤炭的能源效率遠超木柴，便開始嘗試將煤炭使用在蒸氣機上。

大家可能會好奇蒸汽機不是工業革命以後才出現嗎？其實世界上第一台蒸汽機是由古希臘數學家亞歷山大港的希羅於1世紀發明的汽轉球，它比工業革命早了二千年，但它只不過是個雛形而已，沒有任何用途。

約1679年法國物理學家Denis Papin在觀察蒸汽冒出他的高壓鍋後製造了第一台蒸汽機的工作模型。於此同時Samuel Morey也提出了蒸汽機的想法。1698年Thomas Savery、1712年Thomas Newcomen和1769年James Watt改良出早期的工業蒸汽機，他們對蒸汽機的發展都做出了自己的貢獻。

起初蒸汽機被用來當作紡紗機的動力，後來安裝於火車與船艦上，令移動速度大為提升，只是後來安裝於現在的「汽車」上時，速度只有13公里，跟人慢跑的速度相當，且加減速慢與控制不易，常常發生事故，要等到內燃機問世後，自家用車方具實用性。

前面提到中國自宋代開始使用煤炭煉鐵，那為何工業革命發生在歐洲？原因很多，不過其中一個很重要的原因中國為大一統帝國，帝國內資源可相互調度，減少向外擴張的動力，再加上治理大型帝國穩定大於一切，在近代即多次鎖國，喪失對外交流的機會。

而歐洲因為分裂為許多較小的國家與城邦，便無上述大型帝國的優勢，必須積極向外拓展土地、尋找資源，再加上國與國的激烈競爭逼迫各國改進技術而，進而造就兩者在近代發展的差異。

下週再來談電力與石化燃料的運用，談完以後再將經濟停滯的主因系列做個總結。