從某種意義上說(shuō),一部人類(lèi)文明史,實(shí)際上也是一部礦物資源的開(kāi)發(fā)史。事實(shí)上,人類(lèi)的物質(zhì)需求很大程度上是一種能量需求。不同時(shí)代對(duì)能源資源的需求會(huì)隨著人類(lèi)利用技術(shù)水平的提高而改變。
追溯一下人類(lèi)發(fā)展的歷程,我們不難發(fā)現(xiàn),礦物資源的開(kāi)發(fā)、利用在促進(jìn)人類(lèi)文明發(fā)展過(guò)程所起的重要作用。從某種意義上說(shuō),一部人類(lèi)文明史,實(shí)際上也是一部礦物資源的開(kāi)發(fā)史。
(一)從人類(lèi)制作生產(chǎn)工具的礦物材料的進(jìn)步來(lái)劃分,從古至今,人類(lèi)文明經(jīng)歷了幾個(gè)時(shí)期
(1)石器時(shí)代
在原始社會(huì),人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然、利用自然的能力是十分有限的。為了生存,人類(lèi)開(kāi)始使用粗陋的石器防御和捕獵野獸。從世界各地的考古發(fā)現(xiàn)來(lái)看,人類(lèi)最初制造與利用的石料,均屬于非金屬礦產(chǎn)這一大類(lèi),如燧石、石灰?guī)r、石英巖、砂巖、花崗巖等,因此,使用這種石器的時(shí)代叫做石器時(shí)代,包括舊石器時(shí)代和新石器時(shí)代。
(2)陶器時(shí)代
石器時(shí)代之后,人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入陶器時(shí)代。1836年,丹麥考古學(xué)家C. J. 湯姆森提出三時(shí)代系統(tǒng)(Three-age System),就是把“史前史”分為三個(gè)時(shí)代,從而奠定了現(xiàn)代考古學(xué)的基礎(chǔ)。
近年來(lái),我國(guó)學(xué)者陳明遠(yuǎn)等認(rèn)為:在石器時(shí)代和青銅器時(shí)代之間,存在一個(gè)以陶器工藝和農(nóng)耕畜牧業(yè)為代表的歷史發(fā)展階段,這是人類(lèi)從野蠻走向文明的過(guò)渡階段,即“陶器時(shí)代”(Pottery Age)。中華文明早在距今大約7000年前就已出現(xiàn)了原始陶器,這是我國(guó)早期礦業(yè)文明中的一個(gè)令人驕傲的發(fā)現(xiàn)。

(3)青銅器時(shí)代
世界各地進(jìn)入青銅器時(shí)代有早有晚 。距今大約6000年前,西亞居民掌握了煉銅技術(shù),人類(lèi)進(jìn)了青銅器時(shí)代。
中國(guó)是世界上鐵器和青銅器發(fā)明最早的地區(qū)之一。中國(guó)青銅器時(shí)代和早期鐵器時(shí)代的青銅藝術(shù)品,顯示了綿延1500多年的中國(guó)青銅器的萌生、發(fā)展和變化的歷史。
(4)鐵器時(shí)代
鐵器時(shí)代(The Iron Age)是指人們已經(jīng)能運(yùn)用很復(fù)雜的金屬加工來(lái)生產(chǎn)鐵器,開(kāi)始使用鐵來(lái)制造工具和武器的時(shí)代。
我國(guó)在商代中期已經(jīng)開(kāi)始用鐵,但鐵礦來(lái)源于隕石。西周晚期,我國(guó)已有人工冶煉的鐵器,進(jìn)入鐵銅石并用的時(shí)代。秦漢時(shí)期完全進(jìn)入鐵器時(shí)代。中國(guó)冶鐵業(yè)出現(xiàn)的時(shí)間雖晚于西亞和歐洲等地,但發(fā)展迅速,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),一直處于世界冶金技術(shù)的前列。
(5)石油時(shí)代
人類(lèi)使用原油已有幾千年的歷史,但人們普遍認(rèn)為“石油時(shí)代”始于19世紀(jì)初,即發(fā)明了先進(jìn)的鉆井技術(shù)、使用內(nèi)燃機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)之后。“石油時(shí)代”分兩個(gè)時(shí)期:石油時(shí)代早期和石油時(shí)代后期。
在石油時(shí)代早期,煤炭被廣泛使用并繼續(xù)保持著人類(lèi)主要能源的地位。20世紀(jì),煤油和深水油井鉆井技術(shù)的發(fā)明徹底改變了石油的命運(yùn),石油需求增加,石油開(kāi)采業(yè)蓬勃發(fā)展。
在石油時(shí)代后期,石油成為世界主要能源,石油開(kāi)采技術(shù)高速發(fā)展。自20世紀(jì)70年代以來(lái),隨著許多工業(yè)化國(guó)家的石油產(chǎn)量達(dá)到頂峰,不少學(xué)者認(rèn)為全球產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到頂峰。加之后來(lái)核能的出現(xiàn),許多學(xué)者認(rèn)為核子時(shí)代將取代石油時(shí)代。但實(shí)際上,石油的需求仍在增長(zhǎng),核能仍很難取代石油的地位。
(6)硅時(shí)代
如果以工業(yè)革命來(lái)劃分,前兩次是煤炭與石油的應(yīng)用,第三次人類(lèi)社會(huì)的變革引領(lǐng)便是計(jì)算機(jī),相對(duì)應(yīng)的便是“硅時(shí)代”。
當(dāng)今世界正處在由工業(yè)革命時(shí)代走向信息時(shí)代的階段。在信息時(shí)代,領(lǐng)頭的是半導(dǎo)體材料——硅。
可作半導(dǎo)體材料的品種為數(shù)很多,不過(guò)工業(yè)生產(chǎn)的品種并不多,主要是硅、鍺、砷化鎵和磷化鎵等,而其中硅占整個(gè)半導(dǎo)體材料產(chǎn)量的90%左右。這就是人們把現(xiàn)時(shí)代稱(chēng)為硅時(shí)代(信息時(shí)代)的原因。
(7)碳時(shí)代
石墨烯是目前已知最薄的一種材料,單層的石墨烯只有一個(gè)碳原子的厚度,屬于納米材料的一種,具有獨(dú)特超強(qiáng)的性能。為此,許多專(zhuān)家將其稱(chēng)之為“改變21世紀(jì)的材料”,并預(yù)測(cè)“21世紀(jì)將是碳(C)的世紀(jì)”。
石墨烯在觸摸屏、電子器件、儲(chǔ)能電池、顯示器、傳感器、半導(dǎo)體、航天、軍工、復(fù)合材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景,一旦量產(chǎn)將成為下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的新興產(chǎn)業(yè)。
(二)從人類(lèi)使用能源的類(lèi)別來(lái)看,人類(lèi)文明可分為薪柴時(shí)代、礦物能源時(shí)代(煤炭、石油、電力等)與新能源時(shí)代
(1)薪柴時(shí)代
事實(shí)上,人類(lèi)的物質(zhì)需求很大程度上是一種能量需求。不同時(shí)代對(duì)能源資源的需求會(huì)隨著人類(lèi)利用技術(shù)水平的提高而改變。18世紀(jì)之前的文明是木材和木炭的文明。
薪柴是人類(lèi)第一代主體能源。人類(lèi)發(fā)展史上的一大飛躍,是對(duì)火的利用。利用可燃物燃燒釋放出的化學(xué)能,人類(lèi)加快了進(jìn)化步伐。掌握取火的方法,使得人類(lèi)的活動(dòng)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。同時(shí),人類(lèi)還依靠人力、畜力以及來(lái)自太陽(yáng)、風(fēng)和水的動(dòng)力從事生產(chǎn)活動(dòng)。當(dāng)然,這一階段利用能源資源的形式也是低級(jí)的。
(2)礦物能源時(shí)代
工業(yè)革命時(shí)期是對(duì)礦產(chǎn)、能源依賴(lài)最強(qiáng)的發(fā)展階段。在這個(gè)階段,礦產(chǎn)資源的人均消費(fèi)量是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)程度的標(biāo)志之一。
礦物能源的大規(guī)模利用,有三個(gè)重要事件:一是蒸氣機(jī)的發(fā)明與使用,大量使用煤炭,促進(jìn)了第一次工業(yè)革命的興起,為人類(lèi)跨入工業(yè)社會(huì)做出了重要貢獻(xiàn);二是石油的發(fā)現(xiàn)和內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明與使用,使工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模極大地?cái)U(kuò)大;三是電力的出現(xiàn),使得大量以煤炭和石油為燃料的電廠向各個(gè)生活和生產(chǎn)領(lǐng)域提供電能,極大地提高了人類(lèi)的生活和工業(yè)生產(chǎn)水平,也促進(jìn)了科技進(jìn)步。

從18、19世紀(jì)木材作為的能源來(lái)源到煤炭和石油的廣泛利用,再到20世紀(jì)后期核電的崛起,以及21世紀(jì)初可再生能源的廣泛利用,能源消費(fèi)量在國(guó)家歷史進(jìn)程中經(jīng)歷了許多變化,并將呈現(xiàn)出逐步降低的趨勢(shì)。
(3)新能源時(shí)代
20世紀(jì),隨著礦物能源使用的負(fù)面影響越來(lái)越大,人們更加重視通過(guò)不同途徑尋求能源。首先是各國(guó)紛紛加大水利發(fā)電的開(kāi)發(fā)力度,其次是核能的利用。
這一時(shí)期人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的新能源還有太陽(yáng)能、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)崮、海洋能、生物質(zhì)能、氫能等。其中,人類(lèi)對(duì)風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能的利用已經(jīng)大大超越了古代時(shí)期效率低下的利用形式。第三次科技革命以來(lái),尤其是信息技術(shù)的發(fā)展,極大地提高了能源利用和管理的效率,促進(jìn)了人類(lèi)文明的繁榮與發(fā)展!

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