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矿物资源:人类文明时代分野的标志

2019-1-14 9:36:22 来源:中国矿业报 作者:小屋清风

从某种意义上说,一部人类文明史,实际上也是一部矿物资源的开发史。事实上,人类的物质需求很大程度上是一种能量需求。不同时代对能源资源的需求会随着人类利用技术水平的提高而改变。

追溯一下人类发展的历程,我们不难发现,矿物资源的开发、利用在促进人类文明发展过程所起的重要作用。从某种意义上说,一部人类文明史,实际上也是一部矿物资源的开发史。

(一)从人类制作生产工具的矿物材料的进步来划分,从古至今,人类文明经历了几个时期

(1)石器时代

在原始社会,人类认识自然、利用自然的能力是十分有限的。为了生存,人类开始使用粗陋的石器防御和捕猎野兽。从世界各地的考古发现来看,人类最初制造与利用的石料,均属于非金属矿产这一大类,如燧石、石灰岩、石英岩、砂岩、花岗岩等,因此,使用这种石器的时代叫做石器时代,包括旧石器时代和新石器时代。

(2)陶器时代

石器时代之后,人类社会进入陶器时代。1836年,丹麦考古学家C. J. 汤姆森提出三时代系统(Three-age System),就是把“史前史”分为三个时代,从而奠定了现代考古学的基础。

近年来,我国学者陈明远等认为:在石器时代和青铜器时代之间,存在一个以陶器工艺和农耕畜牧业为代表的历史发展阶段,这是人类从野蛮走向文明的过渡阶段,即“陶器时代”(Pottery Age)。中华文明早在距今大约7000年前就已出现了原始陶器,这是我国早期矿业文明中的一个令人骄傲的发现。

(3)青铜器时代

世界各地进入青铜器时代有早有晚 。距今大约6000年前,西亚居民掌握了炼铜技术,人类进了青铜器时代。

中国是世界上铁器和青铜器发明最早的地区之一。中国青铜器时代和早期铁器时代的青铜艺术品,显示了绵延1500多年的中国青铜器的萌生、发展和变化的历史。

(4)铁器时代

铁器时代(The Iron Age)是指人们已经能运用很复杂的金属加工来生产铁器,开始使用铁来制造工具和武器的时代。

我国在商代中期已经开始用铁,但铁矿来源于陨石。西周晚期,我国已有人工冶炼的铁器,进入铁铜石并用的时代。秦汉时期完全进入铁器时代。中国冶铁业出现的时间虽晚于西亚和欧洲等地,但发展迅速,在相当长的一段时间内,一直处于世界冶金技术的前列。

(5)石油时代

人类使用原油已有几千年的历史,但人们普遍认为“石油时代”始于19世纪初,即发明了先进的钻井技术、使用内燃机和汽油发动机之后。“石油时代”分两个时期:石油时代早期和石油时代后期。

在石油时代早期,煤炭被广泛使用并继续保持着人类主要能源的地位。20世纪,煤油和深水油井钻井技术的发明彻底改变了石油的命运,石油需求增加,石油开采业蓬勃发展。

在石油时代后期,石油成为世界主要能源,石油开采技术高速发展。自20世纪70年代以来,随着许多工业化国家的石油产量达到顶峰,不少学者认为全球产量将会达到顶峰。加之后来核能的出现,许多学者认为核子时代将取代石油时代。但实际上,石油的需求仍在增长,核能仍很难取代石油的地位。

(6)硅时代

如果以工业革命来划分,前两次是煤炭与石油的应用,第三次人类社会的变革引领便是计算机,相对应的便是“硅时代”。

当今世界正处在由工业革命时代走向信息时代的阶段。在信息时代,领头的是半导体材料——硅。

可作半导体材料的品种为数很多,不过工业生产的品种并不多,主要是硅、锗、砷化镓和磷化镓等,而其中硅占整个半导体材料产量的90%左右。这就是人们把现时代称为硅时代(信息时代)的原因。

(7)碳时代

石墨烯是目前已知最薄的一种材料,单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度,属于纳米材料的一种,具有独特超强的性能。为此,许多专家将其称之为“改变21世纪的材料”,并预测“21世纪将是碳(C)的世纪”。

石墨烯在触摸屏、电子器件、储能电池、显示器、传感器、半导体、航天、军工、复合材料、生物医药等领域拥有广阔的应用前景,一旦量产将成为下一个万亿级的新兴产业。

(二)从人类使用能源的类别来看,人类文明可分为薪柴时代、矿物能源时代(煤炭、石油、电力等)与新能源时代

(1)薪柴时代

事实上,人类的物质需求很大程度上是一种能量需求。不同时代对能源资源的需求会随着人类利用技术水平的提高而改变。18世纪之前的文明是木材和木炭的文明。

薪柴是人类第一代主体能源。人类发展史上的一大飞跃,是对火的利用。利用可燃物燃烧释放出的化学能,人类加快了进化步伐。掌握取火的方法,使得人类的活动范围进一步扩大。同时,人类还依靠人力、畜力以及来自太阳、风和水的动力从事生产活动。当然,这一阶段利用能源资源的形式也是低级的。

(2)矿物能源时代

工业革命时期是对矿产、能源依赖最强的发展阶段。在这个阶段,矿产资源的人均消费量是一个国家发达程度的标志之一。

矿物能源的大规模利用,有三个重要事件:一是蒸气机的发明与使用,大量使用煤炭,促进了第一次工业革命的兴起,为人类跨入工业社会做出了重要贡献;二是石油的发现和内燃机的发明与使用,使工业生产规模极大地扩大;三是电力的出现,使得大量以煤炭和石油为燃料的电厂向各个生活和生产领域提供电能,极大地提高了人类的生活和工业生产水平,也促进了科技进步。

从18、19世纪木材作为的能源来源到煤炭和石油的广泛利用,再到20世纪后期核电的崛起,以及21世纪初可再生能源的广泛利用,能源消费量在国家历史进程中经历了许多变化,并将呈现出逐步降低的趋势。

(3)新能源时代

20世纪,随着矿物能源使用的负面影响越来越大,人们更加重视通过不同途径寻求能源。首先是各国纷纷加大水利发电的开发力度,其次是核能的利用。

这一时期人类开发利用的新能源还有太阳能、风力发电、地热能、海洋能、生物质能、氢能等。其中,人类对风能、水能、生物质能的利用已经大大超越了古代时期效率低下的利用形式。第三次科技革命以来,尤其是信息技术的发展,极大地提高了能源利用和管理的效率,促进了人类文明的繁荣与发展。□

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