《科学的社会功能》第93章

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熔炼——新金属
总的说来，矿物的需求量是一定会增加的，不过用途的变化也会使某些金属的需求量减少。在生产条件比较优越的地区，我们可以联系需求量计算生产成本，这样就可以避免有时需要超量生产、有时又需要限制生产、情况捉摸不定而后果极为恶劣的现象。直到最近，采矿和熔炼工业的老传统，从本质上来说一直停留在前科学的基础上，其生产方法仅不过是公元前四千年原始矿工和冶炼工的方法的变种。科学成果的应用将会改变这一切；冶炼温度将会普遍降低，因而，生产过程的热量消耗也会降低。这些新方法中最重要的将是低温炼铁，炼铁时使用甲烷和氢作为还原剂以取代焦炭。采用类似的生产过程还可以简化目前用来熔炼硫化物矿石的笨重方法。人们一定还会更多地使用电气化方法。镁构成一系列轻合金的基础。镁的制造已经是一系列几乎完全自动化的化学作业和电－化学作业了。原料、盐水从生产系统的一端进入，镁金属则从另一端出来。有待解决的最重要的问题是用经济的方法利用泥土，可能还有几乎同样常见的红土，生产铝的问题。人们往往认为，由于铝在自然界中极为丰富，它应该成为最普通和最有用的金属，不过即使解决了来源问题上的困难，把它从氧化物中分解出来所需的能量将仍然是它的制造成本中的决定因素。如果以电作为能量来源，那就意味着，它的成本不会低于直接使用煤来分解铁的费用的三倍，因为需要有三倍的煤才能生产出炼铝所用的电来。除非发现某种直接还原的办法，铝的价格不可能低于铁价的五倍，不过由于它现在约为铁价的二十倍，所以还有一大段差距需要缩短。
合理使用金属至少和开采金属一样重要。我们既然开始对金属结构有所了解，我们就有可能制出新金属或者制出性能比现有的任何合金都更为有用的新合金。一个重要趋势是制造防腐蚀的金属；如果能使这种金属臻于完善，就能制止目前仍然存在的大量浪费金属的现象，并且减少金属自然蕴藏量枯竭的危险。
电力生产节省资本
电力生产的问题有大规模的问题和小规模的问题两个方面。一方面，人们大规模生产和分配电压划一的电力，另一方面，许多小规模的独立单位也来发电、特别是供运输之用，例如供汽车和飞机使用，并用于数以百计的其他具体用途。在第一种情况下，主要问题是经营成本的效率问题。人们为了改善这方面的情况进行了大量科学研究。例如英国在1910年，要用1。8吨煤才能生产1000个电力单位，到1934年，只用0。7吨就够了。美国在1937年的平均数字为1。43吨，而最好的发电厂则可达到0。79吨。效率为百分之四十的热机的最低理论耗煤量为0。65吨，所以在降低经营成本方面再不能期望有多大进展了。基本的问题与其说是改进技术，不如说是社会组织的问题。即使在基本上消除了众多电厂相互竞争的弊端的地方，如在英国供电量变化幅度仍然极大，正常发电时仅使用百分之五十左右的机器设备，可是还需要保持那么多的设备以应付高峰时的需要。如果发电能够实行国际化、就可以基本上消除这种供电量不规律的现象，再降低输电成本，就能使电力的经营成本大为降低，做到可以免费供电而差不多不至于引起经济失调。而只要出钱进行科学研究，降低输电成本大致是能够做到的。
新式发电机
电力生产资本成本需要大幅度减少。一所电站由于几乎完全自动化，它的劳动成本是极为经济的，但是其资本成本却极为巨大。由于发明了现代真空技术，科学为制造小型高压静电机起来取代笨重的电磁式发电机提供了可能性。如果与此同时可以用体积小得多而工作速度更高的别的机起来代替产生电力的原动机的话，这个改进就更有用得多了。电力工程师的眼前问题是生产燃气轮机。这种燃气轮机所以难产主要由于难以制出能经受有关的压力和温度的材料。除此以外，还有可能使机器以很高速度进行工作，以致可以利用实际的动量而不必利用经过加热的气体的能量进行工作，这样就可以更进一步提高效率并减少机器体积。这些考虑也适用于独立的小型发电单位。在这里要兼顾资本节约和每磅重量的效能。节约资本是至关重要的，因为积累大量昂贵的机器，作为商品或其他机器的生产所必不可少的附属物，是限制经济发展的一个因素。总的说来，资本主义经济与其说是鼓励不如说是阻挠节约资本，不过它这样做，也就得到资本效用递减的报应。一个合理的经济将力图取消一切不必要的机器和作业。我们应该发展在任何负荷下都能以充分效率工作的电气机器。
动力储存
更重要的是需要找到某种方法来储存电能，其效率和我们目前的蓄电池一样高，但费用、重量、体积却要小得多，而且使用起来更为方便。对具有极高电介常数的电介质进行研究，也许就能解决这个问题。某些新型塑料就拥有这么高的电介常数。此外，人们也许会发现一种带有巨大能量负荷的恒温可逆化学反应。还有一个办法就是发展隔热方法，以便在大大高于或低于常温的温度下，多多少少是无限期地保存大量物质，作为可资利用的能量储备。在各种工业生产上广泛使用液态氧、液态甲烷，就有可能把能量的储存和重要工业产品的产生过程结合起来。电力的有效储存不但会意味着大量节约电力生产的资本，而且也有助于取消汽车和飞机的效率极低的小型发电单位。
电力的应用
电力问题的另一个方面是质的问题。应用电力的方式显然和电力数量本身同等重要。迄今我们仍然处于这样一个阶段：不论是原动机或者电动机的旋转都必须转换成我们所需要的曲柄或螺杆的运动。假如我们有办法迅速产生压力或拉力来进行敲击、突然的牵拉，或者推动液体或气体流动之类作业，而且可以在牵涉液体运动的场合取消活动机械部件的话，那就好多了。第一个问题涉及研制同动物肌肉活动相当的某种电气或液体推动装置。气钻之类现有方法的机械效率还很差。合理设计液压机的新发展可能克服这个困难。我们有理由相信，利用频率可变的电流工作的可能性会成为解决有效率的往复运动问题的另一个方法。由于使用旧生产方法的既得利益集团的阻挠，这个方法一直没有得到发展。还有一个可能性就更加引人入胜了。那就是建立某种胶体体系，气张力可随电流而改变，不过要做到这一点，我们还需要对肌肉的物理—化学性质有多得多的了解。
流体动力学——火箭飞行
解决第二个问题，即没有活动部件的液体流动的问题，同在更大程度上利用流体动力学的潜力的整个趋势是一致的。我们已经听到有一些谣传说，有一种强大的飞机，内部装着一个没有引擎或推动器的喷射气系统，把空气吹到机翼，以便产生使飞机升空所必需的空气流通量。现代火箭就是沿着类似方向发展的。发明火箭起初是为了探索高层大气，不过后来则着眼于空间飞行。目前所遇到的困难是巨大的，事实上差不多是不可克服的，因为我们不知道有什么能源达到极高浓缩程度，以致可以使自己的重量脱离地球引力场。人们提出来但还没有试验过的唯一办法，是一种相当笨拙的办法，那就是使用体积逐渐变小的多级火箭。不过目前在世界许多国家中还有不少认真的工程师正在猛攻这个问题。我们没有理由说这个问题无法解决，就象在十八世纪初叶没有理由说人类永远无法飞行一样。这一方面的最终发展可能还要求助于新的原理，当然这便是为什么这种表面上看来没有希望的事业不论是?