世界重启:大灾变后,如何快速再造人类文明

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在当今这个时代,都市人口密集,空中交通连接着不同的大洲,传染之快达到了毁灭性的程度。 P13

如果你突然发现自己手边没有一个能够运作的样例,你能说出来如何制造一部内燃机、一架钟表或者一台显微镜吗?或者是更基础的问题,如何成功地种植庄稼以及制作衣服?不过,我所描述的灾难场景同时也是一个思维实验的出发点:我们将借助它们考察科学与技术的基本原理,因为随着知识日益专业化,这些基本原理对我们大多数人来说已经非常生疏。 P14

科幻作家阿瑟·克拉克(Arthur C.Clarke)曾在1961年说过,任何足够先进的技术都与魔法无异。 P15

幸存者拥有的不过是一段宽限期。 P16

更糟的是,每年产生的大量新知,包括我和其他科学家在我们自己的研究中提出并用到的那些,很多根本没有存储在任何持久的媒介上。 P17

詹姆士·拉夫洛克(James Lovelock)这位科学家保持着一项令人敬畏的纪录,那就是先于其同行很久便触及到了一项问题的核心。 P18

过去那些百科全书的编撰者远比今天的我们更加了解,哪怕是伟大文明也同样脆弱,而保存在人们头脑中、一旦社会崩溃就会消失的科学知识和实践技能则有着绝高的价值。 P19

事实上,你或许可以认为,通过非凡的共同努力,维基百科背后那些坚定的志愿者已经创造出了当前人类知识的一个完美纲要。 P20

原子的多样性,以及它们结合而成的化合物是化学的关键原理。 P21

可是现在我们知道自己拥有哪些知识,凭这种后知后觉,我们能否指出通往关键进步的直接路径,像个有经验的航海家那样抄近路呢?我们如何在密切地交织成网的科学原理和有用技术中,标画出一条最优路线来尽可能地加速进步呢?关键性的突破往往是偶然做出的——在我们的历史上,它们是被人无意间撞上的。 P22

比如独轮车原本可以早出现好几百年——只需要有人想出来就行。 P23

或许历史上最令人印象深刻的跨越式发展壮举是由19世纪的日本人完成的。 P24

这位文艺复兴时代的伟大发明家画出了数不尽的机械和装置设计图,其中包括奇异的飞行机器,但是其中只有极少数成了现实。 P25

工业革命主要以化石能源为动力。 P26

但是你还需要促进科学研究的恢复,并给出最有价值的核心知识,来开始着手研究。 P27

快速启动指南的目的是确保好奇、追问和探索的火焰能够继续熊熊燃烧。 P28

(3)?一个社会最显而易见的特征或许是其巨大的纪念碑,或者是艺术品、音乐,或者其他文化产品,但是支撑文明的根基却是诸如农业生产、污水处理和化学合成这样的基础活动。 P29

为了保障自己的生存,你也许将不得不到处搜寻和翻拣你所需要的东西:这是劫掠行为的委婉说法。 P31

新奥尔良市被狂暴的卡特里娜飓风彻底损毁,但是正常社会秩序的迅速恶化和混乱的爆发,是在城市居民绝望地意识到本地当局已经消失,而且救援并不会很快到来之后。 P32

就算你没有在目标城市里被气化掉,构成现代世界的大部分材料也已经被毁掉了,灰尘遮蔽的天空和被放射尘污染的大地会阻碍农业的恢复。 P33

从这个意义来说,世界终结的最佳方式将是毁于快速传播的流行病。 P34

而假如你是世界上唯一的幸存者,或者至少是因分布稀疏而相互之间没有可能闯入对方生活的少数幸存者之一,那么重建文明甚至恢复人口的想法都是天方夜谭。 P35

)而这样一个萎缩的初始人口大概远不足以实质性保存可靠的耕作技术,更别提更加先进的生产方式了,因此幸存者群体会一直退化到猎人——采集者的生活方式,被生存的斗争占据了心神。 P36

先到的种子会首先在这样的低洼处生根发芽。 P37

当大自然忙于卷土重来之时,我们的建筑将在不断生长的森林里瓦解、腐朽。 P38

雨水会被吹进掉落或者破损的窗户,从房顶上瓦片缺失的地方滴落,从被堵塞的沟渠里溢出。 P39

大自然已经恢复了城市丛林。 P40

这些化石燃料由古代森林和海洋有机体的腐败残骸演变而来,是大量的碳构成的易燃物质:其化学能源自亿万年前照射到地球并被捕获的阳光。 P41

紧随灾难之后的几个世纪内,由于地球物理系统内已经积攒下来的惯性,后末日世界有可能经历海平面高达数米的抬升。 P42

几个星期不进食,或者几天不喝水,也是有可能存活的,然而如果在户外遭遇恶劣天气,你有可能在几小时之内丧命。 P44

世界末日的着装原则是实用主义:宽松耐磨的裤子、多层保暖的上装以及一件合身的防水夹克,会让你长时间待在户外或者无供暖的建筑物里时保持舒适。 P45

这些应急水储备应当有所遮盖,防止杂物污染,而且要挡住光线,防止藻类滋生。 P46

将一块波纹铁板对着太阳斜置,把水瓶放在沟槽中,便能构成一个很好的净化系统。 P47

在废弃的超级市场的货架上,我们食谱中的其他一些重要成员就没有那么幸运了。 P48

罐子本身生锈或磨损未必意味着里面的食物也受到了损害,只要没有泄漏或者鼓胀的迹象,就没问题。 P49

因此一个规模足以迅速重启技术文明的社群应该有足够的喘息空间来恢复农业,并生产出自己的食物。 P50

1962年,美国的禁运突然间使这个岛国再也得不到美国技术或者机器零件的进口。 P51

废弃的医院、诊所和药店并不是重要药物的唯一仓库——你还应当去检查一下宠物商店和兽医诊所。 P52

抗生素环丙沙星在十年之后仍然有效。 P53

你甚至还能短暂地满足一下入住奢华顶层公寓的幻想,在那里透过落地式厚玻璃窗眺望静谧的废城,在房顶菜园里利用密集型永续农业种植出你需要摄取的所有食物。 P54

我们都表现出惊人的无知。 P55

有一种格外方便而紧凑的版本在现代世界特别普遍,以至于你对其视而不见都是可以理解的。 P56

事实上,如果一再被放电超过5%,它们就很容易被毁掉。 P57

1958年,在一篇以我们最基本工具之一的视角写就的随笔《我,铅笔》(I,Pencil)中,莱昂纳德·里德(Leonard Read)以极富表现力的手法表达了这一观点。 P58

然而,玻璃可以不受限制地熔化再定型,塑料制品的质量却会随着与阳光和氧气的接触而下降,每次循环都会变得更加脆弱易碎。 P59

断电几天之后,当计算机中心和基站的备用发电机燃料被耗光,移动电话也会变成废物。 P60

只有回收团队会冒险进入这些无人区,捡拾废城的遗骨,从中收集最有用的材料,或许还会用上土制炸药来拆除,或者临时的乙炔火焰枪来切割金属构件。 P61

那是令我们得以在祖先开始的地方起步的捷径。 P62

很多未雨绸缪者囤积传家作物种子就是为了应对这种不确定性,但是如果你并没有提前储备,又该到哪里去找呢?世界上有几百个种子银行,为后代守护着生物多样性,其中最大的是西苏塞克斯郡的千年种子银行,位置就在伦敦附近。 P63

植物虽然自己就能生长,农业生产却是十足的人工行为。 P64

等到动物排泄或者死亡并腐烂之后,这些营养又回到它们来自的土壤中。 P65

所有这些除草剂、杀虫剂和人工肥料都是利用化石燃料合成的,而驱动农业机械的能量也来自化石燃料。 P66

你也无法控制降水,尽管你可以通过平衡灌溉和排水调节田地中的水量。 P67

粗沙、粉沙和细黏土等不同尺寸颗粒的比例是决定某一特定土壤性质及其适合种植哪种庄稼的主要因素。 P68

这样做的目的是留下一条浅槽,可以把种子扔进去并略作掩埋。 P69

这样做的主要目的是控制杂草。 P70

现代的耙是用成排的竖直金属片切过土地,或者是有弹性的弯曲金属齿,在拖动时通过上下的震动来粉碎土层,这正是对手工耙地动作的机械模拟。 P71

这些仓库就是我们在超级市场货架上看到的多汁而有营养的农产品。 P72

在干涉这些植物的繁殖策略,根据我们自己的目的改造它们的过程中,庄稼的生物学性状已经遭到了严重的扭曲,以至于如今要依赖我们才能够生存,一如我们的生存也要依赖它们。 P73

这些植物对于灾难后文明的重启具有同等的决定性作用。 P74

使用时一只手将茎秆抓握成束,另一只手持镰刀割断茎秆。 P75

我们已经探讨过,如果没有化学补助,土壤的肥力便会衰减,然而动物的粪便使你能够将营养送回土壤。 P76

通过在一季结束时将豆类犁入土中,或者喂给牲畜,再利用牲畜粪便为土地施肥,至关重要的氮就会被捕获并保存在土壤里。 P77

在种植豆类后的下一年,种植一季小麦来利用土壤的肥力,生产供人类食用的主要谷物。 P78

循环的第四步,也就是最后一步,是种植同样可以喂养牲畜的大麦,不过要记得留下一部分酿造啤酒(我们将在下一章探讨这一点)。 P79

在物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)说过的一句话里,我们可以找到解决方案。 P80

最好将小便和大便分开——只需要在厕所中修造朝向前方的沟槽——以避免过多水分形成泥浆。 P81

)在低温下,微生物的生长会变得相当缓慢,所以保持生物反应器的隔热很重要,甚至可以抽取一部分产生的甲烷来加热反应器。 P82

用骨粉与硫酸(其制备方法将在“物资”一章中介绍)发生反应,会使磷酸盐更加容易被植物吸收,由此生产出效能高得多的肥料。 P83

下面我们将会探讨食物的保存。 P84

到1880年,每七个英国人中只需要有一个种地;到了1910年,农民人口比例已经降到了十一分之一。 P85

食物中的蛋白质和糖发生反应,产生大量新的香味化合物。 P86

食物中的蛋白质和糖发生反应,产生大量新的香味化合物。 P87

本质来说,你是在试图对食物的微生物学性质施加控制:防止微生物的生长,甚至利用某些微生物来防止另外一些不良的菌株站稳脚跟。 P88

人们发现这些技术管用,但是提不出能够解释原因的理论。 P89

用大量溶质制成非常浓的溶液,就可以把微生物细胞中的水析出来,阻止除了最强悍的种类之外的细菌生长。 P90

在非常寒冷的环境下,你可以让海水在浅塘中结冰,在底部留下浓缩盐溶液。 P91

在非常寒冷的环境下,你可以让海水在浅塘中结冰,在底部留下浓缩盐溶液。 P92

德国泡菜、日本豆面酱和韩国泡菜都是先用盐把蔬菜中的水分析出,然后利用耐盐细菌发酵,天然地提高酸性,将食物转变成一种极端环境,阻止可能造成腐败或者食物中毒的其他微生物在其中繁衍。 P93

你可以把牛奶放在一个凉爽的容器里静置一天左右,让奶油自然地浮到上层,也可以用离心机(一个旋转的桶就能做到)来加速这个过程。 P94

这些被种植种系的繁殖策略已经被人工选择所改变,结出的谷粒更加容易被人类采集——跟我们喂养的牛或羊不同,我们不具备反刍消化的生物学优势,因此使用草本植物对我们来说是一种挑战,而上述作物便是我们针对这一挑战找到的解决方案。 P95

但即便如此,粉碎掉一季的谷物也会成为恢复中的社会的一大能量消耗。 P96

但即便如此,粉碎掉一季的谷物也会成为恢复中的社会的一大能量消耗。 P97

你可以在超级市场中找到风干后装在小袋里的酵母,但是它们不可能一直保持着活性。 P98

最终得到的面团并非仅有一种分离产物的纯种培养基,而是由乳酸杆菌属构成的平稳群落,能够分解谷物中储备能量和营养的复杂分子,酵母菌则依靠乳酸杆菌的副产品生存,并释放出二氧化碳令面包发酵。 P99

自从被发现以来,酒精就一直在为贪杯者的寻欢作乐助兴,但是它还有无数其他的用途,非常值得为了重建文明的目标而进行提纯。 P100

最后,待麦芽汁冷却,加入之前酿造过程产生的酵母,发酵一个星期左右。 P101

最后,待麦芽汁冷却,加入之前酿造过程产生的酵母,发酵一个星期左右。 P102

一碗发酵过的麦芽浆放在火上,一个用来收集的容器搁在碗上方的一个架子上,然后一个装满冷水的尖底罐放在最上方,最后在整套器具上方盖上一个罩子。 P103

19世纪早期,法国的一位糖果商想出了一种新方法:用软木塞和蜡把食物封在玻璃罐里,然后把玻璃罐放在热水中几个小时。 P104

为了得到最安全的保存,没有经过酸化或者泡制的食物应当被封入压力罐中,置于超过通常沸点的温度下,因为这样会彻底消毒,甚至能杀死抗高温的微生物孢子,比如肉毒杆菌。 P105

在非洲很常见的泽尔罐(Zeer pot)是把一个有盖的黏土桶放在另一个未上釉的大桶内,两桶之间的缝隙里填满湿沙子。 P106

如果说历史是一桩又一桩该死的事件,那么技术史无非是一项又一项该死的发明:前赴后继、各自击败了其低劣对手的新鲜玩意儿。 P107

所以说,你家厨房里冰箱嗡嗡作响——使用了电子压缩机而不是安静的吸收型设计——的原因,跟那种机制的技术先进性并无太大关系,而是因为20世纪早期社会经济学环境中的种种机缘巧合“内定”了这种解决方案。 P108

由此看来,羊毛帽子和精致的丝绸衣服成分和牛排差不多,都是蛋白质,而构成亚麻夹克或纯棉衬衫的也正是报纸的基本成分:连接成串,构成植物纤维素的糖分子。 P109

由此看来,羊毛帽子和精致的丝绸衣服成分和牛排差不多,都是蛋白质,而构成亚麻夹克或纯棉衬衫的也正是报纸的基本成分:连接成串,构成植物纤维素的糖分子。 P110

用手或者脚踏板转动大轮,大轮通过传送带或绳索使前置的锭轴以更快的速度旋转。 P111

衬衫的织法往往格外精细,因此你更容易看清呢绒夹克、T恤或牛仔裤之类的耐磨裤子的编织图案。 P112

第一套叫作经纱,是织物的主要构成部分。 P113

安设织布机时,要沿着其长度方向,将一根连续的双股线来回扯直,形成一个由平行的经纱构成的严整栅格。 P114

每一组经纱由其自己的可抬起轴控制,编织模式越复杂,就需要越多操作综丝的独立轴才足以控制经纱运动的次序。 P115

然而你会发现,不管是不同阶段——梳理、纺纱和织布——的自动化,还是机械力的应用,难度都要比磨谷成粉或者击木成浆等其他生产活动大得多。 P116

和为你自己准备食物和衣物一样,另外一项当务之急是恢复支撑文明所必需的所有天然及人工物质材料的供应。 P117

(3)?北半球的陆地与极点的距离要比南半球近得多。 P118

尽管设计上很简单,纽扣却赋予了人们改进衣服设计的能力。 P119

然而事实是,纯水本身就是一种化学物质,一如构成我们身体的一切。 P120

在重新探索这一领域很多特点的过程中,后末日时代的人们将有很多功课要补:寻找最高效的方法,重新发现反应物的理想比例,确定正确的化学方程式和分子结构。 P121

浅井已经打不出石油,采煤工也不得不往地下挖得越来越深,而这需要复杂的排水、通风和防垮塌支撑技术。 P122

浅井已经打不出石油,采煤工也不得不往地下挖得越来越深,而这需要复杂的排水、通风和防垮塌支撑技术。 P123

木炭燃烧时的火焰温度远高于用来生成它的木头——因为它已经失去了所有水分,仅仅留下了碳燃料,而且由于失去了大约一半的初始重量,它也远比木头更加紧致和易于运输。 P124

燃烧还能提供光亮。 P125

一种让人免于这种麻烦的创新直到1825年才有人想出来:将烛芯的纤维变成扁条,那样它自然就会卷曲,多余的部分会被火焰烧掉。 P126

它还是一种重要的建筑材料,是重启化学工业时的重要试剂。 P127

不过,特别能够满足文明的多种需求的,是石灰石加热时会经历的化学变化。 P128

烧制石灰的最佳低技术方案是混合给料竖窑:其本质上就是一个高大的烟囱,里面交替堆放着燃料层和有待煅烧的石灰石层。 P129

烧制石灰的最佳低技术方案是混合给料竖窑:其本质上就是一个高大的烟囱,里面交替堆放着燃料层和有待煅烧的石灰石层。 P130

油和脂肪是所有肥皂的原材料。 P131

覆上一层长分子“毛发”的油类液滴被稳固在排斥它的水当中,所以油脂可以被带离皮肤或者纤维然后被冲掉。 P132

你会看到剩下的物质是白色的晶体残渣,看上去像是盐或者白糖,其名字叫作草碱。 P133

只需要像猪油和灰烬这样的基本物质,以及一点点化学知识,你就能保持后末日世界的清洁以及对瘟疫的抵抗力。 P134

我们将在后面探讨氨的多种用途。 P135

因此在后末日时代的世界里,在你很可能得不到煤炭或者持续的石油供应的情况下,这些更加古老的技术将为化学工业的重启提供支持。 P136

因此在后末日时代的世界里,在你很可能得不到煤炭或者持续的石油供应的情况下,这些更加古老的技术将为化学工业的重启提供支持。 P137

乙酸可被用于泡制食物:前文提到过,醋本质上就是乙酸的稀溶液。 P138

松节油是一种重要的溶剂,在历史上被用于制作颜料,我们将在“通信”一章再来介绍。 P139

一旦工业水平达到了某个程度,就连空气本身也是可以被分馏的。 P140

我们已经探讨过,多种植物产品如何能够通过发酵产生酒精,而乙醇在暴露于空气中时又会被氧化而生成醋。 P141

这种化合物在水中会分解,形成硫酸和氯化氢气体——氯化氢本身也应该收集起来,溶解在更多水里制成氢氯酸。 P142

硝酸因其强氧化性而格外有用:它能氧化硫酸不能氧化的物质。 P143

该国生产的木炭有一些在鼓风炉中用于制造生铁,生铁继而出口到美国和其他国家,随后制成生产汽车和厨房用品的钢。 P144

你可以在褐色的沙子下面挖出一条沟壑,找到他们破败的道路。 P145

我们能看出来对黏土实施上述处理是最容易的。 P146

黏土制造出的有盖容器可以储存和保护食物,免遭害虫害兽的侵扰,使烹饪、防腐和发酵成为可能,还使其更易于在旅行和贸易中携带。 P147

进一步加热到900℃以上时,黏土分子本身开始相互融合,少数的杂质熔解。 P148

更加耐用的砖则可以经过这样的步骤制造出来:取一些黏土,在模具中填成立方体形状,然后在烧窑中烘烤,以实现化学反应生成坚硬耐用的陶瓷。 P149

现在我们要看一下这种神奇的材料如何能在灾难之后成为重建的基石。 P150

然而,真正帮助罗马帝国成就其贸易和航海伟业的,是水泥的另一项几乎魔术般的性质:哪怕是完全浸在水中,用白榴火山灰或者碎陶器制造的混凝土也能够凝固。 P151

直到1794年,制造现代水泥的方法才被发明出来。 P152

解决方案是在混凝土中嵌入钢筋。 P153

但是和易碎的陶瓷不同,它们还具有可塑性——受到压力时会变形而不是碎裂,可以被拉成细丝用来捆扎、制造围栏或者导电。 P154

若要充分利用铁来制造工具,一项重要的知识是增加钢的强度的两个原理——淬火和回火。 P155

电弧焊机甚至能够产生大约6000℃的高温——它挥舞的是闪电的力量。 P156

/ 车床。 P157

一台简单的车床要有一根长而扁平的横梁,名为床身,头架固定在一端,尾架则可以沿着床身导轨左右移动。 P158

有了车床之后,你可以利用它制造其他更为复杂的机器的零件,比如铣床。 P159

通过反复折叠和砸平,你实际上是在搅拌这种固体的材料,制造出可以锻打成最终形状的均质钢材。 P160

为了更加高效地获得高温,可以用从烟道排出的炙热可燃废气预热鼓风气流。 P161

过多的碳与氧气反应,释放出二氧化碳气体,其他杂质也被氧化,作为矿渣被刮除。 P162

我们将会看到,有着一系列独特性质的玻璃怎样成了科学研究的关键材料。 P163

所以如今用于制造窗户和瓶子的玻璃绝大多数都是碱石灰玻璃——一种溶解了沙子的苏打加石灰溶液,在日常温度下就会凝固。 P164

(从技术上来讲,这两种玻璃都名不副实,因为所有玻璃的原子排列都全然无序,是乱七八糟的非晶体结构。 P165

你既可以在半空中旋转它,吹制出想要的形状,也可以将它吹进模具,迅速制造出瓶子之类的物体。 P166

真空管可被用于产生X射线,在发现电子及其他亚原子粒子的过程中,真空管也曾起到关键的作用。 P167

真空管可被用于产生X射线,在发现电子及其他亚原子粒子的过程中,真空管也曾起到关键的作用。 P168

在外缘进入透镜的光线向内偏折得厉害,因为它的入射角较大。 P169

在灾难之后重新探索世界的过程中,它们仍将不可或缺,而其中除了摆钟之外,其他五种仪器全都完全依赖于玻璃所具有的一系列独特性质。 P170

”——约翰·劳埃德·斯蒂芬斯,发现了玛雅文明废墟的探险家光线从一种透明介质进入另一种透明介质时会弯折。 P171

具体而言,动物被驯化并生活在人类居所近旁,使疾病跨越了物种藩篱,感染了人类。 P172

如果没有玻璃这种清澈而坚硬的材料,便不可能看清楚液柱的起伏。 P173

感染的发生是由于微生物入侵者战胜了身体的防御机制,相对于任何其他信息,懂得最基本的卫生保健都会更加有助于在灾难刚刚过去的世界里拯救你的生命。 P174

即便是霍乱这种在历史上堪称灾难的疾病也并不直接致命:你的真正死因其实是剧烈腹泻造成每天损失多达二十升体液,继而引起快速脱水。 P175

一些研究曾经发现,捐献到某些医院的医疗设备中,多达95%的会在前五年之内便无法工作。 P176

这些检查的结果为得出诊断结论提供了线索。 P177

(这种敲击技术是一位酒馆老板的儿子发明的,他利用这种技术判断桶里还剩下多少葡萄酒。 P178

这种辐射叫作阴极射线,我们现在已经确认它们是电子:电线中电流的介质被电压产生的陡变电场加速,脱离了电极。 P179

这种辐射叫作阴极射线,我们现在已经确认它们是电子:电线中电流的介质被电压产生的陡变电场加速,脱离了电极。 P180

尽管意识到这些健康风险,但是得益于有机会一窥活人身体内部,检查至关重要的器官、评估骨折或者定位肿瘤,人们从X射线摄影术获得的诊断能力还是远超第一种诊断工具听诊器。 P181

剖中,在世患者疾病的外部征兆和症状,与只能在患者死后才能得到的内部结构障碍和缺陷联系起来。 P182

咀嚼柳树皮可以产生有限的镇痛效果,而辣椒则可以实现局部止痛,适用于处理皮外伤或者切除脓肿之类的小型手术。 P183

咀嚼柳树皮可以产生有限的镇痛效果,而辣椒则可以实现局部止痛,适用于处理皮外伤或者切除脓肿之类的小型手术。 P184

从无处不在的感染和败血症到癌症,绝大部分严重且最终会致命的病症,都不可能通过简单的草药制剂得到有效治疗。 P185

管用,还是应该和没用的蛇油、巫医药剂和顺势疗法调和物一起被扔掉。 P186

以下是其中三个:解剖术、无菌处理法和麻醉术。 P187

第三个至关重要的元素是麻醉术。 P188

乙醚的优点是,不仅能引起无意识状态,还能在手术中松弛肌肉,缓解疼痛。 P189

如果你把营养丰富的肉汤或者容易腐烂的肉类封在不透气的罐子里,并加热杀死所有已经在里面的微生物,腐烂便不会发生:事物不会自发地变质。 P190

看起来,似乎霉菌分泌的某种物质阻止了细菌的生长。 P191

看起来,似乎霉菌分泌的某种物质阻止了细菌的生长。 P192

把它们单独摘取出来在液态培养基中培养,以便更加容易地获取分泌的抗生素。 P193

他们在一架架浅便盆中培养青霉,临时的提取设备是用旧浴缸、垃圾桶、牛奶桶、回收来的铜管和门铃制成,大学图书馆遗弃的橡木书架被做成框架,将上述部件固定住——或许这对后末日时代必不可少的回收和应急搭建工作会有所启发。 P194

(2)?历史上最早的临床试验之一是在1747年开展的。 P195

(2)?历史上最早的临床试验之一是在1747年开展的。 P196

通过“任何有罪的方式”获得,都是“自然在我的婚姻关系中为我提供的多余量”)。 P197

得出上述数字的前提是,木头中的能量能够百分之百地转化为从我的插座里流出的电力。 P198

文明的进步有赖于能够驾驭越来越多的能源,尤其是掌握如何在不同能量形态之间转换,比如把热能转化为机械能的能力。 P199

在古代,水力主要被用于推动磨石来磨面,让这一技术成为现实的关键机制,是直角传动装置的发明(约公元前270年)。 P200

上冲式水轮的底部不是浸入水流中,而是被置于尾水渠之外,水通过一条斜槽被运送到轮的顶部。 P201

然而,既然已经了解到这种效应的存在,重启中的社会是否能够凭借这种后见之明,重复一系列与此类似的实验,有意寻找有此效果的霉菌,从而迅速重新发现抗生素呢?基础的微生物学研究方法是直截了当的。 P202

煤炭在烤炉中隔绝氧气接受烘烤,公顷有人管理的树林平均每年可以提供五至十吨木头。 P203

不过,也许用途最广的功能是转动一枚凸轮,使其不停地抬起并放下一个杵锤——非常适用于压碎金属矿石、加工熟铁、粉碎石灰石以制作农用石灰或者砂浆、敲打脏羊毛进行缩绒(也就是清洁并使其紧密厚实),或者捶打酿造啤酒用的麦芽浆、造纸用的纸浆、制革用的树皮以及制作蓝色染料用的菘蓝叶。 P204

不过,反过来将热能转化为机械能的能力就非常有用了。 P205

但是假如你能够建造出更加坚固的气缸和锅炉——或许是利用回收来的材料或者重新发展起来的冶金学技能,就能制造出更加强劲的机器。 P206

但是假如你能够建造出更加坚固的气缸和锅炉——或许是利用回收来的材料或者重新发展起来的冶金学技能,就能制造出更加强劲的机器。 P207

汽机有两项重大优势,所以你大概应该复现一下这个发展阶段。 P208

两种金属活泼程度的差别决定了产生的电势差,或者电压。 P209

但是,假如制造它们的目的真的是提供电力——这种可能性确实是存在的——那么,它们要比伏打电堆的出现早了超过一千年。 P210

但是,假如制造它们的目的真的是提供电力——这种可能性确实是存在的——那么,它们要比伏打电堆的出现早了超过一千年。 P211

电线在其附近产生的磁场盖过了地磁场,因此罗盘的指针改变了方向。 P212

利用电磁引发运动的原理,你可以制造仪器,来精确测量电流的基本属性:电流与电压分别有多大。 P213

在灯泡中充入低压的氮气或者氩气等惰性气体可以很好地解决这个问题,但你还是需要进行一些研发,用不同的碳化材料或者细金属丝进行试错,才能最终找到一种可靠的灯丝。 P214

重启中的文明可能会用原本不同时代的技术拼凑起一盘蒸汽朋克大杂烩,样貌传统的四帆风车或者水车不再是用来驾驭自然力磨面或者驱动杵锤,而是向本地电网提供电力。 P215

宽大的帆在捕捉到大量风力的同时也产生了很多乱流和阻力,因此不可能转得太快,现代风力涡轮机不再使用这种风帆,而是舞动着三条细长的叶片。 P216

每个水斗都被设计得像是个曲线平滑的桶,一道锐利的脊从中间凸起,将其分成两半,因此正面冲进水斗的水流被脊干净利落地分成两部分,在两侧的弧面中打个回旋,重新从前方冲出。 P217

蒸汽机可以为你做到这一点,然而活塞的缓慢移动无法高效地转化为适用于发电机的高速转动。 P218

相对于直流电,交流电有一项巨大的优势:对于如何把电力从产生它的发电厂输送到需要它的工业设施或城镇这个问题,它提供了一个优雅的解决方案。 P219

如果你在次级线圈里缠的圈数大于主线圈,生成的电压就会升高而电流减小:变压器就像是个兑换电流和电压的外汇兑换所。 P220

如果你在次级线圈里缠的圈数大于主线圈,生成的电压就会升高而电流减小:变压器就像是个兑换电流和电压的外汇兑换所。 P221

瑞典和丹麦在CHP的利用方面处于世界领先地位。 P222

今天我们会立刻把这种控制系统与蒸汽机联系起来。 P223

”——罗纳尔德·达尔,《世界冠军丹尼》(1975)直流电是一个足以胜任的选项——比如由风车和家庭构成的小规模当地电网,便可以在灾难过后立刻让社会站稳脚跟。 P224

让我们首先看一下如何提供机械化车辆需要的基本消耗品——燃料和橡胶,然后再探讨如果社会无法维持机械化,更进一步地退化,又能有哪些退而求其次的选项。 P225

”汽油的一个可靠的替代品是乙醇(我们在“食物和服装”一章已经介绍过,可以用发酵的方法制造这种物质)。 P226

”汽油的一个可靠的替代品是乙醇(我们在“食物和服装”一章已经介绍过,可以用发酵的方法制造这种物质)。 P227

柴油发动机功能相当齐全,可以用植物油处理而成的生物柴油做动力:在碱性环境中(通过添加氢氧化钾或者氢氧化钠等碱液,我们在“物资”一章介绍过),让植物油和最简单的醇——甲醇反应,就可制得生物柴油。 P228

在这种情况下,车辆能否靠非食用源驱动行驶呢?所有内燃机燃烧的其实都是气体,而不是液体燃料。 P229

你会注意到,明亮的黄色火焰并未直接舞动在慢慢变黑的木棍上,二者之间有一个明显的空隙。 P230

最终的发生炉煤气从底部被导出,其中富含氢气、甲烷和一氧化碳等可燃气体——其中一氧化碳是有毒的,所以务必在通风良好的区域内操作——此外还有含量可达60%的惰性氮气。 P231

传统上,橡胶是用从三叶橡胶树上割出的乳胶制造的,而这种树仅仅生长在赤道附近气候潮湿炎热的狭窄带状区域内。 P232

要想制造现代发动机的替代品,你需要掌握怎样合成适当的合金这种高级冶金学知识,并且拥有能够在严格公差范围内制造零件的机床——这是我们在“材料”一章探讨过的内容。 P233

夏尔马等役用马的祖先曾经背着全副武装的战士驰骋在中世纪欧洲的战场上,它们比牛更加快速、强壮,也不容易疲劳。 P234

它使马可以使出全力——比起使用不合适的旧式挽具时,马能够多使出三倍的牵引力——因此以马为动力的耕作成了中世纪农业革命的核心。 P235

一种更加复杂的设置是纵帆。 P236

不过如果你能够控制好这些相互制约的力量,仔细调整索具,让纵帆的弧度恰到好处,那么翼板效应背后的物理原理带来的后果,将令你大吃一惊:它们可以跑得比被风直接推动还要快。 P237

不过如果你能够控制好这些相互制约的力量,仔细调整索具,让纵帆的弧度恰到好处,那么翼板效应背后的物理原理带来的后果,将令你大吃一惊:它们可以跑得比被风直接推动还要快。 P238

但是还有一个重大的工程问题需要解决:你不能采用儿童车那种安在轮轴上的脚踏板,把这种转动直接传送给轮子,因为那样的话,要想获得任何合理的速度,你的双腿都要蹬得像抽风似的。 P239

的话,绳还要再被拧成粗缆。 P240

若是省掉中间步骤,直接利用燃烧产生的炽热气体的压力来驱动机械,对燃料化学能的使用效率便会提高很多。 P241

)或者就像本章开头讲到过的,可以直接向气缸导入气体作为发动机燃料。 P242

凸轮在过去曾被应用于杵锤。 P243

机床等早期木工工具上也采用过类似的系统,用来把机械与动力源断开。 P244

你或许认为一辆全新的跑车代表着当今的尖端科技,然而如果剥开它的外壳,你会发现里面的各种零部件构成了一锅大杂烩,它们借鉴了很多历史悠久的机械构造:制陶转轮、罗马锯木场、杵锤、木工车床和滴漏。 P245

以同样数量的作物为能源,电动车辆能够行走的距离,要比烧生物燃料的内燃机车辆远得多。 P246

以同样数量的作物为能源,电动车辆能够行走的距离,要比烧生物燃料的内燃机车辆远得多。 P247

因此,凭借以生物燃料为动力的内燃机和电动汽车,哪怕没有我们在自己的发展历程中曾受益匪浅的充足石油,进步中的后末日时代社会仍然能够满足其交通需求。 P248

在不到十年的时间内,为了让农田继续得到耕作,古巴增加了差不多四十万头牛,马的数量也在恢复中。 P249

为了利用柳枝稷、芒草或灌木等生后一个工程问题出现了。 P250

但是在后末日时代的世界里,你将不得不回归更加传统的通信技术。 P251

不过,用木材纸浆造纸却是一个令人意外的现代创新。 P252

把纤维素和木质素绑定在一起的化学键,容易被叫作水解的化学切割过程破坏。 P253

把纤维素和木质素绑定在一起的化学键,容易被叫作水解的化学切割过程破坏。 P254

次氯酸钙或者次氯酸钠都是有效的漂白剂,可以让氯气(通过电解海水生产——参见此处)与熟石灰或者火碱反应来生成。 P255

不过大部分植物提取的墨水都有一个主要问题,那就是它们并不耐久。 P256

不过大部分植物提取的墨水都有一个主要问题,那就是它们并不耐久。 P257

把顶端削尖,然后将底面切出一个柔和的弧形,形成经典的笔尖形状。 P258

而所有这些辛苦工作仅能制造出一套字模,字体大小和风格都一样。 P259

为了让印刷品容易阅读,字符应该排列紧密,瘦长的字母和数字旁边不能有空隙。 P260

为了让印刷品容易阅读,字符应该排列紧密,瘦长的字母和数字旁边不能有空隙。 P261

螺旋压榨机是一种源自古罗马的技术,可上溯至公元1世纪,曾被广泛应用于压榨葡萄或者橄榄。 P262

这就是中国传统墨汁的成分。 P263

当易挥发的成分全都在蒸馏过程中跑掉,凝固下来的树脂则会增稠溶液。 P264

然而,跨过大陆、穿过洋底的电缆铺设和维护起来都比较困难。 P265

作为一种远距离通信手段,这种无线电发送和接收技术正是你需要复原的。 P266

作为一种远距离通信手段,这种无线电发送和接收技术正是你需要复原的。 P267

事实上,一种原始的无线电发射机——火花隙振荡器——的工作原理就是产生一系列非常迅急的人工闪电。 P268

调谐使无线电发射机把广播能量集中到一个很窄的频率范围内,从而提高了效率,而调谐过的接收机,可以从一片混乱嘈杂的无线电谱系中,仅仅采集你感兴趣的传输频率。 P269

电阻会阻挡电流的流动,而感应则会阻止电流的任何变化。 P270

现代发射机和接收机的调谐精度非常高,无线电频谱被细分得有如熟食店柜台上的火腿,被无数应用所共享:商业电台和电视台、GPS信号、应急服务通信、空中交通管制、蜂窝电话、短距离Wi-Fi和蓝牙、无线电遥控玩具等等。 P271

现代发射机和接收机的调谐精度非常高,无线电频谱被细分得有如熟食店柜台上的火腿,被无数应用所共享:商业电台和电视台、GPS信号、应急服务通信、空中交通管制、蜂窝电话、短距离Wi-Fi和蓝牙、无线电遥控玩具等等。 P272

在近代史上人们已经做过这样的事情了。 P273

把刀片和一枚向上弯曲的安全别针一起固定在一块木头上。 P274

对此的解决方案,同时也是实现一系列其他先进应用所需的入门技术,是制造一根真空管,而这种设备与现代文明的另一项特征密切相关——灯泡。 P275

在控制栅格上施加微弱的负电压,会开始阻挡从金属丝蒸发出来并涌向金属板的电子,进一步提升负偏压,电流就会更受限制——这就像捏住吸管控制多少液体可以从中流过。 P276

西方字母简单的排列方式适合于活版印刷。 P277

要么大家都回到石器时代,要么谁都不回去。 P278

在文明重启的早期阶段,你将再次发现这种功能无法估量的价值。 P279

在文明重启的早期阶段,你将再次发现这种功能无法估量的价值。 P280

利用电解法,你可以合成很多种对文明有用的化学成分,直接略过曾经被使用了许多个世纪的低效化学方法。 P281

它绝不仅仅是多年以来化学家们已经识别出的元素的综合性列表,更是一种知识的组织方法,让你能够预测未曾发现之物的详细性质。 P282

熔点的预测也一点不差:镓在30℃时就会熔化成液体——一种捧在手里都会化的金属。 P283

你可以把固体燃料碾磨成细粉,增大与空气的接触面积以加速燃烧,从而造成爆炸。 P284

你可以把固体燃料碾磨成细粉,增大与空气的接触面积以加速燃烧,从而造成爆炸。 P285

所以用几桶石灰水(氢氧化钙,参见“物资”一章)浸渍粪堆,大部分矿物会继续以不溶于水的氢氧化物形式留在粪堆里,而钙会与硝酸根离子结合并流出。 P286

比如,用硝酸氧化纸或者棉花(二者都由植物纤维素纤维构成)就会制造出极其易燃的硝化纤维——火纸或者火棉。 P287

然而,除了醉醺醺的派对照片、家人肖像或者激动人心的景观照,在过去两百多年里,摄影术不可比拟的价值体现在为人们呈现肉眼看不到的事物之上。 P288

氯化钠会与之反应,生成氯化银,这种物质对光敏感,又是不可溶的,蛋清会阻止感光剂被纸纤维吸收。 P289

然而,接触光线才会让感光颗粒因为金属银而变黑,而影像中的阴影部分还保持白色,这就意味着,拍出的照片在色调上与我们眼中所见正好相反——你得到的是一张“负片”。 P290

取一团玻璃磨成凸透镜,另一块磨成矩形平板作为底片,再借用你的造纸技巧,就可以拍摄出平滑的照片。 P291

本书中提到过的很多重要必需品,都需要用同样的反应剂来促使采自环境的原材料转变成需要的货物和产品。 P292

玻璃、肥皂和纸是文明的支柱,自从中世纪以来,我们就在依赖一种廉价而且能够持续供应的碱来制造这些物资。 P293

玻璃、肥皂和纸是文明的支柱,自从中世纪以来,我们就在依赖一种廉价而且能够持续供应的碱来制造这些物资。 P294

然而,尽管吕布兰的这个方法可以很容易地把盐变成苏打,使你不必再受到燃烧植物或者矿物储量的限制,但它其实非常低效,而且会生成有毒废料。 P295

所以总体上来说,氨碱法只消耗氯化钠和石灰石,除了有价值的苏打,还会生成氯化钙这种副产品。 P296

所以总体上来说,氨碱法只消耗氯化钠和石灰石,除了有价值的苏打,还会生成氯化钙这种副产品。 P297

然而一旦可用土地达到了极限,喂饱增加人口的唯一方法,就成了提高单位面积的产量,就像我们在“农业”一章中讲到的,粪肥还田和种植豆类都是高效的方法。 P298

这使它很难被转化为可被利用的形式——也就是“固化”它。 P299

“反应物”变成“产品”,同时两者也在交换身份。 P300

“反应物”变成“产品”,同时两者也在交换身份。 P301

而且,它还是一种强氧化剂,因此可以用来制造炸药。 P302

然而随着人们开发出合适的熔剂,并采用电解法进行大规模生产,曾经有着服务于帝王宴会之尊荣的铝,如今沦落到被制成饮料罐被千百万人任意丢弃。 P303

糖把银还原成纯金属,从而直接在玻璃表面沉积下亮光闪闪的薄涂层。 P304

糖把银还原成纯金属,从而直接在玻璃表面沉积下亮光闪闪的薄涂层。 P305

”《传道书》,1:4“废墟在我内心引发了宏伟的想法。 P306

钟表是控制不同活动持续时间以及同步公民生活必不可少的工具。 P307

在我们日常经验的时间尺度上,地球的自然节律演进得太慢,大多数人能够感知到的,仅仅是日夜的规律变化或者四季有条不紊的循环。 P308

这两处叫作至日(其英语名称solstice来自拉丁语,意思是“太阳静止不动”)。 P309

这两处叫作至日(其英语名称solstice来自拉丁语,意思是“太阳静止不动”)。 P310

我们把一整天分成12小时的习俗源自古代巴比伦(可能与黄道十二宫有关——也就是太阳和行星在天空中的轨迹穿过的星座)。 P311

每次摆到最高点,松开的擒纵机构会在重锤的拉动下旋转一步,而它倾斜的齿会提供一个轻轻的推力,让摆保持摆动。 P312

根据机械钟的设置,它们所计算的正是这种标准的昼夜平分点小时(这种小时可以用沙漏在日晷上标注出来,以备以后对照)。 P313

如果在连续的很多天里记录下正午时影子的长度,本质上也就是测量太阳的最大仰角,你就会注意到在地球围绕太阳旋转的过程中(6),影子的长度随着季节的变化呈现一种周期性。 P314

因此即便幸存者衰退得太严重,以至历史上出现了一段没有人保持记录的时期,你也可以通过观察一阵子天上的计时器,计算出当前的日期。 P315

因此即便幸存者衰退得太严重,以至历史上出现了一段没有人保持记录的时期,你也可以通过观察一阵子天上的计时器,计算出当前的日期。 P316

它是离地球最近的恒星之一,但也是一颗古老的小恒星,发出的红光黯淡得可怜,因此虽然离我们很近,却还是无法用肉眼看到。 P317

北极星目前恰好位于地球自转轴的方向上,因此是唯一看上去没有在天空中绕行的星星。 P318

将看到繁星穿来刺去,如同漆黑洋面上的泡沫一般漫天打转。 P319

第三个元素控制器所起到的重要作用,是整合来自振子的造一个临时性日晷,可以在杆的底部周围放置一个半球形壳体或者圆弧,上面以90度的夹角标出四条线。 P320

(如果你真的从头开始,到“材料”一章看一下如何冶炼金属。 P321

通过在路口查看路标,找出你在网格中的当前位置,就可以立刻确定沿着或穿过街区抵达目的地的直接路线。 P322

这两种产品——氨和硝酸——都不能直接倒入农田帮助作物生长:前者碱性太大,后者酸性太大。 P323

极点之间南北方向的线叫作经线,赤道两侧环绕地球东西方向的环叫作纬线。 P324

确定你在地球上维度的问题,直接转变成了测量星星仰角的问题。 P325

要想使用六分仪,观察小瞄准镜,倾斜六分仪,用前方的半透镜对准地平线。 P326

根据太阳的位置我们定义白天的时间(参见我们在前文介绍的日晷基础知识),所以确定经度的问题——你从一个选定的基准线开始,围绕世界转过了多少角度——变成了如何确定在同一时刻基准线和你的位置之间差了多少时间。 P327

根据太阳的位置我们定义白天的时间(参见我们在前文介绍的日晷基础知识),所以确定经度的问题——你从一个选定的基准线开始,围绕世界转过了多少角度——变成了如何确定在同一时刻基准线和你的位置之间差了多少时间。 P328

这是一种远比持续下落的重锤更加紧凑的动力源,但是以这种方式使用发条引出了一个新问题,必须通过另一项发明得到解决。 P329

哈里森的最终方案是随身携带着一份格林尼治时间的复制品,但是假如格林尼治可以定时把它的时间发布给全球的船只,也一样能够解决问题。 P330

但是到了灾难之后,你将需要重新掌握天体的排列,建立你与季节韵律之间的联系。 P331

在一天中,这种“傅科摆”的摆动方向看起来会像是在转动。 P332

4分钟是24小时的1/365:公转一圈的过程中,地球会多出一天来。 P333

4分钟是24小时的1/365:公转一圈的过程中,地球会多出一天来。 P334

达尔文对那里野生生物的观察促使他提出了进化论)能够准确地定位。 P335

到了14世纪末,中国已经达到了欧洲直到18世纪才发展出的技术水平,看上去好像要发起一场它自己的工业革命。 P336

多种特定因素同时出现在了18世纪的英国,为工业化提供了必备动力和机遇。 P337

但是文明的技术进步何时会到达顶峰,让之后的发展带来的收益只会缩水呢?或许一旦拥有了稳定的经济、合理的人口以及持续开采自然资源的能力,这样的文明便会在某个技术水平达到平衡,再无进步或者退步。 P338

我们基本上只关注了用于制造农业肥料或者工业试剂的无机化学,而不是有机分子的合成或者转化。 P339

而只有有了这一深刻认识,我们才能够理解一代代的细微变化促成了生物演化的理论。 P340

你的结论不能仅仅基于逻辑,也不能只是接受过去或当前的权威(事实上也包括你手中的这本书)的宣示。 P341

文明的基本功能包括,为实现建造或者旅行的目的而对距离的标注、为实现贸易的目的而对罐中的液体或者固体产品重量的称量,农业区域的管理或者课税、日间不同公民活动的计时。 P342

仅仅以这两种单位为基础,通过乘除运算,你就能推导出大量其他单位。 P343

仅仅以这两种单位为基础,通过乘除运算,你就能推导出大量其他单位。 P344

朝一方摆动(也就是半个周期)耗时刚好1秒的摆长是99.4厘米,哪怕你用1米长的摆,误差仍然会在3毫秒以内——小于一次眨眼时间的百分之一。 P345

在一根长管中注满水,两端封闭,然后悬挂在一座高塔上。 P346

今天的医生仍然以相应的水银柱高度为单位描述血压:心跳之间的正常值是大约80毫米汞柱。 P347

一旦你确定了一高一低两个定点,把二者之间的范围均分出实用的刻度,形成有意义的温标,就是一件容易的事情了。 P348

但是,只有先设计出方法,从这些现象中抽取属性,将它们转化为能被可靠测量的物理量,人们才有可能理解这些现象,并利用它们开发技术应用。 P349

实验方法要解决的问题,是不满足于自然凑巧向你展现出来的样子,所以要用不同的方式去试探,迫使它把一些被你严格定义的方面显露出来。 P350

但是除非你有可靠的方法选择哪一个最有可能是正确的,这些故事便都不过是一些娱人的消遣——比如宣扬原因论的儿童故事。 P351

这也是为什么科学方法本身才是最伟大的发明。 P352

比如钟表便应用了这样一个发现:长度确定的摆会以不变的频率摆动,而这种可靠的规律性可以用来测量时间。 P353

当然,并非所有的创新都直接利用了最近的发现——手纺车就是以实用主义为原则解决问题的产物——甚至蒸汽机这一备受推崇的工业革命的标志性技术,最初被开发出来也主要是凭借经验性的知识和工程师们的实践直觉,而不是理论上的思考。 P354

凭借理性的思考,我们才能大幅提高食物生产率,掌握棍棒和火石之外的材料,驾驭我们自己肌肉之外的力量,建造能把我们送到自己的脚力所不能及之处的交通方式。 P355

这就是为什么英语中的“米”(metre)还有诗歌或者音乐的韵律的意思。 P356

我希望通过了解文明采集和制造所有基础资料的实际方式,你会像我在为了撰写本书而做研究时那样,对我们在现代生活中已经习以为常的事物心存感激:充足多样的食物、格外有效的医疗、省力舒适的交通以及充足的能源。 P357

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我希望通过了解文明采集和制造所有基础资料的实际方式,你会像我在为了撰写本书而做研究时那样,对我们在现代生活中已经习以为常的事物心存感激:充足多样的食物、格外有效的医疗、省力舒适的交通以及充足的能源。 P388

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