掌控自然的力量，从火到烧开水，到雷电、核能，下一个是什么？

掌控自然的力量，从火到烧开水，到雷电，下一个是什么？所有的发明本质都是发现。

人类掌握的第一种大自然的力量是火。

在人类文明的早期阶段，火的发现和使用被认为是一个重大的转折点。火不仅提供了温暖和光明，还使人类能够烹饪食物，从而提高其营养价值和消化率。此外，火还被用于防御和狩猎。

据考古学证据，早在数十万年前，我们的祖先就已经学会了使用和控制火。

火让早期人类得以拓展活动范围，让地图开得更大，生存空间变得更广阔。有了火，人类能够在更寒冷的地区生存，使得人类活动范围不再局限于温暖的热带和温带地区的部分区域，能够向更广阔的地域扩散。

相比之下，人类对水力、风力、电力等自然力量的掌握和利用要晚得多。电力的广泛应用更是工业革命之后的成果。水力发电和风力发电技术的发展是近现代的事情。

当人类掌握火之后很久，18 世纪 60 年代，苏格兰发明家和机械工程师詹姆斯・瓦特对纽科门的蒸汽机进行了一系列重要的改良。烧开水作为一种基本的热能利用方式，在人类的日常生活中占据了极其重要的地位。在第一次工业革命时期，烧开水成了伟大的进步。

烧开水所蕴含的力量，即热能，被广泛应用于烹饪、清洁、消毒、取暖以及驱动蒸汽机等。特别是在工业革命之前和初期，蒸汽机的发明和利用极大地推动了工业的发展，而蒸汽机的工作原理正是基于烧开水产生的蒸汽动力。

即使到了现代，烧开水仍然是人类生活中不可或缺的一部分。无论是泡茶、煮咖啡、烹饪食物，还是家庭取暖和热水供应，都离不开烧开水这一基本过程。在一些工业领域，如化工、制药和发电等，烧开水仍然是重要的热能来源。

从某种意义来讲，甚至核动力航母也是在烧开水来获得动力和电力。

核动力航母使用核反应堆作为能源，核反应堆中的核燃料（如铀或钚）发生核裂变反应，释放出大量的热能。这些热能通过热交换器传递给工质（通常是水），将水加热转化为高温高压的蒸汽。然后，这些蒸汽被传送到蒸汽涡轮机中，通过涡轮机的旋转产生动力，进而驱动航母前进或发电。

继火之后，人类利用的第二种大自然的力量是水力。

早期人类在靠近河流的地方生活，观察到水流的力量可以推动物体。最开始可能是看到漂浮在河面上的木头被水流冲走，进而想到利用水流运输物品。

后来，人们逐渐发现可以利用水力来驱动简单的机械装置。古代水车的发明是一个重要的里程碑。水车通常安装在河流或溪流边，水流冲击水车的叶片，使水车转动。这种转动可以被用于农业灌溉、谷物加工、冶金多种用途。

在冶金行业，水力也被用于驱动风箱等设备。风箱在冶金过程中可以增加炉火的氧气供应，从而提高炉温，有利于金属的熔炼和锻造。在古代中国和欧洲的一些冶金作坊中，都有利用水力驱动风箱的记载。

人类对风力的利用历史也相当悠久。最初，人们注意到风能够推动物体移动，于是开始利用风来驱动帆船。在古代地中海地区，腓尼基人凭借先进的帆船技术，开辟了众多海上贸易航线。

在陆地上，风车的出现是风力利用的又一重要成果。在欧洲，风车被广泛用于研磨谷物、抽水灌溉等。在荷兰，风车在围海造田的过程中发挥了巨大的作用，用于排水，使大片的低地能够被开垦用于农业和居住。

人类很早就意识到太阳的光和热具有能量。在古代，人们利用太阳的热量来干燥食物和衣物。例如，把收获的谷物、肉类和鱼类等放在阳光下暴晒，使其干燥，便于保存。这种简单的利用方式是基于太阳辐射能使物体中的水分蒸发的原理。随着技术的发展，人们开始尝试更高效地利用太阳能。

在火的利用之后，电的出现标志着人类掌握了另一种强大的自然力量。

人类对电的认识始于对静电和雷电的观察。早在古希腊时期，人们就注意到了静电现象，而雷电则一直被视为神秘的自然力量。

随着17世纪和18世纪物理学的发展，人类对电的理解逐渐深入。吉尔伯特对静电的研究，以及富兰克林对雷电的研究，都为电学的进一步发展奠定了基础。

19世纪，随着电磁学理论的成熟和实验技术的进步，电开始被广泛应用于工业、通信和照明等领域。特别是法拉第、麦克斯韦等科学家的贡献，使得电磁理论得以完善，为电的实际应用提供了坚实的理论基础。

电力的广泛应用，如电灯、电动机、发电机等，极大地推动了工业化和现代化进程。

电的利用不仅改变了人类的生产方式，还深刻影响了人们的生活方式和社会结构。电力通信和交通的发展使得信息传播更加迅速，人与人之间的联系更加紧密。

至今，电仍然是现代社会不可或缺的重要能源之一。随着科技的发展，人类对电的利用方式也在不断创新和拓展，如新能源发电、智能电网等。

在电能之后，人类继续探索并掌握了多种大自然的力量，如核能、风能、太阳能、水能以及海洋能、地热能、生物质能。这些力量极大地推动了科学技术的发展和人类社会的进步。

这里边核能和太阳能几乎是无限清洁能源的代表。太阳能的最科幻应用是“戴森球”。核聚变和核能小型化将给未来世界带来巨大改变。核聚变可以提供近乎零成本的无限能源。核能小型化将带来能源供应方式、经济性、安全性和环保性、国际能源合作以及社会生活等多方面的改变。

谷歌、亚马逊先后宣布推动小型模块化核反应堆（SMR）建设，以满足AI带来的电力需求，“四代快堆+模块化小型堆”或成下个风口。

由中国物理研究院机械制造工艺研究所提出的广泛采用增材技术的微型反应堆概念。选择氦气作为冷却剂，采用 TRISO 燃料，具有先进的冷却系统设计、创新的燃料设计、数字设计与智能优化、材料工艺创新等特点。通过 3D 打印技术，可将原本 25 公斤的换热器重量降至 2.2 公斤，实现了 90% 以上的减重。

由中国能建华东装备扬州设备公司和中广核研究院有限公司共同研制的小型堆 1E 级电动装置，填补了国内空白，主要性能指标达到国际先进水平，满足小型堆项目要求，可推广应用，推动了核电关键设备 “以国代进” 的进程。

铅基反应堆 “核电宝”由中科院核能安全技术研究所设计研发。该装置大小约为 6.1 米长、2.6 米宽高，与普通的货柜箱相似，但其却能够产生 10 兆瓦的电能，足够满足 5 万户普通家庭用电需求，可用于为内陆偏远地区提供电力或海水淡化工程等。

贝塔伏特微型核电池由贝塔伏特公司研制出的 BV100 微型核电池，其功率 100 微瓦，电压 3 伏，体积 15×15×5 立方毫米，甚至比一枚硬币还小。采用镍 63 衰变释放的能量转换为电能，通过金刚石半导体转换器吸收转化，可实现 50 年稳定发电，并且无需充电、无需维护，不产生外部辐射，针对针刺和枪击不起火、不爆炸。该公司还计划在 2025 年推出功率为 1 瓦的核电池。

Oklo 公司是由 OpenAI 首席执行官山姆・奥特曼支持的核电初创公司，计划在 2027 年将其首个电厂在爱达荷州爱达荷福尔斯的爱达荷国家实验室上线。目标是在未来二十年内（2044 年前）通过与数据中心运营商 Switch 的框架协议部署 12 吉瓦的小型核电反应堆群，为 Switch 公司在美国各地的数据中心供电。

西屋电气的 5MW 的 eVinci 微型反应堆已成功完成前端工程和实验设计（FEEED）阶段，计划在 2026 年在爱达荷国家实验室的 NRIC 微反应堆实验演示（DOME）试验台上进行测试，预计于 2029 年在加拿大萨斯喀彻温省投入运行。该微型核反应堆可以在没有水的情况下运行，采用 TRISO 燃料，比传统的核燃料更耐腐蚀、氧化和高温，可在小至两英亩的场地上运行，堆芯设计为 15MWth，可输出 5MWe，每年减少 55000 吨二氧化碳排放。

劳斯莱斯开发的小型模块化反应堆项目入围英国政府小型堆项目名录，英国项目开发商 CVG 公司和波兰工业集团 Industria 公司达成合作，将加快劳斯莱斯小型模块化核反应堆项目的开发，双方还表示将探索利用小型模块化核电技术制氢，希望实现年产 5 万吨氢气的目标。该公司展示的微型核反应堆概念模型宽约 1 米，长约 3.05 米，紧凑轻便，具备多层保护层，能够承受月面极端条件，通过核裂变产生能量，可以提供 1-10 兆瓦的电力，必要时移动部署，供电供热均不受月面照明条件影响。

人类在电能之后继续探索并掌握了多种大自然的力量，这些力量为人类社会的发展提供了强大的能源支持。

所有的发明都是发现。

下一步，我们继续期待更多源于自然的力量被掌控并造福人类社会。