1

การเปลี่ยนผ่านพลังงาน: แรงขับเคลื่อนของการปฏิวัติอุตสาหกรรม

HIST000第17课:工业的巨轮
00:00

แบบทดสอบทันที

ข้อ 1
เมื่อมองจากมุม "การไหล—สต็อก" ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างถ่านหินกับฟืนในด้านแหล่งพลังงานคืออะไร?
ถ่านหินเป็นสต็อกพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมมาในยุคธรณีวิทยา จึงปลดปล่อยได้อย่างเข้มข้นในระยะเวลาสั้น ส่วนฟืนจัดเป็นการไหลของการสังเคราะห์แสงในปีนั้น
ถ่านหินมีความหนาแน่นพลังงานต่ำกว่าแรงสัตว์ ดังนั้นเมื่อใช้ถ่านหินแล้วกลับต้องพึ่งพาพื้นที่เพาะปลูกมากขึ้น
ถ่านหินไม่มีพลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานทั้งหมดมาจากความร้อนใต้ดิน ไม่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของพืช
ถ่านหินเป็นชีวมวลที่หมุนเวียนได้ จัดเป็นการไหลของการสังเคราะห์แสงในปีนั้นเช่นเดียวกับฟืน เพียงแต่เผาไหม้เร็วกว่า
ข้อ 2
หากกล่าวว่าการปฏิวัติอุตสาหกรรมเป็น "ชัยชนะอันหลีกเลี่ยงไม่ได้ของสติปัญญามนุษย์" โดยตรง ข้อวิจารณ์ใดต่อไปนี้ตรงจุดอ่อนของคำอธิบายนี้มากที่สุด?
ผิดตรงที่เห็นว่าการปฏิวัติอุตสาหกรรมไม่ได้นำการเติบโตทางเศรษฐกิจใด ๆ มาเลย ซึ่งตรงข้ามกับข้อเท็จจริงทางประวัติศาสตร์โดยสิ้นเชิง
ผิดตรงที่ถือว่าการเปลี่ยนผ่านพลังงานเป็นปัจจัยสำคัญ ทั้งที่จริงแหล่งพลังงานไม่มีความเกี่ยวข้องใด ๆ กับขนาดการผลิต
ผิดตรงที่ปฏิเสธว่าเครื่องจักรไอน้ำเคยถูกประดิษฐ์ขึ้น ทั้งที่จริงเครื่องจักรไอน้ำไม่เคยถูกนำมาใช้งานจริง
มองข้ามปัจจัยซ้อนทับต่าง ๆ เช่น สภาพแหล่งถ่านหิน ราคาเชื้อเพลิงและการขนส่ง ตลาดอาณานิคม และการจัดวางสถาบัน แล้วนำผลลัพธ์ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะมาเป็นความจำเป็นสากล

ภารกิจสืบเสาะ

การวิเคราะห์กรณีศึกษา: การเปลี่ยนแหล่ง動力ในการสูบน้ำออกจากเหมือง
นำ "การเปลี่ยนผ่านพลังงาน" มาลงสู่สถานการณ์จริงเพื่อ论证
เหมืองแห่งหนึ่งในพื้นที่ผลิตถ่านหิน เดิมใช้กังหันน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยม้าในการระบายน้ำ ต้องใช้ม้าหลายสิบตัวผลัดเวรทำงาน ทุ่งเลี้ยงสัตว์และอาหารสัตว์กินพื้นที่ขนาดใหญ่ ต่อมาจึงเปลี่ยนมาใช้เครื่องจักรไอน้ำที่เผาถ่านหินสูบน้ำ ทั้งอุปกรณ์กำลังและเชื้อเพลิงหาได้ในพื้นที่ การระบายน้ำจึงทำได้ต่อเนื่อง โปรดตอบตามเนื้อหาในหน้านี้ และอย่านำกรณีนี้ไปใช้เป็นข้อมูลสถิติที่แม่นยำ
Q
ใช้กรอบ "การไหล—สต็อก" อธิบายว่าการเปลี่ยนครั้งนี้เปลี่ยนแปลงอะไรในด้านแหล่งพลังงาน
คำอธิบายประกอบ:
ก่อนการเปลี่ยน แหล่งพลังงานสุดท้ายของกำลังคือการไหลของการสังเคราะห์แสงในปีนั้น: อาหารสัตว์ปลูกจากพื้นที่เพาะปลูก ถูกจำกัดด้วยพื้นที่เพาะปลูก ฤดูกาล และวงจรการขยายพันธุ์ของสัตว์เลี้ยง อีกทั้งตัวสัตว์เองก็ต้องบริโภคผลผลิตจากที่ดินจำนวนมาก พลังงานสุทธิที่สังคมใช้ได้อย่างอิสระจึงมีจำกัด หลังการเปลี่ยน แหล่งพลังงานกลายเป็นสต็อกพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมในชั้นถ่านหินใต้ดินตั้งแต่ยุคธรณีวิทยา สามารถปลดปล่อยได้อย่างเข้มข้นในระยะเวลาสั้น และไม่กินพื้นที่เพาะปลูก อีกทั้งกำลังยังสามารถทำงานต่อเนื่อง เคลื่อนย้ายได้ และติดตั้งรวมศูนย์ได้ ดังนั้นสิ่งที่เปลี่ยนไปไม่ใช่ "เครื่องมือที่ประหยัดแรงกว่า" แต่เป็นปริมาณพลังงานทั้งหมดที่เรียกใช้ได้และวิธีการเรียกใช้ จุดให้คะแนน: ระบุชัดว่าแหล่งเปลี่ยนจาก "การไหล" ของชีวมวลเป็น "สต็อก" ฟอสซิล; ชี้ว่าเงื่อนไขจำกัดเปลี่ยนจากพื้นที่เพาะปลูกและสัตว์เลี้ยงเป็นแหล่งแร่ การขุด และการขนส่ง; อธิบายความแตกต่างของกำลังและวิธีการติดตั้ง
Q
หากมีคนเห็นว่ากรณีนี้เพียงพอที่จะพิสูจน์ว่า "เพียงมีคนเก่ง การเปลี่ยนผ่านพลังงานก็จะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน" คุณจะโต้แย้งอย่างไร และจะอธิบายวิธีตรวจสอบข้อสรุปของคุณได้อย่างไร?
คำอธิบายประกอบ:
ข้อโต้แย้งที่ยกได้ ได้แก่: พื้นที่นั้นบังเอิญมีแหล่งถ่านหินที่ขุดง่ายและเงื่อนไขการขนส่งที่ใช้ได้; ราคาเชื้อเพลิงและต้นทุนแรงงานทำให้เครื่องจักรไอน้ำคุ้มค่าในเชิงต้นทุน; มีความต้องการของตลาดที่มั่นคงและการสนับสนุนด้านทุน; มีการสะสมทรัพย์สินทางปัญญา กฎหมาย และทักษะช่างฝีมือที่เกี่ยวข้อง วิธีตรวจสอบสามารถเริ่มจากการเปรียบเทียบ: พิจารณาว่าพื้นที่ที่มีแหล่งถ่านหินยากจนหรือเชื้อเพลิงราคาแพงก็เกิดการเปลี่ยนแหล่งกำลังประเภทเดียวกันหรือไม่; สังเกตว่าเมื่อราคาเชื้อเพลิงหรือต้นทุนการขนส่งเปลี่ยนไป ความเร็วในการนำเครื่องจักรไอน้ำมาใช้เปลี่ยนตามหรือไม่ จุดให้คะแนน: แยกแยะหลักฐานที่สังเกตได้กับข้อสันนิษฐาน; ไม่ด่วนสรุปเป็นกฎสากลจากประสบการณ์ของพื้นที่เดียว; ยอมรับว่าข้อสรุปนี้ยังเป็นคำอธิบายที่ต้องอภิปรายกันต่อ ไม่ใช่ข้อสรุปที่พิสูจน์แล้ว
01 / นี่ไม่ใช่ชุดของสิ่งประดิษฐ์ แต่คือการสลับแหล่งพลังงาน

เป้าหมายการเรียนรู้: อธิบายว่าทำไมการปฏิวัติอุตสาหกรรมจึงเป็นการปฏิวัติการเปลี่ยนผ่านพลังงานโดยเนื้อแท้การเข้าใจการปฏิวัติอุตสาหกรรมว่าเป็น "เครื่องทอผ้า เครื่องจักรไอน้ำ รถไฟ ถูกประดิษฐ์ขึ้นตามลำดับ" ทำให้พลาดเส้นด้ายที่แท้จริงซึ่งพาดผ่านทั้งหมด นั่นคือพลังงานที่สังคมใช้ขับเคลื่อนการผลิตนั้นมาจากไหนกันแน่

ในยุคก่อนอุตสาหกรรม กำลังมาจากการไหลของพลังงานที่ดวงอาทิตย์ส่งมาถึงโลกในปีนั้น: กล้ามเนื้อของมนุษย์และสัตว์ใช้งานอย่างวัวควายอาศัยอาหารและอาหารสัตว์ที่ได้จากการสังเคราะห์แสง ขณะที่กังหันน้ำและกังหันลมอาศัยกระแสน้ำและลมที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ แม้ดูเหมือนมีหลายชนิด แต่ล้วนไม่ใช่สต็อกฟอสซิลที่สะสมในยุคธรณีวิทยา กำลังที่มนุษย์ส่งออกได้ต่อเนื่องมีเพียงประมาณ 0.05–0.1 กิโลวัตต์; สัตว์ใช้งานส่งได้อย่างมากไม่กี่ร้อยวัตต์; อีกทั้งตัวสัตว์เองยังต้องกินอาหารสัตว์จำนวนมากที่ปลูกบนพื้นที่เพาะปลูก พลังงานที่สังคมสามารถใช้ได้อย่างอิสระพลังงานสุทธิจึงตกอยู่ในกรอบของพื้นที่เพาะปลูก ฤดูกาล และวงจรการขยายพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงเป็นเวลานาน ยากที่จะสะสมและเติบโตอย่างต่อเนื่อง

จุดเปลี่ยนของการปฏิวัติอุตสาหกรรมอยู่ที่: มนุษย์เริ่มขุดและเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลในวงกว้าง ปลดปล่อยสต็อกพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทับถมมานับร้อยล้านปีอย่างเข้มข้นในเวลาเพียงไม่กี่สิบปี เมื่อแหล่งพลังงานเปลี่ยน กำลังกลก็หลุดพ้นจากเพดานกำลังของสิ่งมีชีวิตเป็นครั้งแรก

02 / จากการไหลของปีนั้น สู่สต็อกร้อยล้านปี

ความก้าวหน้าสำคัญของเครื่องจักรไอน้ำคือการเปลี่ยนพลังงานเคมีในถ่านหินเป็นกำลังกลที่ต่อเนื่อง เคลื่อนย้ายได้ และติดตั้งรวมศูนย์ได้: เครื่องเดียวก็สามารถส่งกำลังได้เทียบเท่าหลายสิบถึงหลายร้อยแรงม้า และไม่กินพื้นที่เพาะปลูกเลย สิ่งนี้ทำให้ "การไหล" กลายเป็น "สต็อก"

มิติเปรียบเทียบระบบพลังงานชีวภาพระบบพลังงานฟอสซิล
แหล่งพลังงานการไหลของการสังเคราะห์แสงในปีนั้น: อาหาร อาหารสัตว์ ฟืนสต็อกพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทับถมในยุคธรณีวิทยา: ถ่านหิน ปิโตรเลียม
ข้อจำกัดหลักพื้นที่เพาะปลูก ฤดูกาล วงจรการขยายพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงการกระจายของแหล่งแร่ ความสามารถในการขุดและขนส่ง เงื่อนไขด้านทุนและสถาบัน
ระดับกำลังต่อเครื่องกำลังคนประมาณ 0.05–0.1 กิโลวัตต์; สัตว์ใช้งานอย่างมากไม่กี่ร้อยวัตต์เครื่องจักรไอน้ำหนึ่งเครื่องให้กำลังได้หลายสิบถึงหลายร้อยแรงม้า
กินพื้นที่เพาะปลูกหรือไม่ใช่ อาหารสัตว์เองก็ต้องใช้ผลผลิตจากที่ดินไม่ เชื้อเพลิงนำมาจากใต้ดิน
รวมศูนย์และเคลื่อนย้ายได้หรือไม่ถูกจำกัดด้วยภูมิประเทศ แหล่งน้ำ สภาพลม และการจัดตารางสัตว์เลี้ยงกำลังสามารถย้ายไปยังสถานที่ที่ต้องการได้พร้อมกับเชื้อเพลิงและเครื่องจักร

จุดประสงค์ของการทำตารางเปรียบเทียบนี้ คือทำให้คำว่า "การเปลี่ยนผ่านพลังงาน" ที่เป็นนามธรรมลงมาสู่ความแตกต่างที่ตรวจสอบได้: ไม่ใช่เครื่องจักรฉลาดขึ้น แต่ปริมาณพลังงานทั้งหมดที่เรียกใช้ได้และวิธีการเรียกใช้เปลี่ยนไปพร้อมกัน

03 / กำลัง วัตถุดิบ และราคาที่ต้องจ่าย: สามเรื่องที่ต้องมองพร้อมกัน

ยกตัวอย่างการสูบน้ำออกจากเหมือง: เครื่องจักรไอน้ำยุคแรกเข้ามาแทนกังหันน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยม้า เพียงเครื่องเดียวก็สามารถทำงานระบายน้ำที่เดิมต้องใช้ม้าหลายสิบตัวผลัดเวรทำได้ และม้าเหล่านั้นเดิมต้องใช้พื้นที่เพาะปลูกผืนใหญ่ผลิตอาหารสัตว์ เมื่อแหล่งพลังงานเปลี่ยนจาก "ผลผลิตจากที่ดิน" เป็น "ชั้นถ่านหินใต้ดิน" ขนาดการผลิตของเหมือง แร่ металлургия และสิ่งทอจึงสามารถก้าวกระโดดได้พร้อมกัน

แต่พลังงานเพียงอย่างเดียวไม่ถือเป็นกำลังที่สมบูรณ์ ต้องผสมผสานกับการพัฒนาวัตถุดิบ: ถ่านหิน เหล็ก โค้ก และกำลังไอน้ำก่อตัวเป็นวงจรเทคโนโลยี—ทรัพยากรที่เสริมกันและกัน การทำเหมืองแบบเครื่องจักร โลหะวิทยา และการขนส่งต่างจ่ายพลังงานให้กันและกัน

การเปลี่ยนแปลงด้านเกษตรกรรมก็ให้การสนับสนุนในช่วงเวลาเดียวกัน ก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรมเกษตรกรรม อาหารที่ได้จากไร่นาและฟาร์มส่วนใหญ่ต้องบริโภคไปกับเกษตรกรและสัตว์ใช้งาน เหลือเพียงส่วนน้อยที่เลี้ยงช่างฝีมือ ครู และข้าราชการ เกษตรกรจึงคิดเป็นสัดส่วนเกินเก้าสิบเปอร์เซ็นต์ของประชากรในเกือบทุกสังคม; เมื่อเกษตรกรรมเป็นอุตสาหกรรม คนจำนวนน้อยลงก็เลี้ยงดูประชากรในโรงงานและสำนักงานได้มากขึ้น—เช่นสหรัฐอเมริกาในปัจจุบัน มีเพียงประมาณ 2% ของประชากรที่ทำเกษตรกรรม แต่สามารถเลี้ยงดูทั้งประเทศและมีธัญพืชเหลือส่งออก แรงงานจำนวนมหาศาลที่ถูกปลดปล่อยออกมานี้เองที่ถูกโรงงานและสำนักงานดูดซับไว้ จึงทำให้วงจรพลังงานและวัตถุดิบหมุนได้จริง; มิฉะนั้นต่อให้มีพลังงานมากแค่ไหน ก็ขาดคนที่ปฏิบัติงานเครื่องจักรและจัดระบบการผลิต

ด้วยเหตุนี้ การเติบโตทางเศรษฐกิจจึงมีโอกาสหลุดพ้นจากกับดัก "ผลตอบแทนลดลงของประชากร—ที่ดิน" เป็นครั้งแรก: การเพิ่มขึ้นของพลังงานที่ป้อนเข้าอย่างต่อเนื่องค้ำจุนการเพิ่มขึ้นของผลผลิตต่อหัวอย่างต่อเนื่อง และสร้างพื้นฐานทางวัตถุให้แก่เกษตรกรรมอุตสาหกรรมและสังคมบริโภคในเวลาต่อมา เมื่อการผลิตเกินความต้องการเป็นครั้งแรก คำถามใหม่ก็คือ "ใครจะมาซื้อสินค้าเหล่านี้" จริยธรรมของลัทธิบริโภคนิยมจึงปรากฏขึ้น

อคติในการเล่าเรื่องที่ต้องระวัง: การกล่าวว่าการเปลี่ยนผ่านนี้เป็น "ชัยชนะอันหลีกเลี่ยงไม่ได้ของสติปัญญามนุษย์" มองข้ามว่ามันต้องพึ่งพาเงื่อนไขแหล่งถ่านหินเฉพาะ ราคาเชื้อเพลิงและการขนส่ง ตลาดอาณานิคม การสะสมทุน และการจัดวางสถาบัน หากเปลี่ยนเป็นพื้นที่ที่มีแหล่งถ่านหินยากจนและเชื้อเพลิงราคาแพง เทคโนโลยีเดียวกันอาจไม่สามารถผลักดันให้เกิดขึ้นได้ และผลประโยชน์จากพลังงานเองก็มาพร้อมกับความเสียหายทางนิเวศและการแลกมาซึ่งจริยธรรมแรงงาน—นี่เป็นข้อตัดสินที่ต้องอภิปรายกันต่อ ไม่ใช่ข้อสรุปที่พิสูจน์แล้ว