
这里的“资源”,应该是指物质资源,那对于人类而言,基本上就是生物、矿产或者能源资源。而这些资源的用途,大体可以概括为以下两种情况:
1、用于人类的工农业生产2、日常生活享受
所以,资源耗竭了,最大的影响那就是:
1、某种生产无法继续进行了(例如矿石、木材、燃料,巧妇难为无米之炊)2、某种日常生活享受永远无法体验了(例如某种珍稀动物的皮毛器官或者作为宠物饲养)
相比之下,一般来说显然1比2更重要,毕竟比如说没有牛肉还可以吃猪肉,没有猫养狗也还行;但是如果没有铁矿石,你拿铜或者铝是很难完全替代的,毕竟两种材料的性能有巨大的差异。这个回答里,我主要是说某种资源耗尽,导致对于人类工农业技术与生产的影响,个人认为又可以分以下两种情况:
1、人类已经度过了这种资源非常必要、无法绕开的阶段。虽然发现这种资源的缺乏会影响工农业生产,但是因为技术已经经过这个阶段,所以可以研发使用其他技术进行补救,例如没有木材我们可以烧煤,没有石油我们可以用天然气,虽然成本不划算,但是至少不是完全无计可施。
2、人类尚未发展到更高级阶段,那么这时就可能会发生最严重的情况:某种技术永远无法被发展出来,人类被永远锁死在某个技术阶段,再难继续发展。
说一种比较小众的矿产资源吧——冰晶石
在今天,铝在我们的日常生活中极为常见,几乎是人类使用量最大金属之一。无论是铝制容器、门窗、车船飞机等交通工具、还是电缆合金等等,我们已经很难想象一个没有铝的世界会面临多少问题……但是大概大多数人可能并不知道,人们使用金属铝,需要借助一种储量十分稀少但是却无法绕开的重要矿物——冰晶石。
不少人可能知道铝的价格曾经极其昂贵,甚至一度超过黄金。比如有一个著名故事,讲拿破仑曾经拿一套铝餐具给他最尊贵的贵宾使用,而其它普通客人只能使用银餐具。但是学过中学化学就知道,铝是地球表面上储量最高的金属,仅次于气态元素氧与半导体元素硅,铝元素存在于大量矿物中,绝不稀少,但是为什么提炼铝竟然如此困难呢?
原因在于铝的制备方式:1、铝的化学性质比较活泼,如果采用置换法制备铝,那就需要用更为活泼的金属将之置换出来。如果大家还记得中学化学课“钾钙钠镁铝锌铁锡铅氢”的排序口诀,就不难发现,能够置换铝的金属几乎都是化学性质活泼,制备成本很高的碱土金属与碱金属元素。如果采用这种方法,就要先制造更为昂贵的其他金属,再用它们作为原料制备铝,最后成品铝的价格之高可想而知,完全不具备工业化量产的基础。
2、一般来说工业制备活泼金属单质的最常见办法是电解法:即将强电流通进金属化合物中,利用电流直接打破化学键,将组成化合物的元素分离出来。这种方法虽然经常使用,但是有一个前提至关重要——通电电解的物质必须处于熔融态或溶解态,因为只有在这种情况下化合物才可能导电,电解才能发挥作用。
铝作为地球上最常见的金属元素,含铝矿物极为常见,而可用于大规模提炼铝的最重要矿物——铝土矿储量很大,但是在让铝土矿导电过程中科学家遇到了巨大的困难——铝土矿不溶于水,且熔点极高:超过2000度。
2000度是什么概念?对比一下就知道了:炼钢的炉温大概是1600-1700度、铁水约1200度、火法炼铜大概需要1000度;更不要说金、银、铅、锌等金属的冶炼,连1000度都远远不到。另外,不仅仅是温度高低的耗能问题,事实上日常常见物质大多数熔点都低于2000度,即使人类不考虑耗能问题,铁了心就把氧化铝熔融后电极制备铝,还会面临另一个问题:你很难找到合适的容器能够承受熔融氧化铝的高温。
接下来,主角冰晶石要登场了:
冰晶石是一种稀有矿物,成分为Na2NaAlF6。全球共有48个矿区有过冰晶石的出产记录,而格陵兰的Ivigtut是其中唯一一个有工业开采价值的冰晶石矿,其它所有矿区都不值得一提。冰晶石1798年第一次被人类发现,但是除了知道这是一种全新而且比较稀有的矿物外,没有人知道它有什么用。
直到1886年,两位青年化学家,美国的霍尔和法国的埃鲁分别独立发明电解熔融的冰晶石和铝矾土的混合物而制得铝。简单地说,冰晶石的熔点仅为1009度,而氧化铝——铝土矿可以熔融在熔融态的冰晶石,从而使得电解铝的温度从几乎无法想象的2000度骤降至1000度出头。冰晶石的助熔剂作用,奠定了今天世界各国电解铝的工业方法,甚至直到今天,人类都仍然找不到任何可以替代它的物质。
而之前提到的格陵兰的冰晶石矿区,支撑了近一个半世纪中全球所有的冶铝工业,目前已经彻底枯竭。换句话说,整个地球上已经几乎不再存在天然的可供工业使用的冰晶石,如果人类灭亡后,未来地球上的智慧生命很可能没有机会再遇到这种矿物。
直到今天,冰晶石仍然是整个工业过程至关重要的物质。在天然冰晶石彻底枯竭后,人类研发了人工合成的方式制造冰晶石。合成冰晶石的办法需要使用萤石——氟化钙(顺便说一句:氢氟酸/萤石体系也是整个氟工业的根基)提炼氢氟酸,之后继续添加其他物质进一步生成,据说无机氟工业目前超过三分之一的产能是用于合成冰晶石及相关产物。
冰晶石是人类整个工业体系中非常小的一个细节技术,却是通往一种新材料的关键科技点,恐怕这世界上谁也无法描述出,这个世界有多少这种看似不起眼,但是极其关键的科技点,也许一个科技点没有了,之后的一系列发展也就都停了。
