帕布莉卡知名科普人卓克一直倡导用科学视角观察世界，这本书用20篇科普短文，对我们日常生活中常见的问题进行了科学分析同时进行了精彩解读，这些科普短文正像作者在前言中说的，可以算得上“如何用科学视角观察世界”的很好示范。
为什么用科学视角观察世界还需要有人做示范呢？
这是因为日常生活中这样做的人太少了。
今天，我们对科学普遍存在两种认识误区：
误区一：学习科学是在校期间的事情，走出学校，这个过程的主体部分就结束了。
之所以会有这一误区，是因为我们应试教育确实会给人一种错觉，即科学就是一堆公式，考试时方能用到。但是，更重要的因素是整个社会的科学气氛不浓。长久以来，哪怕是在学术机构里，我们都难以找到必须要把科学搞懂才能做好的项目。所以，对我们大多数人而言，科学就真的成了一件走出学校就告一段落的事情。科学成果是全球流动的。即使不真正搞懂科学，也依然可以享受到科学成果带来的进步，这更加剧了人们对科学的误解。实际情况是，全世界所有人的需求、欲望，所有人口增长带来的压力、危机，最终都由科学家买单。
误区二：科学知识就是科学。科学是用来提升各种硬实力（生产力、军事实力）的。
如果你对科学发展史有所了解，就会知道科学的出现并不是用来提高生产率的。它最早只是从古希腊人理解大自然的一种冲动演化出来的思考方法，即在理由并不充分的情况下，坚信大自然可以由几何和数进行描述。其理由不充分的程度与其他古代文化描述世界（四、五元素说，阴阳说）的理论并无不同。这种念头在首次出现（公元前300年）后又过了1800多年，成为一种可以产生巨大经济效益的思考方式，使粮食产量、疾病治疗、战争能力有了质的改观。也就是从1500年之后，这种思考方式带来的副产品成为最诱人的部分，后来逐步催生出各种技术和工程。所以，科学的成熟确实是由实际利益推动的。但别忘了最伟大的科学成果仍然维持着原貌：理解大自然。
当然，我们更需要认识到，科学视角只是我们认识世界的众多视角中的一种，它最大的作用是帮我们高效积累知识，因为经过核实和订正的内容是最不容易推翻的。
19世纪初曾经出现过一个词：科学主义。这是一个偏贬义的词，它把一切事物都理解成机械式的、公式化的，认为只要测量准确，就可以无所不知。
科学主义的兴起和生产效率大幅提升密切相关。由科学引发的财富和自信心的爆棚让很多人太过自信。但这种心态是对科学的错误理解，它代表不了科学。
科学是一种思考方式和纠错机制，可以说，比具体科学知识更重要的是科学思想。如何分类、计算、抽象、推理，如何相信某些结论、怀疑某些结论，这个过程才是诞生伟大成果的基础。
当前，新冠疫情正在全球施虐，网上充斥着各种相关的信息，科学视角可以帮助我们过滤掉很多垃圾信息，它们有的是纯粹赚取流量的垃圾信息，更有一些是谣言是骗局。用这种视角看待历史人文领域时，那些和数学规律相吻合的，那些体现着演化特征的，那些证据清晰推理严密的，那些排除了主观情绪影响的，那些不强说理由的内容才是值得阅读的高质量内容。
下面结合相关资料，及作者在书中对“新能源汽车是如何节省能源的？”这个问题的分析，感受一下如何用科学视角来观察问题。
徐弃郁老师在《全球智库报告解读》中，曾有一节专门聊过“能源转型”的话题。
能源转型到底是什么？
简单地说，现在世界上热议的能源转型实际上是能源结构的转型。
什么是能源结构呢？
就是我们消费各种能源的比例。
举个例子，100年前人们用的能源主要是木头和煤炭，后来变成石油和天然气为主了。这就是能源转型。而我们现在的能源转型，主要就是化石能源（包括煤、石油、天然气）在能源结构中的比例要明显降低，风能、太阳能这些可再生能源发电的比例大大增加。一句话，就是从依赖化石能源向依赖清洁电能的转变。
麦肯锡公司在《2019全球能源视角》中预测：未来对电力需求大大增加，预计从现在到2050年这30年时间里，全世界对电力的需求要增加一倍；石油需求每年的增幅将大大放慢，世界对石油的需求将在2030年左右达到顶峰，然后逐步下降。
在能源转型过程中，太阳能、风能等可再生能源将取得大幅度的发展，煤电发展将逐步受限，当然，因为在电力并网、存储这些环节仍存在较多技术问题需要解决，煤电仍将在较长时间内存在。
在能源转型过程中，新能源汽车将会很快取代燃油汽车。除了中国在力推新能源汽车外，德国宣布将从2030年起停止生产燃油汽车，英法也宣布从2040年起停止燃油汽车的生产和销售。甚至连印度都宣布从2030年起在印度销售的所有新车必须是新能源汽车。
关于可再生能源的发展不在本文的分析范围内，各国大力推进新能源汽车的发展，除了因为新能源汽车技术的发展，关键的电池技术从2010年到2016年之间电池成本下跌了73%；如果我们把一辆典型的燃油汽车浪费的能源算一算，就更理解为什么现在全世界都在提倡新能源汽车了。
假如发动机功率为100千瓦，典型的燃烧效率最高是30%。如果是在北京这样拥堵的市区上下班行驶，因为发动机怠速运转的时间比例高，起停次数多，效率至少还要在最优的情况上打7折，那么这时发动机效率就只有20%了。
我们假设这辆车市区百公里耗油10升，我们一天上下班总路程是50公里，也就是耗5升汽油，5升汽油燃烧总共产生16万千焦的热量，但是发动机平均效率是20%，也就是说燃烧的5升汽油中，4升作为废热浪费掉了，核算成能量就是13万千焦被浪费掉了。我们换一种计算方式：饮水机最大号的桶装水是19升装，送到家时我们假设它的温度是20摄氏度。每天开燃油汽车上下班浪费的热量可以把21桶这样的桶装水从室温烧开。
如果开纯电的新能源汽车上下班呢？
典型的电耗按每百公里19度计算，如果也是50公里上下班通勤，耗电9.5度，合3.4万千焦。前面我们说过，相同的情况下，燃油汽车浪费掉13万千焦。我们一旦采用电能，总共的耗能才达到燃油汽车浪费掉热量的一个零头。而我们要对比的是燃油和纯电行驶中浪费的热能，所以我们还要知道纯电动的新能源汽车中电机的转换效率。永磁同步电机的典型效率在85%～90%这个区间，而且随负载轻重不同，效率值没有很大起伏，所以我们就拿85%这个数值来计算。纯电通勤50公里，浪费的能量是0.5万千焦，只能把一桶水从20摄氏度烧到83摄氏度，一桶都烧不开。算完就发现燃油汽车浪费的能量是纯电方式行驶的26倍。
很多纯电的新能源汽车车主冬天行驶时都舍不得开空调，因为车辆在用电池中的电能发热，这与燃油汽车不同，燃油汽车只要把冷却水箱附近的空气吹到车内就是暖风了。如果明白废热的产生原理你就会知道，燃油汽车开暖风轻轻松松是因为它们时时刻刻都在浪费大量的能源，只不过在冬天把这部分能量中的很少一部分导入车中就足够我们感觉暖和甚至是燥热了。
在夏天，这些巨额的废热就全排到车外，并且我们还要再利用发动机很低的效率产生额外的电能制冷。不知道有多少开燃油汽车的人意识到自己上下班时采用的是一种暴殄天物的能源消耗方式。全世界有超过11亿辆车在这样消耗地球资源。
曾经有科普作家比喻过人类对地球的作用，他说可以把人类比作一座从1800年就开始剧烈喷发的巨型火山，这座火山不停息地把地壳下沉积的可燃烧物中的碳释放到大气层中，到现在已经连续喷发了200多年，而且喷发的趋势越来越剧烈。
刚刚我们对比燃油出行和电动出行的耗能，用的是烧开水的多少，一个可以烧开21桶，一个连一桶水都烧不开。其实，当前人们利用能源的方式大多数时候仍然保持了“烧开水”这一形式，而且还会在相当久的一段时间内依然维持这种主要形式。
主流的新能源汽车是利用电能，用氢燃料的新能源汽车还是小众中的小众。实际上不止是民用，在工业领域中也有这么一个大趋势：电力消费的占比越来越大。现在发电的方式主要有几种：火电、水电、核电、风电、太阳能。虽然可再生能源的发电方式正在取得快速发展，但现阶段前三种占比还是最高的。
火电其实就是利用燃料烧水，水沸腾后变成水蒸气推动汽轮机发电。不过烧什么东西区别就大了，烧秸秆也行，但是污染大、发热量小。目前我国烧煤仍是主要的形式，还有烧燃油、烧天然气等形式做补充。
核电与火电本质上也一样，区别就在于核电是烧核燃料，用反应堆产生热量烧开水，进而推动汽轮机转动发电。太阳能发电分两种：一种是光伏发电，一种是光热发电。光伏发电不是烧开水，而是利用半导体材料的光伏效应，把光直接变成电能，这种是太阳能发电的主要方式。光热发电说得通俗一点就是用成千上万的镜子把太阳光反射并聚集到同一点，在这一点上安装好换热设施，把密集的光和热传给水，把水烧开，水烧开后产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机发电，所以光热发电的过程本质上是用阳光烧开水。
2013年，世界能源大会给出的2011年几类能源消耗的比例显示，化石能源占比82%，核能占比5%，可再生资源占比11%，氢能源占比2%。化石能源包括煤、石油、天然气，绝大部分都是通过燃烧转化成热能然后烧开水，利用水蒸气推动各种机械；核能全部利用烧开水方式发电。总共算下来，我们所用的电能中烧开水模式在2011年仍占比超过80%。
你可能会问，为什么人类发电这件事最后都绕到烧开水这种听上去这么原始的模式上去了呢？
这是因为水这种中间物质在地球上储量巨大，而且沸点低，只需要稍稍加热就可以让它变成气体。如果水是一种需要加热到500摄氏度才汽化的液体，那我们现在可能就不会把烧水作为一种主要形式了。而这个过程中最经济、转化率最高的就是汽轮机了。它的内效率可以达到90%以上。
利用烧开水模式产生电能说起来很原始，但这种对能源的利用方式能减少很多污染。
有些人对纯电动的新能源汽车减少污染不屑一顾，他们认为这只是把污染源往上挪了一级，就是说减少了车辆行驶中的排放，但增加了火电厂的排放。
这种说法从过程上说有一定道理，但从数量上说是错的。
刚刚说过，汽车发动机的效率在实际行驶中只有20%，而汽轮机的内效率在90%以上。当然这个效率并不是完整循环，如果考虑到排气、凝结，再次变成水，中间还有漏气的损失、散热的损失，整体效率仍然可以达到40%。我们把汽轮机输出的电能给纯电动的新能源汽车充电，车辆最终使用电能来行驶，就算这几步转换还有20%的效率损失，整体上仍然可以把行驶中的效率从燃油汽车的20%提升到纯电动的新能源汽车的32%，这可是12%的提升。全世界11亿辆车中还有相当多的大排量高耗能的车存在，总体能源节省1%都是巨大的量，更何况提升12%。
我们不暂且不讲上述国家提出的新能源汽车目标能否实现，假设20年后纯电动的新能源汽车能够占据汽车总量的一半，那么带来的结果将是石油企业产量减少40%，电力企业发电量还需要大幅增加才能满足电动汽车的充电需求，所以新能源汽车的出现会让电能占比越来越大这个趋势十分明显，以此为基础分析，麦肯锡公司在《2019全球能源视角》中的预测是基本符合实际的。
这样的分析同样让我联系到曾经看过突出新能源汽车优势的广告，经常提及的就是20多倍的能源浪费。但根据前文的分析，对比一下燃油汽车“从油井到车轮”的效率和纯电动的新能源汽车“从煤矿到车轮”的效率，就会发现20倍的效率被吞噬掉绝大部分。最终新能源汽车的节能优势只有约10%～20%。
仅记于2020年04月02日22时45分。
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