寰宇古今 ✐2007-05-01


科学知趣

磐石出油成河

苏美灵

 

  生长在二十一世纪的人们,可以说是很有福气的,因为他们一生下来便可以享受各种电气化的设备。一般家庭所拥有的“必需品”,对於上一代来说卻是“奢侈品”。你只要数一数家中的电器用品,由廚房內的电饭煲到洗手间的电须刨,至少有数十件之多,包括了电熨斗,水煲,电炉,吸尘机,收音机,录音机,电视机,音响组合,电脑,风筒,幻灯机,卷发器,计算机,电钟,电筒,洗衣机和干衣机等。在家居之外,还有电梯,电器化火车,地铁等。这些常见的东西和设备几乎都是和电有关的。电力的确带给我们不少方便。但另一方面,我们也经历过停电所引起的不便,一旦沒有电力供应,很多活动都要停止。当然电並不是一种自然产品,但科学家凭着他们的智慧可以利用原料去发电,去推动无数的机器,使我们的生活更方便,节省不少宝贵的时间,也增加了我们的工作效率。

  1973年原油危机之前,很多人以为煤和油是取之不尽,用之不竭,又由於当时原油价格低(一桶十美元),工商业得到发展,科技也可以突飞猛进,人们的生活水准也大大提高。不料由於中东战爭,产油国以石油为武器,开始实施禁运,迫使油价狂升至35美元一桶,以致西方国家通货膨胀,也带来了经济萧条。於是各国要提倡节省用油和尝试探测更多的油。结果在世界各地不断地发现油库,尤其是在海底里,有不少收获,所以油价又开始下降。但自从原油危机之后,世界各国的生态学者和原油专家对於油和煤的贮存量感到忧虑。他们作了一些保守的估计,认为若以现在的速度去开採和耗用的话,很可能到了下一个世纪,所有油和煤都会用完了!

壹.神的创造

  究竟煤和油是从哪里得来呢?诗篇第一○四篇24节说:“遍地满了你的丰富”。诗人写这诗句的时候,可有想到大地里除了泥土之外,还有什么东西呢?他所看见的,只是无数的花草树木,各样的珍禽異兽,海里滋生的鱼虾蟹类,和一些在地层表面的金属如铁,铜,金,银等。他怎会预知地底数百至数千米以下竟然蘊藏着将来要供给现代人所需用的煤和油呢?

  1.煤的形成

  煤並不是一种矿物,乃是“石化了”的树木,科学家相信世界各地的煤是在280-345百万年前,那一段被称为石炭纪时代所形成的。一棵植物的主要功能是吸取太阳光,借着光合作用,将光的能量变成化学能量,即是变成植物体內所需要的各种化合物,如糖,氨基酸,油脂,生物硷,维他命等,使植物能以顺利按着季节开花结果,不断繁殖。这棵植物若年老死了,首先被分解的部分当然是那些含水量较高的,如叶子,花和果子,而树皮和树干因为含有大量的纤维质和木质素及其他色素,需要颇长的时间才能由微细菌逐渐演替地被分解成为泥土,再由腐植质变成矿物质。我们今天所用的煤卻是在345百万年前所形成的,成因可能如下:在石炭纪时代,由於天气适宜,许多高大的树木生长着,它们盖遍各地,有常绿树,苏铁类,白果类,蕨类,裸蕨类植物,但它们卻生长在一些沼泽地区,因此酸性特別高。水是停滞不动的,缺乏足夠的氧气,因此当树木死亡的时候,微细菌未能将它们完全分解为二氧化碳和水,於是它们便逐渐在地面上成为泥炭,还可以当燃料用。由於它们所含的水分较高,它们及不上煤那样方便。在地面上的泥炭內的气体甲烷和水被挤出来,在空气中蒸发,倘若这些泥炭被埋在地下一千米,二十米厚的泥炭可以造成四米高的褐炭。若这沉积物被埋在三千米以下,又可以形成二米沥青。若到了六千米深,再加上高溫和高压,二十米的泥炭可以形成一点五米的白煤。这些白煤极其坚硬,故被称为变质岩。

  所以煤也有不同的种类,除了碳之外,还含有具挥发性的气体和矿物质,例如褐炭含有43%的水,而沥青则只有3%的水,又因为它们含炭的成分不同,它们的燃料价值也有異。下图是各种煤的含碳量和热量。

燃料 含碳量百分比 热量 KJ/KG
49.65 19770
泥炭 55.44 18663
褐炭 72.95 27200
沥青 84.24 32100
白煤 93.50 32500


  另一方面,煤在世界各地的分佈也不是平均的,有些地区藏着大量的煤,但另外一些地区卻完全沒有。奇怪的是大量的煤多数埋藏在北方地区,例如前苏联,欧洲等地,拉丁美洲或非洲等地区卻甚少。科学家根据煤的分佈情況,推测在数亿年以前的世界,大陆分佈情況和今天是大不相同的。寒冷的前苏联的藏煤量约佔全球的68%,证明远古时代的前苏联气候极为溫和,适宜树木生长,但现在位於热带地区的非洲和在亚热带地区的美国,藏煤量只佔全球的14%。估计这些地区在古时是处於寒带,不宜大树生长。
  根据古生物学家的研究,在“二疊纪”期间的赤道地区,包括了现在的北美,前苏联,欧洲和中国北部,位於北纬30度的地区则有南美洲和非洲,但印度,澳洲和部分非洲地区则靠近北纬45°-60°。估计当时全球,除了中国之外,都是一片相连的地土,称为泛古陆(Pangaea)。又因为在这些地区也可以找到各种热带动物的化石,如鳄鱼和两棲动物等,可以证明当时的气候和今天的完全不同。后来在三亿五千万年前陆地漂移,变成今天的样子。


泛古陆 Pangaea

地区 贮藏量(百万公吨) 年产量(千公吨)
拉丁美洲 39690 10638
加拿大 89645 15063
非洲 86645 59644
亚洲 128069 177675
中国 1011700 343000
欧洲 316652 1109926
美国 1415109 555994
前苏联 6800000 624000

  2.油的形成

  根据古生物学家的理论,从地底钻出来的油,原来是由微生动物,蜉蝣动物和单细胞动物,硅藻类的屍体沉积而形成的。这些生物死了之后,由於氧气不足,微细菌缺乏适当的条件进行腐化作用,因此沉积在海底成层。后来因为地壳移动,这沉积层处於在高压和高溫之中,经过数亿年后便变成油。这些油的主要成分是烃类化合物。所谓地壳变动包括地震,地层互疊,提升,火山爆发等。於是这些原来在海底里的地层被提升为陆地,因此现今有石油的陆地在当年曾经是在海底的。以美国为例,在东美山脈和洛矶山脈之间的地层曾经三度被海水淹沒,又三度被提升到地面。但油通常只在水成岩石层发现,至於火成岩或变质岩是不会有油的。不过未必所有海底里的动物都有机会变成油,只有在适当的环境,高溫,高压,缺氧,微细菌不能工作的情況下,才可以将生物体內的有机物质变为油的。

  石油是在1858年美国的宾夕维尼亚州(Pennsylvania)偶然被人发现的,因为当时煤仍然是提供能量的主要燃料,所以油仍未被大量提取。到了1930年代,英,美,西欧各国根据各地的石层结构,在中东投资开採原油,使从前极其贫穷的亚拉伯国家搖身一变成为暴发戶,他们从前要在帐棚內过其遊牧民族的生活,现在卻可以大力发展现代化的城市。在1960年代,煤在全球能源供应中佔50%,但到了1970年代,煤只佔三分之一,油则佔了三分之二。西方国家的科技得以迅速发展,都是由於原油价格低廉。但到了1973年原油危机之后,产油国组织(OPEC)用油作为武器,实施对美国禁运。这时西方国家如梦初醒,不得不另外找寻原油来源,促使英国和挪威在北海继续积极发掘海底的油库。另一方面西方国家也注意到油是有限的,人若要维持目前的生活方式,大量无止境的用油,恐怕再过五十年,全球已知的油库将完全用罄。到时再想办法恐怕太迟了。

地区 贮存量的百分比 可供开採时间(年)
西欧 5 13
北美 4 10
南美 3.5 51
非洲 9.0 28
中东 65 110
前苏联,亚太区 8.9 13


  请注意中东仍有超过全球一半的存油量,可以继续开採,但过了五十年之后,将完全干竭。下图是各地人民耗用能源(相等於煤的耗用量)数字:

地区 贮藏量(每人公升) 地区 耗能量(每人公斤)
美国 9828 瑞典 4400
加拿大 9100 日本 4000
科威特 6648 巴西 392
英国 5003 印度 220
澳洲 6000 孟加拉 80
前苏联 3957 埃塞俄比亚 60


  以上数字显示各地生活水准不一,值得注意的是美国虽然只佔全球人口的4%,但他们用的能源是全球的37%以上;日本虽是一个工业強国,生活水准甚高,但平均每人的用量只及美国人的四分之一;在第三世界国家如印度,所用的能源只是美国人的二十分之一。因此,不少西方基督徒提倡简朴生活,节省能源,因为他们发觉西方国家生活太丰富了,对於其他人民是否公平呢?但也有人反驳说:“我们既然有能力去赚取应得的金钱,是否也有权去享受神所赐的一切美物呢?”但也有些非基督徒的环境学者认为站在生态学的立场去看,世界的资源是有限的,若不节省用量,或者发掘其他能源,还未到下一个世纪,所有石油和煤都会用尽了。

贰. 神的慈爱

  1.奇妙的预备

  创世记一章31节记载:“神看着一切所造的都甚好,有晚上,有早晨,是第六日”。创世记第一章有六次题及神看着是好的,说明神甚满意自己所创造的万物。圣经沒有记载神在什么时候创造世界,也沒有详细用科学化的字句去解释祂如何创造万物。祂给摩西的默示是用摩西所能了解的字句来描写神创造之工。科学家不明白为何宇宙间除了那和地球息息相关的,日,月,星辰之外,还有无数的天体不断在运行,究竟它们在宇宙中有什么作用呢?这些数以亿计的星体,有些距离地球是以百万光年去计算的,它们不断在演变,成长,死亡,运动,这一切又有什么作用呢?科学家虽然努力设法去揭开生命之谜,又希望尝试在其他星球找到生命,但至今只有地球最适宜人类居住,其他星球沒有发现类似地球上的生物存在。

  正如父母为新婴的来临作好准备,预备了床铺,被枕,食物,饮料和各样的婴儿用品,神也一早为了祂在地球上所造的人,预备了生存所需用的一切,例如水,空气,食物,树木,药物,动物,矿物,泥土,阳光,适宜的空气成分,和人在工业革命后才大量开採用的煤和油,即使后者也耗尽了,祂也预备了风力,水力,地热力,等待人去使用。

  2.时间问题

  但问题是煤和油的形成需要数以百万年或亿万年,经过沉积,地震,压缩等,碳才能渐渐变成煤和油,这是根据自然所需的时间。但神是否可以将所需的时间缩短呢?这是一个颇有趣的问题,因为根据天文学家的推测和计算,地球是有一个开始的,造成宇宙万物的大爆炸也有一个开始,即是说:时间是有一个开始的,这时间的开始可以追溯到150亿年之前的历史性一刻,所有物质都是由这巨大无比的大爆炸产生出来的,在150亿年之前,是沒有时间存在的。圣经告诉我们,神是自有永有的(I am that I am),也是说:神不在时间之內,在祂並沒有所谓过去(I was)或将来(I will),只有现在(I am)。因此当耶稣说:“I am”的时候,法利赛人立刻说祂亵渎神,因为只有神才可以自称“I am”。

  根据圣经给我们的指示,创世记第一章1节所说:“起初,神创造天地”的“起初”便是时间的开始,而在启示录第二十二章5节说:“直到永永远远”也表示时间的终结,因为时间是:“无始的永远到无终的永远中间可计算的一段”(参考旧约精研第一卷003条)。神不在时间之內,因为时间是神为人而设的。在圣经中我们可以看见无数的神蹟,证明神超越时间,例如在水变酒的神蹟中,酒的成分是C2H5OH,而水只是H2O,我们不知道祂如何将水缸內的H2O加入C,但空气中至少有0.03%的CO2(二氧化碳),所以神将C加入H2O內,使之成为需时多年才能酿成的美酒,在祂並不是不可能的。在亚述大军十八万五千人一夜被杀的神蹟中,若天使以时速一秒钟杀一人的速度来杀人,在一夜十小时中只能杀死三万六千人,当然神可以立即取去人的性命而不必劳烦天使去逐一斩首。当耶稣医好彼得的岳母的热病,她竟然可以立刻起来服事他们,而不必经过一段康复期才能恢复体力,这都证明神不受时间的限制。

  那么煤和油的形成,本来需要百万或千万年,但神亦可将时间缩短,因为诗篇记载,神看千年如一日,一日如千年,神可以将时间加速36万5千倍。若煤的形成需时340百万年的话,在神眼中,可能相等於340000000÷1000÷365=931.5年。科学家估计地球有四十五亿年,在神眼中也只有12328年。这样的计算似乎很无稽,但在日常生活中,我们也有类似的快速方法,将所需的时间缩短。现在所用的录音带和录影带,有正常的转速度,例如30分钟的,45分钟的等等,但你可以按fast-forward,在数分钟內将一盒需时30分钟的带播完,速度可以加快十倍。旧式的机器会将声音弄歪,将人声变成木偶般的怪声,但现在用电脑方法将速度加快,而音质依旧。人所发明的科技既然可以将十倍再加速,或者在数秒內将一盒录音带播完,例如45分钟的(2700秒),若以2.7秒播完,这只不过加速了一千倍,但这还万万不及神的36万5千倍。照样,神岂不可以将树木內的碳变成煤吗?那些需时数千万年才能形成的油,也可以在数千年內造成!因为只有被造者在时间之內,也受时间的限制,但掌管时间的主卻不受时间限制,祂为了要创造人类,早已在创世之时,将人所需用的一切,丰丰富富的预备妥善。

  3.磐石出油(申命记32:13)

  当约伯在苦难中追述以往的丰富时,题到神所赐给他的美物,神如何使他享尽一切荣华富贵,又用慈爱环绕他,使他所出产的几乎无处可容,奶多更可以洗腳。但在约伯记第二十九章6节有一句话说:“磐石为我出油成河”,似乎是讲不通的,因为坚硬如石的东西何来有油呢?就算当摩西带领以色列人出埃及,在旷野四十年之中,有磐石出水成河,这都是神特別恩待祂的选民,使他们在干旱之地有水维持生命,供给他们和牲畜一切所需,跟随以色列人,直到他们进入迦南地为止。约伯记所说的磐石为他出油成河,也许可以解释作预言数千年以后在中东地底发现的石油,果然如河流般在地下涌流出来。在申命记第三十二章13节摩西也预言神如何看顾祂的百姓,祂如何拣选了雅各,四面环绕他,看顾他,保护他,如同保护眼中的瞳人,赐下各样的福气,有牛羊的奶油,羊羔的脂油,田中的五穀,各样的果子。在13节说:“又使他从磐石中咂蜜,从坚石中吸油”。在第二十世纪前的解经家以为神只不过用象征方法预言祂要如何赐福给祂的选民,似乎是不毛之地也可以让他们种橄榄得油。但在1930年之后,我们开始明白原来在石层下蘊藏着数以万桶的原油,果然成河的被抽出来,促使科技进步一日千里,多国经济得以发展,不然今天我们仍要停滞在1930年代的光景,哪里可以一按钮即可享受现代化产品所带来的方便呢?因此我们要感谢神,因祂的慈爱永远常存。

选自作者著:圣经与生物学,第二集。基督教天人社出版

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