前 言
谈地球环境问题和技术革新时，必须考虑到技术革新对地球环境产生的正负两个方面的问题。正面是指对解决地球环境有可能起作用的技术革新，负面是指对地球环境可能起坏作用的那些技术革新，还包括开发时想改善地球环境，但一旦把新技术付诸于实施时，由于最初没有考虑到的要因而事实上给地球环境产生了意料不到的负面作用。由此可见，认为随着技术革新的不断进展，地球环境就会自动地得到解决，这是一种危险的乐观论。
环境问题和科学技术
有一部分环境主义者认为科学技术是地球环境恶化的罪魁祸首，故靠科技是无法解决地球环境恶化的问题。不过，这种观点基本上是错误的。第一，要保证不断增加的世界人口的最低生活水平，推进科学进一步发展及普及科学是必不可少的。尽管一些科技已被证明对地球环境起了负面作用，但没有更先进的科技要养活未来的100多亿世界人口是不可想象的。第二，世界大多数人都想过着更文明化的申活，与从前相比，现在人的寿命长，些活现代化得多、文化水平高一些、交通方便等，但这些变化都是科技发达带来的结果。第三，由于19世纪末至20世纪中期以前的科技力量有限，所以破坏地球环境的速度也较缓慢，遗憾的是，由于未出现能制止环境恶化的像样技术，地球环境长期以来一直受到人为的破坏。
然而，因近代科学的威力大，它对自然环境的破坏力也就大。现在引起人们注意的地球环境问题包括：CO2——温暖化，酸雨——森林破坏，氟利昂——臭氧层破坏等。这些都是由于近代科学迅速发展并在世界范围内得到了应用，或普遍采用机械化手段生产造成的。
当然地球环境的恶化同热带林的破坏，沙漠化面积的扩大，先进国家对自然资源的需求，发展中国家迅速发展工业等原因也密切相关。从某种意义上而言，世界人口的爆炸也同近代科学的发展而在医疗，公共卫生以及粮食增产等方面求得进展有关。
如果今后的技术革新不是朝着有利于改善地球环境的方向发展，它必将给地球环境以致命性打击，甚至还会直接或间接地威胁着人类文明的存在，如核武器及火箭等技术的进步。
科学技术文明中的一些问题
从近代西欧技术文明的发展过程看，17~18世纪出现了帆船，19世纪是蒸汽火车与蒸汽船，20世纪是汽车与飞机。总之，新的生产方式，交通及运输的新手段是近代西欧技术文明的象征。随着汽车技术的进步和人民生活水平的提高，汽车就不再是单纯的运输手段了，特别是轿车已成为大众的大件，是大众富裕的一种象征物件。它不仅是行动自由的私生活之需要，而且也成为可赚钱的运输工具，故轿车也愈来愈普及，这本来是件好事。但目前汽车使用的是石油，不仅大量耗费了石油，而且破坏了环境，交通事故也频繁。
20世纪的前半期，美国人自称在本国已建立了汽车文明。这与美国拥有广阔的国土，国民较富裕，工业生产力较高，国民欢喜移动自由的个性和生活方式等条件有关，或许可以说这是必然的发展趋势。由于当时美国的技术在世肆上处于领先地位，各国都走这一条路，从而引发了重大问题。
在全世界的陆地上建立铁道网或许能办到，但如果全世界的人都拥有像美国人那样多的汽车，并为此建设轿车可自由行驶的公路网可以说几乎无法办到，这不仅使燃料资源枯竭，而且由汽车排气引起的大气污染在较短的期间内就会超过人们可忍受的极限。至少可以说目前这种汽车文明是缺乏普遍性的。
21世纪也不可能消失轿车或卡车，或许会更多，不过以往那样以汽车为中心的汽车文明时代或许会逐渐退出历史舞台、随着文明的发展在21世纪的人与物的流动量更大，可见交通及运输量也必然愈来愈大。但在能源日益枯竭与环境大污染的压力下，以更有效的运输系统来取代现有的以飞机与乘用车为中心的系统是很有必要的。
长期性的课题
在10~20年这样短中期内，应以现有的科学技术的应有状态与社会经济体系基本上保持不变的前提下，思索出可行的或有现实意义的对地球环境能起到正面作用的有关科技问题。
在50~100年这样长期内，应对包括社会经济体系及人们的生活方式在内的整个科学技术文明的应有状态作全面研究，从而找出在全世界能长期持续下去的发展之路。
例如对自然界的有限物质与能源等要加以充分利用的同时，还要寻找可利用的新资源和开发用之不完的太阳能等无公害的新能源。还要变废为宝提高其利用率，从而使人类活动等的增加也不至于发生资源与能源的危机而始终保持着相对的稳定。
如果人类的活动能扩大到宇宙空间范围，解决地球环境污染问题的办法就更多且更灵活，以致使地球几乎不受污染。但这毕竟是百年后的事，要达到使地球不再受污染，那就必须使科学技术与利用它的社会经济体系都发生巨大变化。
现在只能对它进行猜测而要真正的描绘出符合于未来客观现实的可靠而具体的蓝图几乎是不可想象的事。但有一点是肯定的，即要保护地球的自然环境不受污染并不意味着要靠停止科学技术进步。无论是冻结还是迟缓现代科学技术的发展，都不是解决地球污染问题的良策，顶多只不过是暂时或在较长的时期内可减少一些污染而已。
对遥远未来的技术革新和社会经济系统的大变革要作出全面的正确预测是相当困难的。但根据现有的技术水平与其相适应的社会体系作出某些部分的较正确的预测是可能的。就现在而言，这些部分包括交通运输系统、海洋利用系统、农业粮食系统、海洋利用系统和宇宙空间系统等。虽然其中有些预测现在仍是非现实的，但并不是科学的幻想小说。
当前的课题
制定较可行有效的20~30年保护地球环境及发展相关科学计划是当前的课题。这比100年后的计划来得具体且现实得多，前者是后者的开路者，是从现在的科学技术文明过渡到更理想的未来科学技术文明的基础。
正确理解这个过渡时期的特点是重要的。其特点之一是世界人口从长期看来，必须稳定在一定的水平上，预料今后几十年内的年均人口增长率为1%多。抑制人口的增加对解决地球环境污染问题是极为重要的，但若采取过激的政策或许会带来危险，以发展工农业提高个人所得水平来促使降低出生率才是上策。其特点之二是现在的社会文明都是上一代的遗产，要转换它就等于使这些大量的旧存货能逐步转变为新的。这包括人的思想、生活习惯、社会结构、经济基础设施等，因其涉及面极宽，故要达到这个目的需要很长时间。
从上述观点看，把经济成长与环保对立起来是错误的。若经济成长完全停下来，那就谈不上什么社会经济体系的改革或新技术的开发，环保问题也无从谈起，与之相反，主张要使经济长期持续成长的观点也是不现实的，主观愿望不可能代替客观现实，相对的较长期的经济成长是可能的，但20~30年这样长时期的持续增长是不可能的。
科学研究的必要性
在这20~30年期间最重要的是，开发有助于解决地球环境污染的新技术，并从理论上弄清现在人类已掌握的资源与环境污染之间有什么关系，从而进一步加强这方面的科学研究。当然也要逐步进行社会经济体系的转换以及制定相应的政策及计划。但就这期间来说最重要的还是科技开发，特别是对环保能起作用的科技开发。
第一个课题是有关环保的自然科学的研究及推进其观测方法。CO2与地球温暖化确实有关，但其中的不确定因素多，迄今人们所知道的也只不过是，由于化石燃料的消耗在大气中CO2的浓度上升，今后照这样下去仍浓度上升，从而引起了温室效应。至于其温室效应会达到什么程度？其结果将给海水面的上升，气候、气象及生态系等带来什么样影响？其影响程度有多大？等一系列问题都含糊不清。这与缺乏进行预测所需的资料数据有关，如关于地球上的大气，陆地及海洋等许多参数［parameter］尚未知。若能大幅度减少这些不定因素，为将来解决地球环境污染问题是很有参考价值，而且也可大大节省环保费用。
迄今为止，围绕着大气、海洋或南极等状态的研究观测基本上是出于对自然科学的爱好或停留在学会式的研究方法。所以预算不多，人力不足及有关设施也不齐全。若想出一点科研成果，首先目标要清楚，在许多因素仍未弄清的情况下，要制定一个按现有水平可预料到的大型宏观计划，集中一切人力和物力展开有步骤的不间断的研究观测工作。
这项科研项目的规模并不亚于“曼哈顿计划”，也并不亚于美国航天航空局制定的宇宙开发计划——阿波罗计划。
要推进如此大规模的科研项目，当然必须开发有关领域的各种技术。为此需要添置实验或观测用的精密仪器，还要依存于读出技术、分析技术以及用于数据解析或模拟的软件技术。
要有效地推进解明地球环境这样复杂且涉及面很广的课题研究，需要其它领域里的技术进步。这些领域取得的技术进步不仅有助于解明地球环境，而且还波及到产业及其它各个领域。这正如在推进阿波罗计划的过程中微电子技术取得的突破性进展对产业及其它领域作出了极大贡献一样。
但由于现在对地球环境问题造成不确实性的因素中究竟其中最主要的是什么因素也尚未弄清的情况下，一下子就要制定出全面而具体的大规模科研项目也许是办不到的。但首先应弄清那些问题是可以预料到的，以这些科研成果为基础，以扩大的视野和经验进一步修订计划和制定科研项目，一步一个脚印走下去，在不断拓宽的过程中或许能实现宏伟目标。
提高能量的利用效率
提高能量的利用效率对经济效益的提高，节省能源以及减少环境污染等各个方面都有好处，为此需要开发出用同等能量就能产生更大效率的新技术。各国的单位GNP［国民生产总值］的平均耗能量也不一样，有的耗能量大，日本是全世界最低，中国等一些国家目前约为日本的10倍，美国约为日本的2.5倍，各先进国家在1973年的石油冲击后，在这近10年间的单位GNP的耗能量已减少了约40%，现在似乎处于停滞状态，这要说是节能技术已到了极限，倒不如说是石油价格大跌，能源成本也降低的原因。
从全世界范围看，改善能量消费效率的潜力仍是很大的，包括日本在内的各先进国家对每一个机器要节能的余地虽不大，但从整个系统看，仍可节能的各种可能性是存在的。如通过“能量调节器”的普及来改善城市交通系统及建设新的住宅系统，这不仅可维持舒适的生活水平而且可大量节能。
但要推进这种耗能量效率时，必须更换原有的机械、设备、建筑物及设施等。为此必须投资大量资金，故要量力而行并以适当的进度高效率地完成。这必须制定可行并能平衡的计划还要从全世界的视野评价这项工程如何。如果各先进国都把耗能量大的生产部门转移到发展中国家，不但在全世界范围内无助于改善地球环境的污染状况，反而给当地的环境恶化。
如果改善耗能效率是跟需要更新的那部分设备同步进行，不仅可降低其经济成本而且对改善和提高整体的经济效益是很有好处的。这也不仅有利于保全能量资源，削减CO2的排出量以及可避免长期受热的污染，而且一般说来可能会减少由SO2、CO2或Nox等引起的大气污染。
为了提高能量利用率今后也将会继续开发这方面的技术，但这种技术革新只有对整个会或是对一个大系统有使用价值并能取得较好效果时才能扎根，否则那些小小的革新反而容易被人们所接受，既省钱又实惠。
代替资源的利用
第二个课题是开发新的资源和能源。这种新资源也包括再生的资源，当然新能源最理想的是无公害能量。
利用新资源时应考虑的问题有：新资源的利用是否会引起新的环境污染？还要算经济账，这包括利用新资源生产的产品成本，为利用新资源生产所需要的新设备的费用及其建设费，撤除旧设备的费用，耗能费等。所以对利用新资源是否合算应慎重地评价。
在可利用的代替能量包括：原子能、生物量、太阳能、风能、地热能以及正在研究开发中的低温核聚变等。但在利用其中一些新能源中发现一些问题，如安全性不保证、不经济、可靠性差等弱点。
地球环境的控制技术
人类的活动总是给地球环境带来一些影响，退一步说，即使人类停止了活动，地球环境本身也会发生变化。当然不是说地球环境的一切变化都对人类不利，以地球的暖和化而言，其产生的影响也不都是坏的，从整体而言，可以说它比寒冷化要好一些，因为寒冷化将使农产物减少造成粮食不足的恶果。
这样一来，人类有必要利用大大小小的先进技术使地球环境朝着人们所希望的方向转变，人类本身也应逐步地适应于变化的新环境中生活和工作。由此可见，环保并不意味着现状的固定，科学也不要进步，人类也要少活动。就是现在的科学水平尚无法使地球环境朝着人们所希望的那样转变，但在遥远的未来必将会实现。
当然这也并不意味着现在人类对地球环境的改善一点办法也没有。例如大家都知道利用大规模的喷火就能使地球上的气温在1~2年内下降约0.5℃，所以如果暖和化会带来重大危险时，可以向天空撒放细粒子以此遮住阳光冷却地球。但这种含有很大危险性的控制技术不宜随便使用，当然还应开发出更好的各种控制技术。
［计测与控制（日），1992年5月号］