21世纪的工业革命
这场新的工业革命所需要的能源的彻底转换，可能已经随着光伏发电和相关创新的迅速增加而开始了。[36]但为了避免许多人警告的（而且在21世纪末可能即将发生的）气候灾难，可再生能源的发展需要能最终取代所有或几乎所有化石燃料的使用。因为大气中的二氧化碳太多，所以在开发新能源的同时，必须加强生物圈的碳汇（如森林）和其他清除二氧化碳的方法。
这场革命如果发生，就不能像第一次工业革命那样，只是从一组能源技术过渡到另一组。另外要做的一个彻底变化是，人类社会需要承担新的角色，斯特芬及其同事将其描述为“积极的地球管理者……构建一个地球系统的制度，其中人类积极地维持一个介于第四纪晚期的冰期/间冰期极限周期和温室地球之间的状态”。换句话说，人类需要致力于“持续管理其与地球系统其他部分的关系”。[37]承担这样的责任将要求国际社会不仅要革命性地改变能源使用并发展新的二氧化碳清除行业，它还要求彻底改变生活方式和社会组织：社会经济创新将与技术创新一样重要。
从技术角度理解这一切，一个起点是生长中的植物的自然光合作用过程，其绿叶在春季和夏季的生长过程中会从大气中去除二氧化碳。虽然这对于每年秋天枯萎的植物只是季节性的，但树木会利用碳来生长，形成木材，这种方法能让这部分二氧化碳从大气中消失很长时间——只要一棵树屹立不倒或一座木材建造的房子持续存在。
当然，木材只占植物从大气中去除的碳的一小部分。剩下的大部分随着树木和其他植物的落叶成为腐殖质或土壤有机物（SOM）。根据耕作方式，大量的碳可以通过这种方式保留在土壤中。有可能实现大气碳减排和改善农业土壤肥力的方法包括改良耕作方法和将树木纳入耕作系统（农林学，第十一章）。
几乎在2018年IPCC报告发布的同时，一份提交给英国政府的报告也发布了，详细说明了应对气候紧急情况所需的行动。[38]尽管是为适应该国的条件而设计的，但这些建议广泛地阐明了可能适用于世界许多地区的措施。这份由英国皇家工程院和皇家学会（the Royal Academy of Engineering and the Royal Society）召集的科学家和工程师撰写的审查报告，不仅强调要减少排放，还提出了刚才提到的关于树木和土壤有机物的观点。报告还警告称，英国目前通过放弃化石燃料来减少温室气体污染的努力还不足以实现该国严格的气候目标。农业和航空业的排放可能尤其难以减少。因此，科学家们调查了一系列消除温室气体的方案，避免了精心设计但未经试验的技术方法，而选择了植树、恢复湿地和生产用于发电厂的生物燃料等方案。发电厂需要安装碳捕获与封存系统，这将永久地将二氧化碳从大气循环中移除。报告的结论是，“需要立即采取行动”。
2018年的第三份独立报告发表在《自然》杂志上，着眼于粮食生产和农业（包括畜牧业）的排放问题。它吸引了相当多的媒体关注，因为它强调要大大减少肉类消费，以及大多数人需要转向“更健康的植物性饮食”。[39]
截至2020年，就在这些报告的两年后，英国在发展碳捕获与封存方面取得了重大进展，全世界在减少航空排放方面也取得了令人印象深刻的进展，但由于需求始终超过技术进步的速度，排放继续急剧上升。需要社会创新以通过其他方式满足人们的愿望和休闲兴趣，而航空旅行只是其中一个案例。
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一本关于历史的书不是详细评估气候科学现状的地方，但气候问题对本章的主题有着至关重要的影响，即自21世纪初以来，一场新的工业革命已经开始了。发展会对气候产生影响，这意味着我们理解技术史的方式将在21世纪达到一个转折点。这首先是因为那些被视为对人类发展有进步影响的创新——燃煤发电、内燃机，航空和空中旅行——现在被视为在碳排放方面有深刻的负面影响。其次，我们需要广泛的创新来管理地球系统的农业和林业，不仅要实现温室气体排放的大幅削减，而且要为不断增长的人口生产足够的食物，并通过光合作用和碳汇加强大气中二氧化碳的自然清除。这些过程将需要得到其他技术的补充，可能包括从大气中清除碳的化学方法。
总的来说，这些项目加上社会经济创新，将具有工业革命的许多特征。但与以前的工业革命相比，目前缺乏的是企业家的动力和经济动机。例如，清除二氧化碳不可能成为一个经济上有利可图的行业（尽管在一些国家适当地应用碳定价系统可以使其成为一个经济上有利可图的行业）。然而，我们已经看到，并非所有的技术革命都是基于有利可图的活动——梦想和思想也推动了技术变革。阿波罗任务和其他太空事业最终产生了经济效益，但它们主要是对感知到的科学、政治和技术挑战的回应。二氧化碳清除和地球管理的其他方面是相当大的科学和技术挑战，而我们需要以太空探索一样的热情和曼哈顿项目一样的资源来应对它们。
如果在这些方向上没有取得比目前更大的进展，那么，严重的气候变化可能会对人类社会和工业造成广泛的破坏，技术史也将走向一个不同的终点。
【注释】
[1]了解本章背景的最佳书籍可能是Chandler，Inventing the Electronic Century，特别是2005年平装版的新序言。然而，本章的后半部分涉及的是最近的发展，历史书籍无法涵盖；资料来源包括当前的科学和技术期刊。
[2]Frankopan，The Silk Roads，p.515.
[3]Schwab，The Fourth Industrial Revolution.这本小书更像是一份简报，而不是一个完整的论证。
[4]Freeman，Clark，and Soete，Unemployment and Technical Innovation，p.63.
[5]wave of innovation普遍译作创新浪潮，但是意义与前面提到的长波一致，为避免歧义，本文多译作创新浪潮。——译者注
[6]可参见Mokyr，The Lever of Riches，p.134。在该书中，他认为狄塞尔的新发动机是“第二次工业革命”的典范，他把这次革命定在1870—1914年。
[7]Malerba，The Semiconductor Business.
[8]Lojek，History of Semiconductor Engineering.
[9]前英国计算机公司ICL在1979年有一个原型。
[10]Abbate，Inventing the Internet.
[11]Hu，A Prehistory of the Cloud，p.5，p.6，p.25.
[12]Ito，“Introduction：Personal，Portable，Pedestrian”；Odumosu，“Making Mobiles African”；Oudshoorn and Pinch，How Users Matter.另见关于法国铁路建设的讨论（第八章）。
[13]Hirvonen，“From Wood to Nokia.”
[14]Ito，Okabe，and Matsuda，Personal，Portable，Pedestrian.(https://www.daowen.com)
[15]Chandler，Inventing the Electronic Century，p.177，pp.229-235.（英国主要的计算机公司ICL在2002年被富士通接手。）
[16]Cockburn，“Scotland Generating Enough Wind Energy to Power Two Scotlands”；Goodall，The Switch，pp.217-219.
[17]Nobel Media AB，“Press Release：The Nobel Prize in Chemistry 2019.”
[18]Penev，Hunter，and Eichman，“Energy Storage”；Dobell，“Hydrogen Power.”
[19]Chandler，Inventing the Electronic Century；见2005年平装版的序言。
[20]Barak，Powering Empire.
[21]Hu，A Prehistory of the Cloud，p.66，p.79；Ensmenger，“The Environmental History of Computing.”
[22]Jevons，The Coal Question，discussed in Pacey，The Maze of Ingenuity，pp.231-233.
[23]Foster and Clark，“The Robbery of Nature.”
[24]Thorsheim，Inventing Pollution；Uekötter，The Age of Smoke.
[25]Meadows et al.，The Limits to Growth；Meadows，Meadows，and Randers，The Limits to Growth：The 30-Year Update；Turner，“A Comparison of The Limits to Growth with 30 Years of Reality.”（见第39页中对杰文斯的提及）
[26]Cavert，The Smoke of London.
[27]Charles Fourier，quoted in Bonneuil and Fressoz，The Shock of the Anthropocene.
[28]Weart，The Discovery of Global Warming.来自Mauna Loa的定期更新数据在以下网站上提供：https：//www.co2.earth.
[29]Keeling et al.，“Exchanges of Atmospheric CO2 and 13CO2 with the Terrestrial Biosphere and Oceans from 1978 to 2000.”
[30]Baker，et al.，“Higher CO2 Concentrations Increase Extreme Event Risk in a 1.5℃World.”
[31]Steffen et al.，“Trajectories of the Earth System in the Anthropocene.”
[32]Steffen et al.，“Trajectories of the Earth System in the Anthropocene，”p.8253.
[33]IPCC，Global Warming of 1.5℃.
[34]Steffen et al.，“Trajectories of the Earth System in the Anthropocene，”p.8255.
[35]Steffen et al.，“Trajectories of the Earth System in the Anthropocene，”p.8256.
[36]本节借鉴了一些Nature Climate Change期刊上的专业科学论文，尤其是vol.6（2016）：pp.335-337；vol.7（2017）：pp.243-249，307-309，345-349，371-376；以及vol.8（2018）：pp.626-633。也可参见Flannery，Atmosphere of Hope，可读性更强但略显过时的论述。
[37]Steffen et al.，“Trajectories of the Earth System in the Anthropocene，”p.8256.
[38]Royal Academy of Engineering，Greenhouse Gas Removal Could Make the UK Carbon Neutral by 2050.
[39]Springmann et al.，“Options for Keeping the Food System within Environmental Limits.”
