第十章 冰川生态与太空移民技术的必要性
10、1大气层生态的脆弱与世界末日及外星移民
因核战争等威胁的存在人们对世界末日的担忧从未消除，例如冰川期到来引起气候急剧变冷、行星撞击地球引起漫天灰尘的气候变化、超级火山爆发导致日月无光气温下降、大规模核战争导致核冬天等都将导致人类的灭亡，也有担心温室效应失控导致地球温度急剧变热而崩溃的讨论；因为陆地文明所依赖的大气层生态脆弱，一旦大气层中因各类原因充满大量尘埃、烟雾等短期内不能清除就可能带来毁灭性灾难，所以有很多关于末日避难所、“诺亚方舟”的设计，但都被证明并非终极解决方案；最引人注目的是代表美国科技创业方向的马斯克总裁提出的移居火星计划，具体细节不在这里重复，不过人类真的必须离开地球殖民外星才能避开世界末日吗？
本文有些论点看起来似乎都是针对马斯克先生为代表的硅谷科学家们的观点的：特斯拉的动力电池加充电桩续航，而本文介绍的电动汽车车型就是取代纯电动汽车的；马斯克先生提出真空管道建超速高铁技术，为减少空气阻力而把管道抽成真空，而我们不是想要争辩高效流体减阻技术设计出的高速气浮管道列车与之相较的优劣，而是说现阶段时速就可望达到三百公里、不需建机场、车站、铁轨或管道且随处可停靠的廉价的高速太阳能飞艇必将终结各类高铁，并冲击航空运输市场。因为马斯克先生代表美国最前沿的科技创业方向，被寄予工业革命先行者的厚望，出现不同看法只是对科技发展方向的判断有不同而提出争议而已，因为科技发展方向不只是涉及新一轮工业革命方向，科技革命也不应仅仅被认为用于提高生产力拯救周期性发生的经济危机，后文我们将讨论一直被忽视的更重要的作用。
火星等外星球环境之严酷，是地球上最严酷的环境也不能相比的，相对于火星的严酷环境，金星殖民将简单得多：由于金星有浓密大气层，其上空两万米空中温度、气压、重力加速度等都与地球类似，最重要的是阳光充足——是地球太阳能最强的赤道地区的四倍，那么使用我们的高速太阳能飞艇技术建造空中漂浮城堡就是很成熟的殖民技术了：巨型飞艇城堡控制其中动植物数量平衡的话，所有元素都可自行循环而不受外界干扰，即可实现生态循环，自成生态体系，只需在地球上建好成套设备包括适量压缩空气、水等将其发射到金星自行组装即可，所需的只是金星上没有水资源补充，因此需设立相应成套化工设备从金星大气中提取浓硫酸并获取其中的氢、氧元素合成纯水；并以此为悬浮空中基地殖民金星开发其他产业，随着这类空中城堡结构大量建造，被金星大气层吸收的太阳能越来越少，也就是减弱其温室效应，金星温度将不断降低，直至改造为类似地球的行星。
移居外星的设想主要受必须在类似地球的星球上才能生存的固定思维的限制，实际上宇宙空间站这样的构筑物同样可以生存，如果设计得够大，接受太阳能为能量来源，巨型空间站内保持生态平衡，同样所有元素自行循环，足以永久居住生存。如能实现可控核聚变等补充能量来源，宇宙中的任何空间都可居住、生存。而目前依靠化学能火箭进行太空旅行、移民费用是不可想象的，尤其遥远天文单位距离的太阳系外星球，除非不需携带大量燃料或其他必需物质的大推力离子推进器、核推进器之类发动机取得突破，尤其核动力火箭，它可依靠核反应产生大量高速粒子从尾部喷出而获得巨大反冲动量，只有这样的发动机结合核能才可设计出持久推力而不需携带大量反冲介质的飞船，满足克服星球引力反复起降的需要，尤其远距离星际航行，哪怕只产生10米/秒的加速度，持续一天就可加速到时速近千公里，往返木星约两个月，用于太阳系内航行足以满足要求了；乃至持久加速上万小时后达到光速也不是难事，而用于星际采矿才具备可行性。然而现有的离子推进器仅能推动一个乒乓球大小的物体，有人认为一、两百年内恐怕都见不到大推力离子推进器的研发成功，而核推进器也依赖于可控核聚变技术的突破，短期内难有进展。
此外将火星、金星地球化的难度，恐怕远不如挖掘、开发地球上其他环境，例如南极冰原也比其他星球环境好得多，改造或开发费用也比末日地堡之类的建筑便宜得多。
10、2 南极风电开发新思路
南极大陆覆盖着数千米厚冰层，气候严寒，就连最热的夏季平均温度也低于零下十几度，极低温测得零下八十九度，这样的严寒下钢铁也会脆成渣；更兼常年暴风，人称“杀人风”，连房子都会被吹跑；虽说风能资源丰富，但该地域发展风电需用耐极低温设备，价格极为昂贵；大风来临时地面涌起冰雪流，冰渣、冰块横飞易砸坏设备；且风电外输困难无法利用；所以南极是至今无人类定居的未开发大陆。
不过如果换一个思路呢？耐极低温的风力发电设备确实昂贵，因为普通钢铁在这个温度下早已强度降到几乎为零的脆裂，风力塔架所用特种钢甚至制作发电设备本身的特种钢材费用就叫人承受不了，这也是南极诸多科考站仍未能解决基本的能源需求的原因。但我们要注意到一个现象：在南极大部分地区，哪怕是夏天，气温从没达到零度，也就是说这个地区不用担心冰的融化，这与我们接触的寒冷地区稍有不同，我们清楚，冰是越冷越硬，不但冰的抗压强度接近砖石材料，而且其抗拉强度甚至远超过砖石材料；木材也有类似特性，那么为什么不考虑用随处可见的冰来做风机塔架材料呢？及寒带生长的木材来代替风电设备的结构材料，使用适应恶劣环境的垂直轴风力发电设备，除了极少数必须用到金属的永磁体、电极等部分外，其余部分均可用廉价的耐严寒材料制作（木材、特制冰块等），开发这样的专用风电设备其风力发电站费用就急剧下降，甚至有望降到每千瓦两千元以下。实际上立一块八、九米高的冰柱或冰桁架，在南极地区这个高度上的风能就十分可观，这个高度也足以避开南极暴风来临时冰雪流中翻滚的冰渣、巨大的冰块，保护垂直轴风力发电设备不被冲坏。
实际上有了廉价的高速飞艇，就很容易解决高空风电的发电机载体问题，南极两百米的空中就有极为可观的风能，很有可能每平方公里达到十万千瓦量级。
有了能源，不应用惯常的思路考虑怎样输送到南美洲工业发达的工业区，而应考虑怎样就地消纳和发展；有没有可能建立冰下城市系统呢？
10、3 冰川温室生态的设想
冰下洞室开凿如果使用开挖土方的机械，那么冰越冷越硬，将冰块一点一点的敲碎可想而知怎样费劲了，其费用甚至超过石方挖掘；我们知道与石块切割挖掘不同，冰的切割比较简单：用电烙铁作为“热刀”就足以轻松地切下冰柱，如果仿照地下隧道开挖的盾构机开发专门的冰洞挖掘机械，头部用专用电加热烙铁切割大直径的冰柱，例如直径三米长度十米的冰柱并将其整体运出作为风机塔架，（也可用于建造大型冰建筑、房屋），安装时用热水代替“水泥”做胶结材料就行，（而不是将其全部挖碎运出），那么掘进速度就很快而且能耗及费用极低。位于冰下数米、数十米或几百米的洞室足以抵御地面的严寒，若再使用廉价的保温材料（静止的干燥空气就是良好的绝热材料，用塑料薄膜分隔阻止干燥空气流动就可形成简单廉价的隔热材料）铺贴在冰壁上足以建造温室，按每平方公里风电得到十万千瓦电力计，采暖指标取每平方30瓦，植物补光灯照明用电指标取每平方20瓦（按1500流明考虑设计），可建冰下温室一百六十万平方（约两千五百亩），连同首层靠近地面透光层一百万平米，共二百六十万平米（四千亩），哪怕发展设施农业其收入也是否可观；其中靠近地面的第一层另铺设一层透明冰，（透明冰的制作安装是简单技术不再赘述），使日光透过冰层及透明空气薄膜保温层，保证该层温室能尽可能利用太阳光，尤其夏季极昼时期的充足阳光；而其下各层温室（一到两层为主）没有阳光直接照明的则以利用风电为主，并加设廉价的高温熔盐储能系统调蓄电能及热能，也采用部分生物质燃料、化石燃料保障能源供给。此外，由于在极寒冷地区所需的主要是热能，因此其他场合无法利用的如高放核废料反而变废为宝成为可利用的最佳能源补给：每吨核废料放热功率13千瓦左右，可保证约四百平米或半亩温室的能源供给，核废料只需简单固化，做好安全防盗措施即可，而且几乎是永久性的能源，并解决令人头疼的核废料存放问题；不过由于核废料数量有限，能使用这一补充供能方式的温室数量仅占极少一部分。
每平方公里投资：风电设备按2000元/千瓦约两个亿，储能系统或备用火力发电系统按二十万度（每千瓦配两度电能储备）约两个亿，（高空风电因风能稳定则储能系统不需很大，更多考虑燃料火力发电调蓄，所得废气兼做二氧化碳气肥）；专用机械超大规模冰洞开凿、立柱安装按五千万考虑（以风电供应机械动力）；保温材料、采暖灯光电气按每平方150元计约3亿（不需要承受重力的骨架结构材料，因此费用很低），总共约七亿元，得四千亩温室折算为每亩二十万元左右，与发展设施农业的高档日光温室建造费用基本相同；如果将风电储能系统投资视为电站投资另行计算的话，这样的温室建造费用比温带、寒带地区的温室建造费用低一半以上，仅相当于中国的连栋薄膜大棚，更不用说可作为廉价的房屋使用、地下各层作为超大型优质天然冷库储存各类物资的功能。而这一套生态系统控制其中动植物数量平衡的话，所有元素都可自行循环而不受外界干扰，即可实现生态循环，在冰下自成生态体系，尤其水资源指标不受限制，且挥发到空气中的水分遇冷结成冰而设置回收机构迅速回用，耗水量几乎为零，这是陆地农业所不具备的优势。
可能刚开始开发时总体造价较贵，而且由于风能靠天吃饭的不确定性，需要储备大量其它燃料（煤炭、生物质颗粒等）发电用于调蓄，但需要考虑到它能抵抗各种灾难，尤其在外界核污染条件下仍能维持正常生产，这在人类仍然受到核战争威胁的前提下，是对抗核讹诈的利器；虽然冰川城市建成后不一定用得上来躲避核战争，但不建则必然受到核战争威胁与讹诈！
如果真的有兴趣付诸实施的话，建议将用于外星移民实验的资金改为在条件好很多的北极附近格陵兰冰川先进行实验性开发。
实际上，据此思路，即使短暂夏季温度较高而其余季节寒冷的北加拿大、鲜卑利亚北部、中国西藏藏北高原、美国阿拉斯加、北欧等广阔的寒冷苔原地带，也可一面建造高空风电站或发展风电提供能源，同时在气温初降到零度以下时，以特制的廉价移动（滑动）模具注入水（不论淡水咸水）冷凝结冰，并采用透明冰技术，建造价格极其低廉的“透明冰屋”结构，内部铺设廉价保温隔热材料构成温室，在寒冷季节尤其冬季反而有利于大规模发展这种“冰屋温室”、“水晶宫温室”农业；鉴于寒冷地区风能充足，甚至在短暂夏季气温较高时还可在“透明冰屋”内设置隔热制冷设备阻止冰的融化保证冰屋结构平稳度夏而不必每年重新建造；这样大批原来被认为不宜人类居住的寒冷地区如北欧的北极圈以内、加拿大北部、鲜卑利亚北部、阿拉斯加北部等，由于其夏季温度太低，低到没法产出农产品，只能处于渔猎状态，采用这一技术也可改造为宜居地带乃至粮食丰产区，再加上向沙漠等旱地要耕地，使陆地大农业承载人口极限由约一百亿增长到五百亿以上。
10、4南极冰山问题对策：
在重力作用下南极每年有约一万四千亿立方冰块形成冰山滑入南大洋，巨大的冰山常年漂浮在海上，给南冰洋及南极冰川大陆开发增添又一个令人头疼的障碍；我们觉得不若环绕南极大陆距海岸线一定距离上，用上述挖掘冰川的机械将这一部分冰川分解，并通过高速管道运输系统运往世界各地，这都是优质的饮用水或生活用水；同时使最头痛的南极巨大冰山在形成之前消失。而且这些冰川高度都在上千米，其势能使其分解后进入调运系统的初速度高达上百米而不需另行耗费能量，到达目的地后还可将动能转化为电能，相当于十个三峡电站。
10、5 太空移民暂无必要
冰下温室发展设施农业其产量远超温带地区，南极一千多万平方公里可得温室至少两百亿亩，足以满足两、三百亿人口生存需求，即使真的发生行星撞击、核战争、超级火山爆发等灾难造成气温急剧下降，气温越低冰川越多，冰面上的风能也越多，（冰川风的成因见相关专著），身处冰原也不用担心清洁淡水，调配其中植物、动物比例即可实现生态循环，在冰下自成生态体系，大气中无论是放射性尘埃还是其他因素的变化对这一冰下生态系统几乎没有影响；甚至哪怕集中全球现在所有的核武器轰击南极大陆，也仅能融化1%的冰川而已。
只要大气层还存在，这就足以成为全人类的“末日避难所”，不管大气层中因何种灾难充满尘埃，都难以摧毁冰下生态系统，这一方案比移居外星球或外太空简单多了，而且只要太阳还存在，大气层纵使地球磁场突然小时也不会在数千万年内消亡，人类有足够的时间发展核聚变技术获取能源，届时人类掌握了可控核聚变技术，及大推力核子发动机之类技术制出可用于星际旅行和采矿的宇宙飞船，宇宙中大量存在的气体行星含有大量的氢，哪怕距离地球最近的木星一个星球所含的氘用于核聚变的能量也相当于地球每年从太阳接受能量的三万亿倍，也就是说至少可使用三万亿年，若能实现氢聚变则能量更多，因此即使五十亿年后太阳熄灭也没有太空移民的必要，地球依然可以依靠星际采矿获取核聚变材料等能源维持生存。实际上不用等到太阳熄灭，可能地球的下一个冰河期来临时基于可控核聚变技术的人造太阳就会在地球的各个角落升起。
所以目前来说的相当长一段时间内，没有移居外星球的必要性，人类有至少十亿年时间用于发展可控核聚变技术，进而设计出适用于星际旅行和采矿的宇宙飞船，因此宇航技术虽然是重要技术，但太空移民技术并非新一轮工业革命的组成部分。
当然这只是在末日避难所问题上探讨新的思路，及打破常规开发目前被认为没有利用可能的新能源并就地消纳的新设想、新思路；而且也只有在南极大量开凿冰下洞窟群，才能发挥其天然冷库利于储存物资的优势，大规模储存、封存二氧化碳、海藻或其他碳物质。同样，对于现在被认为无法开发的海洋波浪能开发、海底飘浮城市等设想，也可受其启发和借鉴。
第十一章 跨海调水系统及海底城市
11、1 海中的高速管道运输网络设想：
可利用的各大江河入海水量非常惊人，例如亚马逊河、刚果河等，巨大水量足以解决全球水资源短缺，同时水中溶解的磷也可回到陆地重新进入循环，但现有技术是无法解决的，必须使用高效流体减阻技术建造高速管道运输系统，才可实现水资源的跨洋调运。单纯为调水而建造巨大的系统投资回收期很长，需要具体分析其经济可行性，因此须结合海洋开发统筹考虑，综合开发包括海洋波浪能、海底矿产（锰结核等）、海洋牧场、海洋运输等等在内的所有产业，不过高速管道运输系统解决了各类物资的大规模运输问题，使海洋中的水下悬浮城市的建立成为可能。
现有海运都是船运，虽说运量大、能耗较低，但因速度慢、航行受气候影响大等多有诟病，海运一直处于衰落，但又无其他方法取代。与一般人预料的相反，若形成海洋运输网络，在海中建造本高速管道运输系统并不比陆上系统更昂贵，因海中系统为无压力系统，不像在陆地上为适应地形高低起伏而需要抵抗因高差产生的流体高压，管材可用廉价的材料例如经防腐蚀处理的竹材、木材等制作；近岸一般敷设在海底，而在深海则以张力腿技术悬浮于海平面下一、两百米左右（此处风平浪静避开恶劣海况）；且海中系统的管道比较平直，其运行速度更容易突破，例如达到一百米每秒，接近直升飞机的速度，理论上不断增加减阻膜片数量甚至可达到高超音速而没有最高速度限制，而其运力更远远超过现有船舶运输系统。
若调水用管道或河道尺寸按高20米、宽200米计算，当速度达到10米/秒时，过流能力为40000方/秒，超出刚果河、长江的流量，或者说年输送量达一万三千亿方；而若速度达到每秒50米，过流能力达到200000方/秒，超出世界第一大河亚马逊河的流量。而其他缺水国家地区就没有中国利用长江入海水量那样得天独厚的条件，例如缺水最严重的中东，虽说波斯湾水体有二十几万亿方，但查看整个印度洋没有几条水量丰富的河流流入，只能考虑从流入大西洋的亚马逊河、刚果河等河流跨洋调配，而且即使将亚马逊河水量全部注入封堵后的波斯湾，也需要三年才能注满；可以慰藉的是死海这一天然蓄水湖经过改造可以蓄积四、五千亿方淡水，足够以色列、巴勒斯坦等中东地区国家之用水；而很多国家地区连大规模储存淡水的大型湖泊也找不到，只能从建好的海洋调水网络中随用随取。由于不少用水区高差较大，如环绕波斯湾的伊朗高原、阿拉伯高原，需配套发展清洁能源提水，例如澳大利亚、环波斯湾、撒哈拉一带国家可发展光伏产业获取提水电能，处于西风带国家地区可发展风电提水。具备农林知识的人都不难理解，有了大量淡水，以种植能源草为先导的修复改良技术，几乎所有旱地甚至包括热带沙漠在内都极有被改造为良田的前景。
11、2 海中的位置固定措施：
当然有一个可能的疑问需要解释清楚，因为像石油钻井平台一类构筑物的海中系泊系统造价很高，【系泊技术所仿照的阿基米德桥、张力腿技术，是指系泊平台或其他物体比水轻得多，浮力远大于重力，为阻止其上浮设一重物块（沉块）沉于海底，用拉索一头拉住沉块，一头拉住管道，就像平日用重物固定氢气球一样】，当海水较浅时可以使用钢索系泊，随着海水深度增加钢索越来越重，出现的问题也越来越多，超过一、两千米以上再使用钢索就不合算了，现有技术是使用超高分子模量的高分子材料，其比重与海水接近而强度远超钢材，但价格极其昂贵。
高速管道运输系统的容重被严格设置为与海水相同，从而不需要抵抗自身重力或不均衡的浮力；也可设置桁架结构作为管道的外骨架以固定管道系统柔性外管，使各段管道连成一个受力总体；巨大跨度的桁架可用竹材、木材等制成，特别是竹子材料；其容重调整到与海水相同，价格低廉又只需做简单防腐处理，每隔一定距离与定位用平台连结从而固定高速管道系统位置。由于高速管道运输系统的内管系自行产生流体动力作用自动转弯，对轨道要求低，不像钻井平台那样严格要求纹丝不动，因此外管可以是柔性的，张力腿平台可以是简单、柔性的单点系泊。主张采用强度高、比重轻、廉价易取得的竹木材料，尤其是竹子，顺纹抗压强度较高每平方厘米达800公斤，相当于八千米海底压力强度，其顺纹抗拉强度甚至超过了一级钢材而比重在高压下与海水相近，为避开竹材各向异性（其他各向强度较弱）特点，可结合竹集成材技术、竹胶合板技术等对精制竹铣片等的排列、组合、胶合方式精心选择从而设计出可抵抗深水压力的新型竹缆绳、竹拉杆或竹木、竹塑胶合材料等，其外敷胶水甚至就用现有的酚醛树脂或环氧树脂就可满足要求，现有竹胶合板已基本上各向同性，抗压、抗拉强度已达到150兆帕，经过特别改进后在四千米以内海深环境工作应该不会有什么大的问题。这样系泊系统造价减为原来的十分之一到数十分之一，若按每公里一万吨拉力，造价约三千万元。连同高速管道每公里造价控制在一个亿以内。
同样这一系统兼具货运功能，年运货能力轻易突破达百亿吨以上，克服了船运速度慢、受气候影响大的缺陷，可逐步取代世界远洋轮船货运；生产、生活资料可以很方便地配送到遥远海域，现有大尺寸压力容器价格不断降低，可用于设计建造水下悬浮建筑，这样海面下的悬浮居住系统（城市）可大量建成，如果海水深度不大，例如数十米到两、三百米，可采用张力腿技术定位，如下图所示意：
但广阔大洋中大部分水深在数千米，如果海水深度增加，上述张力腿体系对于需要大规模推广的海洋设施来说造价仍然昂贵，用于重要的超高速管道系统及悬浮海底城市或者可不计成本，但用于普通的大量建造的海洋牧场设施则不应采用这类昂贵的系泊结构，否则成本居高不下使海洋牧场发展受阻；所以我们主张张力腿系统仅少量用于辅助定位，一般大量采用的是如下图所示意的定位系统：
由于海平面表层及附近（0-5米水深）水况复杂，洋流速度往往达到每秒两米以上，水能丰富，因此布置海流或海浪发电系统，但发电系统可以很容易设置随时转为推进器状态，在接到指令后可向指定方向运动；水面下布置自带推进系统的海洋牧场网箱或悬浮房屋、城市，在风浪小的地区可布置在水下五米到十几米左右以便使养殖网箱接受阳光，大浪区则布置到波浪影响小的深度如五十米以下；在水下五十米到一百米以下海水基本上可视为静止状态，此处布置带有可启闭封板的巨型水箱结构用于定位，水箱尺寸巨大，例如200米×100米×5米，围合水体达十万吨，这样一个巨大静止质量通过拉索与海浪发电系统及网箱系统连接，足以提供定位所需拉力。
当然随着时间推移巨大水箱结构也还是会逐渐有一个与海流方向相同的速度，虽然很小，但也会产生位移，当其达到一定限定值时，打开可启闭封板，里面有一定速度的水流被放出，而打开封板后水箱结构就是上下两层板而已，在水中质量、迎流面积很小因而阻力极小，此时包括发电系统按指令处于推进状态及推进姿势，将巨型水箱结构及海浪发电系统、网箱系统拉回原处，当放下可启闭封板时又是静止的巨大水箱结构，如此周而复始；这样就很轻易解决了海洋中各类设施的定位问题。
包括海洋中的高速管道运输系统两侧均可布置大量此类巨型水箱结构抵消大部分海流冲击荷载，特别重要的管道系统也可自设动力定位装置进行微调抵御所有不均衡荷载，保证严格的位移限定；尤其超高速管道运输系统，例如前面所述速度达到三马赫的高速气浮管道列车，定位要求严格，也只有海洋中才没有转弯半径的限定，转弯半径数千公里不管南大洋还是大西洋、印度洋、太平洋均可满足这一要求，海洋沿岸特设“港口”货物均可超高速到达，速度远超空运而费用却远低于船运，海运业将重新定位。
11、3 海洋波浪能开发及远距离能量输送、设施养殖业：
按世界能源组织统计现有技术可利用的波浪能约二十五亿千瓦，但这是指靠近岸边的海区，因为现有波浪发电技术仍按陆地思路来设想，要抵抗海面暴风等恶劣海况，通过大量复杂机构收集密度较低而分散的能流，再通过复杂机构将其转为电能，并调整电压通过昂贵的海底电缆送往陆地，每一个环节都造成巨大成本增加，而且远海机械维护等都很不方便，这就造成波浪能发电成本居高不下而难以推广，而且现有技术也未考虑到深海区建立水下操作基地。
11、3、1 廉价海洋波浪能发电系统
开发海洋能源我们主张用一种能把微小能量收集并集中起来的集、蓄能发电系统：以大量较小的风、水轮转子或其它装置作为能量捕获器，通过活塞泵、柱塞泵或其他液压泵等简单而不易出故障的转化装置将风能、海流能、波浪能等能流密度较低而分散的机械能转化为集中的液压能，把低势位蓄水箱的水通过管网加压并储存在高势位蓄水箱，集中地接入一到数个水轮发电机产生稳定的电能；而风轮、叶轮较小且距离较近的话，与之连接的管网的管道兼做支撑桁架结构的杆件，形成稳定、廉价的系统，省却了大部分变速齿轮箱、蓄电池、逆变器等的系统单位造价比现有风力、波浪发电系统等将成倍降低，例如海洋中波浪能发电降到每千瓦两千元以下。
而且发电系统设计成可以在海面上升降的，巨大暴风来临时可以潜入水下，不必设计得非常坚固抵抗恶劣海况，从而降低成本。对于西风带的波浪较大的区域主张采用多道防波堤式的受能器，受能器可选择在水下就可感受压力变化而转化压力能（波浪能）为机械能的装置而不必升上海面抵抗波浪拍击，例如第一道受能装置设在海面下十米处，利用气袋感受压力变化而驱动气流相应转化能流，吸收波浪能后浪涌有所减少，再设第二道受能机构吸收能量，以此类推，波浪能逐渐被吸收直到风平浪静，可以布设养殖网箱为止；所有发电系统都用廉价的竹木桁架连在一起，与未来研发出的竹木缆绳连接。对于热带、温带海洋由于波浪很小，可布置在水下两米到五米左右以便使养殖网箱接受阳光，在波浪发电系统吸收能量后海面趋于平稳，网箱上部铺设透明薄膜，既能透过阳光又阻止上部高温海水侵入，而从深层抽取冰冷海水与表层高温海水混合为预设温度，例如海带最佳生长温度的5到12度之间，并进行自动化无人值守设计。
11、3、2 海洋波浪能及热能的远距离输送
西风带波浪能潜力巨大，尤其南极附近的南冰洋，每平方公里二十万千瓦以上，这些电能不能输往陆地，还是与开发南极风电一样的新思路：就地消纳发展新的产业。
而且在南极冰山被分割运往陆地消费后，南大洋不再有低温冰山降低海水温度，海水温度将增高，而南大洋哪怕水温增加一度，其中包含抗冻基因的生物量将成倍增加，利于大规模设施养殖业发展。而经过南大洋的各类高速管道运输系统也往往带来热带、温带的热量，例如海洋中的高速气浮管道列车系统其管道外侧部分可设为两公里宽，十米厚，当平均速度为每秒40米时流量达80万方每秒，是亚马孙河流量的四倍，调运亚马孙河的管道也不需这么大，其余部分可抽调热带高温海水运往南大洋，并设类似于涡轮增压设备回收能量交换南大洋的冰冷海水，这样的人造“墨西哥湾暖流”将使南大洋水温及周边陆地气温大幅度上升，当然这些人造暖流必须严格控制在低纬度地区，尤其注意避免造成南极冰原的融化。而在日本北部及库页岛包括朝鲜、中国东北这一类地区，温暖的热带海水将大幅度提高其夏秋季尤其冬季气温。
11、4：建立海洋牧场发展种养殖业的设想
现有深海养殖工船与船舶相似，而船舶为了抵抗海面恶劣气候而建造费用巨大，因此发展阻力巨大，至今没有多少艘外海养殖工船；实际上不难判断如果有条件把养殖笼（浮筏）固定于水下，就可大幅降低造价，也就具备经济可行性。
11、4、1：低浪区水下养殖网箱
广大的热带、温带地区等两亿多平方公里海域，其设施养殖网箱只设一层直接利用天然阳光的巨大海洋牧场，其上设置一层透明薄膜，既可利用海面阳光，又可阻止表层高温不洁净海水进入，而从深海抽取营养丰富的深层冰冷海水混合冷却表层海水温度，使其达到最佳养殖温度。网箱下部数十米设置巨型水箱结构用于固定位置，上部设置波浪能发电及消波设备，养殖网箱也都用廉价的竹木桁架连成整体增强抗风浪能力，平时布置在离海面五米到十米左右避开波浪影响，并可在大风大浪来临时下沉到海面下五十到一百米躲避巨浪。
也可在可利用阳光的表层养殖海藻，下部则养殖鲍鱼、海生等海鱼，或利用其他能源为补充（例如波浪能丰富地区输送过来的电力），多层养殖网箱分别饲养海藻类、海鱼类经济动植物。能量来源可以是西风带等处的波浪能，用于给多层网箱系统供电，我们应注意到高速管道运输系统中对在其中高速运行的内管系统的阻力及能量损耗极小，若增加减阻膜片数目则哪怕运行上千公里用于维持内管速度的能耗不到总能量的千分之五（计算过程略），不但低于石油管道输送能耗（1%左右），甚至远低于高压电输送的电能损耗，因此它可兼作能量转输系统，相当于一个巨大的引流发电管道，在西风带巨浪区利用能量收集设备把波浪能转化为液压能（不发电），并压入管道系统内，使内管及所包容的液体（海水或淡水等）速度加快转化为动能，整个系统成为类似于飞轮的动能储能结构，到达目的地后释放内管中的高速水流并导入相应的低水头发电设备中发电。
其经济测算（单层网箱）就是每亩约五～十万元（含LED补光灯等电气设施及其上的海浪发电及消波系统、深海水抽取系统、定位用的巨型水箱结构等），海藻养殖层之下更可结合鲍鱼、海参等海鲜养殖；简单测算后可发现回收期很短，以每亩年产干海带四吨计算，两、三年内收回投资。
当然，每一个海洋农牧场附近都必须有高速管道输送系统及沿此系统布设的水下悬浮城市，如同陆地开发必须修建公路一样，这些基础设施连同海产品的收集运输设备都另行计入公共开发费用。
而近两亿平方公里海域即使按单层网箱每亩三吨干物质其海藻生产潜力高达近万亿吨，或按料肉比1：30也相当于三百亿吨鲍鱼肉类，远超当今粮食产量（25亿吨）及肉食产量（2亿吨）的数十、上百倍，也足以满足未来数百年内人类粮食及能源生产需要。
11、4、2：巨浪区水下养殖业
养殖网箱设于水下数十米或一、两百米处躲避风浪，采用植物生长灯提供光源照明，按海藻最佳生长光照1000流明亮度设计每平方分配LED灯光功率15瓦；沿着张力腿布设管道抽取营养丰富的深层海水，深层海水温度为1到4度，是海带等冷水性海藻较好的生长温度；1000米以下的海水营养盐丰富，可免去施肥作业；还可使用通过高速管道运来的纯二氧化碳（钢瓶装干冰、液体二氧化碳或其他诸如碳酸氢钠等化合物形式），这些二氧化碳就是通过我们现在正在热议的碳收集技术收集而来，不同的是现在的专家主张将其埋入海底或地下实现碳封存，而我们主张作为气肥用于海洋养殖转化为粮食、燃料等碳水化合物储存，当海带、海藻养殖业发展起来后，二氧化碳需求将极为旺盛，随着二氧化碳市场收购价格不断上涨，可以预见碳收集产业自然会迅速发展。
西风带波浪能每平方公里蕴藏量不低于二十万千瓦，以每公里获取十万千瓦波浪能电力计，可提供666.7万平方米（即一万亩）养殖面积的光源用电，或者一平方公里收集的电能可保证相当于近七平方公里的养殖面积，由于采用人工照明，因此可以采取多层养殖的方法，这与陆地农作物有点区别。当然，为巡视、自动化操作方便，没必要整个海域满铺六、七层养殖筏、养殖网箱，可沿着高速管道两侧各铺一百米左右，共铺设三十多层，每隔一米一层，或者说是宽两百米、高三十多米共三十五层网格的立体养殖网箱，并进行自动化设计。同样由于在南大洋的冰冷海水中所需的主要是热能，因此其他场合无法利用的如高放核废料也可利用的最佳能源补给：每吨核废料放热功率13千瓦左右，可保证相当数量网箱的能源供给，核废料只需简单固化，做好安全防盗措施即可，而且几乎是永久性的能源，并解决令人头疼的核废料存放问题；不过由于核废料数量有限，能使用这一补充供能方式的养殖网箱数量仅占极少一部分。
由于二十四小时不间断光照、深层海水营养丰富、二氧化碳气肥充足，可以判断亩产将远远超过现有的一吨干海带，有望亩产两、三吨，优良品种更高，即每公里每年可获得干海带三万吨，若建成自亚马逊河口至波斯湾的管道网络，其中经过西风带的约一万公里，年产干海带三亿吨；初步统计，光是西风带有此条件的区域可建三千万平方公里（前景），也就是说远景来说大浪区海洋中有可能达到每年九千亿吨海带的固碳能力。大量海带、海藻可以作为海参、鲍鱼饲料结合海鱼养殖等这里不做讨论，这些海带、海藻可以作为粮食，也可制取甲烷、生物乙醇作为能源，更可以运往南极这个巨大的天然冷库储存（按每平方公里储存一百万吨至少可储存十万亿吨），以备灾年作为粮食、能源储备，也等于封存了大量二氧化碳。不为人们注意的是，大量海带等海藻运往陆地消费时，它从海中所吸收的磷、钾等元素也被带往陆地，完成磷循环缺失的弥补，并减少乃至取代化肥产业。
经济测算：养殖网箱每亩约五万元（含LED补光灯等电气设施），每公里一万亩约五个亿，波浪能发电约一亿元，高速管道系统每公里约一个亿，连同深海定位水箱结构、水泵、海底城市等每公里造价共计约十亿元，投资非常巨大，因此应综合开发，单纯发展海洋牧场或海底管道货运、调水等投资回收期很长,但一旦收回投资，其后每年都会带来巨额收益。这与一百多年前各国政府面对当时的新鲜事物且同样投资巨大的铁路、公路等是一样的问题，而第一次、第二次工业革命最主要的固定资产投资就是火车、汽车、轮船、飞机发展所需铁路、公路、港口、桥梁等的建设带来了延续至今的经济繁荣。
当然也许有人会觉得不如将西风带尤其南大洋的波浪能应该借助高速管道运输系统转输到其他地区发电，例如将这些电能输送到热带、温带海洋，用于给转移到该地的多层网箱系统供电，既能利用波浪能又可避开南大洋恶劣养殖环境，到底哪种开发方案更实际，有待于实践中进一步讨论和验证。
11、5：碳物质封存与空气中二氧化碳含量减少
解决南极运输不能只靠可在暴风中起降的高速飞艇或破冰船舶，可设高速悬浮管道运输系统从阿根廷南端入海，在彻底解决南极冰山问题前为避开该区域夏季经常出现的大型漂流冰山可设于德雷克里海峡一千米深处，千米深度再遭遇大型冰山的几率就足够小了，穿越海峡后在南极半岛西侧登陆，极地东风作用下漂流冰山都被挡在南极半岛东侧；利用高速管道运输系统的巨大运能运输进出南极内陆的物资。当运往南极的海藻之类碳水化合物或二氧化碳封存量达到六千亿吨时（仅相当于一般海洋当年海藻产量），大气中的二氧化碳就会恢复到工业革命前的水平；如果海带、海藻产业迅速发展，作为能源、粮食储存的产量远大于现有现有能源消耗量的话，甚至可以照常使用化石燃料而不用担心空气中二氧化碳含量的增加；不过我们主张立即封存化石燃料，这些化石能源应用在将来出现不可预测的灾难时全人类救急度过难关时所需。
11、6：海洋中的水下飘浮城市的建立
占地球面积三分之二的海洋目前却无人居住，因为海面不时有风暴等各种恶劣海况，只有造价昂贵的巨型船只才能在风暴中勉强生存下来，而且缺乏淡水、能源等生存物资，靠船舶运输速度极慢，不能满足维持一个城市所需，因此大家宁可设想移居外星球也无法想象大规模移往海中居住，正因为这一瓶颈，所以在科学家们描述下的海洋开发前景诱人，却一直未有大的进展。
然而在海洋中的高速管道运输网络的建立却将突破这些瓶颈的限制，在海平面三十米以下就已经基本上避开了海面暴风雨等恶劣海况的影响，我们设想可潜入水下的房屋群在风暴来到前几个小时下潜并临时定位于水下五十到一百米处，要抵抗深水压力的房屋最好是圆筒结构，充分利用材料的抗压性能，实际上陆地上的大型城市下水管也是按这样的压力设计的，四米直径每米造价大约两千元到四千元，也就是说压力容器或管道式的海中悬浮居住系统的造价甚至远低于陆地房屋的造价，因为水中悬浮房屋不需要抗震，因此更廉价、更易于成批建造。
水下房屋群设计为容重略低于水，例如浮力与重力的比例为10:9，靠拉索与定位平台（张力腿平台等））相连固定于水下，在风暴较少的区域，平时房屋可升出海面，工作生活与水上人家没有什么大的区别，只是在暴风来临时再通过张力腿平台拉索收紧张拉潜入水下五十米以下以躲避风浪袭击，通过通风系统从海面收集空气或使用生产的氧气。至于交通，可使用高效流体减阻技术设计出来的高速太阳能飞艇、高速潜艇等，也可部分使用船舶。请注意作为交通骨干网络的是时速数千公里的高速气浮管道列车系统，其交通便利超过飞机航线。
请注意这一海洋生态系统在海平面以下数十乃至上百米深处，对表层海水来说是相对封闭的，也就是相对独立的，不受大气层中各类灾害的影响，与南极冰下城市、天空漂浮城市一样有“末日避难所”的功能。
第十二章 技术发明进步是人类社会发展的决定性因素
数亿年前出现原始生命物质开始，经过漫长数亿年岁月的演变，从细胞出现到多细胞生物，再到植物、动物一直到高等动物出现，其实动物胚胎发育过程就浓缩了从单细胞到高等动物进化的最主要的过程，目前我们知道这一过程贯穿遗传与变异的各种规律，不过我想要提出异议的是：变异不应简单理解为基因随机突变，经过常年进化生物体内内环境非常平稳，甚至连体温都基本恒定（如人体温度基本在37度左右），而遗传物质也非常稳定，不大可能稍有异常就导致偶然随机产生难以预知后果的突兀变异，现代生化学揭示了细胞构造的高度精密和复杂，在高等生命形式中所见到的高度复杂的水平，绝不可能是来自“自然选择”突变的偶然性，基因变化应该有自己多年演变形成的的固定规则或流程，包括基因如何判断和应对环境因素变化及基因变化后的检查、验证、判别、修复、记忆等非智能程序，而生命的复杂性更表明物种的进化规则和程序类似于严密的人工智能设计。只是目前我们对此知之甚少，而这也是我们着重要弄清楚的问题；遗传学家都知道，即使经过历次科技革命的现代工业，细胞活动相对于人类的现代工业技术来说仍然是一个技术超前设计高度复杂精密的微型生化工厂，更不用说重中之重的基因变化，怎么可能是随机、随意的呢？就像偶然碰到钢琴发出一个美妙的音符可能是碰巧所为，但现在钢琴弹奏出一首世界名曲当然就不是碰巧所能解释的了。
细胞是组成高等生物尤其动物的基本结构，但细胞经过漫长岁月进化后寿命不断提高，有的植物达到数千年而动物达到数百乃至上千年，但直至目前还是摆脱不了死亡结局，为延续种群唯有采用生殖方式，使遗传物质代代相传，体现在动物身上就是以血缘为纽带延续种群，生殖方式不断进化，众所周知人类这一高等动物是异性胎生；实际上动物乃至原始人类不仅依靠血缘纽带延续种族生存，其群居猎食劳动等社会活动的组织也主要以血缘为纽带，不难理解也只能以亲缘关系为纽带；包括原始社会氏族、部落形成，及后来进而发展到民族形成、政权及民族国家雏形等，都主要是以血缘为纽带来构建的；而试图避开狭隘血缘的后世各类宗教、诸子百家治国学派等虽然主张平等博爱、天下为公，但都下意识的保留了家庭、父子、兄弟、夫妻、婚姻、继承等概念，因为在人类寿命有限的现实中已无法摆脱这一纽带。
从猿人进化到人只是数百万年的事情，尤其人类文明社会构建是近一万年甚至五、六千年来的事情，那为什么恐龙等动物进化了数亿年，是人类进化时间的很多倍乃至上百倍，却未能进化出高等智慧动物构建文明社会走向灭种而人类只用了一万年便建立起灿烂文明？根据恩格斯观点，是劳动创造了人，而恩格斯强调劳动是指猿人制造和使用劳动工具导致猿人脱颖而出；其实我们仔细整理一下从猿人到人类文明社会构建的历史，就会发现人类社会历史实际上是一个漫长的技术发明史，技术和发明是人类社会发展的主要标志，也是猿从动物界脱颖而出进化到人的决定性因素；猿人摸索了几百万年直到“匠人”、“能人”阶段才发明了第一个粗糙的石器工具“手斧”，标志着进入旧石器时代；在数百万年的漫长岁月里工具的发明与改进都非常缓慢，虽然木制鱼钩、弓箭、绑有燧石的投矛等发明使智人能够获取鱼类、大型动物为食，但食物主要还是靠女性采集为主，女人的生产量远高于男人，基本上是女人养活全族的时代，男人最大的工作是保护部落，经济上女性占主导地位，因此血缘纽带大都以母系为主，即母系社会；火的使用使人节省了茹毛饮血消化食物的大量时间，驯化动物利用兽力，因为它能节省大量人力劳动，随着文字、筑巢、畜牧、织布、制陶等技术逐渐发明和推广，文明形成的要素逐渐齐备；古老种植业（或农业）的发明使智人成为定居农民，随着社会生产力的发展和男子在生产部门中突出地位的出现，原来男女在氏族中的地位发生重大变化，男子开始占据主导地位。与此同时，婚姻由对偶婚向一夫多妻制过渡，父权制随家庭出现而产生，财产按照父系继承，世系随父系计算。父系氏族制形成后，私有制萌芽、产生。由此进一步导致原始社会解体，民族、国家开始产生。进入新石器时代，各类新技术发明大幅提高生产力水平，农业的发明使对土地的争夺代替自然界威胁成为了人类进化的主要动力，进一步推动人类社会组织从母系氏族公社形式经过一系列诸如“服役婚”“产翁制”等过渡形式转化为父系氏族公社形式。直到冶金术发明，青铜工具大量使用使生产力进一步跃升，剩余财物出现，于是战争中的俘虏、罪囚等不再被杀死而转为奴隶，因为奴隶比兽力、工具的改进更能带来人力的节省，对追求不劳而获的奴隶主来说争夺奴隶进行奴役和剥削是达到这一目标最好的方式，当时可没有人工智能、机器人能代替人或奴役的了；随着财产增加，财产继承功能等被赋予作为社会基本单位的家庭，血缘纯洁重要性突出，于是婚姻制度、性禁忌和相关道德法规开始凸显，通过原始宗教、法律等上层建筑进一步强化。
由上述事例可见，每一个重要的技术发明都带来人类社会形态、意识形态、制度的改变，大致青铜器对应着奴隶制，铁器对应封建帝制，直到工业革命的几个标志性发明带领人类进入现代社会；血缘价值纽带和技术发明的发展是构建古代人类社会的两条主线，其他各类上层建筑诸如私有制、法律、宗教信仰等都是这两条藤上所结下的果，而且一直延续下来并带进现代社会。
虽然理论上大家都承认生产力决定生产关系、上层建筑，但在古代关键科技发展更新非常缓慢，往往需要数百年乃至上千年时间，这一段时间内能理顺生产关系的只能是管理制度等上层建筑，也就是说当科技无法突破时模式设计、法律规则等上层建筑内容开始发挥主要作用，所以大家的注意力都集中在英雄创造历史观念，当然也有针对性提出人民创造历史的——劳动的主体是群众；统治者趋向于墨守陈规维持现有秩序，例如在东方的中国“闭关锁国”、“祖宗之法不可变”之类观念根深蒂固，而对于科技发展反而视为“奇技淫巧”，科技发明进步真正的潜移默化等作用被忽视，正是科技进步的推动，促使文明规则不断建立和完善、巩固，而蒙昧时期带来的丛林法则不断废除，所以科技进步才是决定人类历史走向的那双看不见的幕后巨手；其实哪怕到今天经历三次工业革命巨大飞跃后，人们期盼新一轮工业革命也主要寄希望于新的技术突破会拯救经济危机，带来持续的经济繁荣，我们只看到了工业革命促进经济繁荣，看到了工业革命使国力强盛乃至作为策源地先后成就了几个超级大国，但是忽略了科技进步尤其工业革命、科技革命标志着生产力的巨大飞跃，是促进生产关系、各类上层建筑特别是政治制度彻底变革的巨大动力，而不是恰好相反。
