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Chapter 8: THE DESIGNED WORLD
第8章：設計された世界
AGRICULTURE ............................ 農業
MATERIALS AND MANUFACTURING ...... 材料と製造
ENERGY SOURCES AND USE ..エネルギー供給と利用
COMMUNICATION ............ コミュニケーション
INFORMATION PROCESSING ............. 情報処理
HEALTH TECHNOLOGY .................. 医療技術ENERGY SOURCES AND USE
エネルギー供給と利用Energy Sources エネルギー供給
Industry, transportation, urban development, agriculture, and most other human activities are closely tied to the amount and kind of energy available. Energy is required for technological processes: taking apart, putting together, moving around, communicating, and getting raw materials, and then working them and recycling them.
工業・輸送・都市開発・農業など大半の人間の活動は、利用可能なエネルギーの量と種類に拘束されている。エネルギーは、分解・結合・輸送・通信・原材料調達・加工・リサイクルのようなテクノロジープロセスに必要である。
Different sources of energy and ways of using them have different costs, implications, and risks. Some of the resources -- direct sunlight, wind, and water -- will continue to be available indefinitely. Plant fuels -- wood and grasses -- are self renewing, but only at a limited rate and only if we plant as much as we harvest. Fuels already accumulated in the earth -- coal, oil and natural gas, and uranium -- will become more difficult to obtain as the most readily available sources run out. When scarcity threatens, new technology may make it possible to use the remaining sources better by digging deeper, processing lower concentration ores, or mining the ocean bed. Just when they will run out completely, however, is difficult to predict. The ultimate limit may be prohibitive cost rather than complete disappearance -- a question of when the energy required to obtain the resources becomes greater than the energy those resources will provide.
エネルギー供給源や利用方法の違いにより、費用・影響・リスクが異なる。太陽光や風力や水力のようなエネルギー供給源だと、無限に利用継続可能である。木や草のような植物燃料は自己補充できるが、その補充率は限定されており、それ以上に収穫しないことが条件となる。石炭・石油・天然ガス・ウランのように地球によって濃縮済みの燃料は、採掘が容易なところが尽きると、次第に採掘が困難になっていく。資源が不足しそうになると、新たなテクノロジーでより深く採掘するか、より低い濃縮度の鉱石を利用するか、海底を採掘することで、うまく残された資源を利用できるようになるかもしれない。いつ資源が完全に枯渇するかを予測することは困難である。最終的な限界は、完全な資源の消滅ではなく、負担不可能な費用によって決まるかもしれない。すなわち、エネルギー供給源の採掘に要するエネルギーが、採掘量を上回るときである。
Sunlight is the ultimate source of most of the energy we use. It becomes available to us in several ways: The energy of sunlight is captured directly in plants, and it heats the air, land, and water to cause wind and rain. But the flux of energy is fairly weak, and large collection systems are necessary to concentrate energy for most technological uses: Hydroelectric energy technology uses rainwater concentrated in rivers by runoff from vast land areas; windmills use the flow of air produced by the heating of large land and ocean surfaces; and electricity generated from wind power and directly from sunlight falling on light-sensitive surfaces requires very large collection systems. Small-scale energy production for household use can be achieved in part by using windmills and direct solar heating, but cost-efficient technology for the large-scale use of windmills and solar heating has not yet been developed.
太陽光は我々が利用するエネルギーの大半の最終的な源である。太陽光は幾つかの形で利用可能となる。太陽光エネルギーは直接的に植物に獲得される。また、大気・陸地・水を暖めて、風を起こし、雨を降らせる。しかし、エネルギー流量が非常に弱いので、テクノロジーで利用するために、エネルギーを集約する巨大なシステムが必要となる。水力発電は広大な陸地から河川に流れ込んだ雨水を使う。風車は広大な陸地と海面が暖められてできる風の流れを使う。風力発電と太陽光発電は巨大な集積システムを必要とする。家庭の需要をまかなう小規模なエネルギー供給システムは、風車および太陽熱の利用という形で実現可能である。しかし、風力および太陽熱の経済効率の高い大規模利用テクノロジーは開発されていない。
For much of history, burning wood was the most common source of intense energy for cooking, for heating dwellings, and for running machines. Most of the energy used today is derived from burning fossil fuels, which have stored sunlight energy that plants collected over millions of years. Coal was the most widely used fossil fuel until recently. But in the last century, oil and its associated natural gas have become preferred because of their ease of collection, multiple uses in industry, and ability to be concentrated into a readily portable source of energy for vehicles such as cars, trucks, trains, and airplanes. All burning of fossil fuels, unfortunately, dumps into the atmosphere waste products that may threaten health and life; the mining of coal underground is extremely hazardous to the health and safety of miners, and can leave the earth scarred; and oil spills can endanger marine life. Returning to the burning of wood is not a satisfactory alternative, for that too adds so-called greenhouse gases to the atmosphere; and overcutting trees for fuel depletes the forests needed to maintain healthy ecosystems both locally and worldwide.
歴史の大半では、薪を燃やすことが、調理や住居の暖房や機械を動かすための最も普通のエネルギー供給源だった。今日に利用されるエネルギーの大半は、数百万年以上の時をかけて植物が集積した太陽エネルギーを貯蔵した、化石燃料を燃やすことによって得られている。しかし、前世紀には石油および派生物である天然ガスが好まれるようになった。というのは、容易に採掘できて、工業で多用途に利用でき、自動車やトラックや鉄道や航空機のような乗り物の携帯型エネルギー供給源として集積が容易だからである。残念ながら、あらゆる化石燃料の燃焼は、健康と生命を脅かしかねない気体廃棄物を大量の放出する。地下の石炭採掘は炭鉱労働者の健康と安全にとって非常に危険であり、また地球に傷痕を残しかねない。石油の流出は海洋生物に脅威となりうる。樹木を燃やすという方法に立ち返るとしても、それは満足できる代替案ではない。というのは、いわゆる温室効果ガスを大気中に放出するからである。また燃料のために樹木を切り倒しすぎれば、局所的および全地球的な生態系を健全な維持に必要な森林を減少させてしまう。
But there are other sources of energy. One is the fission of the nuclei of heavy elements, which—compared to the burning of fossil fuels—releases an immense quantity of energy in relation to the mass of material used. In nuclear reactors, the energy generated is used mostly to boil water into steam, which drives electric generators. The required uranium is in large, although ultimately limited, supply. The waste products of fission, however, are highly radioactive and remain so for thousands of years. The technical problem of reasonably safe disposal of these fission products is compounded by public fear of radioactivity and worry about the sabotage of nuclear power plants and the theft of nuclear materials to make weapons. Controlled nuclear fusion reactions are a potentially much greater source of energy, but the technology has not yet proved feasible. Fusion reactions would use fuel materials that are safer in themselves, although there would still be a problem of disposing of worn-out construction materials made radioactive by the process. And as always with new technology, there may be some unanticipated risks.
しかし、他のエネルギー供給源がある。使用した材料の質量で、化石燃料の燃焼よりも、はるかに巨大な量のエネルギーを出す、重元素の核分裂がそのひとつである。原子炉では生成されたエネルギーの大半が水を熱して蒸気にして、発電機を回すのに使われる。必要となるウランの供給量は、最終的には限界があるにせよ、多くある。しかし、核分裂生成物は放射性が高く、幾千年も残留する。一般人の放射能への恐怖と原子力発電所の破壊活動および核兵器をつくるための核物質窃盗へ不安により、これらの核分裂生成物を合理的に安全に処理するテクノロジーの問題は増大する。制御された核融合反応は潜在的には非常に大きなエネルギー供給源だが、まだテクノロジーが実用になるとは証明されていない。核融合反応には、それ自体は安全な燃料材を使用する。しかし、その過程での使用済み建設資材は放射性を持っており、その処理の問題は残る。そして、新たなテクノロジーにつきものの、予期しないリスクがあるかもしれない。Energy Use エネルギー利用
Energy must be distributed from its source to where it is to be used. For much of human history, energy had to be used on site - at the windmill or water mill, or close to the forest. In time, improvement in transportation made it possible for fossil fuels to be burned far from where they were mined, and intensive manufacturing could spread much more widely. In this century, it has been common to use energy sources to generate electricity, which can deliver energy almost instantly along wires far from the source. Electricity, moreover, can conveniently be transformed into and from other kinds of energy.
エネルギーは利用される場所へ配送されなければならない。人間の歴史の大半においては、エネルギーは風車や水車のように、その場で使われたり、森林のすぐ近くで使われたりした。時とともに運輸の発展により、化石燃料を採掘された場所から遠く離れた場所で燃やせるようになり、集約製造は広くどこでも可能になった。20世紀にはエネルギー供給源を発電のために使うことが一般的になった。電気はエネルギーをほぼ瞬間的に送電線を伝わって、エネルギー供給源から遥か彼方へと輸送できる。さらに電力は他のエネルギーに形を変えたり、他のエネルギーからもどしたり便利にできる。
As important as the amount of energy available is its quality: the extent to which it can be concentrated and the convenience with which it can be used. A central factor in technological change has been how hot a fire could be made. The discovery of new fuels, the design of better ovens and furnaces, and the forced delivery of air or pure oxygen have progressively increased the temperature available for firing clay and glass, smelting metal ores, and purifying and working metals. Lasers are a new tool for focusing radiation energy with great intensity and control, and they are being developed for a growing number of applications—from making computer chips and performing eye surgery to communicating by satellite.
利用可能なエネルギー量とともに、その質もまた重要である。すなわち、どこまで集中できるかと、どこまで便利に使えるかである。テクノロジーの変化の中心的要因は、炎の温度を上げる方法だった。新たな燃料の発見と、釜戸や炉のデザインの向上と、空気あるいは純酸素の吹き込みが、次第に、粘土やガラスを焼いたり、鉱石を溶解したり、金属を精錬したりする炎の温度を高めてきた。レーザーは強度を大きく強め、微細な制御を可能とする、放射エネルギーを集中させる新たな道具である。これはコンピュータチップの製造や眼科手術から通信衛星まで、幅広い用途のために発展している。
During any useful transformation of energy from one form to another, there is inevitably some dissipation of energy into the environment. Except for the energy bound in the structure of manufactured materials, most of our uses of energy result in all of it eventually dissipating away, slightly warming the environment and ultimately radiating into space. In this practical sense, energy gets "used up," even though it is still around somewhere.
エネルギーの形態を転換するどんな方法であっても、エネルギーの環境への散逸はわずかながら不可避である。製造された物に結びつけられたエネルギーを除き、我々が使うエネルギーの大半は最終的には散逸し、すこし環境を暖め、最終的には宇宙空間に放出される。これは、実質的な意味では、たとえ身の回りに残っているとしても、エネルギーは使い果たされたと言える。
People have invented ingenious ways of deliberately bringing about energy transformations that are useful to them. These ways range from the simple acts of throwing rocks (which transforms biochemical energy into motion) and starting fires (chemical energy into heat and light), to using such complex devices as steam engines (heat energy into motion), electric generators (motion into electrical energy), nuclear fission reactors (nuclear energy into heat), and solar converters (radiation energy into electrical energy). In the operation of these devices, as in all phenomena, the useful energy output—that is, what is available for further change—is always less than the energy input, with the difference usually appearing as heat. One goal in the design of such devices is to make them as efficient as possible—that is, to maximize the useful output for a given input.
人間たちは意図的に自分たちに有用な形にエネルギーを転換する巧妙な方法を発明してきた。それらには単に石を投げること（生化学エネルギーを運動に）から、火をつける（化学エネルギーを熱と光に）、蒸気機関のような複雑な仕掛けを使う（熱エネルギーを運動に）、発電機（運動を電力に）、核分裂炉（核エネルギーを熱に）、そして太陽電池（放射エネルギーを電力に）まである。これらのエネルギー転換機器の運転において、使用可能な出力エネルギーすなわち、さらに転換可能な形のエネルギーは、常に入力エネルギーよりも少ない。その差分は熱の形で放出される。そのような機器デザインの到達点は、可能な限り効率を高めること、すなわち与えられた入力に対して、出力を最大化することである。
Consistent with the general differences in the global distribution of wealth and development, energy is used at highly unequal rates in different parts of the world. Industrialized nations use tremendous amounts of energy for chemical and mechanical processes in factories, creating synthetic materials, producing fertilizer for agriculture, powering industrial and personal transportation, heating and cooling buildings, lighting, and communications. The demand for energy at a still greater rate is likely as the world's population grows and more nations industrialize. Along with large-scale use, there is large-scale waste (for example, vehicles with more power than their function warrants and buildings insufficiently insulated against heat transfer). But other factors, especially an increase in the efficiency of energy use, can help reduce the demand for additional energy.
富と成長の世界的な分布の偏りに一致して、エネルギーは世界の地域間で偏って使われる。先進工業国は工場での化学プロセスと機械プロセスで相当量のエネルギーを使って、合成材料を製造し、農業用肥料を生産し、公共および個人の輸送機関や、ビルの冷暖房や照明や通信の原動力となる。世界人口が増加し、より多くの国が工業化することにより、エネルギー需要の増加率はさらに大きくなりそうである。大規模なエネルギー利用には、大規模な無駄（たとえば、燃費の悪い自動車や断熱が不十分なビルなど）が伴う。しかし、他の要素、特にエネルギー利用効率の上昇は、成長に伴うエネルギー需要の増大を抑制できる。
Depletion of energy sources can be slowed by both technical and social means. Technical means include maximizing the usefulness that we realize from a given input of energy by means of good design of the transformation device, by means of insulation where we want to restrict heat flow (for example, insulating hot-water tanks), or by doing something with the heat as it leaks out. Social means include government, which may restrict low-priority uses of energy or may establish requirements for efficiency (such as in automobile engines) or for insulation (as in house construction). Individuals also may make energy efficiency a consideration in their own choice and use of technology (for example, turning out lights and driving high-efficiency cars)—either to conserve energy as a matter of principle or to reduce their personal long-term expenses. As always, there are trade-offs. For example, better-insulated houses stay warmer in winter and cooler in summer, but restrict ventilation and thus may increase the indoor accumulation of pollutants.
エネルギー供給源の枯渇はテクノロジーおよび社会的手段で先送りできる。テクノロジー手段には、エネルギー転換効率の優れたデザインや、魔法瓶のような断熱や、漏れた熱で何かをすることなどによって入力エネルギーの利用効率を最大化することがある。社会的手段には、政府による、優先度の低いエネルギー利用の制限や、自動車エンジンのような効率あるいは家屋建設における断熱性に対する規制の確立などがある。原則の問題あるいは長期的な個人の支出の削減のために、照明を消したり、経済効率の高い自動車を使ったりするなど、個人も自らの選択とテクノロジーの利用を考慮して、エネルギー効率を上げられるかもしれない。そこには、いつものようにトレードオフの関係がある。たとえば、効率よく断熱された家屋は冬暖かく夏涼しいが、換気を制限しているために汚染物質の屋内蓄積を増加させるかもしれない。
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SFAAの翻訳プロジェクトにご協力いただき、どうもありがとうございます。
Kumicitさんが先陣を切って下さったおかげで、わずか3日にして既に全体の1割をカバーすることができました。
この分なら1月前後で翻訳が完了しそうです。
これからもどうぞよろしくお願いいたします。