Ebook Thế Giới Vật Liệu

Tóm tắt & Review (Đánh Giá) sách Thế Giới Vật Liệu của tác giả ED Conway & Niigata (dịch).

Đây là bản dịch tự động bằng AI của thành viên Niigata.

Tôi đang đứng trên bờ vực thẳm nhìn xuống cái hố sâu nhất mà tôi từng thấy. Ở phía dưới là một nhóm người đội mũ cứng, hoặc ít nhất là tôi được kể như vậy; chúng ở quá xa để có thể nhận ra bằng mắt thường. Trên mặt đất gần họ có hàng trăm pound chất nổ mạnh. Tôi được thông báo rằng điều này là đủ để phá hủy một khu phố.

Trước mặt tôi là một tấm bảng kim loại có hai nút bấm, bên cạnh tôi là một người đàn ông cầm bộ đàm. Chúng tôi đang lắng nghe trong phòng điều khiển nơi có người đang đếm ngược. Tôi đã được yêu cầu nhấn đồng thời hai nút khi đồng hồ đếm ngược về 0. Điện tích từ ngòi nổ sẽ mất một tích tắc để chạm tới đáy hố, lúc đó một hình vuông có kích thước bằng sân bóng đá trên đất Nevada sẽ bốc hơi trước mắt chúng ta.

“Trước tiên, bạn sẽ cảm nhận được sóng xung kích,” người đàn ông đeo bộ đàm nói. ‘Sau đó, bạn sẽ thấy trái đất bay lên, sau đó bạn sẽ nghe thấy tiếng nổ. Theo thứ tự đó. Thật kì lạ.’

Tôi đã không đi vào vùng sa mạc cao để kích nổ bom; Tôi đã đến vì một bảng tính. Vài tháng trước đó, khi xem xét số liệu thống kê thương mại của Anh, tôi đã nhận thấy một điều kỳ lạ: dòng vàng chảy vào đã làm sai lệch các số liệu, và do đó làm sai lệch bức tranh của chúng ta về nền kinh tế quốc gia. Hóa ra, vàng đã nhanh chóng vượt qua ô tô và dược phẩm để trở thành mặt hàng xuất khẩu lớn nhất của Vương quốc Anh. Do Anh không có ngành khai thác vàng nên điều này thật khó hiểu. Làm thế nào một quốc gia không có trữ lượng vàng đáng kể có thể trở thành một trong những quốc gia sản xuất vàng lớn nhất? Theo những gì tôi có thể hiểu, một phần câu trả lời là phần lớn vàng vật chất của thế giới đi qua London trên đường đi đến một nơi khác. Để giải câu đố, tôi đã đi đến nơi thực sự khai thác kim loại quý, để lập biểu đồ hành trình của vàng từ lòng đất đến nhà máy lọc dầu và sau đó, dưới dạng các thanh thỏi, vòng quanh thế giới. Nhưng khi chúng tôi bắt đầu quay phim, tôi chợt nhận ra rằng có một câu chuyện thậm chí còn hấp dẫn hơn để kể, một câu chuyện nói lên khá nhiều điều về mối quan hệ của loài người với thế giới.

Phải mất vài tháng nhà sản xuất của tôi mới thuyết phục được công ty khai thác được đề cập, Barrick Gold Corporation, mở cửa và mất vài ngày để đến đó từ London. Mỏ Cortez không phải là nơi bạn vô tình gặp phải. Trong trường hợp của chúng tôi, phải mất hai chuyến bay và bốn giờ lái xe về phía tây qua vùng đồng bằng muối của Utah, sau đó là một chuyến hành trình kéo dài hai giờ bằng ô tô khác với sự hướng dẫn của Barrick. Có một con đường cao tốc, hầu như vắng tanh ngoại trừ thỉnh thoảng có xe tải hạng nặng chạy qua, rồi một con đường sa mạc dài, rồi một con đường đất uốn lượn vào một thung lũng dài khô cằn không có người ở. Đất nước cao bồi.

Bản thân mỏ nằm trên sườn đồi có tên là Núi Tenabo, một địa điểm linh thiêng đối với người dân bộ lạc Shoshone phía Tây. Quá trình khai thác tương đối đơn giản và lặp lại các kỹ thuật được sử dụng bởi những người khai thác vàng vào thế kỷ 19, mặc dù ở quy mô khổng lồ. Những tảng đá được thổi ra khỏi lòng đất, nghiền nát rồi nghiền thành bụi mịn, cuối cùng được trộn với dung dịch xyanua giúp tách vàng ra.

Đây là thực tế của việc khai thác tài nguyên ở thế kỷ 21: biến khối lượng lớn đá thành hạt và xử lý những gì còn sót lại bằng phương pháp hóa học. Nó vừa đáng kinh ngạc vừa đáng lo ngại. Một rủi ro là xyanua và thủy ngân được sử dụng trong phương pháp này có thể thoát ra hệ sinh thái xung quanh. Sau đó tất cả, trong khi những người khai thác như Barrick khẳng định họ tuân theo tất cả các quy tắc do Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đặt ra, thì các nhà vận động lại cảnh báo rằng ô nhiễm thường tìm đường ra khỏi mỏ. Thật vậy, một vài năm trước đó, EPA đã phạt Barrick và một thợ mỏ khác gần đó 618.000 USD vì không báo cáo việc phát thải các hóa chất độc hại bao gồm xyanua, chì và thủy ngân. Nhưng điều khiến tôi ấn tượng nhất khi quan sát từng giai đoạn trong quá trình này là ngày nay chúng ta sẽ đi bao xa để có được một mảnh kim loại sáng bóng nhỏ xíu.

Thứ nhất, quy mô thật đáng kinh ngạc. Khi nhìn xuống hố, tôi gần như có thể nhìn thấy vài chiếc xe tải ở phía dưới, nhưng chỉ khi chúng nhô lên trên đỉnh, tôi mới nhận ra rằng chúng lớn hơn những tòa nhà ba tầng; chỉ riêng lốp xe đã có kích thước bằng một chiếc xe buýt hai tầng. Bạn phải loại bỏ bao nhiêu đất để tạo ra một thỏi vàng? Tôi hỏi những người tư vấn của tôi. Họ không biết, nhưng họ biết rằng chỉ trong một ngày làm việc, những chiếc xe tải đó sẽ chuyển được những tảng đá có trọng lượng tương đương với tòa nhà Empire State. Sau đó tôi đã tính toán cho chính mình. Để có một thỏi vàng tiêu chuẩn (400 troy ounce), họ sẽ phải đào khoảng 5.000 tấn đất. Trọng lượng này gần bằng trọng lượng của 10 chiếc siêu máy bay Airbus A380, loại máy bay chở khách lớn nhất thế giới, với giá một thỏi vàng.

Có lẽ bạn đã biết đây là cách khai thác vàng ngày nay – nó không đến từ trái đất dưới dạng cốm hay như một đường may phong phú do Mẹ Thiên nhiên tạo ra. Có lẽ bạn biết rằng thay vào đó, nó là sản phẩm của một phản ứng hóa học liên quan đến một trong những loại cocktail độc hại nhất mà loài người biết đến, nó được chiết xuất không phải bằng cách đào sâu xuống lòng đất mà bằng cách phá bỏ toàn bộ ngọn núi. Có lẽ tôi đã ngây thơ nhưng tôi chưa nhận ra được điều đó.

Khi tôi nhìn xuống hố lộ thiên với những chiếc xe tải cỡ một ngôi nhà và những người thợ mỏ chạy nhốn nháo như kiến quanh khu vực vụ nổ, tôi bắt đầu cảm thấy hơi khó chịu. Đó không chỉ là cảnh tượng trước mắt tôi – mà còn là thứ tôi đang đeo trên ngón tay.

Vài tháng trước tôi đã kết hôn. Tôi và vợ đứng trước mặt gia đình, bạn bè và trao nhau những chiếc nhẫn vàng để thể hiện tình yêu. Khi bộ đàm bên cạnh tiếp tục đếm ngược, tôi bấm chuông và suy ngẫm. Rất có thể nó đã được khai thác từ lòng đất bằng chính những kỹ thuật mà tôi đang chứng kiến. Tại sao tôi không kiểm tra xem nó đến từ đâu? Tôi đã quan tâm đến việc kiểm tra những viên kim cương trong chiếc nhẫn đính hôn của vợ tôi không phải là những viên kim cương xung đột, vậy tại sao tôi không tìm ra thứ gì đã bị con người và đất đai hy sinh để lấy vàng? Sau này tôi mới biết rằng mặc dù trước đây có thể cần khoảng 0,3 tấn quặng, được khai thác bằng các phương pháp khai thác truyền thống hơn, để có đủ vàng cho một chiếc nhẫn cưới thông thường, nhưng ngày nay có thể cần từ 4 đến 20 tấn đá. Đứng đó với ngòi nổ trước mặt, tôi có cảm giác như người vừa thưởng thức bữa sáng xúc xích và trứng trước khi được dẫn đi tham quan lò mổ.

Sau đó chính là ngọn núi. Cái hố mà tôi đang nhìn vào không chỉ ở đâu đó gần Núi Tenabo. Đó là núi Tenabo. Quả thực mỏ đã được đào vào vai của đỉnh núi. Khi tôi nhìn sang phía bên kia của cái hố, tôi có thể đếm được từng lớp từng lớp đá nhiều màu tạo nên phần bên trong của ngọn núi này. Tôi không tin vào các vị thần nước mà các bộ lạc Shoshone bản địa phương Tây tôn thờ nhưng dù vậy, thật khó để không cảm thấy có điều gì đó, à, tàn bạo và quan trọng khi lột bỏ lớp da đất và nhìn xuống bên dưới bề mặt.

Khi đồng hồ đếm ngược tiếp tục, tôi quay lại và nhìn về phía nhà sản xuất của mình một cách tuyệt vọng. ‘Bạn có muốn vinh dự này không?’

Cô ấy nhìn tôi với vẻ hoài nghi rồi ngồi vào chỗ của tôi. Tôi xấu hổ lùi lại và quan sát.

Việc đếm ngược đã đạt tới con số 0. “Bắn một phát đi, Cortez Hills,” người đàn ông nói vào bộ đàm và chỉ vào các nút. Cô ép cả hai. Có một khoảng dừng nhất thời – khoảng một giây. Sau đó, một làn sóng áp lực ập đến với chúng tôi – không có gì đáng chú ý, giống một luồng không khí hơn. Sau đó, mặt đất rung chuyển và tôi nhìn xuống hàng trăm feet về phía đáy hố, nơi đất đã chuyển sang dạng lỏng. Vụ nổ lan dọc theo chân mỏ, tung bụi bẩn và khói lên không trung. Lúc đó chúng tôi mới nghe thấy tiếng ầm ầm. Nó bùng nổ và vang vọng khắp thung lũng trong khoảng thời gian như vài phút.

Nhà kinh tế học John Maynard Keynes từng gọi vàng là “di tích man rợ”. Quan điểm của ông là mặc dù nó có thể trông đẹp trên một chiếc vòng cổ hoặc bên trong quan tài nhưng nó không thực sự có tác dụng nhiều đến thế.

Rõ ràng là nó có giá trị – tại sao chúng ta lại cho nổ tung cả ngọn núi chỉ vì một vài thanh nó? Nhưng hãy suy nghĩ một chút xem vàng thực sự có tác dụng gì . Nó đóng một vai trò quan trọng dù có phần ngoài lề trong điện tử và hóa học, nhưng ngày nay nó chỉ chiếm chưa đến 1/10 nhu cầu. Thay vào đó, công dụng chính của nó là làm đồ trang sức, trang trí và làm tài sản cho những người lo lắng về thảm họa kinh tế. Một số vàng mà tôi thấy được khai thác ở Nevada giờ đây có lẽ đã nằm trên ngón đeo nhẫn của người khác. Hoặc có thể nó sẽ quay trở lại lòng đất một lần nữa, lần này dưới dạng một quán bar trong kho tiền ngân hàng. Điều này nghe có vẻ phạm thượng đối với các thợ kim hoàn và các nhà đầu tư thất thường, nhưng thế giới có thể sẽ không ngừng hoạt động, nền văn minh cũng sẽ không ngừng hoạt động nếu chúng ta đột nhiên hết vàng.

Vì vậy trong nhiều tháng sau khi từ Nevada trở về, tôi vẫn tiếp tục quay lại với một số câu hỏi. Nếu đây là những gì cần thiết để chiết xuất một loại kim loại mà chúng ta hầu như có thể sống mà không cần, thì cần những gì để chiết xuất những vật liệu mà chúng ta thực sự cần? Hãy đề cập đến nó, những vật liệu mà chúng ta thực sự phụ thuộc vào là gì? thành phần vật chất là gì nếu không có nền văn minh nào sẽ thực sự bị đình trệ, và chúng thực sự đến từ đâu?

Tôi có linh cảm rằng thép sẽ phải nằm trong số đó. Hầu hết các tòa nhà và ô tô – chưa kể đến máy móc mà chúng ta dùng để chế tạo mọi thứ khác – đều được làm từ hợp kim của sắt, carbon và một số nguyên tố quan trọng khác. Chúng ta cũng không thể tạo ra không gian hiện đại mà không có bê tông. Đồng chắc chắn rất cần thiết vì nó làm nền tảng cho mạng lưới điện mà chúng ta phụ thuộc vào. Vì chúng ta vẫn dựa vào nhiên liệu hóa thạch để tạo ra phần lớn năng lượng nên tôi đoán rằng chúng cũng đủ tiêu chuẩn là vật liệu thiết yếu – mặc dù có lẽ người ta cũng nên xem xét thứ gì đó như lithium, nguyên tố trung tâm của tất cả các loại pin mà chúng ta sẽ cần trong tương lai. Nhưng làm thế nào để định lượng được sự phụ thuộc của chúng ta vào những vật liệu này? Và có phải việc khai thác chúng luôn dẫn đến sự tàn phá tương tự như tôi đã chứng kiến ở mỏ Cortez?

Kinh tế học, ngành học mà tôi đã theo đuổi trong phần lớn cuộc đời làm nghề của mình, dường như có rất ít câu trả lời dứt khoát cho những loại câu hỏi này. Giá trị của một thứ gì đó là số tiền mà ai đó sẵn sàng trả cho nó, theo lời giải thích thông thường. Nếu thứ gì đó thiếu hụt, mọi người sẽ cắt giảm, tìm thứ thay thế phù hợp (nếu thứ đó tồn tại) và tiếp tục. Kết thúc câu chuyện.

Tuy nhiên, câu chuyện dường như không phù hợp với thực tế, bởi vì nội dung này rõ ràng rất quan trọng. Đối với tất cả những gì chúng ta được dạy, chúng ta đang sống trong một thế giới ngày càng phi vật chất hóa, nơi ngày càng có nhiều giá trị nằm ở những thứ vô hình – ứng dụng, mạng và dịch vụ trực tuyến – thế giới vật chất tiếp tục củng cố mọi thứ khác. Điều này không đặc biệt rõ ràng khi bạn nhìn vào bảng cân đối kế toán của các nền kinh tế của chúng ta, ví dụ cho thấy rằng, chẳng hạn, cứ 5 đô la được tạo ra ở Mỹ thì có 4 đô la có thể bắt nguồn từ lĩnh vực dịch vụ và một phần ngày càng biến mất là do năng lượng. , khai thác và sản xuất. Nhưng gần như mọi thứ từ mạng xã hội từ bán lẻ đến dịch vụ tài chính hoàn toàn phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng vật chất hỗ trợ nó và năng lượng cung cấp năng lượng cho nó. Nếu không có bê tông, đồng và cáp quang thì sẽ không có trung tâm dữ liệu, không có điện, không có internet. Tôi dám nói rằng thế giới sẽ không kết thúc nếu Twitter hay Instagram đột nhiên không còn tồn tại; Tuy nhiên, nếu chúng ta đột nhiên hết thép hoặc khí đốt tự nhiên thì đó sẽ là một câu chuyện rất khác.

Tất cả chúng ta đều biết điều này theo bản năng. Và những nguyên tắc như vậy là hiển nhiên trong thời kỳ chiến tranh, thiếu hụt hoặc khủng hoảng tài chính. Tuy nhiên, đối với các số liệu thống kê quan trọng như tổng sản phẩm quốc nội (GDP), một đô la là một đô la, cho dù nó được chi cho Facebook hay cho thực phẩm. Có một sự logic và tao nhã trong vấn đề này, nhưng nó không trả lời chính xác những câu hỏi của tôi. Biết giá của một thứ gì đó là điều rất tốt , nhưng giá cả không có nghĩa là tầm quan trọng .

Cuốn sách này khởi đầu là nỗ lực của tôi để trả lời những câu hỏi này – một sự suy ngẫm không chỉ về giá trị thị trường của các chất mà còn về sự phụ thuộc của chúng ta vào chúng. Nhưng khi tôi đi sâu hơn, vượt ra ngoài vùng an toàn của kinh tế học thông thường, nó lại trở thành một thứ khác: một câu chuyện đầy ngạc nhiên. Càng hiểu nhiều về những vật liệu này – tầm thường, buồn tẻ và thường, vâng, rẻ tiền – chúng càng có vẻ kỳ diệu hơn.

Hãy xem xét một điều gì đó đơn giản như một hạt cát. Không có nguyên tố nào trong lớp vỏ trái đất, ngoại trừ oxy, chất phổ biến hơn thành phần chính của cát – silicon. Tuy nhiên, hãy quỳ xuống và xem xét những gì trong lòng đất và bạn sẽ sớm nhận ra rằng mình đang chìm vào một vũ trụ phức tạp. Có những hạt thô, góc cạnh, hoàn hảo cho xây dựng. Có những bãi cát biển nằm dưới đáy biển cho đến khi chúng được nạo vét và biến thành vùng đất mới. Có những bãi cát sa mạc, bị gió bào mòn đến nỗi khi nghiên cứu chúng dưới kính hiển vi, bạn sẽ thấy thứ trông giống như một đống viên bi – các cạnh của hạt được làm tròn xuống hàng ngàn của nhiều năm xói mòn. Có những bãi cát do các đại dương nhiệt đới cổ xưa để lại có độ tinh khiết đến mức chúng được buôn bán trên khắp thế giới.

Trộn cát và đá nhỏ với xi măng, thêm một ít nước và bạn sẽ có bê tông, theo đúng nghĩa đen là vật liệu nền tảng cho các thành phố hiện đại. Thêm nó vào sỏi và nhựa đường và bạn sẽ có nhựa đường, loại đường mà hầu hết đều được làm bằng nhựa đường – nghĩa là những con đường không được làm bằng bê tông. Nếu không có silicon, chúng ta sẽ không thể tạo ra những con chip máy tính hỗ trợ thế giới hiện đại. Làm tan chảy cát ở nhiệt độ đủ cao với các chất phụ gia phù hợp và bạn sẽ tạo ra thủy tinh. Thủy tinh – thủy tinh đơn giản, đơn giản – hóa ra là một trong những bí ẩn lớn của khoa học vật liệu; không phải chất lỏng cũng không phải chất rắn với cấu trúc nguyên tử mà chúng ta vẫn chưa hoàn toàn hiểu được. Và kính bạn có trong kính chắn gió chỉ là bước khởi đầu của nó, vì, được dệt thành sợi và kèm theo nhựa, thủy tinh sẽ trở thành sợi thủy tinh: chất mà từ đó các cánh tuabin gió được tạo ra. Được tinh chế thành những sợi dây thuần túy, nó trở thành sợi quang mà từ đó mạng Internet được dệt nên. Thêm lithium vào hỗn hợp và bạn sẽ có được một loại thủy tinh chắc chắn, đàn hồi; thêm boron và bạn sẽ có được thứ gọi là thủy tinh borosilicat.

Bạn chắc hẳn đã từng gặp phải thủy tinh borosilicate trước đây, có thể dưới tên thương hiệu mà nhà sản xuất Corning đặt cho nó: Pyrex. Ổn định, trong suốt và chắc chắn, có khả năng chịu được nhiều loại nhiệt độ, từ ngọn lửa trần của đầu đốt Bunsen đến cái lạnh thấu xương của không gian sâu thẳm, thủy tinh borosilicate là một trong những anh hùng thầm lặng của thời hiện đại. Không giống như thủy tinh thông thường, khi tiếp xúc với hóa chất mạnh có thể lọc các hạt nhỏ vào chất lỏng, thủy tinh borosilicate vẫn trơ về mặt hóa học, khiến nó trở thành vật liệu hoàn hảo cho ống nghiệm, cốc thí nghiệm và lọ y tế. Một điểm chung của hầu hết mọi loại thuốc hoặc vắc xin trong lịch sử – bao gồm cả những loại thuốc được phát triển cho COVID-19 – đều có điểm chung là các thùng chứa borosilicate để chế tạo, bảo quản và vận chuyển chúng.

Nhưng chúng ta có xu hướng không chú ý nhiều đến những thứ này cho đến khi chúng ta thiếu chúng. Đó chắc chắn là trường hợp của thủy tinh borosilicate, loại vật liệu đột ngột nhận được sự quan tâm sau đại dịch COVID, trong bối cảnh lo ngại rằng nguyên nhân chính cản trở việc phân phối vắc xin có thể không phải là bản thân dược phẩm mà là hộp đựng chúng. được vận chuyển. Trong trường hợp này, hàng nghìn công nhân dọc theo chuỗi cung ứng phức tạp trải dài từ hầm mỏ, nhà máy lọc dầu đến nhà máy đã giúp ngăn chặn thảm họa. Corning thậm chí còn triển khai một loại thủy tinh hoàn toàn mới, không được làm bằng boron mà bằng nhôm, canxi và magie, để giúp đáp ứng nhu cầu về lọ đựng thuốc.

Các lĩnh vực khác không được may mắn như vậy. Trong đại dịch và sau đó, đã xảy ra tình trạng thiếu khẩu trang, tăm bông và thuốc thử chẩn đoán, thiếu xi măng và thép, thiếu gỗ và giấy vệ sinh, thiếu khí và hóa chất công nghiệp, thiếu thịt, mù tạt, trứng và sữa. Sự thiếu hụt chip silicon – chất bán dẫn như chúng thường được gọi – đến mức các nhà sản xuất ô tô trên khắp thế giới đã phải ngừng sản xuất công cụ và đóng cửa nhà máy của họ. Các nhà sản xuất máy tính và điện thoại thông minh không thể thực hiện được đơn đặt hàng. Thậm chí một năm sau khi ra mắt, thế hệ máy chơi game mới vẫn còn thiếu hụt. Chỉ sau khoảng hai năm, tình trạng thiếu hụt đó mới chấm dứt.

Điều buồn cười về những cuộc khủng hoảng chuỗi cung ứng này là mỗi cuộc khủng hoảng dường như đều khiến các chính phủ và nhà hoạch định chính sách trên thế giới hoàn toàn bất ngờ. Họ ngạc nhiên rằng đang thiếu chất bán dẫn, ô tô cần rất nhiều chất bán dẫn và việc thiếu ô tô mới sẽ đẩy giá ô tô cũ lên mức cao kỷ lục.

Chính phủ Anh cũng giật mình tương tự vào cuối năm 2021 khi đột nhiên thiếu hụt lượng carbon dioxide và phát hiện ra rằng nếu không có CO _2, ngành công nghiệp thực phẩm không chỉ đơn thuần là tạo ra đồ uống có ga có ga mà còn để bảo quản, bảo quản thực phẩm cũng như làm choáng lợn, gà trước khi giết mổ. Tất cả điều này có thể bắt nguồn từ việc đóng cửa đột ngột hai nhà máy phân bón ở Cheshire và Teesside. Hóa ra, phần lớn nguồn cung cấp CO2 của Anh _{đến từ hai địa điểm này với mục đích chính là tạo ra một thứ hoàn toàn khác: amoniac.} Và vì giá khí đốt tự nhiên cao và do amoniac được sản xuất, như chúng ta sẽ thấy trong các chương tiếp theo, từ khí đốt tự nhiên, nên sự sụt giảm về giá đã gây ra sự thiếu hụt đột ngột ở một chất khác, dường như không liên quan.

Nhưng thực sự tất cả những điều này có gây ngạc nhiên như vậy không? Để có manh mối về câu trả lời, hãy xem xét bài tiểu luận nổi tiếng viết năm 1958 của Leonard Read, một nhà kinh tế học người Mỹ, có tựa đề ‘I, Pencil’. ‘Tôi là một cây bút chì’, nó bắt đầu, ‘loại bút chì gỗ thông thường quen thuộc với tất cả các bé trai, bé gái và người lớn biết đọc và viết.’ Tuy nhiên, Read, hay đúng hơn là cây bút chì, tiếp tục, ‘không một người nào trên trái đất này biết cách tạo ra tôi’.

Gỗ làm bút chì được lấy từ cây tuyết tùng mọc ở miền Tây nước Mỹ, được xẻ bằng thép sản xuất trong lò cao và hoàn thiện trong xưởng. Nó được xay thành những thanh gỗ rồi sấy khô, nhuộm và sấy khô lại, các thanh gỗ được tạo rãnh và dán vào đúng vị trí. Chì trong lõi bút chì là than chì được khai thác ở Sri Lanka, được tinh chế và trộn với đất sét từ Mississippi, cùng với các hóa chất làm từ mỡ động vật và axit sulfuric. Gỗ và chì của bút chì được phủ một lớp sơn mài làm từ dầu thầu dầu có nguồn gốc từ hạt thầu dầu, nhựa được sử dụng để dán nhãn và được phủ trên đế bằng đồng thau làm từ đồng và kẽm, được khai thác ở bên kia thế giới. . Cục tẩy được làm từ dầu hạt cải từ Indonesia, với nhiều loại hóa chất trong quá trình sản xuất, từ lưu huỳnh clorua đến cadmium sulphide.

Tất cả chỉ vì những điều đơn giản nhất, một cây bút chì. Tuy nhiên, từ những nhà sản xuất làm việc trên từng thành phần cho đến những người vận chuyển chuyển các bộ phận cho những người làm việc trong các nhà máy điện cung cấp năng lượng cho quá trình này, ‘hàng triệu người’, bút chì của Read viết, ‘đã góp tay vào sự sáng tạo của tôi, không ai trong số họ biết nhiều hơn rất ít người khác’ .

Có một vài bài học đơn giản ở đây. Đầu tiên là chúng ta hiểu rất ít về cách thức sản xuất các sản phẩm hàng ngày. Thứ hai là, với tất cả sự phức tạp này, không một con người nào có thể thực hiện hoặc trực tiếp thực hiện nhiều quá trình này. Vì những lý do hiển nhiên, ‘I, Pencil’, được viết vào thời kỳ đỉnh cao của Chiến tranh Lạnh, phần lớn nhấn mạnh vào bài học thứ hai. Bài tiểu luận của Read đã được nhà kinh tế học thị trường tự do Milton Friedman ủng hộ như một minh họa cho lý do tại sao những người đồng nhiệm Liên Xô của ông đã sai lầm khi cố gắng điều hành nền kinh tế của họ thông qua các ủy ban kế hoạch tập trung.

Tuy nhiên, khi tôi suy ngẫm về sự sụp đổ của các chuỗi cung ứng ở thế kỷ 21, tôi chợt nhận ra rằng lẽ ra chúng ta cũng có thể ghi nhớ bài học đầu tiên trong số đó. Chắc chắn nếu chúng ta dành thêm một chút thời gian để suy ngẫm xem những món đồ mà chúng ta dựa vào đó thực sự được sản xuất như thế nào, thì chúng ta có thể không quá bối rối khi chúng sắp hết hàng. Nhờ bài luận của Read, hàng triệu sinh viên kinh tế giờ đây đã biết cách xoay quanh chuỗi cung ứng của một chiếc bút chì, nhưng còn điện thoại thông minh, vắc xin hay pin thì sao? Còn chuỗi cung ứng carbon dioxide hoặc thủy tinh borosilicate thì sao?

Những mạng lưới con người và chuyên môn này, biến những nguyên liệu thô thành những sản phẩm phức tạp rồi giao chúng cho chúng ta, sát cánh cùng chính những chất liệu này như một ngôi sao khác của cuốn sách này. Trong những trang tiếp theo, bạn sẽ tìm thấy sự tôn vinh cách mạng lưới con người, hầu hết không biết nhau, có thể cộng tác để biến những chất trơ, dường như không hứa hẹn thành những điều kỳ diệu. Và tôi phát hiện ra rằng rất ít chuỗi cung ứng có thể kỳ diệu như những chuỗi sản xuất chip silicon.

Rất lâu trước khi xảy ra tình trạng thiếu chip, tôi đã cố gắng kể câu chuyện về một hạt silicon, từ mỏ đá cho đến nhà máy lắp ráp và đúc bán dẫn, nơi nó sẽ trở thành một phần của điện thoại thông minh. Tôi sớm nhận ra rằng, giống như với cây bút chì của Read, không một người nào, kể cả những người làm việc trong chính chuỗi cung ứng, có thể giải thích đầy đủ cho tôi về các quy trình – ngay cả những quy trình rất đơn giản – diễn ra ở mỗi giai đoạn trong suốt hành trình này. Những người làm việc tại các xưởng đúc hiểu rất nhiều về quang khắc và mài mòn hóa học, nhưng lại biết rất ít về cách thức sản xuất các tấm silicon siêu tinh khiết mà họ đang nghiên cứu. Không ai ở mỏ đá đào đá thạch anh từ mặt đất (hóa ra, những con chip bắt đầu cuộc sống của chúng không phải là những hạt cát mà là những cục đá cỡ nắm tay) hiểu nhiều về số phận cuối cùng của nó.

Tuy nhiên, điều đáng chú ý nhất là độ dài và kịch tính phi thường của cuộc hành trình này. Từ việc được thổi lên khỏi mặt đất ở mỏ đá cho đến khi nằm trong điện thoại thông minh, hạt silicon này sẽ đi vòng quanh thế giới nhiều lần. Nó sẽ được làm nóng đến hơn 1.000°C và sau đó được làm lạnh, không phải một hoặc hai lần mà là ba lần. Nó sẽ được chuyển đổi từ một khối vô định hình thành một trong những cấu trúc tinh thể tinh khiết nhất trong vũ trụ. Nó sẽ bị bắn bằng tia laser được cung cấp bởi một dạng ánh sáng mà bạn không thể nhìn thấy và không thể tồn tại khi tiếp xúc với khí quyển. Đây – quá trình biến silicon thành một con chip silicon nhỏ xíu – là hành trình phi thường nhất mà tôi từng theo dõi.

Nhưng đây chỉ là sự khởi đầu. Trong những tháng tiếp theo, tôi sẽ thấy nhiều mỏ đá hơn. Tôi sẽ đi xuống độ sâu ngột ngạt của khu mỏ sâu nhất châu Âu. Tôi sẽ xem muối đến từ đâu và làm thế nào nó biến đổi thành các chất hóa học mà nếu không có chúng thì tất cả chúng ta sẽ phải vật lộn để tồn tại. Tôi nhìn thấy đá đỏ bị biến thành kim loại nóng chảy và sau đó được rèn thành thép. Tôi đã đi đến những hồ nước xanh kỳ lạ từ nơi chúng tôi lấy lithium và theo dõi chất này khi nó được dán, cuộn lại và ép vào pin cho một chiếc ô tô điện. Và càng đi du lịch, tôi càng nhận ra rằng mình đã dành phần lớn cuộc đời mình để sống ở một thế giới khác, nơi mà tôi dần dần coi là thế giới thanh tao.

Có lẽ bạn cũng sống ở đó: đó là một nơi khá đáng yêu, một thế giới của những ý tưởng. Trong thế giới thanh tao, chúng tôi bán dịch vụ, quản lý và điều hành; chúng tôi xây dựng ứng dụng và trang web; chúng tôi chuyển tiền từ cột này sang cột khác; chúng tôi giao dịch chủ yếu bằng suy nghĩ và lời khuyên, cắt tóc và giao đồ ăn. Nếu những ngọn núi đang bị phá bỏ ở phía bên kia hành tinh, thì điều đó dường như khó có liên quan đặc biệt ở đây trong thế giới thanh tao.

Khi tôi bay tới Nevada để quay cảnh ngọn núi bị nổ tung, tôi thực sự muốn quay một phép ẩn dụ bằng hình ảnh, để biến vật chất thành một thứ gì đó thanh tao: một bản tin có thể giúp mọi người hiểu rõ hơn một chút về một ý tưởng như dòng chảy thương mại. Tuy nhiên, đứng ở rìa hố ở đó, tôi nhận ra rằng tầm nhìn của tôi đã nông cạn một cách nguy hiểm. Đột nhiên tôi nhận ra mình đang nhìn từ bờ vực của thế giới này sang một thế giới khác: Thế giới Vật chất.

Thế giới vật chất là nền tảng cho cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nếu không có nơi này, điện thoại thông minh được thiết kế đẹp mắt của bạn sẽ không bật được, chiếc xe điện mới toanh của bạn sẽ không có pin. Thế giới Vật chất sẽ không cung cấp cho bạn một ngôi nhà lộng lẫy, nhưng nó sẽ đảm bảo rằng ngôi nhà của bạn thực sự có thể đứng vững. Nó sẽ giữ cho bạn ấm áp, sạch sẽ, đủ ăn và khỏe mạnh, tuy nhiên bạn có thể không chú ý nhiều đến nó.

Thế giới Vật chất là nơi bạn sẽ tìm thấy những công ty quan trọng nhất mà bạn chưa từng nghe đến, những công ty như CATL, Wacker, Codelco, Shagang, TSMC và ASML. Những cái tên này có thể chẳng có ý nghĩa gì với bạn, nhưng chúng cũng quan trọng, có lẽ còn quan trọng hơn những thương hiệu quen thuộc mà mọi người đã từng nghe đến – thương hiệu Walmarts, Apples, Teslas và Googles của thế giới này. Bí mật được giữ kín nhất của nền kinh tế hiện đại là những thương hiệu nổi tiếng thế giới này phụ thuộc hoàn toàn vào các công ty vô danh của Thế giới Vật chất để tạo ra sản phẩm và giúp những ý tưởng thông minh của họ thành hiện thực. Đó là nơi ý tưởng trở thành hiện thực hữu hình.

Tại sao các siêu thương hiệu ngày nay lại vui vẻ dựa vào các công ty khác để hoàn thành công việc thực sự? Thành thật mà nói, một phần là vì hoạt động trong Thế giới Vật chất, nơi bạn phải đào bới, khai thác và biến nó thành sản phẩm vật chất, có thể là một công việc kinh doanh khó khăn, nguy hiểm và bẩn thỉu. Trong những trang tiếp theo, chúng ta sẽ chứng kiến nhân loại ở thế kỷ 21 sẵn sàng đi bao xa để có được những vật liệu này, cho dù điều đó có nghĩa là đào một cái hố sâu như hẻm núi hay lùng sục dưới đáy đại dương để khám phá những kim loại có nồng độ cao hơn bất cứ thứ gì có nồng độ cao hơn bất kỳ thứ gì khác. tồn tại trên đất khô.

Điều đó đưa chúng ta đến với điều có lẽ nguy hiểm nhất trong tất cả những huyền thoại thống trị thế giới thanh tao – ý tưởng cho rằng con người chúng ta đang cai dần vật chất vật chất. Một số nhà kinh tế chỉ ra dữ liệu ở Mỹ và Anh cho thấy chúng ta đang tiêu thụ ít tài nguyên hơn bao giờ hết cho mỗi đô la hoặc pound thu nhập mà chúng ta tạo ra. Trong phần lớn lịch sử loài người, sản lượng kinh tế của chúng ta theo dõi chặt chẽ việc khai thác tài nguyên thiên nhiên – và về vấn đề đó là việc sử dụng năng lượng của chúng ta – trong vài thập kỷ qua, hai đường này đã khác nhau: GDP tiếp tục tăng trong khi việc sử dụng các nguồn tài nguyên đó của chúng ta không thay đổi. Họ nói rằng đây là bằng chứng chắc chắn cho thấy chúng ta đang nhận được ‘nhiều hơn từ ít hơn’.

Đó là một ý tưởng hấp dẫn – đặc biệt là khi khí hậu thế giới đang nóng lên và mọi người đổ xô đi tìm tin tốt – nhưng vừa chứng kiến một ngọn núi thiêng bị phá hủy vì thứ mà chúng ta không thực sự cần, tôi hơi nghi ngờ. Tôi tự hỏi liệu có cơ hội nào mà thay vào đó chúng tôi chỉ đơn giản là thuê ngoài tất cả những thứ bẩn thỉu này ở một nơi khác mà chúng tôi không cần phải suy nghĩ về nó không? Tóm lại là tới Thế giới Vật chất?

Tôi đã thăm dò thêm một chút và phát hiện ra rằng trong khi mức tiêu thụ nguyên liệu chắc chắn đang giảm ở các quốc gia hậu công nghiệp như Mỹ và Anh, ở phía bên kia thế giới, ở những quốc gia mà người Mỹ và Anh nhập khẩu phần lớn hàng hóa của họ, thì mức tiêu thụ này lại đang tăng lên. với tốc độ chóng mặt. Quả thực, các mỏ vàng ở Nevada chỉ là phần nhỏ nhất trong số đó. Chúng tôi nỗ lực hết sức để khai thác đồng và dầu, sắt và coban, mangan và lithium từ lòng đất. Chúng ta đào tìm cát, đá, muối, đá. Và chúng tôi làm như vậy với một tốc độ đáng kinh ngạc. Không chỉ là một màn trình diễn phụ, hoạt động này ngày càng trở nên quan trọng hơn chứ không hề kém đi. Ví dụ thời sự nhất về điều này là vấn đề biến đổi khí hậu. Điều trớ trêu là việc theo đuổi các mục tiêu môi trường khác nhau của chúng ta trong ngắn hạn và trung hạn sẽ đòi hỏi nhiều vật liệu hơn đáng kể để chế tạo ô tô điện, tua-bin gió và các tấm pin mặt trời cần thiết để thay thế nhiên liệu hóa thạch. Kết quả cuối cùng là trong những thập kỷ tới, chúng ta có thể sẽ khai thác được nhiều kim loại từ bề mặt trái đất hơn bao giờ hết.

Tuy nhiên, đây chỉ là chương mới nhất trong một câu chuyện dài. Chuyện này đang xảy ra rồi . Vào năm 2019, năm dữ liệu mới nhất tại thời điểm viết bài, chúng ta đã khai thác, đào và cho nổ nhiều vật liệu từ bề mặt trái đất hơn tổng số mọi thứ chúng ta khai thác được từ buổi bình minh của loài người cho đến năm 1950. Hãy xem xét điều đó trong một chốc lát. Chỉ trong một năm, chúng ta đã khai thác được nhiều tài nguyên hơn loài người đã làm trong phần lớn lịch sử của mình – từ những ngày khai thác mỏ đầu tiên cho đến cuộc cách mạng công nghiệp, các cuộc chiến tranh thế giới, v.v. Năm 2019 cũng không phải chỉ xảy ra một lần. Trên thực tế, bạn có thể nói chính xác điều tương tự hàng năm kể từ năm 2012. Và không hề giảm bớt, nhu cầu về nguyên liệu thô của chúng ta tiếp tục tăng, tăng 2,8% vào năm 2019 mà không có một hạng mục khai thác khoáng sản nào, từ cát. và kim loại sang dầu và than, giảm dần.

Bạn không nghe nhiều về điều này hoặc nếu bạn nghe thì chủ yếu thông qua lăng kính nhiên liệu hóa thạch. Vì nhiều lý do có thể hiểu được, chúng ta đang dành rất nhiều sự chú ý cho các hydrocacbon. vẫn đang khai thác. Có thể bạn đã biết rằng trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã khai thác một lượng lớn than và dầu từ dưới bề mặt trái đất. Bạn có thể sẽ nhận ra rằng hiện nay chúng ta đang dần bắt đầu loại bỏ những nhiên liệu này – hay đúng hơn là chúng ta đang làm chậm lại tốc độ khai thác chúng khỏi lòng đất.

Khi đó, bạn có thể cho rằng điều này có nghĩa là nhu cầu khoáng sản ngày càng giảm đi của chúng ta. Không một chút về điều đó. Vì hóa ra dầu mỏ và các nhiên liệu hóa thạch khác chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng khối lượng tài nguyên mà chúng ta đang khai thác từ trái đất. Với mỗi tấn nhiên liệu hóa thạch, chúng tôi khai thác 6 tấn vật liệu khác – chủ yếu là cát và đá, ngoài ra còn có kim loại, muối và hóa chất. Ngay cả khi chúng ta là công dân của thế giới thanh tao giảm mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, chúng ta đã tăng gấp đôi mức tiêu thụ mọi thứ khác. Nhưng bằng cách nào đó, chúng ta đã tự lừa dối mình và tin vào điều ngược lại.

Linh cảm của tôi là điều này một phần liên quan đến dữ liệu – hoặc thiếu dữ liệu. Chúng ta rất giỏi trong việc tính toán số đô la trong GDP, nhưng sự hiểu biết của chúng ta về số lượng vật chất mà chúng ta đang rút ra khỏi mặt đất lại còn thô sơ một cách đáng ngạc nhiên. Liên Hợp Quốc và một số cơ quan dữ liệu quốc gia như Văn phòng Thống kê Quốc gia ở Anh trong những năm gần đây đã bắt đầu tập hợp những gì được gọi là phân tích dòng nguyên liệu – đo lường các chất chúng ta khai thác từ trái đất, tiêu thụ và sau đó tái chế hoặc vứt bỏ. Nhưng dữ liệu này chỉ theo dõi ‘vật liệu’ đang được khai thác, chứ không phải đất và đá trị giá của mười máy bay phản lực siêu lớn đã bị di dời để nắm giữ nó. Từ góc độ thống kê, ‘đá thải’ này – ngọn núi thiêng liêng này – đơn giản là không bao giờ được tính đến. Nói cách khác, dấu chân thực sự của loài người trên trái đất lớn hơn nhiều so với những gì chúng ta nhận ra. Và sau này tôi mới biết, dấu chân của hoạt động khai thác vàng bị thu hẹp lại so với dấu chân của các kim loại như sắt và đồng, và đến lượt chúng, dấu vết của việc khai thác vàng cũng bị thu hẹp bởi cát và đá mà chúng ta đào và cho nổ.

Sự thôi thúc thu được khoáng sản này luôn là một trong những động lực mạnh nhất thúc đẩy loài người. Nó không bắt đầu hay kết thúc ở Núi Tenabo với vùng đất tổ tiên của Shoshone; nó tiếp tục từ Hoa Kỳ đến Trung Quốc tới Châu Phi và Châu Âu và thậm chí đến tận đáy Đại Tây Dương. Tuy nhiên, vì nó ngày càng xảy ra ngoài tầm mắt và không xuất hiện trong các dữ liệu kinh tế thông thường nên chúng ta ngày càng giỏi thuyết phục bản thân rằng điều đó không xảy ra.

Nó không phải luôn luôn như vậy. Trong phần lớn lịch sử của chúng ta, các chính phủ đã đặc biệt chú trọng đến việc kiểm soát những vật liệu này. Cuộc đấu tranh giành quyền kiểm soát này, như chúng ta sẽ khám phá, là yếu tố thúc đẩy đằng sau một số thời đại lịch sử mà di sản mà chúng ta vẫn đang cố gắng tìm hiểu và dung hòa: đế chế, thuộc địa và chiến tranh. Khi Bức tường Berlin sụp đổ, một số nhà kinh tế tuyên bố rằng chúng ta đã bắt đầu một kỷ nguyên mới về tài nguyên toàn cầu – rằng với sự ra đời của chuỗi cung ứng và thương mại toàn cầu thực sự, cuộc chạy đua về nguyên vật liệu đã kết thúc. Kết quả là, nhiều quốc gia, bao gồm cả Hoa Kỳ, bắt đầu cạn kiệt kho dự trữ khoáng sản quan trọng này, được tích lũy trong nửa thế kỷ trước. Khi các rào cản thương mại được dỡ bỏ, hoạt động sản xuất đã trở thành một doanh nghiệp toàn cầu thực sự, bao gồm các chuỗi cung ứng kịp thời vận hành khắp hành tinh.

Nhưng ngày nay, các chính phủ trên toàn thế giới nhanh chóng nhận ra rằng việc kiểm soát các vật liệu và quy trình này quan trọng hơn bao giờ hết. Một trong những hành động đầu tiên của Joe Biden khi trở thành tổng thống Mỹ là ký sắc lệnh hành pháp về ‘Chuỗi cung ứng của Mỹ’, để kiểm tra xem Mỹ phụ thuộc vào các quốc gia khác ở đâu. Đối với chất bán dẫn, chúng ta sẽ gặp các chip silicon trong quá trình sản xuất ở các trang sau. Đối với pin, nó là tập hợp các kim loại bao gồm coban, niken, kẽm và quan trọng nhất là lithium.

Cuốn sách về Thế giới Vật chất này được kể qua sáu chất liệu: cát, muối, sắt, đồng, dầu và lithium. Đúc các vật liệu này vì các nhân vật chính có vẻ hơi hư hỏng, vì hầu hết các câu chuyện về sự tiến bộ của con người đều đến từ góc nhìn của chính chúng ta. Tại sao một số quốc gia phát triển mạnh mẽ trong khi những quốc gia khác lại thất bại? Tại sao cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra ở Anh mà không phải ở Ethiopia? Quan điểm thời thượng ngày nay là nó chủ yếu bắt nguồn từ sự kết hợp giữa lịch sử, tình cờ và việc có các loại thể chế phù hợp cho phép mọi người đổi mới và phát triển. Nhưng đây chưa bao giờ là câu chuyện đầy đủ, vì bí mật thành công của loài người không chỉ nằm ở DNA hay thể chế chính trị của chúng ta. Số phận của chúng ta luôn gắn liền với những gì chúng ta khai thác từ trái đất và điều chỉnh cho phù hợp với mục đích của chúng ta.

Trong khi các thuật ngữ như Đá, Đồ đồng và Đồ sắt thường được sử dụng để chỉ những thời đại xa xôi, bị lãng quên, thì thực tế sự phụ thuộc của chúng ta vào các công cụ và vật liệu vật chất đã bùng nổ thay vì giảm đi. Với lượng cát và đá mà chúng ta vẫn phun ra từ hành tinh này, chúng ta vẫn gắn bó chặt chẽ với Thời kỳ Đồ đá. Nhu cầu về thép và đồng của chúng ta đã tăng lên gấp bội trong những năm gần đây. Vậy thì đây cũng là Thời đại đồ sắt, chưa kể thời đại của đồng, muối, dầu và lithium.

Sáu vật liệu này là những thành phần thiết yếu của môi trường mà bạn đang đọc cuốn sách này – pin mà không có nó thì điện thoại của bạn sẽ ngừng hoạt động, bê tông mà không có nó thì nền móng ngôi nhà của bạn sẽ sụp đổ. Những vật liệu này hiếm khi xuất hiện trong các câu chuyện về nỗ lực hoặc sự đổi mới của con người, hoặc nếu có thì nó chỉ là một chất trơ được biến đổi một cách kỳ diệu bởi một nhà phát minh lỗi lạc.

Nhưng bây giờ là lúc để những vật liệu này tỏa sáng và kể câu chuyện của chúng ta từ góc nhìn của chúng. Chúng ta gần như có thể sống nếu không có sáu vật liệu này nhưng chúng ta không thể phát triển nếu không có chúng. Chúng là những chất mà phần lớn không có chất thay thế lý tưởng nào. Họ đã giúp chúng ta xây dựng thế giới của mình và chúng ta sẽ rơi vào hỗn loạn nếu đánh mất khả năng tiếp cận chúng – quả thực, như chúng ta sẽ khám phá, sự sụp đổ của một số nền văn minh và chiến thắng của những nền văn minh khác có thể xảy ra trước cửa một hoặc một số trong số sáu nền văn minh đó.

Chúng ta sẽ khám phá việc theo đuổi những vật liệu n&ag