凡聽見我這話不去行的，好比一個無知的人、把房子蓋在砂土上；雨淋、水沖、風吹、撞著那房子，房子就倒塌了：並且倒塌得很大。
──《馬太福音》七：二六－七
這則兩個造屋人──其中一個把屋子造在石上，另一個把屋子造在砂上──的《聖經》故事早已深植我們心中。如果你像我一樣，也在基督教信仰中長大，也篤信這類《聖經》教誨，一定也相信只有瘋子才會把東西搭建在砂上。
不過就本質而言，把東西搭建在砂上並無不妥。我們一直就在做這樣的事：我們在砂上搭蓋，我們用砂建造，我們拿成分主要是砂的磚塊造房子。我們用砂填海造陸。我們所瞭解的建築世界──摩天樓、停車場、道路等等──大體上皆用砂製成。
或許我們對這則節自《聖經．馬太福音》「山上寶訓」（Sermon on the Mount）的寓言，可以稍加補充。主要問題不是那傻子把房子蓋在砂上，而是他選錯砂材了。或許他用的是沙漠裡的砂，這類的砂邊緣圓滑，無法凝結。比較可能的狀況是，他用了沖積砂。這種砂在乾燥季節又平又硬，一旦雨季到來，河水氾濫，它會突然間變得鬆軟、不穩固。
但就算面對這類問題多多的砂，只要知道怎麼處理──無論所謂處理，指的是挖掘夠深的地基，或運用適當技術，將砂翻鬆或凝固──我們照樣能利用得很好。以世上最高建築物、杜拜的哈里發塔（Burj Khalifa）為例，它完完全全建在不斷移動的沙漠砂上。它用一百九十二根又長又圓、深入地下四十七公尺的混凝土樁打造地基，運用砂與基層砂岩的摩擦將整棟建築牢牢固定。
沿海岸從哈里發塔往北走，就是珠美拉棕櫚島（Palm Jumeirah）：用好幾百萬噸從波斯灣（Persian Gulf）海床挖出來的砂築成的幾座人造島。工人得將這些挖來的砂灑在工地，振動壓縮之後，建成平整、結實的地面。但並不是什麼砂都能用來築島；就算是最高明的壓縮科技也不能將沙漠砂轉為新土地。而且從建成的一刻起直到今天，這些人造島就在與大自然不斷戰鬥。海潮持續侵蝕著地基，緩緩將砂帶走。地方當局在島周邊築起防波堤，但證據顯示，儘管速度減慢，但珠美拉棕櫚島仍在緩緩沉入海中。
杜拜與海爭地只是一長串人類與大自然抗爭故事的最新一章。至少自十四世紀以來，荷蘭人一直就在做差不多同樣的事。不過近年來，「土地重墾」（land reclamation，一直就叫做土地重墾，就算那所謂重墾的土地從來就沒有經人墾過）熱已達前所未有的高峰。最熱中土地重墾的首推亞洲人。自十九世紀起，東京已經透過填海造陸方式新增兩萬五千公頃土地，中國也在無分新、舊，逐漸擴建它的沿海城市。
由於國家的領海取決於海岸線，海岸沙灘的位置也成了二十一世紀外交的新前線，領海海域愈大，國家可以漁撈、開採外海資源的區域也愈廣。此外還有軍事後果。在二○○六與二○一○年間，中國每年平均在它的外海「重墾」了兩百七十平方哩的土地。近年來，中國在南中國海填海造陸的活動規模，更大到讓一位美國海軍將領稱它們是中國的「萬裡砂城」（Great Wall of Sand）。中國、臺灣、馬來西亞與其他幾個亞洲國家都宣稱擁有的南沙群島，原本是些只有鳥類棲息的島礁；今天，在這處引起爭議的水域，許多島礁已經擴建，上面築了混凝土跑道與軍事基地。 [1]
隨著全球對抗氣候變化與海平面升高威脅的呼聲漸隆，為了取得適當砂礫、壓縮成海堤與防洪設施，各國的採砂競賽也不斷升溫。以馬爾地夫為例，如果今後百年海平面升幅像科學家預測的一樣，大部分國土都將泡在水裡，馬爾地夫正用砂與巖在首都馬利（Malé）周遭建造龐大海堤。新加坡由於領導人將土地重墾視為對抗氣候變化、海平面升高與水資源匱乏的重點工作，而成為全球領先的砂進口國。新加坡的填海造陸作業目前以每十年十餘平方哩的速率推進，由於更多土地代表更多居民、更多公園、更多建立醫療中心、學校等等的空間，新加坡對砂的渴求將有增無已。而隨著新加坡土地不斷增加，鄰國土地卻在不斷縮水。為新加坡提供大多數砂的印尼不久前提出警告說，由於採砂規模過大，印尼有幾個島已經完全消失，縮小了海疆。
但想完全掌握這類「治砂國政」的規模很難，因為相關數字始終讓人霧裡看花。比如：新加坡說，它在二○○○年到二○二○年間進口約六億噸砂。但幾個將砂出口新加坡的國家說，它們只輸出了兩億八千萬噸。換言之，新加坡還用了三億兩千萬噸不知哪裡來的砂。這些砂當然其來有自，只不過沒有人要認。 [2]
我們這就得談一個更有深度的議題：一般總是將砂視為一種隨處可見、基本上取之不盡的原料。如果天下的砂都一個樣，這種看法倒也很有道理。但我們已經知道它們不一樣了：如果一樣，像杜拜這樣的沙漠國家為什麼還要從比利時、荷蘭，甚至（信不信由你）英國進口砂？簡單的答案是，有些砂比其他砂更有用。大砂海有數不盡的砂，但純度能媲美洛哈林或楓丹白露的砂卻少之又少。 [3]
與其他大多數礦產不同的是，針對每年從地表挖掘、移轉的砂，我們並沒有相關的規則與管控，也沒有一套監控統計數字。所以說，想答覆以下這個簡單問題，會比我們想像的難得多：有史以來，人類從這個星球上挖掘、移轉了多少的砂？為了求解，幾年前，一群地質學者翻閱了各種資料。他們評估，與地球自然界的腐蝕程序──河流沖刷，將砂石推往海中的程序──相較，我們每年挖掘、開採的砂、土與岩石，數量大了約二十四倍。換言之，人力比自然界地質力大上許多倍，而且根據相關資料，早自一九五五年起，情況就是如此。或者我們還可以從另一角度觀察這個問題──從鐵到混凝土，到其他一切人造產品的總重，在二○二○年已超越地球上一切自然生物的總重。 [4]
這類分析相當有用，因為它們為「人類世」（Anthropocene）概念──人類帶來一個嶄新、與過去截然不同的地質紀元──提供了一種統計骨幹。愈深入探討我們究竟挖了多少砂石，愈讓人嘆為觀止，惶惑不安。過去一百年，由於從地下挖出來的原料總噸位實在太過龐大，我們用了一個幾乎不曾使用過的重量單位「太噸」（teratonne，即兆噸）──總噸位為六．七太噸（更精確的數字是六、七四二、○○○、○○○、○○○噸）。根據一項評估，人類製造的一切產品總重約一．一太噸。我們還可以這麼看：假想把我們在地球上製造的一切，包括所有的建築物、飛機、火車、汽車、電話機的總重相加，再想像用泥土、砂石堆一個總重為前述人造物總重六倍的大土堆。而且隨著每一年過去，那個大土堆也愈來愈大。 [5]
砂從哪裡來？這不是一個小問題。大多數砂都以砂礫形式經由河流沖刷，流向海洋。儘管它們看起來似乎全無生氣，無足輕重，砂礫在流動全過程的每一階段，都在地方生態系統中扮演重要角色：有時它們攜帶沉渣順流而下，造成河口地區沖積沃土，有時它們能像蓄水土層一樣，防阻洪澇，保護海岸地區免遭侵蝕，有時它們還能為各種生物，從烏龜到鳥類到微生物，提供庇護所。你如果必須採砂（很難想像生活在現代世界而不需採砂），不能選在這些活動中的沉積系統，你得尋找所謂「化石沉積層」（fossil deposits）：曾經是活動河流或生態系統一部分，但在億萬年後的今天已經死寂。
在採砂與土地重墾受到嚴厲規範的已開發世界，大多數的砂來自化石沉積層。但在其他地方，強有力的證據顯示，人們在活動中的沉積系統採砂。摩洛哥與西撒哈拉沙漠大片海岸已經因採砂而失去蹤影，這些砂運往歐洲與加那利群島（Canary Islands），用來造屋與補充觀光海灘（歐洲海灘竟有這麼多是進口砂做成的，說來或許讓你稱奇）。幾千年來自然堆積而成的防波堤已被剷平。在近年來的亞洲，建築用砂需求爆增，帶動經濟飛速成長，也對地方生態系統造成破壞。這種現象最明顯的地方莫過於湄公河三角洲（Mekong Delta）。這片極其肥沃的溽暑之鄉一直是越南的米倉，是越南主要的魚、米產地，而過度採砂與上游築壩攔阻進入盆地的水流，已經對湄公河三角洲底層土壤與淤泥構成影響。 [6]
有時砂遭到非法開採；有時官方鼓勵礦工超額開採。無論哪一天，搭一艘快艇駛經湄公河上，除了河邊在稻田裡工作的農人，你會見到一群人駕著小船或駁船，還有一組人用鏟子、水桶、籃子與液壓泵在河底挖砂。研究發現，實際開採的數量比官方統計數字要高得多。 [7]
原本矗立的河岸如今因為砂被掏空，只能墜落水中。現在在湄公河三角洲地區，每年有大約兩平方哩的土地流失，在河水來勢洶洶、可能吞噬道路、學校與醫院的情況下，地區內六個省宣佈進入行政緊急狀況。另一項研究顯示，由於原本作為填補的沉渣遭到掏空，整個湄公河三角洲正逐漸下沉，進一步的影響是造成海岸線被海水以每天一個半足球場的速度吞噬。而且研究指出，這還只是開端而已。根據一項研究提出的警告，若不介入協調，到二一○○年，幾近半個湄公河三角洲可能將處於海平面下，其餘位於海平面以上地區也會鹽鹼化（salinization），經常氾濫成災。 [8]
再一路往北，中國當局幾十年來一直與採砂黑工玩著貓捉老鼠的遊戲。流域廣被中國陸地面積五分之一、居民人口占全中國三分之一的長江，由於濫採情勢過於嚴重，多處河岸潰入長江，危及江上橋梁，對生態系統造成的危害更無需贅述。中國當局的對策不是禁止濫採，而是將許多小型業者趕到上游的鄱陽湖。據信，由於採砂採得太多，鄱陽湖水位已經降低。事實上，有人認為，鄱陽湖可能是全球第一大單一砂礦。 [9]
沿長江往下，在靜悄悄的支流中，採砂人藏身偽裝成載貨船的船上，或利用夜晚、或趁雨天或起霧的時刻工作。二○二一年，當局發動又一波非法採砂查禁行動。那一年年初，當局宣佈逮獲一個十一人團夥，單在過去兩個月已經開採、賣出了兩萬噸的砂。 [10]
在中央與地方政府管控比較鬆散的印度，「販砂黑幫」已經形成一個既深又廣的貪腐網路，從那些在河床與灘頭上挖砂的工人，到把砂送往建築工地的供應鏈，到房地產開發商，警察，甚至據說還包括一些政客，都是這個黑幫的一份子。殺人、綁架、毒打與數不清的逮捕──這一切為的都是追逐「砂」利。這裡舉幾個在寫這本書的幾個月期間發生的事：比哈爾邦（Bihar）的納瓦達（Nawada）區，警方遭暴民擲石攻擊；十八名比哈爾邦警員因保護當地販砂黑幫而遭調職；昌巴爾（Chambal）地區林務官遭一個用拖拉機非法挖砂的販砂黑幫槍擊。 [11]
砂的重要性非比等閒。根據聯合國環境計畫（United Nations Environment Programme）的研究，如果想避免砂荒危機，我們就不能再把砂當成一種普通資源，而必須視之為一種戰略礦物，像對待銅，甚至像對待鋰這類電池製材一樣。砂礫看來似乎平淡無奇，但你若小停片刻，稍想一想，就會發現它們非常有用。沒有砂就沒有建築環境，沒有經濟成長。砂不僅能幫數以百萬計的人脫貧，還能讓人更長壽。 [12]
這麼說似有誇張之嫌，直到你發現這些砂礫的一個主要目的地之後。海砂可以填海造陸、改變世界疆界；矽砂可以製成玻璃，集料可以做成瀝青、鋪設道路，砂還扮演一種更神奇的角色。這些千百萬年前從巖壁侵蝕脫落、順著河水流入海中的砂，在重組後成為一種新型態的岩石。
它是這世上最神奇的原料之一，但它大部分隱身地下。就算它從地下冒出頭來，看到它的人往往也對它不屑一顧。法國建築師、設計評審喬治．葛洛莫（Georges Gromort）對它的評語，頗能代表世人心聲。葛洛莫說，「混凝土？它不過是泥巴罷了！」（Le béton? Mais c'est de la boue! ） [13]
儘管遭人如此詆毀、瞧不起或誤解（它當然不是泥巴），用砂、集料與水泥混製而成的混凝土一點也不平凡。或許想了解混凝土的重要性，最好的辦法是先問一個問題：如果你想改善開發中世界貧窮地區低收入家庭的命運，應該給他們什麼？一疊鈔票，一包營養品，還是一袋水泥？
你當然知道答案是什麼，不過容我解釋一下：貧窮國家兒童面對的最大問題之一是腸道寄生蟲。腸道寄生蟲有害健康，讓他們沒辦法上學。這種寄生蟲一般生活在排洩物裡，往往附在孩子腳底板上、帶回住家。如果住家是簡陋的棚子，沒有鋪地板，這種寄生蟲可以躲藏更長時間，傳給更多孩子。
幾年前，墨西哥開始提供家庭水泥，為住屋鋪設水泥地面，結果使寄生蟲感染減少七八％。兒童腹瀉病例數減少了一半；患貧血的人數減少五分之四。還有其他各式各樣值得慶祝的成果──孩子在學校表現得更好，原本憂鬱的媽媽笑容增加了。而這一切都得歸功於一袋廉價的水泥。 [14]
這種物質的好處還不僅於此。研究資料顯示，用鋪設路面（就是鋪上混凝土）代替泥土路，可以讓在附近工作的人工資增加超過四分之一，孩子入學率也會因此提升。 [15]
我們往往低估建築世界的重要性。住房是人類的一項基本需求，但一旦頭頂有了可以遮風避雨的屋頂，腳下踩著堅實牢靠的地板，你很容易忘記它們的重要性。而談到建築世界，沒有任何其他東西能像水泥這麼快就產生如此巨大的影響。
用磚造房子得先經過鑄形、燒製過程，最後還得費神耗力、用砂漿將它們層層鋪設，但使用混凝土，只需將它們灌入模子就行。過去得用許多人花好幾天、甚至好幾星期才能完成的工作，現在只許幾個人在幾小時內便能完成。兩百年前，幾乎所有建築都用磚塊或木材建造；今天我們使用的建材約八○％為混凝土。只是混凝土不夠新潮，科技史一般將它撇開不提，只重鋼材與半導體等更閃閃發光的材質。
不過，愈深入鑽研，混凝土的神奇愈令人嘆為觀止。像玻璃一樣，我們直到今天仍無法完全瞭解混凝土核心在凝固時發生的事。就若干方面而言，與都市環境中任何其他東西相比，矗立在市中心那些單調、粗獷的巨型建築更有生氣。建構它們的混凝土仍在固化，石材仍在與周遭環境互動。就連大蕭條時代在科羅拉多河（Colorado River）上建造的胡佛水壩（Hoover Dam），直到今天也仍在固化，強度隨著一年年過去而不斷緩緩增加。
雖說我們有時會將它們的名稱錯置，但混凝土與水泥並非同一回事。最簡單的區分之道是，水泥是將混凝土黏在一起的神奇成分。水泥本身是一種粉末，將石灰石與白堊，連同黏土、砂，有時加上一些氧化鐵這類附著劑，混在一起加熱、搗碎，就能製成水泥。在水泥上加水，水泥中的鈣與矽與水互動，形成一種糊狀灰色凝膠，凝膠內有數以百萬計微小的石質捲鬚。這些學名「水化矽酸鈣」（calcium silicate hydrate）結晶體捲鬚會長大，像撒網一樣將觸角伸向凝膠，在水裡形成一種骨架般的石質結構。若再加入碎石與砂礫，這些捲鬚不僅自我凝聚，還會黏在碎石與砂礫上，成為混凝土：液態石頭，一種可以灌入模子的岩石。 [16]
灌模、塑型是一種藝術。幾年前，我眼見一位工匠用混凝土製作鐵路地下隧道牆，那情境於今記憶猶新。只見他小心翼翼、幾乎像愛撫般，把瓦刀抹在牆面上，將那面大概永遠也不會有人再看一眼的牆抹平。就像在看雕刻師工作似的。
有人說，混凝土雖說有各種科學優勢，卻少了一種「場所感」ｉ 。畢竟，最光鮮的都市環境不只是建築工藝，也是所用特有材質的呈現。牛津（Oxford）方形庭院用的蜂蜜石灰石，紐約布魯克林區（Brooklyn）的褐砂石，蘇格蘭亞伯丁（Aberdeen）的花崗石──這些建築物用的都不是灰濛濛、沒有個性的混凝土，而是附近採石場採來的石材。它們都是從環境中鑿出來的。
但混凝土同樣有場所感。由於它歸根究底只是用石灰黏著在新石層上的一種砂礫與石礫重構，它同樣也是在地產物。把手放在曼徹斯特（Manchester）混凝土街道路面上，你很可能能觸到峰區（Peak District）採來的碎石。紐約的混凝土路面，往往本是採自長島（Long Island）牙買加灣（Jamaica Bay）的砂。倫敦的混凝土路面來歷更撲朔迷離，因為它使用的砂與集料主要來自北海一處叫做多格灘（Dogger Bank）的淺砂洲。在上個冰河季，海平面較低，這處沙洲是一條連結英國與歐洲的陸橋。多格灘浸在水中的土地──有時人稱多格地（Doggerland）──為荷蘭人提供許多填海造地需用的砂，倫敦的金絲雀碼頭（Canary Wharf）也用了大量採自多格地的砂。下次當你走在倫敦街頭，覺得腳下的混凝土路面平庸、醜陋時，不妨稍想一想：它們或許來自北海某處神秘的水下世界。
在混凝土世界，平淡無奇往往與神秘精采並肩，看來死氣沉沉的岩石其實活著，古物經過塑製能成為代表未來的東西。在多格地採砂的駁船，機器經常遭史前巨獸的長牙卡住；我們博物館裡陳列的那些披毛犀牛的牙齒與舊石器時代的手斧，許多是建築用砂在開採過程中發現的。我們能夠這麼瞭解史前世界，主要歸功於我們對混凝土、對用來製作它們的砂與石永無止境的胃口。
作為建築材質的混凝土，年歲可以非常古老，但也可能年輕得出人意表，這一切取決於你怎麼看。人類用石灰烹飪，用石灰建屋已有幾千年歷史。證據顯示，在土耳其境內出土的、一萬多年前的新石器時代遺跡中，有用水泥製作的地板與臺柱。生活在敘利亞南部與約旦北部的貝都因人（Bedouin），在大約西元六千五百年前已經造了混凝土一樣的結構。而最著名的，首推羅馬人用混凝土打造的許多建築物。羅馬的圓形競技場（Colosseum）以混凝土為地基，特別是萬神殿（Pantheon）的巨型圓頂──仍是世上最大的未加固混凝土圓頂──尤其壯觀。
羅馬帝國殞落後，混凝土的原始配方也隨之流失了數百年，直到羅馬建築師維特魯斯（Vitruvius）的手稿《論建築》（On Architecture ）於十五世紀現身，才重燃人們對混凝土的興趣。《論建築》先後譯成法文版與英文版，引發一場再發掘混凝土之密的科學研發熱潮。在整個十八與十九世紀，發明家與工業家競相推出新配方，意圖複製，甚或做出比羅馬更好的混凝土。事實上，甚至直到今天，科學家仍在設法透過逆向工程重現羅馬人當年的配方。就在二○二三年，麻省理工（ＭＩＴ）研究人員還宣稱有了新突破。 [17]
不過，我們今天使用最多的水泥配方，是來自約瑟夫．阿斯汀（Joseph Aspdin）於一八二四年申請的專利。阿斯汀稱它為「波特蘭水泥」（Portland cement），因為它的顏色很像來自杜賽（Dorset）採石場的波特蘭石。但事實真相是，當時相互競爭的配方很多，不很老實的阿斯汀是否真贏了這場競爭，或他其實只是從其他人那裡偷來這項配方，沒有人能說得準。 [18]
但發明一個東西是一回事，將它成功推廣又是另一回事。水泥基本上是一種配方，就像在烘烤馬芬（muffin）或舒芙蕾（soufflé）時，成分比例不對可能造成慘重後果一樣，調變水泥也差不多。早期的水泥配方五花八門、光怪陸離，不同批次出廠的水泥成分各不相同。於是就像玻璃製作一樣，如何改善水泥配方，針對水泥稱重、攪拌與加工施以科學紀律的工作，又一次由德國人完成了。到十九世紀結束時，德國水泥已經比英國出廠的水泥好太多。
不過，可能是水泥發展史上最重要的一號人物，卻是一位因為其他發明而非發明水泥享譽全球的人物：湯瑪斯．愛迪生（Thomas Edison）。下文中還會提到的愛迪生，往往以一種有趣註腳的方式出現在有關水泥的著述中，因為他曾經突發奇想，用水泥造了一個家，包括水泥傢俱、水泥床、水泥留聲機等等。但他的貢獻比今天世人普遍瞭解的意義更加重大，因為愛迪生完善了水泥量產之道。
為瞭解箇中由來，我走訪位於英格蘭西密德蘭郡魯比（Rugby）郊外的一家現代水泥廠。早在維多利亞女王統治時代，這座水泥廠自一八六五年起就存在了，用來自附近採石場開採的石灰石製造水泥，協助打造工業英國。由於附近石灰石早已採盡，水泥廠如今用的是經由一條五十七哩長的輸送管，從貝德福郡（Bedfordshire）採石場運來的石料。
魯比水泥廠的核心──事實上，整個水泥產業這一行的核心──就是一座窯。不過這座窯，與仍然儲存在英國陶瓷業發源地特倫河畔斯多克（Stoke-on-Trent）博物館的陶爐不一樣，不是那種瓶狀磚爐。一開始，我在廠房各處繞了一圈，卻完全沒有發現它，因為迴轉窯（rotary kiln）不是一個煙囪，而是由一處庫房通到另一處庫房的一條巨型金屬管。望著它轉動是一種極其催眠的經驗：你看不見火花，看不見煙，除了機器運轉的低鳴，以及偶爾傳來、讓原料成分不停移動的氣爆聲，也聽不見其他噪音。不過你可以見到迴轉窯上方那團熱氣造成的薄霧，當下雨時，雨水觸及迴轉窯表面，瞬間化為水汽。
迴轉窯必須一天二十四小時不停運轉，因為一旦停下來，時間稍長，窯內可怕的高溫會開始熔融結構體，導致結構體下陷、崩解。魯比廠經理告訴我，這是他最大的夢魘，也是任何一家水泥廠經理最大的夢魘。就這樣，迴轉窯得不斷輪轉，所有成分不斷在它裡面翻滾向前，直到成為色澤烏黑、硬塊狀的熟料（clinker）。最後將熟料磨成粉，就是將原料世界綁在一起的黏劑──水泥。
愛迪生的突破，是造了世界最長的迴轉窯，全長一百五十呎，比魯比廠那座迴轉窯短不了多少。他在配方上採納了德國人提出的一些改進，加入自己的一些步驟，然後將他的迴轉窯申請專利。事實證明，這是他獲利最豐的一項發明，而且有鑒於它對全球造成的衝擊，說這是他最重要的一項發明也不為過。然而，混凝土出現了：平淡無奇、一點也不時髦的混凝土──寫到這裡時，在維基百科（Wikipedia）愛迪生的網頁上，甚至連這點都沒指出。 [19]
愛迪生為水泥工業帶來一項無比重要的貢獻：規模。使用他發明的巨型迴轉窯，水泥廠一天可以生產一千桶水泥──除去燃料與需用的石材成本，還有厚利可圖。大量生產某件東西的能力或許聽起來不很了不起，但走進原料世界的人會發現這是一再面對的重要課題。原料所以能夠幫我們改善生活，讓數以百萬計的人脫貧，靠的不僅是我們能發明、創造它們，也因為我們能量產、散播它們，從混凝土到銅，從鐵到鋰，情況皆然。換句話說，水泥所以能夠改變我們的世界，不僅因為它神奇，也因為它廉價、無所不在。
說混凝土無所不在，一點也不誇張。儘管我們直到一個多世紀前才開始大量生產這種砂、集料與水泥的混合物，今天世上，每有一個活人就有八十多噸的混凝土──總重約為六千五百億噸。為了將這個似乎不怎麼有意義的數字形象化，我們不妨這麼想。今天世上混凝土的總重，比世上所有一切生物──包括每一頭牛、每一棵樹、每一個人、植物、動物、細菌與單細胞生物──加起來的總重還要重得多。每年全球各地生產的混凝土都足以覆蓋整個英格蘭土地。 [20]
且以天津為例，說明這種現象代表的實際意義。天津是個人口一千五百萬的大型城市，從海岸線直到距北京不遠處，都屬天津地界。天津原以沿海水塘產鹽、廣銷各地而馳名，但近年來，它因為投入難以計數的巨量混凝土打造都市區而舉世知名。這些混凝土有些鋪在土地上，把原先的沼澤與農田變成道路和停車場，而不比這少的混凝土用來打造一棟又一棟的摩天樓。
天津在二○一四年成為「世界高樓建築之都」。單在這一年內，全世界所有新落成的摩天樓，有六％坐落在這個中國二線城市，工程總高度達到驚人的一．二五公里（四千一百呎），中國的水泥生產也以令人目不暇給、大約每十年增長一倍的速度成長。或許你對新冠肺炎的散播情況圖記憶猶新，知道指數曲線陡然上升的圖型像什麼樣，只不過這一次散播的不是病毒，而是包著砂礫、集料的水泥結晶捲鬚。一位學者根據直到二○一三年為止的資料寫道，不超過五十年，整個地球都將為混凝土覆蓋。 [21]
天津最高的建築叫做「高銀金融１１７」，但一般稱它為「柺杖」，這是因為它根據設計，要在頂端造一個像柺杖把手一樣的東西──這把手是一棟三層樓高、鑽石狀的綜合建築，裡面有世界最高的觀景臺、最高的酒吧－餐廳與最高的泳池。在「高銀金融１１７」建造施工過程中，出現許多科研調查報告，討論在地震如此頻繁的地區打造如此又高又薄大樓的極端工程挑戰。這些報告指出，這棟大樓的工程秘密，端在它複雜的鋼筋混凝土「巨型框架」結構體、支撐的「巨型鋼架」，還有最重要的是，貫穿整個結構的混凝土核心筒。它是全世界最先進的鋼筋混凝土結構之一。但有關這棟摩天樓最有趣的事是，它沒有完成。在預定落成啟用日過去多年之後，它仍是一棟「爛尾樓」。
工程進度先於二○一○年喊停，之後又於二○一五、二○一八年停頓。在這段期間，打造摩天樓的熱潮逐漸降溫。天津的建築泡沫崩裂；一度高踞中國經濟成長率王座的天津地區，現在甩落中國經濟成長車尾。即使在天津市內所謂「天津曼哈坦」的蛋黃區，已經竣工的辦公樓使用率也令人失望。二○二○年，中國政府下令限制全國各地新建摩天樓建案數與高度。二○二一年，中國政府展開拆除計畫，將許多爛尾樓夷為平地。「柺杖」是這些爛尾樓中最高的，矗立在天津天際線上，講述著泡沫崩裂的警世故事。
中國現在或許有許多鬼城和爛尾樓，混凝土年產量也不再呈指數飛漲，但混凝土的絕對規模仍大得嚇人。在你讀完這一頁的短短幾分鐘之間，足以堆滿十二萬五千臺手推車的混凝土已經倒進中國工地。中國在二○一八到二○二○年三年間耗用的混凝土，比美國從一八六五年第一座水泥廠開工、生產波特蘭水泥起，直到今天──包括用混凝土建造胡佛大壩、美國公路系統與曼哈頓──耗用的混凝土總量都多。 [22] 混凝土的誘人之處：強硬、易於應用，還有廉價──同時也是它的詛咒。它無所不在：不僅必要基礎設施與房屋建築少不了它，不僅世界最高大樓與最長橋梁少不了它，不僅法蘭克．勞伊德．萊特（Frank Lloyd Wright）或奧斯卡．尼梅耶（Oscar Niemeyer）的經典作品，或雪梨歌劇院或一九六○年代那些單調、粗獷的建築少不了它，其他一切各式各樣的用途都少不了它。它在世界各地遭人濫用，人們用它建造死氣沉沉的停車場、高樓，打造庸俗不堪的立交橋、工廠與辦公樓。除了濫用，誤用事故也層出不窮。
混凝土的另一個詛咒是，取得正確配方雖說很簡單，也很容易搞混它。海地二○一○年的大地震，遭受二十五萬棟建築物被毀、數萬人喪生的慘重損失。而遭遇如此重創的部分原因是建築品質不佳。萬神殿能矗立兩千餘年，而中國境內一些新落成的混凝土房屋由於品質太差，平均只能儲存約二十年。美國聯邦公路署（Federal Highway Administration）的資料顯示，美國境內橋梁每十座中有將近一座有建築缺失，羅德島與西維吉尼亞兩州每五座橋梁就有一座有問題。英國境內情況更嚴重：高速公路上的橋梁幾近半數確有瑕疵。 [23]
這一切後果部分也歸咎於混凝土史上又一偉大創新：用混凝土與鋼條或鐵條混製的鋼筋混凝土（Reinforced concrete）或簡稱鋼筋，可以打造更壯觀的建築與橋梁，一旦配方有錯，種下的禍根也更大。有時鋼材腐蝕，造成嚴重變形：二○二一年邁阿密北郊蘇夫賽（Surfside）一棟公寓倒塌，事故調查當局說，混凝土斷裂與鋼筋腐蝕很可能是罪魁禍首。義大利熱那亞（Genoa）的莫蘭迪橋（Morandi Bridge）在二○一八年斷塌，倫敦的哈默史密斯天橋（Hammersmith flyover）因緊急維修而封閉，也是差不多的原因。而這一切不過是混凝土構造不良所帶來後遺症的開端。
不過，與造成的環境衝擊相形之下，上述問題幾乎不成問題。這就得談到混凝土的又一詛咒：它是地球上最大的碳排放源頭。談到溫室氣體，航空與森林砍伐兩個產業總是成為我們矚目的焦點，但製造水泥產生的二氧化碳，比這兩個產業造成的碳排放量加起來還多。水泥生產造成的碳排放佔世上所有碳排放總量的七％到八％。
在寫這本書的時候，全球水泥生產造成的這種碳排放，大致有兩個來源，一是石灰石在燒製成水泥的化學反應過程中會釋出碳，一是燒窯需用的能源，兩者佔比約為六比四。第二個問題的解決之道相對簡單：只要用非化石燃料替代化石燃料燒窯就行了。魯比水泥廠已經用「氣候燃料」（Climafuel），基本上是一種廢棄物加工製成的燃料，取代大部分的煤。一方面多虧了這類代用燃料，一方面也因為在水泥中加入了其他產品，英、美等已開發經濟體已將水泥製造過程造成的碳排放減少了一半以上。
但化學反應這部分的問題就棘手得多。數千年來，人類一直透過加熱碳酸鈣來生產俗稱生石灰（quicklime）的氧化鈣，這是製造水泥的核心反應；事實上，這個過程是人類首次大規模排碳，比化石燃料時代早了一千年。直到今天，我們還找不出能夠除碳而不產生二氧化碳的簡單辦法。
我們已經有一些解決之道：你可以新增其他粉末稀釋「熟料」，而不削弱成品水泥的強度。你可以加入粉煤灰（fly ash）與石灰石等其他東西。這類技術如今已經廣泛使用，儘管它們有助於減少、但無法徹底根除碳排放。為解決這個問題，水泥業現在寄望於「碳捕存」（carbon capture and storage, CCS）的技術。碳捕存可將二氧化碳從煙囪中濾出，轉換成一種可以貯存（一般貯存在地下）的物質。走進原料世界，你會很快聽到有關「碳捕存」的事。「碳捕存」的問題在於，儘管理論上可行，實際運作卻所費不貲，對產量高、利潤低的水泥業並不划算。
混凝土排碳問題另有一些較激進的解決辦法，但它們也遭受同樣規模議題的困擾。有些另類水泥的製程可以完全撇開化學反應、排除排碳問題，但這類製程最有前景的配方得使用鼓風爐廢料，而鼓風爐運作本身就得大量排碳。另類水泥不乏令人鼓舞的事例，它們主要來自烏克蘭與東歐，是一九五○年代傳統水泥荒迫使蘇聯科學家另謀出路的結果。但沒有人能確定這些另類水泥就長遠而言是否管用。
「如果工程手段正確，規劃正確，這種水泥的表現可以趕上或超越傳統波特蘭水泥」，在雪菲爾大學（Sheffield University）從事「鹼啟用水泥」（alkali- activated cements）研究工作的布蘭特．華克利（Brant Walkley）告訴我。「這些新材質才剛問世不久，我們只有三十到四十年的資料。與波特蘭水泥兩百年的使用經驗資料相比，挑戰還很巨大。」
就這樣，突然間，研究人員開始檢驗蘇聯時期用這類水泥打造的建築物，看它們使用的混凝土能夠儲存多久。俄羅斯利佩茨克（Lipetsk）龐大的高樓、芬蘭的混凝土塔──這些單調乏味的建築物現在成為科研關注的重心。當俄羅斯於二○二二年砲轟烏克蘭港都馬裡烏波爾（Mariupol）時，一些用鹼啟用水泥打造的最早期產品樣本也遭到砲擊。除了造成人命損失與顛沛流離的苦難，俄軍的砲擊還毀了一樣東西：我們原本擁有、如何量產這種神奇原料而不造成環境破壞的最佳線索。
有時這類線索也慘遭無心破壞之災。英格蘭東北史金寧格洛夫（Skinningrove）有座老碼頭，早在那些蘇聯建築問世以前很久便建成，而且使用的是鹼啟用水泥。只不過幾年前這座老碼頭翻修，原有那些珍貴的老混凝土都覆上了傳統波特蘭水泥。
在有些國家，由於缺乏製造水泥本身所需材質，碳排放問題變得更加嚴重。石灰石資源雖說看似充足，許多國家在簽發新的石灰石開採許可時，態度變得愈來愈謹慎，而沒有石灰石就製不出作為水泥核心的黏著劑。二○二一年，瑞典最高土地與環境法院（Supreme Land and Environmental Court）裁決，拒絕為瑞典最大水泥製造商希曼塔（Cementa）發給在哥特蘭島（Gotland）開採石灰石的新許可證，而面對突如其來的混凝土荒，許多施工專案正受到停擺的威脅。
石灰石也不是唯一看似資源充足，實際情況未必如此的原料。混凝土生產為取得必要化學反應，極度仰賴持續不斷的供水。由於用度實在太大，單單混凝土一項需用的耗水量就佔全球工業用水總量約十分之一。在擁有可靠水源供應的地區，滿足這樣的需求不是問題，但今天世上大多數需要混凝土供應的國家，一般都在面對乾旱與水資源短缺的問題。
然而一些有助於解決問題的雛型科技，以及可以掀起革命性改變的新型混凝土已經出現。與傳統另類產品相較，以麻為基礎的混凝土更結實、環保。曼徹斯特石墨烯工程創新中心（Graphene Engineering Innovation Centre）的研究人員說，他們已在生產一種「混凝土烯」（Concretene）的另類波特蘭水泥，較傳統另類產品更堅固、更環保。現在你可以在市面上買到有自我修復功能的混凝土：浸入一種特定的「酶」，它可以在遇水出現裂縫時，排出方解石礦物質。市面上還有自我清潔的混凝土。有關這種人造岩石的研究已經愈來愈多。
今天，全力投入負碳混凝土（carbon-negative concretes）量產、令人振奮的新興業者已經不少。「負碳混凝土」乍聽之下有些匪夷所思，但即使是波特蘭水泥，也會在存放時逆轉它在窯中燒製期間的化學反應，緩緩吸收空氣中的二氧化碳。問題是，傳統水泥只能將它們在生產過程中排放的碳收回一七％。在這個新領域，名為「固化技術」（Solidia）的美國公司是比較突出的業者。固化技術研發出一種每生產一千公斤水泥、保證能吸收兩百四十公斤二氧化碳的水泥。不過這中間有兩個問題：首先，它的水泥在生產過程中會排碳──只是排碳量比波特蘭水泥少得多。第二個或許更具挑戰性的難題是，固化技術生產的水泥過於仰賴二氧化碳，你得將它儲存在一個富含碳的閉鎖空間才行。由於全球絕大部分混凝土最後都得在建築工地灌入模子與洞孔，如何儲存、運送它也是一項重大挑戰。但無論怎麼說，或許突破總會來自另一個地方。有鑒於中國是世界上耗用混凝土最多的國家，中國公司與科研機構包辦五成以上新型別混凝土專利，這類突破來自中國的可能性或許很大。 [24]
問題似乎有望解決。就像十八與十九世紀的科學家、建商與愛好者競相發掘羅馬混凝土的配方，一場發掘零排碳混凝土配方的新競逐也已然展開。可能的結果是，明天的約瑟夫．阿斯汀不會出現在英格蘭，而是在中國。無論怎麼說，就算排碳問題解決，混凝土仍將是原料世界的產品。就好像最環保的電動車、風力渦輪機或太陽能板也有屬於自己的環境足跡，最環保的水泥也是。它需要水，需要石灰石，最重要的是它需要砂──正確的砂。換言之，我們得從地底挖更多的砂，但這麼做又對生態系統構成新的威脅。原料世界這場躲不開的矛盾就這樣不斷繼續下去。
但砂的矛盾在於，它不僅因為是玻璃──世上最古老製品──的基質（substrate）而成為營造世界的結構。我們不僅用砂打造建物的基礎，還用砂擴充國家的疆域。砂訴說的，不僅是規模大得驚人，也是規模小到令人難以想像的故事。組成混凝土骨幹的原子，也正是我們用來打造電腦世界的同一原子。
砂的矛盾在於，我們用自然界最豐富的一種原料創造人類最寶貴的一項發明。這項創造過程涉及一套甚至比發明玻璃、或發明混凝土更驚人的轉型。它還涉及世上最不可思議的一趟旅程。
附註
[1] Speech by US Admiral Harry Harris, commander of the Pacific Fleet, to the Australian Strategic Policy Institute, 31 March 2015.⤴
[2] Author's analysis of data from UN COMTRADE database.⤴
[3] UN COMTRADE database.⤴
[4] Anthony H. Cooper et al., 『Humans Are the Most Significant Global Geomorphological Driving Force of the 21st Century』, Anthropocene Review 5/ 3 (2018): pp. 222-9.⤴
[5] Emily Elhacham et al., 『Global Human-made Mass Exceeds All Living Biomass』, Nature 588/7838 (2020): pp. 442-4. The weight of biomass can be found in Yinon Bar-On, Rob Phillips and Ron Milo, 『The Biomass Distribution on Earth』, Proceedings of the National Academy of Sciences , 19 June 2018.⤴
[6] WWF-Greater Mekong/WWF Freshwater Practice, 『 The Sands Are Running Out 』, WWFWaterCaseStudy, 2018.⤴
[7] Christian Jordan et al., 『Sand Mining in the Mekong Delta Revisited- Current Scales of Local Sediment Deficits』, Scientific Reports 9 , article number 17823 (2019).⤴
[8] G.M. Kondolf et al., 『Changing Sediment Budget of the Mekong: Cumulative Threats and Management Strategies for a Large River Basin』, Science of the Total Environment 625 (2018): pp. 114-34.⤴
[9] Pascal Peduzzi, 『Sand, Rarer than One Thinks: UNEP Global Environmental Alert Service (GEAS)- March 2014』, United Nations Environment Programme, 2014.⤴
[10] Yang Zekun, 『Crackdown on Yangtze Sand Mining Stepped Up』, China Daily , 2 March 2021.⤴
[11] Debashish Karmakar, 『Bihar: 4 Cops Injured as Sand Mafia Attacks Police Party in Nawada District』, Times of India , 2 June 2021; 『Policeman Injured After Being Shot at by Two Unidentified Men in Rajasthan's Sikar』, Times of India , 20 July 2021;Avinash Kumar, 『Bihar: 18 Cops Found Protecting illegal Sand Mining Shifted, More Under Radar』, 『Hindustan Times , 12 July 2021; Vivek Trivedi,』 Another Forest Dept Team Attacked by Sand Mafia in MP's Morena, News18 , 30 July 2021.⤴
[12] Pascal Peduzzi et al., Sand and Sustainability: 10 Strategic Recommendations to Avert a Crisis (United Nations Environment Programme, 2022).⤴
[13] Andrew Rabeneck, 『 The Transformation of Construction by Concrete 』, in Nuts & Bolts of Construction History Vol.2 (Picard, 2012), pp. 627-36.⤴
[14] Charles Kenny, 『 Paving Paradise 』, Foreign Policy (blog).⤴
[15] Rocio Titiunik et al., Housing, Health, And Happiness , Policy Research Working Papers (The World Bank, 2007).⤴
[16] The best description and explanation I've encountered of the formation of concrete, upon which my condensed version is based, is from Mark Miodownik, Stuff Matters: The Strange Stories of the Marvellous Materials that Shape Our Manmade World (Penguin, 2013).⤴
[17] L.M. Seymour et al., 『Hot Mixing: Mechanistic Insights into the Durability of Ancient Roman Concrete』, Science Advances 9/1 (2023).⤴
[18] For a more comprehensive account, a good place to start is Robert Courland, Concrete Planet: The Strange and Fascinating Story of the World's Most Common Man-Made Material (Prometheus, 2011).⤴
[19] Andrew Rabeneck, 『Thomas Edison and Modern Construction: The Longue Duree of the Long Kiln』, Proceedings of the Sixth Annual Construction History Conference (Queen's College, Cambridge, 2019), p. 13.⤴
[20] Data based on cement statistics from United States Geological Survey.⤴
[21] Ugo Bardi, professor of physical chemistry at the University of Florence .⤴
[22] 計算混凝土產量是一項棘手的挑戰。計算累計總數仍然比較棘手。關於水泥生產的統計資料相當可靠，尤其是來自美國地質調查局的統計資料，我在這裡使用了這些資料，以及Robert W. Lesley, 『History of the Portland Cement Industry in the United States』, Journal of the Franklin Institute 5 (March 1898): pp. 324-36. 然而，這些資料系列僅涵蓋一九二六年以來的全球資料。為了估算全球數字，我使用了這一時期美國與世界其他地區產量的 1:1 比率，這與一九二○年代中期的比率大致一致。然後，我使用 1:2:3 水泥：沙：骨材的標準水泥比例來估算混凝土總產量。考慮到其他比率的水泥含量較低，並且考慮到混合物中剩餘的水的重量，這可能會低估混凝土的最終總質量。然而，出於同樣的原因，該計算沒有考慮將舊混凝土回收到新建築中。⤴
[23] William J. Mallett, 『 Condition of Highway Bridges Continues to Improve 』, Congressional Research Service report, 19 May 2020; George Greenwood and Graeme Paton, 『 Half of Bridges on England's Busiest Roads in 「poor condition」 』, The Times , 3 December 2020.⤴
[24] Johanna Lehne and Felix Preston, 『Making Concrete Change: Innovation in Low-carbon Cement and Concrete』, Chatham House, June 2018.⤴
ｉ sense of place：地理場所為人帶來的一種人對地方的特有感情。（譯註）⤴