根据我的理论，能源大转型是为了更好地理解人类能源的过去、现在以及未来，我们必须根据所有能源的存在形态，固体、液体和气体，考虑所有能源资源，而不是只考虑单个燃料，例如把煤看作是固体，石油看作液体，天然气看作气体。这样我们就可以看到能源在文明发展中的自然进化过程。能源大转型所揭示的是一种极其简单明了的转换。它突破了能源使用与能源政策以及政治之间的复杂关系。能源大转型，更确切地说，是文明本身依据经济效用所做出的千千万万个能源选择，并通过选择向我们展示能源未来的发展方向，决定未来谁最有可能成为能源赢家或输家。
能源大转型可以理解为人类文明的一次进化。能源大转型是从过去不可持续的固体能源向未来无限的、清洁的可持续能源过渡。我认为气体能源一定能够实现人类文明的可持续生存与发展。过去人类使用的是不清洁的固体燃料。能源大转型将改变人类能源的使用现状，人类将使用清洁的、合乎环境要求的可持续气体燃料。能源大转型是一种液体燃料转型；因为液体是介于支撑人类文明延续千年的固体能源与气体能源之间物质的过渡状态。能源大转型在很大程度上是一种隐形过渡。能源大转型对地球上社会存在方式的影响比反恐战争、亚洲崛起、第二次世界大战和冷战更加持久。在21世纪，能源大转型的快速发展将是人类文明发展的关键挑战。
能源大转型是人类各种活动累积的结果。它的动力是人类通过发明创造，追求更高的经济地位和生活质量的自然需求。我们可以把能源大转型比作查尔斯·达尔文在生命进化论中提出的自然选择原则。达尔文把自然界的自然变化比作各国的社会变化，我把能源大转型的能源变化比作每年由数百万亿的个人能源选择推动的自然选择。
能源大转型最初开始于19世纪中叶液体燃料替代固体燃料，在未来200年内逐渐过渡到气体能源时代的最后阶段。幸运的是，从历史范围来看，大部分转型已经实现，所以现在只剩下实现最后阶段的转型。如果不考虑政治因素，最终将在2050年完成，因为能源转型并不需要像《星球大战》中那么炫目的前沿科技。值得庆幸的是，我们已经掌握了其中大部分的核心技术，并快速前进。从不同国家自身的情况出发，到本世纪中叶，世界上大部分居民将生活在一个符合环境要求的可持续发展的经济体系中。在这种经济体系下，雾都伦敦将永远只存在于历史课本中，而南极臭氧层空洞也许会在不久的将来自我愈合。为了尽快实现这个目标，各国领导必须具备能源意识，团结民众，加速能源大转型。我们的理念是“推动能源大转型快速发展”。
虽然能源大转型是从不可持续的固体燃料到可持续的气体燃料的液体燃料过渡，但在每个过渡阶段，都会发生周期性的能源替代。例如，固体燃料中，煤炭取代了木柴成为主要的能源；液体燃料中，石油取代了鲸脂油；如今，生物燃料正逐步取代石油。虽然天然气将会逐渐取代不断增长的固体和液体燃料，但在气体能源的浪潮中，天然气在市场占有率上也受到了其姐妹燃料（风能和太阳能）的挑战。
数千年来，以木柴、牧草、动物粪便和煤炭为主的固体燃料满足了人类文明日益增长的能源需求。固体燃料持续了几百万年，气体燃料时代也会如此。我将之称为气体能源时代，这是第十三章论述的主题。我想指出，除了天然气，气体能源时代还包括风能、太阳能、氢能，以及“人造太阳”核聚变。地球周围的大气层是气体，每天从太阳接受热量，形成了风。太阳是太阳系的公共电厂，它通过氢气燃烧（准确地说是氢聚变）让地球每天都沐浴在无限的太阳能中。氢气本身是一种气体，是宇宙中储量最丰富的能源，在地球上也是开发潜能巨大、储量无限多的能源。氢燃烧时释放热能并生成水，这决定了它是完全清洁的能源。如果通过电解或其他环保方式从水中分解出氢气，氢能就成为完全清洁的无限能源。氢和太阳能，最终也可以与核聚变共同作用，在新千年里为地球上人口与经济的增长提供能源基础。气体能源时代的最后阶段将主要依靠氢能、太阳能、风能以及核聚变提供能量，以实现以氢为基础的经济。
一个天然气分子包含一个碳原子和四个氢原子，开发天然气就成为了获取氢能的重要桥梁。天然气在能源结构中将快速发展为纽带燃料，帮助人类实现可持续发展的终极能源目标。第三章将讨论能源大转型如何从100多年前开始脱碳进程。
纵观文明发展历史，每种新燃料都比前一种更加优质，从而更加有效地促进社会发展。每一种新燃料诞生都会带来技术革新，大幅提高社会效率。经济以人们从前无法想象的速度增长，环境质量得以提高，人们的生活质量在更先进、更现代化的世界中日益改善。
每一个时代的主流燃料都存在自身的局限性。每种燃料的退出，并不是因为我们耗尽了这种燃料，而是因为它导致了过高的社会成本（包括经济、环境以及安全方面）。这些成本逐渐高昂，所致的风险越来越大以致在消费者（从效用角度考虑）和社会中失去了吸引力。碳燃料，尤其是高碳的煤炭和石油，也受到自身局限性的限制。煤炭与石油的使用量与社会发展不匹配！因此，一种不会对地球的生存与发展产生制约作用的燃料在每个时代的能源更迭中都显得尤为重要，而现在，是时候发展氢能经济了。
钻木取火揭开了人类文明的大幕。数千年来，木柴、铜铁器技术，以及人力和畜力一直是主要的能源技术。直到18世纪末，这些主要的能源技术才逐渐被煤炭技术取代。等到煤炭在能源市场中占据一席之地并开始迅速增长之时，英国、欧洲和亚洲的森林已经快被消耗殆尽了。相对于茹毛饮血的原始能源时代，煤炭不但更为现代化，能源使用效率也倍数于之前。煤炭的大量使用，缓解了自然森林的退化，也大大改善了环境质量。作为燃料，煤炭的能量大、体积小、易携带，因此它要比木柴更为优质。在工业供热上，例如炼钢，煤的效率是木柴的好几倍。它让资本主义经济在短时间之内以一种超乎想象的速度迅速膨胀，并在文明历史上第一次真正意义地实现了人类生活水平质的飞跃。
煤炭在应用方面突出的表现使得由之兴起的新技术大量涌现，相关技术的发明创造如雨后春笋，络绎不绝。1769年，詹姆斯·瓦特发明的蒸汽机是一项颠覆性的发明，它开启了18世纪工业革命的阀门，一直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机。由于煤炭具有高度流动性，这些蒸汽机也为交通业（包括外形庞大、速度更快的铁路机车和蒸汽轮船）带来了极大的发展。贸易和旅游业因此大范围扩展，工业和手工业不断增值，地球村这一概念因为新的能源的应用从纸上跃然而现。
工业革命发源于煤炭储量丰富的英国。英国借助煤炭与工业革命达到了大英帝国的巅峰，一时间“日不落帝国”响彻全球。但是煤炭的成功最终限制了其自身的发展。在工业革命的鼎盛阶段，高灰分煤给每个人（不论是富人还是穷人）的生活带来了可怕的环境污染。煤炭是污染燃料，几乎全部是碳，当燃烧时，会排出二氧化碳、硫废气、水银、砷、大量的高碳灰尘和微粒。作为工业革命的中心，英国受到了极为严重的污染，伦敦街头的房屋、家具以及人们的衣服都覆盖着厚厚的碳灰尘，这些碳灰尘成为影响英国人民健康的魔鬼。煤炭的使用使伦敦成为查尔斯·狄更斯笔下的雾都，那些雄伟的建筑因为空气中飘浮的灰尘和微粒而暗淡无光。英国气候湿度较大，空气受到污染后形成浓雾，像浓豌豆汤一样。这一比喻在当时十分盛行。交通因为浓雾慢得如同动物爬行，经济发展也在煤炭污染的影响下奄奄一息。在工业革命的巅峰期，煤炭已经为退出历史舞台埋下了隐患——这些隐患几十年来一直在阻碍英国技术的进步。然而，由于能源系统就像人的血液，煤炭使用仍在继续，它在工业以及政治上都存在丰厚的既得利益，因此需要伟大开明有威望的领导人，毁灭性的灾难，或者发动一场加速能源大转型的战役。
虽然不能说大英帝国的煤炭使用已经超越了极限，但我认为煤炭的基础设施，对社会造成的外部成本，及其既得经济与政治利益，在20世纪期间，使英国经济和技术的发展延迟了几十年。而且工业革命在经历过最辉煌的荣耀之后，原本先进的煤炭能源技术也因此长期停滞不前。哈佛大学著名美籍奥地利经济学家约瑟夫·熊彼特认为，发展总是需要“创造性破坏”。1能源系统与经济系统紧密相关，同样，也与政治系统紧密关联。为了突破能源现状，再次实现能源发明与创新，我们必须大刀阔斧地开展创造性破坏。
石油呈液态，与固体媒体相比，每磅液体石油和石油燃料所包含的能量更多；石油中含有更少的污染碳成分和更多清洁的氢成分，因此煤炭在石油面前变得相形见绌。石油是一种更有效、更通用的现代能源，它很快占据了大部分能源市场。20世纪初，石油燃料凭借环境和技术上的优势，和颇具竞争力的价格，开始慢慢渗透进入能源系统，并逐渐取代煤炭燃料。温斯顿·丘吉尔富有远见，他认为石油是一种更优良、更易流通的燃料，对1912年的英国海军来说是最划算的燃料。2但真正促进石油大量使用的是第二次世界大战。
由于煤炭所带来的利益非常丰厚，直到20世纪80年代，丘吉尔之后最具影响力的玛格利特·撒切尔首相才打破了煤炭对英国经济的垄断。受此影响，虽然天然气发电在20世纪90年代初还是一片空白，但是到2006年，发电量在英国所占比例已经接近1/3。3 在气体能源时代，英国一路领先，成为西方国家的翘楚。20世纪50年代豌豆汤似的浓雾现在已不复存在。从那时起伦敦采取了清洁措施，雄伟的建筑又一次闪闪发光。今天，伦敦成为全球城市中的一颗耀眼明珠。摆脱了煤炭的束缚之后，伦敦以及全英国的经济都发生了转变，这个伟大的城市又重新为它的公民提供世界一流的生活环境。
出于赢取二战胜利的需要，石油浪潮得以快速发展。在石油引领的第二轮能源进化浪潮里，美国凭借石油成为世界霸主。石油为战后现代经济扩张，为经济全球化提供了蓬勃的生命力。石油和相关技术的应用使交通业发生了革命性变化：机动车和飞机应运而生。交通业在这两方面的创新彻底改变了人们的生活方式、旅行速度。涡轮发动机使得空中旅行飞得更远，航空公司开始将数百万人送到世界的每个角落。伟大的创新来自不懈的努力，人类在相关的运输技术、化学技术上的努力以及计算机、网络技术上的努力首次使人类文明能够在全球化经济中生存并获利，同时为人类文明提供全球化、现代化的交通系统和通信系统。
柏林墙的倒塌和苏联的解体，加上邓小平提出的改革开放，为社会文明全球化提供了一个前所未有的宽裕政治环境。这些政治变化彼此联系，同时与人类快速积累的知识密不可分。但如今，石油业也产生了自身的局限。煤炭经历过的兴衰起落正在石油业重现。
导致石油的经济效用大幅降低的因素有：
石油造成污染和全球气候变化。
石油产业在满足消费者当下与近期需求方面遇到了困难。
涨跌幅度巨大。例如最近，过高的油价给全球发展带来困难，致使经济发展不稳定，全球经济萎缩进一步恶化。
地缘政治紧张局势通常与石油相关，对美国而言尤其如此。因为美国在保护石油的全球自由流动方面承担着很大的责任。
大量财富不平衡地积聚在石油资源丰富的国家会产生一些宏观经济后果，导致美国贸易赤字，美元贬值。
由此看来，石油确实已经进入衰退期。依据世界的发展历史来看，不可持续的、有限的固体燃料构成了长达两千年的固体能源时代，而液体石油将成为固体燃料与可持续的、几乎无限的气体燃料之间的一种短期过渡。这次将由美国来处理这两种与人类生活紧密相关的落后能源技术，即煤炭和石油。取代煤炭和石油如同致力于变革的“人类登月”一样有违多数人的政治意愿，但是不取代煤炭和石油可能抑制美国在21世纪前半叶的发展。与那些在21世纪因致力于能源改变而兴起的国家相比，我担心美国煤炭和石油的基础设施，以及紧密相关的经济和政治利益将再次妨碍美国经济体制内的能源大转型，导致美国在此次能源革命中被淘汰。我们不得不承认的事实是：哪个国家致力于加速向气体能源时代转换，致力于能源领域的创造性破坏，哪个国家将会成为21世纪的赢家。
