Масштаб. Универсальные законы роста, инноваций, устойчивости и темпов жизни организмов, городов, экономических систем и компаний | Джеффри Уэст | страница 77 | LoveRead.ec

Для создания теории устойчивости необходимо понимание глобальной динамики как сложной адаптивной системы, состоящей из множества взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем, которые сами являются сложными адаптивными системами и развиваются совместно, с учетом возможных энергетических, материальных и информационных ограничений. Нам нужно понять, как взаимосвязаны динамические свойства инноваций, технического прогресса, урбанизации, финансовых рынков, социальных сетей и численности населения, как их развивающееся взаимодействие порождает рост и общественные перемены, а также как все эти проявления достижений человечества совместно образуют всеобъемлющую системную структуру… и выяснить, насколько устойчивой может быть такая динамически развивающаяся система.

Доводы Мальтуса, Пола Эрлиха, членов Римского клуба и им подобных могут иметь свои недостатки, но их выводы и следствия из них вполне могут быть состоятельными. Во всяком случае, они оказали нам важную услугу, обозначив некоторые из важнейших экзистенциальных проблем, с которыми человечеству приходится сталкиваться по мере того, как мы почти вслепую вступаем в XXI в. Хотя демографическую бомбу и сдали в архив, вопросы устойчивых источников энергии и потенциально разрушительных последствий их использования вышли на повестку дня и стали сейчас предметом серьезного обсуждения.

С учетом того, какой огромный поток энергии неизменно поступает с Солнца на Землю каждый день, можно сказать, что энергетической проблемы вообще не существует. Чтобы составить себе представление о масштабах происходящего, достаточно учесть, что суммарное количество энергии, передаваемой Солнцем на Землю, составляет около миллиона триллионов (10¹⁸) киловатт-часов в год, а наша «мизерная» (в этом масштабе) потребность, то есть энергия, которую мы совместными усилиями тратим в течение года, – всего лишь 150 триллионов (1,5 × 10¹⁴) киловатт-часов. То есть наше энергопотребление – это лишь около 0,015 % доступной нам энергии, которую Земля получает от Солнца. Другими словами, в течение одного часа Солнце передает нам больше энергии, чем весь мир расходует за год. Более того, объемы солнечной энергии настолько велики, что всего за один год ее количество превышает приблизительно в два раза все, что когда-либо можно будет извлечь из всех невозобновляемых земных запасов угля, нефти, природного газа и урана, вместе взятых. Так что с этой точки зрения никакой энергетической проблемы не существует – по крайней мере, в принципе.

Соответственно, долговременная стратегия глобального энергообеспечения очевидна: нам нужно вернуться к биологической парадигме, в которой бо́льшая часть наших энергетических потребностей удовлетворяется непосредственно Солнцем, но сделать это таким образом, чтобы сохранить и расширить все то, чего мы уже достигли. Нам необходимо срочно разработать новые технологии, которые позволяет нам использовать то изобилие энергии, которое поступает от Солнца, в основном в виде прямого излучения, но также, опосредованно, в виде энергии ветров, приливов и волн. Это ли не прекрасная задача для нашей прославленной изобретательности и таланта к инновациям! Это ли не возможность для динамических и харизматических лидеров, политиков и бизнесменов проложить путь к будущему устойчивого глобального энергообеспечения, используя динамику предпринимательства, систему свободного рынка и поддержку государств. Учитывая историю замечательных изобретений, в число которых входят паровая турбина, телефон, портативный компьютер, интернет, квантовая механика и теория относительности, это должно быть проще простого. Однако один из наиболее загадочных аспектов XXI в. состоит в том, что именно те, кто особенно активно пропагандирует и прославляет инновации и рыночную экономику в качестве основ устойчивости, почему-то не спешат признать остроту этой проблемы и встать на защиту исследований и разработок, направленных на эксплуатацию практически бесконечных возможностей солнечной энергии.

Наблюдавшееся до самого последнего времени отсутствие прогресса в этой области тем более удивительно, что основные технологии использования солнечной энергии известны уже более ста лет. В 1897 г. американский инженер Фрэнк Шуман создал рабочий прототип устройства для использования энергии Солнца и продемонстрировал, что оно может приводить в действие небольшую паровую машину. В 1912 г. его система была наконец запатентована, а в 1913-м он построил в Египте первую в мире солнечную теплоэлектростанцию. Она генерировала всего около 50 кВт (около 65 лошадиных сил), но позволяла закачивать из Нила на окрестные хлопковые поля более 22 000 л воды в минуту. Шуман был пылким энтузиастом и пропагандистом солнечной энергии; в 1916 г. газета New York Times приводила следующие его слова:

Мы доказали коммерческую выгодность солнечной энергии… и, в частности, доказали, что после истощения наших запасов нефти и угля человечество сможет получать неограниченное количество энергии из солнечных лучей.

С учетом того, как давно было сделано это заявление, следует признать наблюдение Шумана чрезвычайно прозорливым, несмотря даже на то, что оно все еще не осуществилось. Открытие и разработка запасов дешевой нефти, начатые в 1930-х гг., помешали развитию солнечной энергетики, и взгляды и принципы конструкций Шумана были практически забыты вплоть до первых энергетических кризисов 1970-х. Однако внушает оптимизм тот факт, что сейчас уже разработаны технологические решения – например, в области солнечных элементов, – использование которых делает осуществление мечты Шумана вполне реальным, так как стоимость эксплуатации возобновляемых источников энергии позволяет им конкурировать с традиционной энергетикой, использующей ископаемое топливо.

Еще одно кардинальное различие между ископаемым топливом и солнечной энергией касается соответствующих фундаментальных физических механизмов выработки энергии. При сгорании ископаемого топлива высвобождается энергия химических связей, соединяющих атомы и молекулы угля, нефти или газа. Все молекулы, что бы они ни образовывали – наше тело, наш мозг, наш дом или наш компьютер, – удерживаются вместе электромагнитными силами, энергия которых составляет порядка нескольких электрон-вольт (эВ), отчего ее и удобно измерять в этих единицах. Электрон-вольт – это величина чрезвычайно малая в том масштабе, о котором мы говорим: 1 эВ составляет всего лишь около четырех сотых триллионной триллионной киловатт-часа (1 эВ = 4 × 10^–26 кВ×ч), так что наше ежегодное энергопотребление, выраженное в этих единицах, приблизительно равно 4 × 10³⁹ эВ. По самым грубым оценкам, таково число молекул, которые распадаются каждый год для удовлетворения наших энергетических потребностей.

Вместе с тем Солнце, состоящее в основном из водорода и гелия, получает ядерную энергию, накопленную в связях, скрепляющих атомные ядра. При слиянии ядер водорода с образованием ядер гелия эта энергия высвобождается в виде излучения. Этот процесс называется термоядерным синтезом и представляет собой фундаментальный физический механизм, благодаря которому Солнце светит и снабжает нас световой и тепловой энергией, которая и привела к возникновению всей жизни на нашей планете. Он остается единственным источником энергии для всех форм жизни на Земле, за исключением человека, открывшего несколько тысяч лет назад энергию, содержащуюся в ископаемом топливе.