Про Землю, Солн­це и пре­де­лы роста

В пят­ни­цу по­зна­ко­мил­ся вот с этой за­мет­кой. На­сколь­ко понял, при­ве­ден от­ры­вок из неко­ей ра­бо­ты «Пре­де­лы роста и рост пре­де­лов» за ав­тор­ством М. Н. Яки­мо­ва. Со всей ра­бо­той я не зна­ком. Хотел бы об­су­дить имен­но тот от­ры­вок, ко­то­рый при­ве­ден в за­мет­ке.

В числе про­че­го в этом от­рыв­ке сде­ла­ны сле­ду­ю­щие суж­де­ния.

За­ме­на ис­ко­па­е­мо­го топ­ли­ва «воз­об­нов­ля­е­мы­ми» ис­точ­ни­ка­ми энер­гии (прак­ти­че­ски: кон­цен­тра­ции энер­гии Солн­ца) – тех­ни­че­ски воз­мож­на, но ве­ро­ят­но при­ве­дёт к сни­же­нию уров­ня жизни, ко­то­рый у сред­не­го зем­ля­ни­на и так невы­сок. По­пыт­ки рез­ко­го уве­ли­че­ния про­из­вод­ства вет­ря­ной и гид­ро­энер­гии на­вер­ня­ка при­ве­дут к даль­ней­ше­му ухуд­ше­нию об­ще­го со­сто­я­ния био­сфе­ры («ха­о­тич­ный тер­ра­фор­минг»). 

Если не пред­при­ни­мать тер­ра­фор­минг, ре­аль­ная до­ступ­ная для био­сфе­ры Земли мощ­ность, ис­клю­чая энер­ге­ти­че­ские по­лез­ные ис­ко­па­е­мые, – 2250 ТВт. Точ­ность оцен­ки ±20%.

При рас­чё­те по­треб­ле­ния сол­неч­ной энер­гии че­ло­ве­ком сле­ду­ет учи­ты­вать ре­аль­ные КПД. Неред­ко ци­ти­ру­е­мые зна­че­ния по­лез­ной сол­неч­ной энер­гии более 20'000 ТВт можно до­стичь толь­ко тер­ра­фор­мин­гом, за счёт пол­но­го уни­что­же­ния био­сфе­ры.

И вот такой вывод

Даль­ней­ший рост на­се­ле­ния пла­не­ты – аб­со­лют­но непри­ем­лем.

На мой взгляд, с дан­ным вы­во­дом нель­зя со­гла­сить­ся.

По­про­бу­ем рас­смот­реть ис­клю­чи­тель­но при­клад­ную сто­ро­ну во­про­са. С ко­ло­коль­ни че­ло­ве­ка и его ин­те­ре­сов.

Для более вы­пук­ло­го и про­сто­го по­ни­ма­ния во­про­са рас­смот­рим про­цесс схе­ма­ти­че­ски.

Есть пла­не­та Земля. Слож­ная ма­ши­на по пре­об­ра­зо­ва­нию ма­те­рии (энер­гии) из одних форм в дру­гие. В ма­ши­ну за­гру­жен опре­де­лен­ный запас ве­ществ. Он немнож­ко ме­ня­ет­ся (дис­си­па­ция ат­мо­сфе­ры, по­ступ­ле­ние ве­ществ из па­да­ю­щих/сго­ра­ю­щих небес­ных тел), но в целом оста­ет­ся неиз­мен­ным.

В ма­ши­ну непре­рыв­но по­сту­па­ет внеш­ний от­но­си­тель­но ста­биль­ный поток энер­гии (Солн­це). В ма­шине есть и внут­рен­ний ис­точ­ник энер­гии (ядро и ра­дио­ак­тив­ные эле­мен­ты), но для про­сто­ты опи­са­ния пре­не­бре­жем им.

Ма­ши­на на­хо­дит­ся в окру­жа­ю­щей среде – око­ло­зем­ное кос­ми­че­ское про­стран­ство, вза­и­мо­дей­ству­ет с ней.

При су­ще­ству­ю­щих на­строй­ках (при сло­жив­шем­ся тер­мо­ди­на­ми­че­ском рав­но­ве­сии) и в ре­жи­ме по умол­ча­нию, т.е. без вме­ша­тель­ства какого-​либо поль­зо­ва­те­ля, ма­ши­на имеет кон­крет­ные па­ра­мет­ры пре­об­ра­зо­ва­ния ве­ществ/энер­гии, а также по­терь этих ве­ществ/энер­гии в окру­жа­ю­щее среду. Из за­ко­на со­хра­не­ния энер­гии сле­ду­ет, что какие бы пре­вра­ще­ния ма­те­рии (энер­гии) не про­ис­хо­ди­ли в ходе экс­плу­а­та­ции ма­ши­ны, общее ко­ли­че­ство не ме­ня­ет­ся.

Есть че­ло­век. Поль­зо­ва­тель ма­ши­ны. У него есть кон­крет­ные при­клад­ные по­треб­но­сти, для удо­вле­тво­ре­ния ко­то­рых он поль­зу­ет­ся ма­ши­ной. Одной из таких по­треб­но­стей яв­ля­ет­ся мак­си­маль­ный рост чис­лен­но­сти. Это в его ин­те­ре­сах. Для удо­вле­тво­ре­ния этих по­треб­но­стей че­ло­век может ис­поль­зо­вать ма­ши­ну в двух ре­жи­мах: режим по умол­ча­нию либо управ­ля­е­мый режим.

Пре­лесть ре­жи­ма по умол­ча­нию за­клю­ча­ет­ся в том, что ма­ши­на функ­ци­о­ни­ру­ет сама собой, ни­че­го не надо де­лать, все едет само. Од­на­ко режим по умол­ча­нию поз­во­ля­ет че­ло­ве­ку удо­вле­тво­рять свои по­треб­но­сти лишь до какого-​то пе­ри­о­да вре­ме­ни. В част­но­сти, од­на­жды рост чис­лен­но­сти упи­ра­ет­ся в есте­ствен­ные воз­мож­но­сти ма­ши­ны (т.е. в ее на­строй­ки по умол­ча­нию). После этого у поль­зо­ва­те­ля есть два ва­ри­ан­та: либо огра­ни­чить свои по­треб­но­сти (т.е. при­ве­сти чис­лен­ность в со­от­вет­ствие с есте­ствен­ны­ми на­строй­ка­ми), либо от­ка­зать­ся от есте­ствен­ных на­стро­ек ма­ши­ны, начав ими управ­лять.

Вто­рой ва­ри­ант воз­мо­жен, т.к. в ре­жи­ме есте­ствен­ных на­стро­ек ма­ши­на ра­бо­та­ет не то что не на пре­де­ле своей тео­ре­ти­че­ской мощ­но­сти, но даже и про­сто не в оп­ти­маль­ном ре­жи­ме, если рас­смат­ри­вать во­прос ис­клю­чи­тель­но под углом по­треб­но­стей че­ло­ве­ка.

В част­но­сти, в ре­жи­ме есте­ствен­ных на­стро­ек ма­ши­на осу­ществ­ля­ет много лиш­них, не нуж­ных че­ло­ве­ку пре­об­ра­зо­ва­ний ве­ще­ства/энер­гии, ко­то­рые не несут для него ни­ка­кой поль­зы. Но от­ни­ма­ют на себя вхо­дя­щий поток энер­гии, со­про­вож­да­ют­ся по­те­ря­ми этой энер­гии в окру­жа­ю­щую среду. Какие-​то из этих пре­об­ра­зо­ва­ний про­сто бес­по­лез­ны, а какие-​то и прямо вред­ны для поль­зо­ва­те­ля.

Таким об­ра­зом, режим по умол­ча­нию ха­рак­те­ри­зу­ет­ся весь­ма низ­ким КПД с точки зре­ния по­лез­но­го для поль­зо­ва­те­ля вы­хло­па. Т.н. пре­де­лы роста чис­лен­но­сти яв­ля­ют­ся та­ко­вы­ми лишь при на­строй­ках по умол­ча­нию, но не яв­ля­ют­ся та­ко­вы­ми с точки зре­ния мак­си­маль­ных воз­мож­но­стей ма­ши­ны.

Для того, чтобы поль­зо­ва­те­лю пе­рей­ти от ре­жи­ма по умол­ча­нию к ре­жи­му управ­ля­е­мо­му, ему надо об­ла­дать двумя ве­ща­ми:

- в прин­ци­пе иметь воз­мож­ность вме­ши­вать­ся в на­строй­ки, т.е. об­ла­дать до­ста­точ­ны­ми спо­соб­но­стя­ми, чтобы про­сто про­да­вить нуж­ные кла­ви­ши. Ма­ши­на боль­шая, а че­ло­век ма­лень­кий, нужна опре­де­лен­ная сила, чтобы вли­ять на на­строй­ки ма­ши­ны.

- по­ни­мать, что имен­но в на­строй­ках надо ме­нять, чтобы ма­ши­на стала ра­бо­тать лучше, а не хуже, или во­об­ще не сло­ма­лась. Ма­ши­на слож­ная, в ней много де­та­лей, надо по­ни­мать, куда имен­но при­ла­гать силу, чтобы вы­хлоп по­вы­шал­ся, а не сни­жал­ся.

Таким об­ра­зом, нужны опре­де­лен­ные ко­ли­че­ствен­ные (сколь­ко) и ка­че­ствен­ные (как и куда) па­ра­мет­ры при­ло­же­ния силы для того, чтобы управ­лять на­строй­ка­ми ма­ши­ны в сто­ро­ну по­вы­ше­ния ее КПД.

При усло­вии вы­пол­не­ния обоих усло­вий нет ни­ка­ких пре­пят­ствий для того, чтобы пе­рей­ти от ра­бо­ты ма­ши­ны в ре­жи­ме по умол­ча­нию к управ­ля­е­мо­му ре­жи­му.

Любое це­ле­на­прав­лен­ное при­ло­же­ние поль­зо­ва­те­лем силы (со­вер­ше­ние ра­бо­ты) к ма­шине на­зы­ва­ет­ся тру­дом. В ходе труда могут быть по­лу­че­ны нуж­ные ко­ли­че­ствен­ные и ка­че­ствен­ные па­ра­мет­ры воз­дей­ствия на ма­ши­ну, т.е. от­ве­ты на во­про­сы "как, куда и сколь­ко".

Какие кон­крет­но на­строй­ки по умол­ча­нию могут быть из­ме­не­ны для по­вы­ше­ния по­лез­ной от­да­чи? То есть в каких ме­стах есть ре­зерв для по­вы­ше­ния КПД?

На­при­мер, в сфере по­лу­че­ния пи­та­тель­ных ве­ществ.

Поль­зо­ва­те­лю для сво­е­го су­ще­ство­ва­ния нужны опре­де­лен­ные пи­та­тель­ные ве­ще­ства: белки, уг­ле­во­ды, жиры, ви­та­ми­ны и т.д. В ос­нов­ном для их со­зда­ния нужны 6 ба­зо­вых хи­ми­че­ских эле­мен­тов: во­до­род, кис­ло­род, уг­ле­род, сера, азот, фос­фор. Кроме того, поль­зо­ва­те­лю нужна теп­ло­вая энер­гия.

При на­строй­ках по умол­ча­нию ма­ши­на может предо­став­лять поль­зо­ва­те­лю тре­бу­е­мые со­еди­не­ния вы­ше­ука­зан­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов лишь с ги­гант­ски­ми за­тра­та­ми энер­гии и ис­ход­ных ве­ществ. КПД пре­вра­ще­ния ис­ход­ных эле­мен­тов в нуж­ные со­еди­не­ния весь­ма низок.

Так, общая эф­фек­тив­ность фо­то­син­те­за на пла­не­те на­хо­дит­ся между 0,84 % и 1,26 % от по­треб­ля­е­мой сол­неч­ной энер­гии.

Пра­ви­ло Лин­де­ма­на гла­сит, что с од­но­го тро­фи­че­ско­го уров­ня пи­ра­ми­ды на сле­ду­ю­щий уро­вень через пи­ще­вые цепи пе­ре­хо­дит не более 10 % из­на­чаль­но по­сту­пив­шей на этот уро­вень энер­гии. То есть на каж­дом этаже пи­ще­вой цепи ор­га­низ­мы те­ря­ют около 90 % энер­гии.

На­блю­да­ют­ся мно­го­чис­лен­ные дуб­ли­ро­ва­ния про­цес­сов, т.е. вна­ча­ле имеет место про­цесс, а потом контр­про­цесс, а затем по­вто­ре­ние си­ту­а­ции на новом уровне. На все это ухо­дит энер­гия и лиш­нее ве­ще­ство.

Крат­ко рас­смот­рим про­цесс по­па­да­ния нуж­ных эле­мен­тов в ор­га­низм че­ло­ве­ка.

Рас­те­ния и грибы (про­ду­цен­ты) вы­сту­па­ют есте­ствен­ной ма­ши­ной по пре­об­ра­зо­ва­нию ис­ход­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов и сол­неч­ной энер­гии в нуж­ные со­еди­не­ния. Без вме­ша­тель­ства че­ло­ве­ка про­цесс мак­си­маль­но неупо­ря­до­чен и ха­рак­те­ри­зу­ет­ся наи­мень­шим КПД, т.к. ма­ши­ны пре­сле­ду­ют какие-​то свои цели, а не цели поль­зо­ва­те­ля.

Можно по­пы­тать­ся как-​то упо­ря­до­чить про­цесс, ор­га­ни­зо­вать его, ис­поль­зо­вать стро­го опре­де­лен­ные рас­ти­тель­ные ма­ши­ны для по­вы­ше­ния от­да­чи. Такая ра­бо­та на­зы­ва­ет­ся сель­ским хо­зяй­ством, рас­те­ние­вод­ством. КПД по­вы­ша­ет­ся, но все равно оста­ет­ся крайне низ­ким из-за тех­ни­че­ско­го устрой­ства самих машин. Тре­бу­ют­ся ги­гант­ские уси­лия для ор­га­ни­за­ции про­цес­са: под­го­тов­лен­ные пло­ща­ди, удоб­ре­ния, полив, тех­ни­ка, труд, спе­ци­аль­ные се­ме­на, борь­ба с вре­ди­те­ля­ми, сбор, транс­пор­ти­ров­ка и хра­не­ние по­лу­чен­но­го, его при­го­тов­ле­ние и т.д. Куча ма­те­рии и энер­гии.

На вы­хо­де по­лу­ча­ет­ся ор­га­ни­че­ская рас­ти­тель­ная масса, ко­то­рую че­ло­век по­треб­ля­ет в пищу. В ходе по­треб­ле­ния внут­ри нас эта масса рас­кла­ды­ва­ет­ся об­рат­но в нуж­ные со­еди­не­ния, часть те­ря­ет­ся на про­дук­ты жиз­не­де­я­тель­но­сти. Мы сами, как ор­га­ни­че­ская ма­ши­на, тоже не очень-​то эф­фек­тив­ны. То есть вна­ча­ле идет сбор­ка ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний путем ги­гант­ских за­трат, а потом их раз­бор­ка внут­ри нас. Всю до­ро­гу тра­тит­ся (те­ря­ет­ся) энер­гия и ве­ще­ство.

Воз­мо­жен сле­ду­ю­щий уро­вень: жи­вот­но­вод­ство. С не менее ги­гант­ски­ми за­тра­та­ми ма­те­рии (энер­гии). Тут по­яв­ля­ет­ся уже ми­ни­мум два таких цикла «сбор­ка органики-​ее раз­бор­ка». КПД еще де­лит­ся. И так далее.

А ведь все де­ла­ет­ся лишь для того, чтобы внут­ри че­ло­ве­ка по­яви­лись нуж­ные эле­мен­ты и теп­ло­вая энер­гия. Неуже­ли никак по-​другому нель­зя? Без за­дей­ство­ва­ния крайне неэф­фек­тив­ных есте­ствен­ных машин: рас­те­ний и жи­вот­ных. Ко­неч­но, можно.

За­па­сов 6 ба­зо­вых хи­ми­че­ских эле­мен­тов в ма­шине более чем до­ста­точ­но. Это не ред­кие эле­мен­ты. Энер­гия, тре­бу­е­мая для их хи­ми­че­ско­го со­еди­не­ния в нуж­ные пи­та­тель­ные ве­ще­ства, ста­биль­но по­сту­па­ет в ма­ши­ну. Весь во­прос, как одно со­еди­нить с дру­гим таким об­ра­зом, чтобы по­лу­чить нуж­ное. То есть, вспо­ми­на­ем, нужны от­ве­ты на во­про­сы "сколь­ко, как и куда". На вы­хо­де по­лу­ча­ем пря­мое син­те­зи­ро­ва­ние пищи.

Оно не про­ти­во­ре­чит ни­ка­ким фи­зи­че­ским за­ко­нам, это управ­ля­е­мое, кон­тро­ли­ру­е­мое со­еди­не­ние нуж­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов и толь­ко. Хи­ми­че­ская ре­ак­ция.

КПД про­цес­са го­раз­до выше, чем КПД ис­поль­зо­ва­ния есте­ствен­ных машин: рас­те­ний и жи­вот­ных. Так как мы де­ла­ем сразу то, что нужно, а не берем то, что дают, чтобы потом как-​то это ис­поль­зо­вать в соб­ствен­ных ин­те­ре­сах. Без пу­стых про­ме­жу­точ­ных трат энер­гии и ве­ще­ства. Нужно лишь на­учить­ся де­лать это. А до этого при­дет­ся, вы­нуж­ден­но, до­воль­ство­вать­ся есте­ствен­ны­ми ма­ши­на­ми, т.е. ре­жи­мом по умол­ча­нию.

Таким об­ра­зом, режим по умол­ча­нию это не пре­дел, а лишь от­прав­ная точка. Ми­ни­маль­ная дан­ность, ав­то­ма­ти­че­ский режим функ­ци­о­ни­ро­ва­ния ма­ши­ны.

И такое со­сто­я­ние можно от­ме­тить прак­ти­че­ски в любой сфере дей­ствия ма­ши­ны.

Кли­мат. Не оп­ти­ма­лен для че­ло­ве­ка. Масса вхо­дя­щей энер­гии тра­тит­ся на бес­по­лез­ные и даже вред­ные для че­ло­ве­ка яв­ле­ния, на устра­не­ние их по­след­ствий. Сужа­ет­ся жиз­нен­ное про­стран­ство из-за на­ли­чия небла­го­при­ят­ных кли­ма­ти­че­ских усло­вий.

Кру­го­во­рот воды. Не оп­ти­ма­лен для че­ло­ве­ка, со­про­вож­да­ет­ся небла­го­при­ят­ны­ми яв­ле­ни­я­ми и по­те­рей энер­гии.

Уг­ле­во­до­ро­ды. Мерт­вые за­па­сы ранее сак­ку­му­ли­ро­ван­ной сол­неч­ной энер­гии, вы­ве­ден­ные из обо­ро­та. До­бы­вая их и при­ме­няя, че­ло­век так-​то де­ла­ет бла­гое дело, по­вы­шая обо­ра­чи­ва­е­мость энер­гии/ве­ще­ства и сни­жая эн­тро­пию во Все­лен­ной)

Кста­ти, слы­шал недав­но вы­ступ­ле­ние од­но­го био­ло­га из МГУ. Он пред­ло­жил сле­ду­ю­щую вер­сию, зачем при­ро­де нужен че­ло­век. Итак, смысл жизни че­ло­ве­ка в том… чтобы вы­сво­бож­дать уг­ле­род) До­воль­но су­ще­ствен­ные ко­ли­че­ства энер­гии были по­хо­ро­не­ны в виде уг­ле­во­до­ро­дов, т.е. вы­ве­де­ны из все­пла­нет­но­го кру­го­во­ро­та энер­гий. Кроме того, уг­ле­род, как важ­ный стро­и­тель­ный эле­мент, кир­пи­чик жизни, дол­жен по­сто­ян­но цир­ку­ли­ро­вать, а не ле­жать мерт­вым гру­зом. Вот и при­шлось матушке-​природе со­здать людей, чтобы они, так ска­зать, вер­ну­ли по­те­рян­ное в ко­ле­со кру­го­во­ро­та. По­вы­ше­ние кон­цен­тра­ции СО2 в ат­мо­сфе­ре в ре­зуль­та­те де­я­тель­но­сти людей бла­гост­но вли­я­ет на по­ка­за­те­ли уро­жай­но­сти) Так что рас­те­ни­ям один про­фит от сжи­га­ния уг­ле­во­до­ро­ди­цы. А зна­чит по це­поч­ке и осталь­ная био­мас­са будет бла­го­дар­на… Так что что-​то в этом есть.

И так далее. Об­ла­дая нуж­ной си­луш­кой и зная «сколь­ко, куда и как», че­ло­век может управ­лять вы­ше­ука­зан­ны­ми про­цес­са­ми, т.е. вме­сто ре­жи­ма по умол­ча­нию при­ме­нять в ма­шине управ­ля­е­мый режим. В своих соб­ствен­ных целях.

До­ступ­но­го в ма­шине ве­ще­ства и вхо­дя­ще­го в нее по­то­ка энер­гии до­ста­точ­но не толь­ко для те­ку­щей чис­лен­но­сти поль­зо­ва­те­ля, но для гораздо-​гораздо боль­шей.

Но для этого при­дет­ся вы­хо­дить из ре­жи­ма по умол­ча­нию в управ­ля­е­мый режим. А для этого поль­зо­ва­те­лю надо:  

- по­взрос­леть, т.к. детям спич­ки ма­ши­на не иг­руш­ка, а взрос­ло­го, ко­то­рый по­чи­нит, если что, может и не быть,

- на­учить­ся управ­лять ма­ши­ной нуж­ным об­ра­зом, т.е. от­ве­тить на во­про­сы «сколь­ко, куда и как».

Труд может дать нуж­ные от­ве­ты. Надо толь­ко пе­ре­стать от­вле­кать­ся и разо­брать­ся с вшами, ко­то­рые все время че­шут­ся от­вле­ка­ют, уво­дят не туда, тор­мо­зят… Скон­цен­три­ро­вать­ся на труде.

Какие-​то эле­мен­ты пе­ре­хо­да к управ­ля­е­мо­му ре­жи­му мы на­блю­да­ем уже сей­час. Но до пол­ной ре­а­ли­за­ции по­тен­ци­а­ла, ко­неч­но, еще да­ле­ко. От­вле­ка­ем­ся часто и много.

Какой по­тен­ци­ал роста име­ет­ся ис­хо­дя из из­вест­ных дан­ных?

Из ма­те­ри­аль­но­го един­ства мира сле­ду­ет, что любая форма ма­те­рии может быть пре­об­ра­зо­ва­на в любую дру­гую форму. Нужна лишь со­от­вет­ству­ю­щая ра­бо­та и со­об­ща­е­мая по­сред­ством нее энер­гия.

Это озна­ча­ет, что при усло­вии до­сту­па к до­ста­точ­но­му ис­точ­ни­ку энер­гии труд как це­ле­на­прав­лен­но со­вер­ша­е­мая ра­бо­та смо­жет обес­пе­чить пре­об­ра­зо­ва­ние любой ис­ход­ной формы ма­те­рии в любую дру­гую тре­бу­е­мую форму ма­те­рии. Фи­зи­че­ских огра­ни­че­ний для этого нет.

Из из­вест­ной из ре­кла­мы пива фор­му­лы E = mc² сле­ду­ет, что энер­ге­ти­че­ский по­тен­ци­ал 1 г ве­ще­ства со­став­ля­ет 25 Гвт*ч. Вот это мак­си­мум, тео­ре­ти­че­ский по­то­лок вы­хло­па. Выше него не прыг­нуть ис­хо­дя из из­вест­ной на се­го­дня кар­ти­ны мира.

При­ки­нем на ко­лен­ке, сколь­ко это. Если на­учить­ся вы­жи­мать 100 %, с те­ку­щим уров­нем по­треб­ле­ния пер­вич­ной энер­гии че­ло­ве­че­ству в год надо при­мер­но 6 т ве­ще­ства (если пра­виль­но по­счи­тал). Один сред­ний гру­зо­вик. Масса зем­ной коры оце­ни­ва­ет­ся в 2,8·10¹⁹ тонн. Это на сколь­ко долж­но хва­тить зна­чит?) Думаю, по­ря­док цифр по­ня­тен.

Ну а во­об­ще не надо за­цик­ли­вать­ся на род­ной ма­шине. Кроме нее к услу­гам поль­зо­ва­те­ля целый ав­то­парк. Труд – вот уни­вер­саль­ный ключ к любой из них.