Утверждение 1
Если общество сохранит достигнутый уровень энергопотребления, то ресурсов Земли хватит не более чем на 100 лет.
|
Утверждение 1 Если общество сохранит достигнутый уровень энергопотребления, то ресурсов Земли хватит не более чем на 100 лет. |
Под ресурсами имеется в виду нефть, газ, уголь, уран, другие полезные ископаемые, леса, кислород, черноземы, запасы пресной воды и т.п. Сделаем несколько оценок с точностью до порядка (т.е. нас будет интересовать надежный результат без значащих цифр).
Оценка 1. По официальным данным общие запасы энергосырья составляют 10 т. Сейчас ежегодно вынимается порядка т/год. Если этот темп сохранится, то их хватит на 100 лет:
t = 1013 / 1011 = 100 лет
В каком смысле надо понимать эту оценку? Ясно, что у Земли, имеющей массу порядка т, энергоресурсов гораздо больше, чем 1022 т. Но дело в том, что они восстанавливаются в приповерхностном слое толщиной в десяток километров через тектонические и вулканические процессы, осаждение микроорганизмов и т.д. за периоды времени (миллионы лет), намного большие того периода (десятки тысяч лет), за который очередная цивилизация, даже стартуя с нуля, увеличивает свою численность и энергопотребление до уровня, при котором эти запасы истощаются, а сама экосфера (кислород, вода, плодородные почвы) также подходит к пределу, за которым она перестает обеспечивать нормальные условия жизни увеличивающегося по численности населения (в нашем случае порядка 100 миллиардов чел., см. ниже).
Итак, масштаб оставшейся ресурсообеспеченности Земли - сотни лет. Надежен ли этот результат? Чтобы убедиться в его достоверности сделаем еще ряд оценок.
Оценка 2. Проверим цифру годового потребления ресурсов. Допустим что средняя мощность, которую надо генерировать ежегодно для жизнеобеспечения 1 человека (питание, обогрев жилья, освещение, передвижение, производственная деятельность) порядка 10 кВт. Тогда в год при населении 10 млрд. чел. необходимо произвести энергии
104 x 1010 x 107 = 1021 Дж
(соответствует энергии выделяющейся при взрыве примерно1 тысячи 100-мегатонных термоядерных бомб). При средней теплотворной способности топлива порядка 10 МДж/кг это потребует около
1021 / (107 x 103) = 1011 т
энергоресурсов в год. Совпадает с официальной цифрой. Это говорит о том, что обьем потребляемого сырья действительно диктуется необходимыми энергозатратами на функционирование цивилизации.
Оценка 3. Верность оценки общегодового потребления ресурсов в 1011 т/год можно проверить и по величине ежегодного производства электроэнергии, которая порядка 10000 млрд. квт-час, что составляет 4x1019 Дж. Допустим, что к.п.д. преобразования энергии первичных источников в электрическую порядка 10% . Следовательно ежегодное мировое производство энергоресурсов должно быть не менее 4x1020 Дж, что с выбранной точностью совпадает с предыдущей оценкой.
Оценка 4. Проверить достоверность величины общих запасов энергоресурсов в 1013 т можно двумя способами. Нефть, газ, уголь, торф - это углеводороды. Количество углерода в земной коре порядка 1016 т. Следовательно, на полезные углеродосодержащие ископаемые приходится одна тысячная доля полной массы углерода, что разумно. Второй способ оценки, также позволяющий ощутить цифру 1013 т : такая предельная масса энергосырья получается, если допустить, что под полезными ископаемыми занят 1% поверхности планеты и 1% километровой толщи зем-ной коры.
Саму же эту цифру можно получить, не обращаясь никуда - из самых простых соображений. Допустим, что углеродосодержащее сырье, ска-жем, нефть, образуется при оседании микроорганизмов (планктона) на дно мирового океана. Если в этом процессе было задействовано 10% поверх-ности океана, если средняя плотность планктона в приповерхностном слое порядка 1 кг/куб.м воды, средняя скорость оседания порядка 1 мм/год и характерное время оседания порядка 10 миллионов лет, а к.п.д. превращения органики в нефть под высоким давлением порядка 10%, то как раз получим полную массу нефти порядка 1013 т.
Таким образом, действительно, временной масштаб оставшейся ресурсной энергоемкости Земли порядка 100 лет (т.е. всего лишь от десятков до сотен лет и не больше). Даже уже освоенное ядерное горючее качественно не изменяет этот результат (запасы урана ограничены и кончаются). Следовательно, любая цивилизация, сумевшая за конечное время достичь предела по численности и энергопотреблению, определяющегося природ-ными возможностями планеты, обязана предпринять определенные шаги, чтобы продолжить свое существование.
Увеличить на порядок время существования человечества на Земле (до масштаба тысячелетий) мог бы переход к термоядерным источникам энергии. Принципиально наука гарантирует практическую реализацию такого проекта. Одним из перспективных путей является завершение программы управляемого термоядерного синтеза.
Основная проблема, с которой столкнулись разработчики данной программы, - создание магнитной ловушки для нагрева и длительного удержания горячей водородной плазмы. Решить ее можно. Дело в том, что, как следует из теории (дифференциальной топологии), она в принципе не может быть решена путем создания сильных магнитных полей токовыми обмотками внешних источников (плазма неизбежно будет "вытекать" через "щели", всегда имеющиеся в магнитном поле таких источников). Замкнутые ловушки - магнитные поверхности без щелей - могут быть созданы только собственными внутренними токами заряженных частиц плазмы, образующими замкнутые конфигурации. А данная задача может быть принципиально реализована, например, с помощью сильноточных релятивистских пучков заряженных частиц. Эта новая область физики возникла как раз для решения стратегических задач, но развитие ее (как и науки в целом) было остановлено "реформами".
К сожалению, общество и система управления им сейчас находятся в низкодуховном состоянии, поэтому коллективные усилия государств в данном направлении в ближайшем будущем при сохранении этого состояния невозможны.
Вывод
На достигнутом уровне дальнейшее существование цивилизации невозможно.
Чтобы продолжить выполнять свое предназначение в природе, человечество обязано перейти на качественно новые пути организации жизни и производства.
Прежде всего, надо понять, что жизнь человечества имеет смысл только в случае непрерывного наращивания им своих возможностей по взаимодействию с природой, расширения зоны своего влияния и ответственности. То есть мы родились не для того, чтобы просто есть, спать и размножаться, - не "для пива, зрелищ и удовольствий".
Более того, даже задача "удовлетворения постоянно растущих материальных и духовных потребностей общества" не является целью. Акцент надо делать не на потреблении, а на отдаче. Создание оптимальной структуры государства и эффективного управления им, а также высокого уровня жизни для его граждан - это естественная, но промежуточная задача. Цель может быть только цивилизационной.
Такая постановка означает необходимость увеличения численности населения, непрерывной добычи знаний и, ввиду ограниченности ресурсов Земли, влечет за собой необходимость рассматривать нашу планету как стартовую площадку для космической цивилизации. Это настоящая цель.
Вселенная, в которой мы живем, согласно данным космологии, является глобально однородной, ее эволюция во времени и пространстве носит периодический характер (см. приложение №3). Характерное время существования вселенной по земным часам около 20 миллиардов лет в каждом цикле. Время существования Земли - около 5 миллиардов лет, время существования органической жизни - около 3 миллиардов лет. Вполне возможно, что за эти миллиарды лет на Земле было множество цивилизаций. Как следует из логики, изложенной в разделе III.6, и из оценок, выполненных выше, другого и быть не может - существование цивилизаций на планете может носить только квазипериодический характер. Каждая из них сталкивалась с проблемой выживания в условиях ограниченности энергоресурсов и периодически возникающих природных катаклизмов из-за гравитационных возмущений, связанных с периодическими процессами в солнечной системе (активность Солнца, Юпитера, прилет астероидов, комет, сколлапсировавшихся квазизвездных образований и т.п.). Они либо погибали, деградируя к более простым видам и пополняя биосферу, либо находили в себе силы расширить среду своего обитания на ближний и дальний космос, растворяясь в нем, принимая новые формы и решая новые задачи.
Очевидно именно с такой проблемой, носящей фундаментальный характер, столкнулись сейчас и мы (см. раздел "Коллапс исторического процесса"). Как видно, решается она только на таком обьемлющем, цивилизационном уровне. Перед ней все наши внутренние мировоззренческие, на-циональные, социальные различия полностью теряют свой смысл. Поэтому, если мы хотим не просто выжить, а продолжить исполнять свой нравственный долг в природе, мы обязаны обьединиться на этом общечеловеческом уровне - как люди. Речь идет прежде всего о понимании ситуации социально активной частью общества.
Утверждение 2
На переходный период в 100 лет, необходимый для перевода энергоснабжения на термоядерные (или другие альтернативные) источники, экосфера Земли позволяет довести численность населения до 10 миллиардов при условии оптимальной организации производства и общества.
Оценка 5.
Какую максимальную численность населения допускает Земля хотя бы при существующей форме жизни? Поверхность Земли около 4x108 кв.км, поверхность суши порядка 108 кв.км. Пусть пригодная для жилья суша составляет 10% ее площади и равна 107 кв.км. Пусть допустимая плотность заселения этой территории порядка 1 чел. на сотку, т.е. на семью в 6 человек приходится всем известные 6 соток. Это соответствует плотности 10 тыс.чел. на кв.км. заселяемой земли. Тогда допустимая численность населения Земли равна
Nmax = 107 x 104 = 1011 = 100,
то есть порядка 100 миллиардов человек.
Оценка 6.
Сколько человек можно прокормить на существующих сельхозугодьях даже при существующей технологии производства продовольствия? Оценим это число в биоэнергетическом хлебном эквиваленте. Пусть нормальному питанию 1 человека (с учетом всех энергозатрат) соответствует производство 1 кг хлеба в день. Допустим, что площадь сельхозугодий составляет 10% суши, т.е. под пахотные земли занято порядка 107 кв.км суши. Пусть средняя урожайность в пшеничном эквиваленте будет около 30 центнеров с гектара, что составит 3x105 кг с кв.км сельхозугодий. Тогда полная масса урожая за год составит величину порядка 3x1012 кг. Поделив ее на величину душевого потребления хлеба в год, получим оценку предельной численности населения Земли по продовольственному критерию:
3x1012 / 3x102 = 10x109 = 10 миллиардов,
т.е. Земля уже при нынешней технологии допускает существование не менее 10 миллиардов человек при средней плотности в 100 чел. на кв.км суши.
Что значит оптимальное производство? Это значит, что должно быть обеспечено системное планирование и государственное регулирование производства в международном масштабе. Оптимальная организация общества означает построение его на принципах жизни по правде, по совести и справедливости, бескорыстия, взаимопомощи, коллективистских на-чал организации производства, управления и социальной сферы, т.е. переход цивилизации в естественное состояние.
Масштаб проблемы перевода энергетики цивилизации на новые ис-точники энергии можно представить себе достаточно легко. Требуемая мощность энергетики оценивается просто : если на каждого человека нужно в среднем порядка 10 кВт мощности (обогрев, питание, транспорт, производство), то для нормальной жизнедеятельности 10 млрд. человек необходима суммарная мощность 100 ТВт.
Наиболее надежный, доступный современной технологии, не нару-шающий баланс энергии в экосфере планеты источник - это внутренняя (гравитационная) энергия взаимодействия элементарных частиц в ядрах (энергия связи, "дефект массы"). Рассмотрим задачу на примере управ-ляемого термоядерного синтеза (УТЯС). Хотя, очевидно, оценки будут справедливы для любого источника.
Пусть мощность одной термоядерной станции (ТЯС) порядка 10 ГВт. Следовательно, нужно построить ТЯС. Если стоимость работ по соз-данию одной ТЯС порядка 10 млрд. $ (1 Вт = 1 $), то суммарные затраты на перевод энергетики на ТЯС составят около 100 трилл. $. Если срок, отведенный на решение проблемы, порядка 100 лет, то потребуется сред-няя скорость капиталовложений на уровне 1 трилл. $ в год.
Допустим, каждый специалист, задействованный в данной програм-ме, может освоить в год в среднем порядка $. Тогда для ее решения необходимо привлекать на всех уровнях и всех этапах работ как минимум порядка 100 млн. человек в год.
Этот результат однозначно говорит о том, что, во-первых, ни одна из существующих структур не сможет решить проблему самостоятельно, во-вторых, для ее решения мы, действительно, должны выйти на цивилизационный уровень и построить обьединенное общество на качественно новых принципах, в-третьих, никаких адекватных важности и актуальности задачи действий в этом направлении ни в правительствах, ни в науке не наблюдается.
Наиболее существенным является второй вывод. Он означает, что проблема энергетики XXI века и будущего человечества не может быть решена в узкопрофессиональных рамках - придется все вопросы : мировоззренческие, политические, экономические, научные, - рассматривать в комплексе.
Что касается третьего вывода, то можно было бы отказаться от него, если бы кто-то показал, что уже сейчас в области новой энергетики ведутся работы пусть даже в обьеме, в 10 раз меньшем необходимого, т.е. на уровне порядка 100 млрд.$ в год, и есть программа на несколько десятилетий вперед выхода на освоение 1 трилл. $ за год. К сожалению, ничего похожего нет и не предвидится. Следовательно, ситуация должна быть изменена.
Таким образом изучение только проблемы ресурсов позволяет очер-тить программу действий международного сообщества на III тысячелетие (приложение №5).
|
© Автор Хлестков Ю.А., 2001 |
